CN1905455B - 基于互联网和流媒体技术的开放式多媒体传输*** - Google Patents
基于互联网和流媒体技术的开放式多媒体传输*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于互联网和流媒体技术的开放式多媒体传输***，中心服务平台和与之相连的用于采集视频、音频、报警等信息的前端编解码设备、用于浏览和控制远端视频、音频、报警等信息及***的客户端，中心服务平台包括十个子***：平台管理子***、控制服务子***、告警服务子***、调度子***、AAA服务子***、业务管理子***、前端应用子***、存储子***、分发子***(VTDU)、客户端应用子***。可以根据信息采集点的多少分为集中式或分散式组网，分散式组网将以上十个子***做物理区分以合理分配网络资源。本发明为电信级电信运营级产品，能够作为大容量多媒体综合信息的管理运营平台。不仅可以应用在安防监控领域，还可应用在如交通控制、远程教育、远程医疗和电子商务等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种在互联网络上传送多媒体信息的***和方法，特别是采用MPEG-4视音频编解码技术和流媒体技术实时传送多媒体信息(图像、语音、数据等综合信息)实现数字智能监控的***和方法。
背景技术
视频监控技术经历了从模拟监控到数字监控和网络监控的发展历程。“第一代”模拟监控***完全采用模拟信号实现，是采用传统录像机通过磁带的方式存储信息，信息不易长久保存，信息存储量小，数据安全无法保障，***受地域限制无法扩展。
“第二代”数字监控***主要是基于“硬盘录像机”技术发展起来的。“硬盘录像机”已经是非常成熟的技术，市面上供应硬盘录像机的厂商众多，但是由于硬盘录像机的主要目的是用硬盘取代磁带来录制监控图像，所以“硬盘录像机***”并没有考虑把图像传输到远端，尤其是实时传输。硬盘录像***通过网络改造后可以实现网络传送，但是应用的局限性很大。这类***的缺点如下：
1、采用JPEG、MPEG-2的压缩方式，不适合在互联网络上传输；
2、各个“硬盘录像机”独立成体，很难联网，经过改造联网，往往也是必须通过专网实现点对点连接，无法构建跨地域的大型网络***；
3、硬盘录像机通过网络改造后实现的多媒体传送只是简单包括了视频和音频，且音频只是单方向采集，后端无法实现与前端实时的双向语音对讲。对于其他的多媒体信号如抓拍的图片、前端传感设备采集的信息需要通过其他专业的***实现传输和管理。
4、目前的网络监控***都是相对封闭的***，各个厂家的设备之间无法兼容，***架构里并无统一接入平台的概念，造成很多用户分期建设***的重复投资，对不能有效保护原有投资。
5、目前的网络监控***普遍开放性较差，只能作为一套独立的监控***使用。***并不提供相关的SDK开发接口，与用户的MIS***无法集成。***应用范围因此收到一定限制。
目前行业的类似***的架构都是客户端/服务器模式，前端编码设备或DVR同时充当网络访问服务器的角色，这样简单的架构方式无法构建大规模的应用***。
MPEG-4，是指一组由ITU(International Telecommunications Union)和ISO(International Standards Organization)制定发布的视频、音频、数据的压缩标准，具有兼容性好，压缩率高，音质和画质的特点，特别是兼容性好和压缩率高更能体现其应用于互联网中的意义
发明内容
本发明是为解决以上不足而提供一种兼容性好、占用网络资源小同时传送的视音频效果具佳的基于互联网和流媒体技术的开放式多媒体传输***和方法。
本发明的目的根据信息采集点多少，对采集点多的情况下网络可以按照分散式架构搭建平台，需要部署一个全网管理中心服务平台和多个区域管理中心服务平台，即该***包括作为最高层的全网管理中心服务平台和与之相连的若干个区域管理中心服务平台，区域管理中心服务平台下面至少连接一个分发子***和一个存储子***，分发子***分别与均处于最下层的前端编解码设备和客户端连接；其中
