IP视频八篇

IP视频 篇1

随着多媒体计算机技术和通信技术的发展,以及IP技术的迅速普及,人们对网络的要求不再局限于网页浏览、文件下载、电子邮件的收发以及网络游戏等传统的应用,而更多的是希望通过网络能随时随地、自由地进行可视电话通信,通过网络收看或点播全球任何地方的电视节目。目前,在IP网络下分发视频内容的技术途径已成为广泛的研究热点之一,而如何在IP网络中实现视频的更好更快的传输更是其中研究的重要内容。此技术正是利用了IP完善的协议体系和丰富的应用层开发工具,来完成视频信号的网络传输,从而实现廉价且简单易行的跨地域的网络视频管理系统的建设。

IP技术介绍

利用IP网络传输视频,就是利用IP协议的数据包在交换网络上承载和传输视频,IP协议数据包的内容就是视频内容。在IP网络上传输视频技术从开始产生到得到广泛认可是一个迅速的过程,推动其发展的原因主要有以下几个方面:一是越来越多的用户体会到了使用IP技术的优点;二是由于芯片技术的快速发展,IP网络带宽不断加大,设备处理能力不断提高,使得在IP网络上传输实时视频变得可能;加之针对视频处理的一些优化处理软件,使得海量实时视频数据能够可靠顺利地传送到目的地。另外,在交互式数字电视增值业务VOD的系统中,由于越来越多地使用服务器以及硬盘阵列系统,数据交换基于千兆或者万兆以太网网络,传统的ASI传输由于受到传输能力的限制已经不能满足系统使用的需要,因此,在IP交换网络上传输视频也正好发挥了千兆以太网传输视频的技术优势,使得该技术得到广泛应用。

尽管IP拥有巨大的容量,但该网络不是设计用来处理具有独特特性的视频数据的,在基于IP网络的视频传输中也面临一些挑战如下:

(1)抖动:IP包内的延时变化;

(2)丢包:当网络超载时,可能会出现误码或者丢包;

(3)重排序:IP网络的糊状拓扑使数据包可能沿不同的路由到达,导致包的接收顺序错误。

基于IP的视频传输技术

基于IP技术构建视频传输系统的技术要求

利用IP技术传输视频内容除了上述的一些特点之外,我们还需要掌握在IP网络上建立视频传输系统需要的多种技术支持,以保证能安全可靠的使用IP构建视频传输系统。

带宽要足够大

要在IP网络上实现视频传送,必须要有足够的网络带宽,视频数据才能通过网络传输。

要有好的压缩技术

采用高压缩比的压缩算法,有效降低数据量,达到时间上的同步,才能使视频和音频数据在IP网上传输成为可能。

要有相应的传输协议

IP传输采用UDP协议或者RTP协议,而不是TCPAP协议,这主要是由实时视频的特点决定的,因为TCP/IP协议虽然可靠,但它是面向连接的,即数据包丢失后可以要求重新再传一次。但是视频主要应用于广播系统,重新传送数据是不可能,只能通过其它技术手段,如UDP,它是非面向连接的协议,能保证数据在传输过程中不发生丢失。

服务质量要保证

网络服务质量是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质量的约定。首先,视频传输系统要求有较高的实时性和可靠性,这就要求视频在网络传输时的时延要满足一定的要求,观众才能获得真实的现场感。其次,在视频传输中,只有达到时间上的同步才能实现唇音同步,才能自然有效地表达关于现场的完整消息。最后,可以允许一定的传输误码,丢包率应控制在人能接受的范围内,让人眼感觉不到,这样才不会影响视频的传输质量。

IP视频通信的网络构成

目前电信级VoIP系统一般由IP电话终端、IP接入网关、网关(Gateway)、关守(Gatekeeper)、网管系统、认证计费系统等几部分组成的。

(1)终端:IP电话终端包括传统的语音电话机、PC机、可视IP电话机,也可以是集语音、数据和图像于一体的多媒体业务终端。

(2)接入网关:即前置交换机,它的作用是与PSTN网、移动网、专网PBX实现互联互通及信令转换、话务收敛、呼叫分配。

(3)网关:由于不同种类的终端产生的数据源结构不同,要在同一个网络上传输,就要由网关或者是通过一个适配器将数据转换,形成统一的IP数据包,成为可以在因特网上传输的IP分组视频信号,然后通过因特网传送到被叫用户端的网关,由被叫端的网关对IP数据包进行解包、解压和解码,还原为能识别的模拟语音信号,再通过PSTN传到被叫方的终端。

(4)关守(Gatekeeper):关守实际上是IP电话网的智能集线器,是整个系统的服务平台,负责系统的管理、配置和维护。关守提供的功能有拨号方案管理、安全性管理、集中账务管理、数据库管理和备份、网络管理等等。

(5)网管系统:网管系统的功能是管理整个IP电话系统,包括故障管理,计费管理,配置管理、性能管理和远程监控等。

(6)认证计费系统:认证计费系统的功能是判别用户是否为有权用户并对其呼叫进行费用计算,并提供相应的单据和统计报表。

IP视频系统的建设目标

多媒体化

同步、实时传送需要的视频图像及声音信号;实时采集前端各种传感器的告警信息,出现告警时,及时给出提示;可根据需要,在前端、监控中心及客户端分别或同时存储。

网络化

通过LAN或WAN进行多媒体信息的传输;监控现场的视频与音频信号汇集到总监控室集中管理,而用户可以在任何地点通过Internet,随时看到监控现场的实时图像、遥控监控设备、调看录像文件。

集成化

已建或待建监控系统可合理集成,避免不必要的资源浪费。

扩展化

系统具有简单、灵活的特点以及扩容和智能化升级功能,方便监控点的不断扩展。

安全性

监控信号在进行网络传输时,具有加密功能,能保证监控信号的准确性。

几种基于IP技术的视频传输模式

模式一:客户端直接访问前端视频服务器,前端每个视频服务器均配有一个公网固定IP地址。此种模式简单稳定,但需为公网固定IP地址支付一定费用。适合于监控点数有限、跨度大、监看人员不多,且对系统稳定性要求较高的用户。

模式二:客户端直接访问前端视频服务器,前端视频服务器通过拨号方式接入网络。由于每次拨号后,前端视频服务器的IP地址都会发生变化,即其地址是动态的,解决前端动态IP地址问题。

模式三:客户端——多媒体管理服务器模式。此种模式工作方式是,前端视频服务器首先将视音频等信息发送给网络上的多媒体管理服务器(具有公网固定IP地址),由多媒体管理服务器完成DDNS及视音频等多媒体信息的转发(Relay)工作。该模式依托于安卫士TM网络多媒体管理平台,适合构建大规模或超大规模的网络视频应用系统。

结束语

随着网络、多媒体、通信技术的迅速发展和性能的不断提升,以及IP视频通信技术费用的低廉化和视频传输技术的不断进展,基于IP技术而构建视频传输系统,将会实现广泛的发展和不断的完善,而且它将与现有的电信语音网络综合,形成综合的语音、数据和视频网络,为政府机关、商业集团、科研院所、医疗机构及普通个人等进行异地交流提供方便条件,成为工作、学习、生活中不可或缺的工具。

IP视频 篇2

随着多媒体计算机技术和通信技术的发展, 产生了一种新的技术———多媒体通信技术, 它是多媒体、通信、计算机和网络等相互渗透和发展的产物, 兼收了计算机的交互性、多媒体的复合性、通信的分布性以及电视的真实性等特点, 具有明显的优越性。目前, 如何在IP网络中更好、更快地实现视频、音频的传送已成为当今的研究热点之一。

1 IP网络下构建视频会议系统的技术要求

随着IP网络的速率越来越高, 从窄带走向宽带, 承载业务从非实时走向实时, IP技术已成为实现视频、音频、数据等综合业务的最佳选择。在IP网络上建立视频会议系统需要多种技术支持, 是比较复杂和完整的多媒体应用系统。

1.1 要有足够高的带宽

要传送视频, 必须要有足够的网络带宽, 就像大车要有足够宽的马路才能通行一样, 否则, 视频数据无法通过网络。以一帧1024×768像素的图像为例, 如果用12bit表示每个像素, 则共需要9.4Mb, 如果按照25帧/s的传输速率, 则1s内需要传输的数据量就是235Mb。在现有的网络条件下, 传输这么大的数据是无法接受的。

1.2 要有好的压缩技术

只有采用高压缩比的压缩算法, 有效地降低数据量, 才能使视频、音频数据在IP网上传输成为可能。例如:在H.323会议系统中, 图像编码主要采用H.261和H.263标准, 支持CIF、QCIF的分辨率, 而正在完善之中的H.264是比H.263和MPEG-IV压缩比更高的标准, 节约了50%的编码率, 而且对网络传输具有更好的支持, 可获得HDTV、DVD的图像质量。

1.3 要有基于IP网络的多播技术

多播是一种多地址广播, 发送与接收是一对多的关系。在传输过程中, 发送端只需发送一次数据包, 位于多播组内的各个用户就可以共享这一数据包。在视频会议系统应用中, 将一个节点信号传送到各个节点时, 无论是重复采用点对点通信, 还是采用广播的方式, 都会严重浪费网络带宽, 而多播技术将数据传送分布到网络节点中, 减少了网络中的数据总量。

1.4 要有相适应的传输协议

TCP、UDP协议均不能很好地支持视频会议系统, 这就需要与之相适应的协议, 如RTP、RTCP、RSVP等。RTP运行在UDP之上, 音频、视频等数据被封装在RTP数据包中, 每个RTP数据包被封装在UDP包中, 然后再封装到IP包中进行传输。在底层网络支持多播的情况下, RTP还可以使用多播向多个目的端点发送数据。RTCP是RTP的控制协议, 负责反馈控制, 对RTP的数据收发做相应调整, 使之最大限度地利用网络资源。

1.5 要提供服务质量保证

网络服务质量是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质量约定。第一, 在任何网络中, 时延总是存在的。视频会议系统具有较高的实时性和可靠性要求, 为了获得各会场的真实的现场感, 音频、视频的时延都要小于0.25s, 最大时延抖动应小于10ms。第二, 在视频会议系统中, 还要求唇音同步, 只有达到时间上的同步, 才能自然有效地表达关于会场的完整信息。第三, 允许一定的丢包率。因为人的感知能力有限, 在一个视频会议系统中, 个别分组丢失, 人眼是感觉不到的, 因此可以允许一定的传输误码, 丢包率应控制在人能接受的范围内。

2 IP网络下构建视频会议系统的协议

IP网络下构建视频会议系统的标准主要有:H.323和SIP。

H.323沿用了传统的电话信令模式, 比较成熟, 已经出现了很多产品, 形成了比较成熟的应用体系和市场体系。SIP协议将音、视频传输作为Internet上的一个应用, 增加了信令和QoS要求, 借鉴了其它Internet标准和协议的设计思想, 遵循简练、开放、兼容和可扩展等原则, 比较简单, 但其推出时间不长, 协议并不是很成熟, 应用也不是很多。

3 结束语

随着网络、多媒体、通信技术的飞速发展和性能的提升, IP网络下构建视频会议系统技术会不断被发展和完善, 必将以其独特的优势广泛应用到Internet和Intranet上, 为政府机关、商业集团、科研院所、医疗机构及普通个人等进行异地交流提供方便条件, 成为工作、学习、生活中不可或缺的工具。

参考文献

[1]张智江, 张云勇, 刘韵洁.SIP协议及其应用[M].北京:电子工业出版社, 2006.

[2]沈鑫剡.多媒体传输网络与VoIP系统设计[M].北京:人民邮电出版社, 2005.

构建视频会议系统技术之IP网络 篇3

摘要：根据IP网络的主要特点，重点从网络带宽、压缩技术、多播技术、传输协议、QoS等五个方面论述了基于IP网络构建视频会议系统的技术要求。

关键词：多媒体通信；IP；视频会议

1前言

随着多媒体计算机技术和通信技术的发展，产生了一种新的技术——多媒体通信技术，它是多媒体、通信、计算机和网络等相互渗透和发展的产物，兼收了计算机的交互性、多媒体的复合性、通信的分布性以及电视的真实性等特点，具有明显的优越性。目前，如何在IP网绍中更好、更快地实现视频、音频的传送已成为当今的研究热点之一。

2基于IP网络构建视频会议系统的技术要求

随着IP网络的速率越来越高，从窄带走向宽带，承载业务从非实时走向实时，IP技术已成为实现视频、音频、数据等综合业务的最佳选择。在IP网络上建立视频会议系统需要多种技术支持，是比较复杂、完整的多媒体应用系统。

2.1要有足够高的带宽

要传送视频，必须要有足够的网络带宽，就像大车要有足够宽的马路才能通行一样，否则，视频数据无法通过网络。以一帧1024ｘ768像素的图像为例，如果用12bit表示每个像素，则共需要9 4Mb,如果按照25帧／秒的传输速率，则1秒内需要传输的数据量就是235Mb。在现有的网络条件下，传输这么大的数据是无法接受的。

2.2要有好的压缩技术

只有采用高压缩比的压缩算法，有效地降低数据量，才能使视频、音频数据在IP网上传输成为可能。例如：在H 323会议系统中，图像编码主要采用H 261和H 263标准，支持cIF、QCIF的分辨率，而正在完善之中的H 264是比H 263和MPEG-Iv压缩比更高的标准，节约了50％的编码率，而且对网络传输具有更好的支持，可获得HDTV、DVD的图像质量。

2.3要有基于IP网络的多播技术

多播是一种多地址广播，发送与接收是一对多的关系。在传输过程中，发送端只需发送一次数据包，位于多播组内的各个用户就可以共享这一数据包。在视频会议系统应用中，将一个节点信号传送到各个节点时，无论是重复采用点对点通信，还是采用广播的方式，都会严重浪费网络带宽，而多播技术将数据传送分布到网络节点中减少了网络中的数据总量。

2.4要有相适应的传输协议

TCP、UDP协议均不能很好地支持视频会议系统，这就需要与之相适应的协议，如RTP、RTCP、RSVP等。RTP运行在UDP之上，音频、视频等数据被封装在RTP数据包中，每个RTP数据包被封装在UDP包中，然后再封装到JP包中进行传输。在底层网络支持多播的情况下。RTP还可以使用多播向多个目的端点发送数据。RTCP是RTP的控制协议，负责反馈控制、检测QoS和传递相关信息，对RTP的数据收发做相应调整，使之最大限度地利用网络资源。

2，5要提供服务质量保证

网络服务质量是网络与用户之间，以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质量约定。第一，在任何网络中，时延总是存在的。视频会议系统具有较高的实时性和可靠性要求，为了获得各会场的真实的现场感，音频、视频的时延都要小于0.25s,最大时延抖动应小于10ms。其次，在视频会议系统中，还要求唇音同步，只有达到时间上的同步，才能自然有效地表达关于会场的完整信息。第三，允许一定的丢包率。因为人的感知能力有限，在一个视频会议系统中，个别分组丢失，人眼是感觉不到的，因此可以允许一定的传输误码，丢包率应控制在人能接受的范围内。