A、全网管理中心服务平台包括如下相互连接的子***：
(1)、平台管理子***，用于接收前端编解码设备状态信息并做相应处理，接受日志查询请求并做相应处理；
(2)、调度子***，通过其自身的调度策略为视频访问获得最佳的传输路径，并将分发子***传回的计费信息存入数据库；
(3)、AAA服务子***，用于对用户进行身份认证并授权；
(4)、业务管理子***，用于实现对监控平台中的站点和用户进行管理，以及对用户权限进行分配；
B、区域管理中心服务平台包括如下相互连接的子***：
(1)、控制服务子***，用于对前端编解码设备的管理和控制；
(2)、告警服务子***，用于接受来自前端应用服务器的告警信息并作出相应处理；
(3)、前端应用子***，用于建立前端编解码设备和平台管理子***、控制服务子***间的联系，该前端应用子***至少包含有一个前端注册模块；
(4)、客户端应用子***，用于建立与客户端的联系，处理客户端要求认证和处理客户端的请求信息；
C、存储子***，用于对视频、音频信息进行存储和管理；
D、分发子***，用于对视频、音频信号进行收集并根据指令向客户端发送视频、音频信号；
此外，前端编解码设备还和区域管理中心服务平台中的前端应用子***连接，客户端和客户端应用子***连接；
所述的前端编解码设备包括含音频的前端编解码器；
所述的客户端包括，客户端软件、WEB客户端、传统监控中心客户端；
所述的前端应用子***中前端注册模块为动态协议库，用于实现对不同厂商前端编解码设备的无缝集成；
本***提供符合通用接口规范的SDK接口，包括：用户认证授权接口、视频流接口、双向语音接口、云台控制信号接口、报警信号接口、录像文件调用接口；
其特征在于：视频的相关编码方式为MPEG-4编码方式；
本发明相比现有技术，有以下优点：
1、基于互联网分布式***搭建的方式支持可扩展的大规模运营级应用。
2、先进的动态协议库提供对多种不同厂商数字化设备的兼容性支持。
3、具备完善的SDK开发包，为辅助决策***提供包括视频、声音、数据等多媒体信息，实现***间的无缝集成。
4、基于流媒体技术优化网络传输，提供在互联网上的高质量多媒体信号传输。
附图说明
图1为本发明的***组成示意图。
图2为本发明的***中心服务平台结构示意图。
图3为本发明的前端设备接入中心服务平台示意图。
图4为本发明的分散式网络结构图。
图5为本发明的分散式***结构图。
图6为本发明的集中式***结构图。
图7为本发明的***物理框架图。
图8为本发明的***逻辑架构图。
图9为本发明的***响应流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
实施例1
本实施例的***平台组网方式是对于信息采集点在2000个以下搭建的平台，即中小型***，如图6所示，分发子***和存储子***一般按照每100个信息采集点一组的方式部署在整个网络中，即该集中式平台可以包括若干个分发子***和存储子***。
本发明基于互联网和流媒体技术的开放式多媒体传输***如图1所示，包括作为核心部分的中心服务平台和通过互联网(Internet)与之相连的用于采集视音频信息、报警信息的前端编解码设备、用于浏览和控制远端视频、音频、报警等信息及***的客户端三个部分。其中中心服务平台包括相互连接的如下子***如图2所示，包括：
(1)、平台管理子***，包括前端(编解码)设备状态查询模块、前端(编解码)设备参数设置模块、日志查询处理模块、数据库模块，用于接收前端编解码设备状态信息并做相应处理，接受日志查询请求并做相应处理；其主要功能是：
接收客户端应用子***转发的前端编解码设备运行状态监视命令，向前端应用子***发送相应的状态监视命令；
接收前端应用子***转发的前端编解码设备状态参数，作相应的处理；
接收客户端应用子***转发的日志查询等请求，根据日志查询条件作相应的查询处理，并将查询结果反馈给客户端应用子***；