3基于IP网络构建视频会议系统的协议

基于IP网络构建视频会议系统的标准主要有：H.323和SIP。

H.323沿用了传统的电话信令模式，比较成熟，已经出现了很多产品，形成了比较成熟的应用体系和市场体系。SIP协议将音、视频传输作为Intemet上的一个应用，增加了信令和QoS要求，借鉴了其它In-temet标准和协议的设计思想，遵循简练、开放、兼容和可扩展等原则，比较简单，但其推出时间不长，协议并不是很成熟，应用也不是很多。

4结束语

视频《认识IP地址》观后感 篇4

刚刚看了张立安老师的《认识Ip地址》的授课视频，在观看视频之前我先看了对应本节授课的教学设计（结尾附有原创教学设计）和课件，给我第一个感觉就是这不是高一学生能学的内容，而且在仅短的45分钟之内，是不可能把这些知识都传达给大家的。当然，我有这样的想法，也是出于自身，目前我是一个教育技术专业的大三本科生。对于Ip地址的一个很好的认识，我是到了大三下半学期考完计算机三级后，才真正懂了它的意思。虽然，大三上的时候，我学了计算机网络这门课，Ip地址是本课程的一个重点，但直到期末考试结束，我都没有很透彻的理解Ip地址。当我看完教学设计后，我感觉里面涉及到的内容都是我大学才接触到的内容，如Ip地址的划分。还有，我感觉在《认识Ip地址》课件中，几乎都是很僵硬的文字性的东西，除了几个问题，就应该是教材里面的东西了，而且有的ppT一页里面内容包含过多，这是我的一小点感受。

看了视频后，我想谈谈自己对本节课的看法。在这之前，我先陈述一下自己的观点，我觉得本课程并不适合高一学生，无论是难度还是授课范围。有时候并不是我们讲的内容越难或越高深，就越能体现出我们个人的本领，而是我们要如何针对我们的授课对象，做一个很好的分析，让他们能很好的接受我们所传授的知识。

先从导入说起，张立安老师用了一个真实的案例给大家引出了这节课，案例的主旨就是利用Ip地址定位。视频结尾的时候，一个评委老师点评了导入，他觉得很好，例子贴近生活而且真实。我也觉得很好，但是我觉得张老师用错了地方，他举这个例子之后，随之引出的是Ip地址的概念。如果仅此为引出Ip地址而引用这个例子，那么我觉得大家的身份证反而能更形象的让大家知道什么是Ip地址。如果是我，我会把这个例子作为诱惑同学们的例子，让同学们体会到Ip地址的神奇之处，电视和电影里面经常会有GpS定位，那么Ip地址何尝又没有这种神奇的作用。进一步激发大家的兴趣，从而导出课题。也许这个例子很好，但是我觉得张老师缺少了一点激情，有时候在课堂上用一点夸张的手法是好事。

接着进入正题后，张老师直接讲Ip地址的基本结构。在这之前，我认为很有必要让同学们知道为什么要有Ip地址的存在，是市场的需求还是……？在解释这个问题的时候，我们就可以把Ip地址的发展史给大家讲述一遍，据我所知，在Ip地址发展过程中，由于人类不断增多，技术不断发展，人们对电脑的需求量越来越大，这无疑要增大Ip地址的划分。这就可以进一步引出我们为什么要对Ip地址进行划分，紧接着在给大家讲Ip地址的基本构成及其如何划分Ip地址，在运用同学们人手一台电脑，结合实际观察Ip地址的划分。

张老师在区分ABC类不同地址的时候，花费了很多时间，而且在这期间，也一直保持和大家互动。不得不承认，这是本节课的一个重点，也是一个难点。但我觉得在这里，应该减少和大家的互动，直接引导大家一起分析，这样课堂也许会比较轻松，因为这本来就是高一年级应该了解的内容。讲到主机号位数的时候，我记得张老师直接给出了一个数据，那就是2的24次方。那么这2的24次方到底是怎么来的呢，张老师并没有解释，难道是要让同学们死记硬背的记住吗？但是他也没有说明。如果是我，我会选择一个较小的数据，如2位的划分就是：00,01,10,11；3位就是：000,001,……111；先在黑板上分析给大家，然后在延伸为8位、16位、24位等。针对上面这一小段内容，我总结出自己的一个小观点：并不是所有课堂所有内容一定要有互动。针对比较难的内容，我们应该选择用讲授引导的方法让同学们更好了理解内容。

其次，在这个过程中还有一点，张老师要求同学们把ABC类地址用十进制将他们的范围表示出来，我在观看视频的时候，从同学们的回应可以看出，有的同学对二进制转化为十进制并不熟悉，甚至有的同学根本不知道如何去算。结尾，评委老师也说到了这一点，高一的学生对二进制的转换并不是很熟悉。所以我会选择在黑板上引导大家和我一起计算。而不是让同学们闷头在下面的算，然后会算的同学给一个答案后就带过。这样一来，有的同学就可能一直不会下去。不怕不会，就怕一直不会。接着，张老师给出来一些Ip地址，让同学们加以分类。我觉得这样很好，可以巩固大家刚学的知识，也算是一个小热身，但是感觉9个Ip地址烂费时间，4—6个就应该可以让大家明白原理。

然后，张老师在大频幕上给出了一个分类总结表，接着他让同学们探究规律。但我不知道时间的原因还是怎么的？他让一个同学站起来含糊的回答后，就立马跳到了下一个思考题，他并没有给大家说出规律。我觉得那个表的规律并不是学生所回答的内容，然而他并没有引导同学接着回答。我记得在区别ABC类地址的时候，他让同学们站起来回答问题，好几个同学回答的几乎一样，从而烂费了时间，但是这里，他仅此点了一个同学，最主要的是并没有把问题解释清楚。

IP视频 篇5

优化的网络和存储利用

通过以下方式节约网络资源, 加速浏览, 并最大限度地利用可用存储空间以缩减成本并提高系统效率

★LOS服务水平, 动态修改图像质量参数, 以达到最佳功能

★支持H.264, 可优化网络存储及传输20%~30%

★覆盖全部产品的组播。有效利用IP网络, 以发挥典型的控制室功能

配有内置分析器的智能编码器

利用Nice Vision Analytics视频内容分析和一系列自动检测工具, 预先发现可疑目标和事件, 即刻提醒安全人员潜在的危险。

独特的高可靠性结构

所有主要组件 (网络视频录像、编码器、应用管理服务器) 具有极高可靠性和恢复能力的冗余。

提供带有自动故障切换功能的“N+1”编码器冗余, 即使一个或多个组件出现故障, 系统可继续工作, 这对于单一网络连接上的多视频通道至关重要。NVR的自动录像损害监测在录像完整性受损时警报操作员。

流畅管理和缩减拥有成本

Nice Vision虚拟视频矩阵 (VMX) , 缩减的基础设施和非凡的易用性, 有助于实现更高的适用性和更低的成本。如果想增加摄像机和显示器, VMX可随时扩展, 无需在物理矩阵中增加新的服务器。

NVE1002——MPEG-4编码器系列

★企业级单/双路编码器

★NVE 1002——单/双路编码器

★NVE 1002 CA——单路智能视频编码器

★NVE 1002 XT——超宽工作温度编码器

★NVE 1002 XT/CA——超宽工作温度编码器/视频分析

NVE1008——8路编码器系列

★同时支持MPEG-4和H.264编码标准

★每个视频输入通道支持4CIF@RT

★视频输入端口配备冗余 (N+1) 编码器

★冗余以太网接口

★冗余电源

★支持双视频流编码

★输入/输出:8路报警输入;8路数字信号输出

IP视频 篇6

安全是广播电视业的“生存之基, 立业之本”, 也是广电作为媒体发挥正确舆论引导、维护社会稳定作用的前提和保证。高山台 (站) 在广播电视传输覆盖工作中起着接收、发射、传输等重要作用, 因其海拔高、地处偏远、交通不便、补给困难等诸多因素, 成为广播电视安全管理的重点和难点。如何实现众多高山台 (站) 接收、发射、传输的电视信号进行集中监管, 在监控中心对各个发射台 (站) 要害部位定时远程巡查。目前, 各个高山台 (站) 基本都建立了基于局域网的安防数字视频网络监控系统和传输、发射、接收视频信号的监视系统。如何将这两个系统远传到监控中心, 并能在任意地方通过互联网监看到要看到的图像。最简单的做法就是以监控中心为核心, 建立连接各个高山台 (站) 的光纤局域网, 配置相应设备完成系统运行需求。但最大问题就是投资太大, 日后系统维护费用高, 是众多广播电视管理部门无法实现的集中式监控系统的方案。伴随着计算机及网络技术的飞速发展, 尤其视频编解码技术的日益成熟、计算机处理能力的快速提高、以及宽带的逐渐普及, 基于Internet的视频网络实时传输应用, 在许多行业和政府部门被大范围采用, 尤其在银行、石油、电力等行业, 出现了许多成功案例。提到基于Internet的视频网络实时传输应用, 我们可能更多地会想到既满足24小时视频监控画面流畅要求、又要从运行模式和成本上考虑, 只有在异常发生的情况下, 主动要求监控中心切换监控点;或者在监控中心定时巡查各监控点的时候才需要在线。这种情况下, 就不需要为系统常年租用线路, 只需要开通ADSL、ISDN、甚至通过电话线连接的方式就可以实现各个高山台 (站) 与监控中心通讯。近两年, 国内厂商不断推出高性能、高性价比的视音频压缩卡和网络监控设备, 使得基于Internet的数字视频网络监控系统成为可能。

2 系统构成主要问题

作为一个完善的解决方案, 我们不得不考虑:如何处理动态IP地址。无论是普通电话线拨号, 还是ISDN、ADSL, 只要采用了动态IP接入方式, 都会遇到这个问题。所谓动态IP接入方式是指用户通过虚拟拨号技术动态获得IP地址来开展上网业务。每次用户通过普通MODEM或者通过ISDN、ADSL拨号连接Internet时, ISP通常会分配给用户一个公共IP地址, 这时候Internet上的其他用户就可以通过这个IP地址访问该计算机。但是, 因为这个IP地址是动态的, 也就是说一旦断线, 下次再连接Internet的时候, ISP将会分配另一个不同的公共IP地址。如果仅仅是高山台 (站) 或者监控中心的一方采用了动态IP接入方式, 问题比较容易解决。在点对点通信的时候, 只要有一方能够预先知道IP地址, 就能够在双方之间建立握手, 并获取对方的IP地址, 进行通信。但是如果双方都采用动态IP接入方式, 就麻烦了。一个用户拨号连接后, 不知道监控中心的IP地址, 也就无法通知对方自己的IP地址, 后续操作根本无法进行。

3 方案实现及比较

下面我们将介绍两种解决方案:

3.1 申请动态域名。

目前有许多专业公司在Internet上提供了动态域名服务。所谓动态域名, 就是把一个固定的Internet域名和动态地址IP实时对应起来。这样, 不管什幺时候上线, 分配的IP地址是多少, 其他用户总是可以通过Internet域名访问相应的计算机。

如图1所示, 只要选择一家动态域名服务提供商, 在该公司网站进行一次注册, 就可以免费得到一个固定的Internet域名 (每台使用动态域名服务的计算机都需要一个独立的域名) 。下载并安装该公司提供的相应软件, 完成软件配置。以后只要计算机在线, 动态域名就会自动生效。原来基于固定IP地址的数字视频网络监控系统, 几乎可以直接使用这种模式。当然, 原来如果是预先配置远程监控点IP地址的, 现在需要改变成预先配置远程监控点的Internet域名。编写程序的时候只需要调用相应API函数, 就可以获得Internet域名对应的IP地址。申请动态域名的方式具有以下优点:a.软件开发简单, 几乎不需要修改代码;b.性能比较稳定, 专业公司提供的动态域名服务24小时在线, 无论是IP地址解析模块软件的稳定性还是服务器的稳定性都是比较高的;c.如果系统的规模较小, 那么费用比较低, 只需要给每台使用了动态域名的计算机交纳相应的服务费。但是这种方式也有一些不足:a.如果系统规模较大, 例如有100个监控点, 那么每一台计算机每年都需要交纳服务费N元, 监控系统的服务费就需要100*N元, 整体费用比较高;b.如果动态域名解析服务器需要一些个性化功能, 无法定制。

3.2 定制IP地址解析服务器。

IP视频 篇7

校园是学生学习和生活的地方,校园安全必须高度重视。而校园安全的涵盖面比较广,包括学生事故、校园事故和消防事故等诸多方面,为加强校园安全,可以从管理上着手,严格学校安全管理职责,从领导层到老师和学生,培养安全意识;从技术上,可以采用视频监控技术,针对校园内部人流密集区域进行监控,以便及时发现异常情况。

校园内部采用视频监控,主要是为了保障师生的教学与生活,保证人身安全和财产安全,维护安全、和谐的校园环境。校园监控的重点区域一般是宿舍、办公楼、图书馆和教学楼等地方,同时在人流量比较密集的地方以及出入口等处安放监控设备,通过及时浏览和查看视频的方式,可以及时了解校内治安状况,发现异常情况并及时处理。

校园内部采用视频监控,同时可以有效预防和打击犯罪。目前针对校园师生的犯罪行为主要有故意伤害、偷盗和寻衅滋事等行为,不仅侵害师生人身和财产安全,同时也扰乱了正常的教学行为。通过采用视频监控,可以有效震慑犯罪分子,预防和减少犯罪行为的发生。因此,学校必须加强相应的安全监控。

传统的模拟监控系统存在着监视效果较差、图片不清晰、响应速度慢及网络构架不清晰等不足,导致管理和维护困难,监管花费较大人力、物力,同时对监控系统后期扩展也存在难以扩充等问题,根本无法满足现有校园环境的需求。采用最新的IP视频监控系统,针对校园内的不同环境,规划和设计监控系统,满足现有复杂校园环境的需求。

2视频监控简介与设计目的

“IP是Internet Protocol(因特网之间互联的协议)的缩写,网络之间互联的协议是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议”[1],视频监控系统经历了三代的发展,第一代是“传统模拟闭路视频监控”,后来发展成“模拟—数字”监控,目前比较流行的是“IP视频监控系统”。IP视频监控主要是监控设备内置WEB服务器,具备以太网端口,可以生成主流格式的视频文件,具备强大的兼容性和可扩充性。以传统模拟视频监控(见图1)为例,与IP视频监控性能对比如下(见表1)。