监视中心服务平台所用设备与各个软件子***的运行状态，并作***运行日志。
(2)、控制服务子***，包括控制日志处理模块、控制命令接收模块、路由处理模块、控制命令处理模块、转发控制命令模块、转发控制命令处理结果模块，用于对前端编解码设备的管理和控制；其主要功能是：
接受来自客户端应用子***的控制指令，查询控制指令中前端编解码设备的路由信息；
形成包含前端编解码设备的路由信息的控制指令；发给特定的前端应用子***，前端应用子***转发控制指令给前端编解码设备，由前端编解码设备负责执行具体的云台镜头控制。
(3)、告警服务子***，包括告警查询模块、接收告警模块、接收启动告警请求模块、转发告警模块、发送告警到邮件模块、发送告警到短信息模块、告警入数据库模块，用于接受来自前端应用子***的告警信息并作出相应处理；其主要功能是：
接受来自前端应用子***的告警信息，以EMAIL和短消息通知相关人员；
将告警信息分发给客户端应用子***，客户端应用子***最终转发给客户端的当前操作用户。
(4)、调度子***，包括接收视音频请求模块、视音频请求处理模块、路由处理模块、转发视音频请求模块、调度日志处理模块、视音频请求结果处理模块、计费信息处理模块，通过其自身的调度策略为视音频访问获得最佳的传输路径，并将分发子***传回的计费信息存入数据库；其主要功能是：
对于客户端的视音频浏览请求，根据当前的分发子***、存储子***使用情况对视音频流进行合理调度。
接收来自客户端应用子***的视音频请求命令，并根据当前***的使用情况要求前端编解码设备上传视音频流，并对视音频流进行调度。
调度策略的实施。
(5)、AAA服务子***，包括认证模块、用户管理模块、计费模块、数据采集模块、数据传输模块、数据预处理模块、错单调整模块、计费数据存储与管理模块，用于对用户进行身份认证并授权；其主要功能是：
(a)认证功能
用户使用本传输平台提供的各项业务服务的时候需要首先对其身份作出验证和授权。用户通过身份认证及授权后，可以使用远程监控平台提供的服务。认证***功能应可灵活扩展，满足新业务需求。
本传输平台采用区域中心集中认证，当用户登录，平台向区域中心认证***发认证请求，如是跨区域使用远程传输业务则须经全网中心进行认证，平台建设初期，没有建立全网中心，则要求实现区域间相互认证。认证***检查该用户是否注册用户并返回授权信息；***应可以对用户进行收、发权限的分别管理并通过相应配置实现。
(b)计费功能
通过处理客户端使用远程传输服务产生的使用记录，并根据远程传输业务的资费标准和计费规则，由用户归属区域的区域中心进行计费工作。对需要计费的远程传输业务计费原始数据进行分拣、纠错、计价处理，形成计费数据，完成对计费原始数据的批价。
(6)、业务管理子***，包括域名管理模块、用户管理模块，用于实现对平台中的站点和用户进行管理，以及对用户权限进行分配；其主要功能是：
接收客户端应用子***转发的增加用户、修改用户资料、删除用户等用户管理操作请求，并作相应的处理；
接收客户端应用子***转发的用户角色、设备使用权限改变请求，完成授权设置操作；
接收与业务开通管理相关的其他业务管理操作请求，完成传输业务的受理工作。
本***平台提供了一个完善的用户权限授予机制。主要体现在：
功能模块授权
客户端划分为三个功能模块，包括实时监控终端、录像回放器、配置工具。可以以模块为单位给予一般用户使用权限或禁止使用某些功能模块。
摄像机分组
前端摄像机可以根据不同标准划分成若干组，可以按照组为单位将摄像机的查看和操作权限赋予不同的用户，用户只能查看或操作被赋予权限的摄像机组。
***操作授权
分配/取消用户对***资源的控制权限。***资源包括摄像机组、摄像机、云台、串口、用户等。通过授权，用户只能控制自己权限范围内的资源。例如，用户只能控制自己权限内的云台。