通过对比可知,模拟监控与IP监控之间存在相当大的差别,在数据走向、网络拓扑结构、网络布线、扩展性等方面,IP视频监控均优于传统的模拟视频监控[2]。

结合校园环境的设计需求总结如下:

数字化监控系统平台位于总监控中心,平台负责接入学校各楼宇内的摄像机,摄像机采集数据通过平台展示,可进行控制管理。上级主管单位、学校领导以及各职能管理部门用户经过授权后,具有使用网络视频监控系统的权限,根据角色及角色权限登录,查看和操作前端摄像机采集图像,目前常用的B/S结构,查看和操作人机界面简单方便,根据用户操作需求,可将图像界面切换,实现对监控的管理。

“数字化网络视频监控系统需具备多级管理体系,整个系统基于网络构建,通过网络传输的方式构建出一张可全校园内全网监控,校园内全网管理的网络视频监控网”,校园IP视频监控进行统一网络构架,提供24小时监控服务,保证安全、稳定运行。

对校园围墙、主要出入口、学生人数集中区域、校舍及其他重要控制区域安装视频监控点。

监控图像存储采用集中存储方式(监控中心),一级监控点位存储不少于30天,二级监控点位存储时间不少于15天,三级监控点位存储不少于7天。

管理平台设计支持C/S,B/S架构,能统一管理,方便操作。

视频监控可与其他数字安防(如门禁、报警)等系统融合。

系统具备电子地图、报警联动等功能,并能与110报警系统对接。

实现以监控中心为总控、各个校区门卫为分控的分级分权管理体系。

3校园IP视频监控系统设计过程

3.1校园IP视频监控设计原则

3.1.1合理性原则

为了保证整个系统从设备配置到系统构成的合理性,监控设计需根据本单位的实际状况和教育厅校园安全视频网络监控系统工程的具体要求,充分满足用户在使用中的各项功能要求。为了保证系统的应用,系统提供开放的软件接口,接受SDK封装接入[3]。

3.1.2先进原则

计算机技术的发展与更新速度很快,监控系统在设计上充分考虑目前现有新技术,同时关注技术发展趋势,考虑系统的升级和未来新技术的融合的可操作性,使系统具备一定超前性。

3.1.3实用原则

校园IP视频监控设计必须以实用为原则,满足监控、存储、查询、管理和使用等基本要求,硬件管理和软件交互界面简单易学,使用方便,同时保证图像的清晰度。系统数据库采用统一标准,利用通信协议,实现各子系统之间的数据交换,最大化地发挥系统功能。

3.1.4可靠原则

校园IP视频监控系统设计的关键是保证系统功能的安全、可靠运行,同时具备数据容灾等特性。主要从硬件和软件两方面排除系统的不稳定因素,在问题出现的前期予以阻止,在突发异常情况下,能及时恢复重要数据和系统运行。

系统的可靠性主要关注点如下:

(1)前置摄像设备和软件。

(2)视频传输网络。

(3)后台显示和控制软件。

(4)视频存储软件。

(5)视频存储、管理服务器。

(6)网络系统。

(7)软件系统。

针对以上关注点,可从以下几方面着手,保证系统的运行:

(1)采用后备电源。

(2)核心设备冗余机制和数据备份。

(3)RAID 5容错机制。

(4)硬盘MTBF≥10万小时。

3.1.5安全保密原则

(1)网络的安全性;(2)软件系统的安全性;(3)应用程序级的安全性。

3.2校园IP视频监控设计的功能特点

前置设备采用画质高、通讯快的视频监控设备,采用数字化信息技术,进行数据传输;通过视频数据的采集,进行数据传输,利用角色权限对监控内容进行提取、查询、拷贝等操作。实现对校园内各路口、主要道路、目标群体、重点单位、学校大门主要进出口区域等目标进行监控。通过采集的视频监控信息,及时掌握学校范围内的实时动态,把握治安情况,达到预防和及时处理的目的,以此打造平安校园。系统具备以下功能。

3.2.1数据采集功能

通过视频监控设备,对每个监控范围进行实时数据采集,采用先进的压缩技术,对视频、音频信息进行预处理。对校内布控的每个监控点,保证摄像机运行正常,实时、准确地采集图像信息,对于光照不足或晚间数据采集,利用补光设备解决照度不足的问题,可附加拾音器、红外探测等外设。

3.2.2信息传输功能

视频监控系统包括各种数据:视频信息、报警信息及控制指令等,采用有线传输和无线传输结合的方式,保证数据传输的安全可靠性。将前置设备采集的信息传输到控制平台,实现管理操作。信息传输过程中,不仅要保证传输质量,同时也要考虑传输速度,“传输具有全系统带宽管理和流量控制能力,支持大账户量的并发接入,保证在大量图像访问情况下系统仍能正常运行”[4]。

3.2.3角色权限管理

通过权限设置可以实现:不同用户角色拥有不同的操作权限。通过对上级部门管理员、总监控中心管理员和其他操作人员权限设定,实现对不同区域、不同操作权限的限制。

3.2.4信息存储和备份功能

信息的存储主要包括监控视频、报警音频和系统日志等信息,采用规定格式进行统一存储;对系统存储的数据进行安全备份,防止由于突然情况而导致的重要数据丢失。数据按照要求进行分类,针对角色的不同设定数据访问权限。对部分重要图片、视频进行备份或者永久存储,并且提供在线备份和离线存档多种保存方式。存储的历史视频数据支持防篡改处理,采用数字水印技术,满足取证举证需求。

3.2.5信息控制功能

系统依据授权将网络账户发出的控制命令传送到前端监控设备,实现对视频信息的调用和控制操作,主要的控制方式有以下几种:

(1)利用系统功能,对视频进行常用操作(如查询、播放等),可对视频信息进行复制、加工(如字幕添加等)。

(2)对数据进行去燥,提取视频帧信息等。

(3)采用其他视频编辑工具对视频信息进行处理,如压缩、图像融合、数据帧提取、图片分割和特征提取等处理。

3.2.6报警信息处理

本系统可以同时处理多项任务,同一时间在校内多个地方出现异常情况可以及时应对。每个IP监控设备,均包含2个独立输入节点。2个输入节点可连接传统入侵探测器,通过传统报警设备(如红外运动探测器、门磁)等[5],利用软件管理,自动记录现场情况,当出现异常情况时,及时报警通知相应安保人员。

3.2.7快速布控

当监控人员发现异常情况时,及时通知安保人员进行快速布控,利用监控视频,追踪案发现场、周边情况,提高突发情况控制能力和破案效率,保证学生和老师等人员、财物的安全。

3.3学校内部网络架构设计

校园网络采网络构用常用的扁平化架。主要包括接入层、汇聚层和核心层,另外涵盖服务器与存储网络。

宽带接入层主要由汇聚层和接入层设备构成。

接入层:(1)采用具有路由功能的路由器进行外网接入,保证网络安全、应用安全和接入安全,为系统安全可靠运行提供硬件保障。(2)在客户端接入层,采用二层交换机和无线AP等接入设备,满足PC机和移动终端等不同设备的网络接入。

汇聚层主要是二层透传和VLAN隔离功能,使用汇聚交换机,采用Qin Q技术,可有效地扩展VLAN数目,解决网络VLAN ID资源问题。

核心层主要是实现内网和外网之间的快速传输,采用高带宽的三层交换机,在构架上提供冗余链路,保证整个网络的冗余能力,提供可靠和高速的传输功能。核心层对整个网络构架起到了至关重要的作用,必须满足冗余、高效、可靠、容错和低延时等性能。

扁平化网络构架设计主要是将网络划分为宽带接入层和业务接入层。在业务接入板块,采用独立的交换机,将用户设备接入核心层。采用独立防火墙对业务系统进行隔离,保证业务系统的安全性与可靠性。

网络构架设计模型如图2所示:采用A,B双平面的组网方法,A,B平面既可以作主备平面,也可以走负载分担的方式。

3.4监控存储设计部分

校园IP监控存储系统旨在建设一个“可行的、先进的、成熟的、高可靠、高可用、易维护、高安全、高开放、高性能、灵活可扩展、易管理的存储平台,保证各监控应用系统高质量地提供连续稳定不间断的服务”[6]。

校园监控存储系统设计中,作为核心基础设施的存储系统,应当达到以下主要目标:

(1)要求在连续写环境下实现随机读的快速处理。

(2)存储系统要求可靠性高,稳定性强,支持7×24小时不间断工作。

(3)采用高性能、高可靠性、成熟的存储架构,同时满足视频数据存储空间需求。

(4)系统方案设计适用于多台主机和存储系统连接,并且确保无单点故障。

(5)系统可管理性强,管理方式简单,易操作,断电后可自动重启。

(6)实现监控中心核心业务的连续可用性和数据保护以及设备级的快速灾难恢复。

(7)数据实现统一管理,针对重要的视频数据可进行快速备份恢复及数据归档和迁移管理。

(8)支持在海量视频数据中的在线快速读取所需视频录像。

(9)寻求性价比最佳的存储产品,降低总实施成本。

视频监控的存储将采用集中存储备份的方式进行,前端摄像点采用网络摄像机系列,但不能进行全天24小时长时间存储,因此编码后的数据在本系统中采用集中存储的方式。监控中心集中了前端所有的图像网络信号,要求7×24小时,30天实时存储数据。网络球机和网络摄像机最好要求1080p[7]。

存储是为监控的需求而量身设计,必须考虑视频数据大、监控时间长和24小时不间断等要素,提供比较可靠、扩展性高和易于管理的存储系统。保证系统的操作和维护具备可扩展性。即将建设的存储系统应遵循以下原则:

(1)可用性。为了保证各监控应用系统高质量地提供连续、稳定、不间断的服务,因此其高可用性是本方案设计的基础之一,应综合考虑存储系统的7×24小时高可访问性、单点故障和系统负载等因素。

(2)扩展性。必须结合实际需求,对校园监控点增加的情况,可随时扩展容量,满足系统不断发展和升级要求。

(3)高可靠性和稳定性。作为所有的视频监控数据集中存储系统,必然要求系统支持高可靠性和稳定性。主要关注冗余容错与故障恢复等方面。

(4)可维护性。为了有效、快捷的管理与维护,高校监控存储系统必须满足:系统易于维护;系统应能够通过远程对设备进行管理和维护;系统可前期进行故障预测与定位;故障维护必须响应及时。

(5)开放性和兼容性。后期的功能扩展要求存储系统必须要求有好的开放性以及兼容性,满足互连;同时提供如标准的API接口等;并按照国内外相关的技术标准与规范。

(6)安全性与管理便利性。高校监控作为治安管理监控的重要组成部分,应保证系统安全可靠,提供多种管理界面,如LED,WEB,RS232,中文图形化界面及CLI等多种方式。同时提供多样的预警、报警方式。

3.5校园监控中心设计

校园监控中心需要有以下内容:

(1)系统服务器,利用N台服务器建立一级数字视频共享平台:符合数字视频共享平台技术要求,软件功能模块主要有:设备管理、电子地图、抓拍管理、轮巡管理、巡航管理、设备控制、多画面显示、报警联动、音频配置语音对讲、录像、存储策略、录像资料查询、回放、权限分配机制,B/S网络浏览功能。

(2)电视墙由采用N×M超窄边液晶拼接大屏。

(3)监控中心设M席位监控平台,解码服务器N台,存储服务器M台,客户端M台,共需配电脑主机N台。

(4)存储系统设计,对7×24小时实时图像监控进行录像存储,要求保存天数15天。

(5)M台UPS电源设计,8小时后备时间,纯在线式,使中心数字平台服务器设备能稳定可靠运行。

3.6校园分控中心

分控室设立校区门卫值班室,值班人员通过分控主机可以调阅授权范围内的视频图像的监控功能,有一定的操作权限,可通过网络和主控室平台进行连接制,并且可实时调用本地存储,同时也可实时监看本地视频图像信息。

3.7系统划分

监控系统与外部监控中心相连,按层次划分为学校总监控中心和校区分控中心。

主要包括校内和校外两方面的互联。校内分总监控中心和小区分控中心;校外主要是上一层管理机构监控中心,从底层监控点到中监控中心实现互联。遇到突发情况,可以实时协作,共同处理。

3.8软件平台

3.8.1平台结构设计

校园IP视频监控系统划分为4层,具体层次划分如图3所示。

3.8.2整体结构拓扑设计

根据系统层次划分,结合学校的实际情况,校园IP视频监控系统整体拓扑结构设计如图4所示。

4结语

本文针对复杂校园环境的监控所面临的挑战,采用最新的IP视频监控规划和设计整个校园的监控系统,解决了传统模拟视频监控系统的监视效果较差、响应慢及管理困难等问题。通过使用IP视频监控系统,可以实时掌握校园内部治安状态,及时应对突发情况,利用该系统,通过调度、指挥、处置,起到预防、控制和精确打击犯罪行为的作用,搭建良好的校园治安环境,保障学生、老师的人身和财产安全。IP视频监控特别适用于有着完整网络架构的校园,如各个综合性大学,使用IP视频监控嫁接在学校内部网络,能够较好地体现监控的意义[8]。而且,IP视频监控系统同时能够结合其他报警系统、门禁系统、巡更系统等系统,对学校的管理进行统筹规划。

摘要：视频监控系统目前运用相当广泛,针对学校校园的复杂环境以及事件多发的情况,文章通过对传统模拟视频监控和IP视频监控对比的方法,采用系统性、可靠、智能化的IP视频监控设计方案解决传统模拟视频监控无法满足的问题。实现了IP视频监控系统对校园的安全防范,突发事件的及时响应,为事件的事后取证提供了保障。同时,阐述了智能化的视频监控技术,为学校的管理提供了便利。

关键词：复杂校园环境,IP视频监控,设计方案

参考文献

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IP视频 篇8

目前基于IP的视频会议系统主要遵循两个标准:H.323和SIP。H.323协议比较成熟,但其基于传统电话信令的思想,使得协议比较复杂,灵活性不够。相较之下,SIP协议以其简洁、灵活、易于实现和扩展等特性迅速得到业界的重视。许多文献对SIP视频会议系统的设计进行了探讨,文献[1]提出了一种会议管理系统和控制系统相分离的SIP视频会议系统模型;文献[2]通过修改SIP消息的头域实现会议控制信息,设计出一个基于SIP协议的集中式视频会议系统,但从实用角度考虑如何减轻SERVER的负载问题甚少涉及;文献[3]提出了一种基于集中会议服务器的SIP会议结构SIPCON,所有的信令及媒体处理都须经过服务器,这种设计加强了信令集中控制,但加重了服务器的负担。