(7)、前端应用子***，包括设备参数设置模块、录像策略同步模块、录像文件校验模块、云台控制模块、告警处理模块、前端注册模块、设备状态监控模块、视音频调度模块，用于建立前端编解码设备和平台管理子***、控制服务子***间的联系；其主要功能是：
接收前端编解码设备的告警信号，转发给告警服务子***作相应的处理；
接收前端编解码设备的定时注册、前端编解码设备变化注册、前端编解码设备启动或重新启动注册，转发给平台管理子***作相应的处理，平台管理子***处理后的信息反馈给前端应用子***，前端应用子***将处理结果通知前端编解码设备；
接收平台管理子***的实时监视设备状态请求，转发给前端编解码设备作相应的处理，前端编解码设备将设备的进行实时状态反馈给前端应用子***，前端应用子***将设备状态通知平台管理子***；
接收控制服务子***的云台镜头控制信息，转发给前端编解码设备作相应的处理；
作为中心服务平台的管理、控制、告警信息的唯一接口，使中心服务平台的安全性得到提升；
(8)、存储子***，包括录像请求处理模块、视音频流接收模块、录像文件写入处理模块、录像管理模块、录像回放请求处理模块、视音频流上传分发(VDTU)模块、录像策略同步模块、录像文件校验模块、路由处理模块，用于对视音频录像存储和管理；其主要功能是：
存储子***是视音频传输***中视音频录像存储和录像管理的子***。它的主要功能：
接收录像启动命令后，接收视音频流，并启动相应的录像服务，记录到硬盘。
对记录的录像进行管理，支持多种检索方式。
接收视音频回放命令后，将录像文件或转成视音频流实时上传给分发子***。
处理来自客户端应用子***的录像回放命令，将录像转成视音频流上传给分发子***，由其分发给客户端。
(9)、分发子***(VTDU)，包括录像文件下载模块、客户端视音频请求模块、视音频接收模块、视音频转发模块、视音频分发模块、计费采集模块、监听客户端视音频请求模块，用于对视音频信号进行收集并根据指令向客户端发送视音频信号；其主要功能是：
处理来自应用服务子***的前端控制命令，并转发给相应的前端编解码设备。
处理来自前端编解码设备的视音频信号，根据调度信息转发相应的分发子***或客户端。
处理来自应用服务子***的录像命令，通知存储子***，同时将视音频流分发到存储子***。
分发子***是分布在互联网各处的视音频转移分发单元，主要完成视音频的转发和分发功能。同时还可被级联使用。分发子***可以完成视音频的多路输入，多路输出。同时分发子***还可针对每个视音频路由完成计费信息的采集。
(a)转发
视音频可通过分发子***被转发，访问方只要访问分发子***并告知要访的前端编解码设备，分发子***可代为取到视音频流并转发给该访问方。
(b)分发
一路视音频通过分发子***可以被复制成多路送给不同的访问方。
(c)级联
分发子***既可以访问前端编解码设备，又可以访问其他分发子***；既可以被客户端访问，又可以被其他分发子***访问，这样分发子***就实现了级联。可实现将视音频传送给尽可能多的用户和节约地域间骨干网资源。
(d)计费信息采集
分发子***可记录每路路由的视音频访问开始时间、结束时间和视音频流量信息，并可以被调度子***取回或主动送给调度子***。
(10)、客户端应用子***，包括客户端注册模块、视音频请求处理模块、录像操作处理模块、云台控制处理模块、设备管理请求处理模块、日志查询请求处理模块、客户端退出处理模块、告警信息处理模块、播放软件版本控制模块、路由处理模块、视音频质量控制模块、录像策略设置模块、设备参数设置模块、报警策略设置模块，用于建立与客户端的联系，处理客户端要求认证和处理客户端的请求信息；其主要功能是：
接收客户端的接入认证请求，通过Radius协议通知AAA服务子***进行认证授权，AAA服务子***将认证授权信息通知客户端应用服务器，客户端应用服务器通知客户端，在客户端形成新的用户界面；
接收客户端发出的观看实时视音频流请求，转发给调度子***作相应的处理；
接收客户端发出的录像存储请求，转发给网络录像控制子***作相应的存储处理；