为了解决上述文献中存在的问题,作者设计了一个基于信令集中、媒体流分布的SIP视频会议系统。该系统实现了IP组播,改善了当太多会议参与者同时接收网络多媒体音视频流时可能带来的过长网络延时和抖动问题。在NIST-SIP协议JAVA栈基础上利用JAIN SIP技术设计实现了SIP信令处理模块,并利用JMF技术实现了音视频传输模块。本文将对这个基于JAIN SIP/JMF的IP组播视频会议系统设计中几个关键问题进行探讨。

1 JAIN SIP与JMF

SIP会话初始协议(Session Initiation Protocol)[4]是一种基于IP网络实现实时通信应用的信令协议。SIP主要定义了四种基本功能实体:SIP用户代理、SIP代理服务器、重定向服务器以及注册服务器。JAIN SIP 是SUN公司发布的基于JAVA 技术实现 SIP 协议的规范,它把 SIP 协议规范为标准的 JAVA 接口,提供了标准化的协议栈接口、消息接口,并提供了一系列 SIP 事件及其语义。JAIN SIP的应用程序构架中, SipStack对应实现SIP协议栈的数据结构,通过网络收发SIP消息和状态码,SipProvider负责通过接口处理SIP消息的发送和接收,SipListener负责与封装了 SIP 协议栈的对象交互。

Java 媒体框架JMF(Java Media Framework)是SUN公司专门用于处理音视频媒体的扩展应用开发包。它集成了对音视频的采集、编码、传输及播放等处理,支持多种多媒体数据的编码格式,具有跨平台特性。JMF高层 API 有以下重要的类:DataSource用来表示媒体数据,它封装了媒体的位置和媒体传输的协议,通常由一个描述被处理媒体数据位置的媒体定位器或一个URL来表示;Player用于对媒体数据的捕获、处理和提交进行管理;Processor除了具有Player同样的功能外,还可以对Datasource进行处理以生成一个新的DataSource;DataSink将由处理器处理后生成的新DataSource输出到文件或发送到网络。除了高层API,JMF还提供了低层API进行常规的处理和扩展,通过Plug-In API接口还可以扩展JMF的功能,如编写定制的视频解码器插件(Codec Plug-in),在JMF系统注册并取代原有的解码器。

2 桌面视频会议系统的总体设计

2.1 会议系统模型的考虑

本文网络会议模型采用信令集中、媒体流分布模型[5],其结构如图1所示。会议控制主要由一个核心会议服务器来完成,该会议服务器是SIP会议的信令控制中心,负责维护与所有SIP终端间的SIP信令连接,而会议终端之间没有SIP信令的交互。媒体流由各个会议终端分别进行处理,每个参与会议的终端采用组播方式将音视频流传输给其他与会者,同时接收其他与会者的音视频流,并进行解码、混合,从而减轻了服务器的负载。

2.2 IP组播桌面视频会议系统结构

根据图1所示的SIP会议系统模型,设计的视频会议系统体系结构如图2所示。

该设计方案将会议应用管理与SIP信令控制以及音视频媒体流处理相分离,这样做有利于实现系统功能实体的独立开发,同时能发挥底层控制功能的可重用性。整个系统采用客户机-服务器的模式,可满足多方接入方式参与会议。

3 桌面视频会议中的JAI N SIP信令交互设计

3.1 SIP信令处理模块的设计

系统在NIST提供的NIST-SIP协议栈基础上,利用JAIN SIP API实现SIP信令。JAIN SIP API对应的是事务层和事务用户层之间的接口,可以实现SIP信令的处理。SIP协议栈将它所收到的消息转换成相应的事件,以事件通知的形式发送给应用层,然后应用层将其作为SIP消息处理。在视频会议信令系统设计中使用了如图3所示的几个信令模块:REGISTER模块、INVITE呼叫处理模块、SUBSCRIBE订阅模块和NOTIFY通知模块。针对涉及的信令模块,设计了如图4所示的类,图4给出了两个用户代理之间消息的传递过程。

3.2 SIP信令处理模块的设计实现

·消息分发层 它由SipManager类来实现,负责创建和初始化JAIN SIP对象、初始化SIP协议栈的属性和应用程序属性以及接收和发送SIP消息。SipManager类向上根据SIP响应消息触发事件通知,向下根据应用程序的操作请求调用JAIN SIP协议栈的接口方法,通过实现SipListener接口中的processRequest、processResponse和processTimeout方法,将SipProvider所提供的SIP请求消息、响应消息和超时事件分别分发给上层不同功能模块进行处理,从而完成底层的SIP消息交互。

·REGISTER模块 主要完成会议终端和会议服务器在SIP注册服务器上的注册和注销功能,将SIP标识符标识的用户和用户所在的SIP终端绑定在一起。其过程为:从配置文件中获取注册服务器地址、端口号、传输协议和注册周期等,调用RegisterProcessing类中的register方法解析出REGISTER消息相关的头域,并利用这些头域调用MessageFactory对象的createRequest方法创建一个注册请求,然后根据该注册请求通过SipProvider对象创建一个新的客户事务将注册请求发送给注册服务器。注册服务器在收到注册请求后,完成用户在其上的注册,并发送200 OK响应消息告知用户已经注册成功。

·lNVITE呼叫处理模块 主要完成SIP会议终端与会议服务器之间的SIP消息的处理。会议系统中,会议终端采用Dail-In方式向会议服务器发起INVITE请求。其过程如下:

(1) 用户发起呼叫请求时,会议终端程序通过调用MediaManager类生成该用户的SDP数据,通过得到的SDP数据和会议服务器的URI构造一个INVITE请求,并通过SipProvider创建一个客户事务将请求消息经由SipStack通过网络发送给会议服务器。

(2) 会议服务器所在的终端用户代理继承SipListener接口,通过SipProvider接口收到来自用户的INVITE请求消息后,将触发RequestEvent事件,并调用processRequest方法处理INVITE消息。

(3) 会议服务器接收用户请求之前向用户发送一个180 Ringing临时响应消息,表明建立会话请求正在处理中。

(4) 会议服务器接收用户的请求后,通过调用CallProcessing类向用户发送一个200 OK的响应消息,消息中携带SDP数据,告知用户将要参加会议的组播地址。

(5) 用户所在的终端用户代理程序通过SipProvider接口收到来自会议服务器的200 OK响应消息后,将触发SipListener接口中的ResponseEvent事件,并调用processResponse方法处理收到的200 OK响应消息。通过调用CallProcessing类中的processInviteOK方法创建一个客户事务,向会议服务器发送ACK请求消息,表明用户已成功加入到会议中。

会议服务器端程序维护一个会议成员列表类UserList,当用户以Dail-In方式加入会议时,将用户的SIP URI以及媒体流相关信息添加到该成员列表中,并将这些信息保存在XML文件中,以方便会议服务器向其他预订会议信息的与会者提供参会人员的信息。

·SUBSCRIBE订阅模块 负责处理会议终端会议事件预订请求,实现会议终端到会议服务器的状态订阅以及会议终端对NOTIFY消息的接受及处理。其过程如下:

(1) 发送SUBSCRIBE请求:会议终端调用SubscribeProcessing类中的sendSubscription方法向会议服务器发送SUBSCRIBE请求。系统使用向量对SUBSCRIBE进行管理,每个会议订阅者对应一个Subscription信息类,用来维护订阅信息进行周期性的刷新处理。另外为了保证多个用户同一时间内向会议服务器发送SUBSCRIBE请求,对SUBSCRIBE请求信息采取队列管理,对实现方法进行同步操作,从而实现终端SUBSCRIBE请求消息的有序处理。

(2) 接收NOTIFY请求:当SipStack从网络中收到来自对方的NOTIFY 消息后,将调用SubsrcibeProcessing类中的processNotification方法进行处理。一方面是解析NOTIFY消息,调用该类中的getIndexInSubsrciptionCache方法检查其当前通知者(Notifier)是否与本端订阅者(Subscriber)匹配,以判断所通知的事件与订阅的事件是否为同一事件,从而进行相应的NOTIFY消息处理及响应消息的回送;若匹配则发送200 OK响应消息给会议服务器,否则发送481 Call/Transaction Does Not Exist响应消息。另一方面是解析NOTIFY中的XML消息体,从中读取相应的会议信息。

·NOTIFY通知模块 负责为会议服务器提供会议状态通知服务,在事件通知服务中,会议服务器充当Notifer的角色,接受用户的SUBSCRIBE请求;当会议状态改变时,会议服务器产生全部或改变部分的会议状态信息,通过NOTIFY消息通知会议的订阅成员。其过程如下:

(1) 接收SUBSCRIBE请求:当SipStack从网络中收到来自对方的SIP消息后,将调用NotifyProcessing类中的processSubscription方法处理接收到的SUBSCRIBE消息。消息的处理主要分为三部分:首先是解析消息的Event头域,检查其值是否为“conference”,如不是则回送489 Bad Event响应;其次解析Expires头域,检查订阅时长是否合理,如不合理则回送423响应;最后解析Accepted头域,判别会议终端是否允许XML格式的会议状态消息体;如果以上解析均正确,则会议服务器回送200 OK消息。

(2) 发送NOTIFY消息:会议服务器通过向SIP会议终端发送NOTIFY消息实现会议事件通知功能,通过调用NotifyProcessing类中的sendNotification方法将NOTIFY消息向订阅用户发出,在该方法中通过读取XML配置文件,将其添加到NOTIFY消息体发送至相应会议事件预订者。当预订状态发送改变时,调用NotifyProcessing类中的updateSubscriptionStatus方法,根据预订状态的改变,重新调用sendNotification方法向订阅用户发送NOTIFY消息。

4 基于JMF的IP组播实现音视频数据传输

4.1 音视频流媒体数据传输的设计

系统采用JMF和RTP协议来解决音视频数据的采集、网络传输以及回放。会议终端从会议服务器处获得组播地址和端口号,即可加入组播组中参加会议,媒体流的编解码处理只需在各个会议终端进行,每个会议终端需要进行1路编码、N-1路解码。音视频传输过程如图5所示,采用RTP/RTCP协议来保证音视频数据流的实时有效传输。考虑到信道的高效率和音视频数据的实时性,音视频数据采集经压缩编码后生成适合RTP传输的格式,以IP组播方式传输给接收方。

接收方在接收后解析RTP报文,并对接收到的音视频数据载荷进行同步处理,然后通过播放器进行连续播放。RTCP通过周期性的交换会话两端实体的控制信息,提供QoS监视机制,同时还可以用于发送和接收用户的信息,建立呼叫控制机制。

对于音频,JMF提供了几种标准的RTP编码格式:DVI_RTP,G723_RTP,GSM_RTP,ULAW_RTP等。对于视频,JMF提供了三种标准的RTP编码格式:JPEG_RTP,H261_RTP,H263_RTP。在本文设计的视频会议系统中,各会议终端在会话呼叫建立过程中,需要先协商媒体参数,以便选择合适的音视频编码格式。

4.2 组播传输的设计实现

参加会议的SIP终端通过向会议服务器发出邀请加入某个组播组,一旦加入组播组,各会议终端间就可发送媒体流,在该组播组中的其他终端都能够收到媒体流,进行解码后播放。

通过SUN公司提供IP组播类,可以实现组播技术分发媒体流。SIP会议终端成功加入会议并从会议服务器处获得会议的组播地址和端口号后,在发送端程序AVTransmitter类中将编码后的音视频数据通过该组播地址和端口发送出去;接收端程序AVReceiver类在接收组播数据包时,必须首先加入该组播组,在具体实现时可通过MulticastSocket类创建一个所获得的指定端口号的组播套接字,然后调用joinGroup方法加入到该组播组,接收端程序加入组播组后,便可以从该组播地址和端口号处接收媒体流。

5 基于JAIN SIP的IP桌面视频会议管理

(1) 创建会议

会议创建有预先创建和即时创建两种方式。预先创建是指会议终端用户可通过Web页面、Email等方式获得预先建好的会议标识,并向此会议服务器请求创建会议。即时创建是指会议终端首先向会议服务器URI发出INVITE请求,即可创建一个即时会议,会议服务器立即生成新的会议标识,通过302响应消息的Contact头域将会议标识返回给终端,然后终端再根据会议标识重新发起INVITE请求,建立会话过程。

(2) 加入会议

系统主要采用会议终端发起方式(Dial-In方式)以实现加入会议。终端用户通过事先获取会议URI,然后向会议URI发送INVITE消息请求加入会议。其流程如图6所示。

1) Alice向会议服务器发送一个INVITE消息请求加入会议;

2) 会议服务器接受Alice的请求,并返回200 OK响应消息,在Contact头域中携带isfoucs参数,表明自己是会议服务器的身份,同时在200 OK响应消息中携带SDP描述信息,给出媒体流协商参数,并给出会议的组播地址,以便会议终端用户加入到组播组中参与会议;

3) Alice可以向会议服务器发送SUBSCRIBE请求,订阅会议的相关信息;

4) 当有新用户加入会议,会议服务器根据终端的预定请求向其发送NOTIFY通知消息。

(3) 获取会议信息

会议信息的获取是通过SIP事件通知机制来完成的。在会议期间,SIP会议终端可以通过发送SUBSCRIBE消息向会议服务器订阅会议相关事件和会议通知服务,从而获取会议当前状态和与会人员列表等信息。会议服务器会周期性地或在与会人员发生变动的时刻,向所有与会者所在的会议终端发送NOTIFY通知消息。会议终端可以通过该与会者列表通知来更新本地的与会者列表,会议终端的本地与会者列表除了列出所有与会者相应的会议终端的SIP URI作为唯一的标识以外,还显示各自的媒体能力。

(4) 退出会议

退出会议有两种方式:用户主动退出和会议服务器使用户退出。两种方式都用SIP的BYE消息实现。第一种方式中,与会者必须主动向会议服务器发送退出会议的请求,会议服务器允许后,再向其他与会者发送该与会者退出会议的消息,从而避免了组播组中的与会人员随意退出。

6 测试环境与运行结果

6.1 测试环境

本文实验环境中,将SIP注册服务器、SIP会议服务器和SIP会议终端1运行在同一台PC上,另外两个SIP会议终端分别运行在局域网内的两个不同的PC上。

6.2 系统运行结果

SIP会议终端启动后,需要将其注册到注册服务器上,注册成功后,向会议服务器发起呼叫请求加入会议,成功加入后便可收发媒体流,其运行界面如图7、图8所示,图9则是接收端在接收媒体流过程中显示的具体信息。

7 结束语

本文采用信令集中、媒体流分布的会议模型,使用SIP信令协议设计了一个纯软件的基于IP组播的桌面视频会议系统。利用JAIN SIP技术设计实现了SIP信令处理,利用JMF技术实现了音视频流媒体的传输。实验测试证明,这种设计改善了当太多会议参与者同时接收网络多媒体音视频流时可能带来的过长网络延时和抖动问题,节省了网络的带宽。相对集中式会议模型来说,服务器不需要对媒体流进行混合处理,减轻了服务器的负担。

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