接收客户端发出的观看历史图像的请求，转发给网络录像控制子***作相应的处理；
接收客户端发出的云台镜头控制请求，转发给控制服务子***作相应的处理；
接收客户端发出的设备管理请求，转发给平台管理子***作相应的处理；
接收客户端发出的日志查询请求，转发给平台管理子***作相应的处理；
监视客户端的退出情况并产生退出消息，将请求和消息转发给平台管理子***。
接收告警服务子***发出的告警信息，并提交给客户端做告警处理。
前端应用子***与前端编解码设备连接，客户端应用子***与客户端连接，分发子***与客户端和前端编解码设备连接。
前端编解码设备包括前端编解码器(含音频)，用于连接前端***设备和中心服务平台。前端***设备包括摄像机、云台、云台解码器、报警输入输出设备，其接入方式参见图3。
前端应用子***中前端注册模块为动态协议库，用于实现对不同厂商设备的无缝集成。
本***提供符合通用接口规范的SDK接口，包括：用户认证授权接口、视频流接口、双向语音接口、云台控制信号接口、报警信号接口、录像文件调用接口。
以上所述的视频为MPEG-4视频编码方式。
本***的总体物理框架如图7所示，包括四个依次连接的层，最上面一层为运营支撑层，包括中心服务平台中的业务管理子***、平台管理子***、告警服务子***、客户端应用服务器、前端应用子***、AAA服务器、控制服务子***，其次是包括调度子***的调度层，再接下来是包括存储子***、分发子***(VTDU)和存储设备的视频交换层，最后是接入层，接入层包括前端编解码设备和客户端，客户端可以客户端软件、WEB客户端和传统监控中心客户端。
本***逻辑架构如图8所示，客户端取得视音频流可以通过分发子***来实现，也可以根据调度策略，直接到前端编解码设备获取视音频，前端编解码设备通过前端应用子***接入中心服务平台，客户端通过客户端应用子***接入中心服务平台。
本***响应流程如图9所示，响应步骤如下：
1、由前端编解码设备向前端应用子***发出前端注信息；
2、前端应用子***转发该信息给平台管理子***；
3、平台管理子***对该信息进行处理后保存至该子***数据库中；
4、平台管理子***将上步骤处理过的信息发送到调度子***；
5、客户端发出登录信息请求给客户端应用子***；
6、客户端应用子***转发以上请求信息至AAA服务子***要求验证；
7、AAA服务子***将验证结果返回客户端应用子***；
8、客户端应用子***将结果反馈给客户端；
9、以上反馈的验证结果如果符合，则该客户有权操作，客户端将列表请求发送至客户端应用子***；
10、客户端应用子***转发该列表请求至平台管理子***；
11、平台管理子***将视音频列表信息发送至客户端应用子***；
12、客户端应用子***再将视音频列表发送至客户端列表显示；
13、客户端对以上的视音频列表进行选择后将视音频请求发送至客户端应用子***；
14、客户端应用子***转发该视音频请求至调度子***；
15、调度子***根据视音频请求做出调度信息并发送至分发子***；
16、分发子***根据资源状况确认响应该请求，返回调度信息给调度子***；
17、调度子***将经过分发子***确认后的调度信息发送给前端应用子***；
18、前端应用子***转发调度信息至前端编解码设备；
19、前端编解码设备根据调度信息发送视音频流至分发子***；
20、(上接步骤16)调度子***将调度结果发至客户端应用子***；
21、客户端子***向客户端反馈调度结果；
22、客户端可以直接向分发子***发送视音频流请求信号；
23、分发子***向客户端发送视音频流信息。
实施例2
本实施例是相对于信息采集点在2000以上的大型网络平台搭建方式，各子***的结构和功能与实施例相同，其网络架构和***组图方式参见图4和图5
为达到以上目的，该***包括作为最高层的全网管理中心服务平台和与之相连的若干个区域管理中心服务平台，区域管理中心服务平台下面至少连接一个分发子***和一个存储子***，分发子***与最下层的前端编解设备和客户端连接；其中
A、全网管理中心服务平台包括如下相互连接的子***：
(1)、平台管理子***，用于接收前端编解码设备状态信息并做相应处理，接受日志查询请求并做相应处理；
(2)、调度子***，通过其自身的调度策略为视频访问获得最佳的传输路径，并将分发子***传回的计费信息存入数据库；
(3)、AAA服务子***，用于对用户进行身份认证并授权；
(4)、业务管理子***，用于实现对监控平台中的站点和用户进行管理，以及对用户权限进行分配；
B、区域管理中心服务平台包括如下相互连接的子***：
(1)、控制服务子***，用于对前端编解码设备的管理和控制；
(2)、告警服务子***，用于接受来自前端应用服务器的告警信息并作出相应处理；
(3)、前端应用子***，用于建立前端编解码设备和平台管理子***、控制服务子***间的联系，该***至少包含有一个前端注册模块；
(4)、客户端应用子***，用于建立与客户端的联系，处理客户端要求认证和处理客户端的请求信息；
C、存储子***，用于对视频、音频信息进行存储和管理；
D、分发子***，用于对视频、音频信号进行收集并根据指令向客户端发送视频、音频信号；
此外，前端编解码设备还和区域管理中心服务平台中的前端应用服务子***连接，客户端和客户端应用子***连接；
所述的前端编解码设备包括含音频的前端编解码器；
所述的客户端包括，客户端软件、WEB客户端、传统监控中心客户端；
所述的前端应用子***中前端注册模块为动态协议库，用于实现对不同厂商前端编解码设备的无缝集成；
本***提供符合通用接口规范的SDK接口，包括：用户认证授权接口、视频流接口、双向语音接口、云台控制信号接口、报警信号接口、录像文件调用接口；
以上所述的视频为MPEG-4视频编码方式。
本发明根据信息采集点多少提供了不同的解决方案，最大程度地节约网络资源和实现资源共享的最大化和实时性，同时，MPEG-4的视频也将为管理者和相关用户提供最佳的视频效果。
Claims (6)
1.基于互联网和流媒体技术的开放式多媒体传输***，其特征在于：该***包括作为最高层的全网管理中心服务平台和与之相连的若干个区域管理中心服务平台，区域管理中心服务平台下面至少连接一个分发子***和一个存储子***，分发子***分别与均处于最下层的前端编解码设备和客户端连接；其中
A、全网管理中心服务平台包括如下相互连接的子***：
(1)、平台管理子***，用于接收前端编解码设备状态信息并做相应处理，接受日志查询请求并做相应处理；
(2)、调度子***，通过其自身的调度策略为视频访问获得最佳的传输路径，并将分发子***传回的计费信息存入数据库；
(3)、AAA服务子***，用于对用户进行身份认证并授权；
(4)、业务管理子***，用于实现对监控平台中的站点和用户进行管理，以及对用户权限进行分配；
B、区域管理中心服务平台包括如下相互连接的子***：
(1)、控制服务子***，用于对前端编解码设备的管理和控制；
(2)、告警服务子***，用于接受来自前端应用服务器的告警信息并作出相应处理；
(3)、前端应用子***，用于建立前端编解码设备和平台管理子***、控制服务子***间的联系，该前端应用子***至少包含有一个前端注册模块；
(4)、客户端应用子***，用于建立与客户端的联系，处理客户端要求认证和处理客户端的请求信息；
C、存储子***，用于对视频、音频信息进行存储和管理；
D、分发子***，用于对视频、音频信号进行收集并根据指令向客户端发送视频、音频信号；
此外，前端编解码设备还和区域管理中心服务平台中的前端应用子***连接，客户端和客户端应用子***连接。
2.根据权利要求1所述的开放式多媒体传输***，其特征在于：所述的前端编解码设备包括含音频的前端编解码器。
3.根据权利要求1所述的开放式多媒体传输***，其特征在于：所述的客户端包括，客户端软件、WEB客户端、传统监控中心客户端。
4.根据权利要求1所述的开放式多媒体传输***，其特征在于：所述的前端应用子***中前端注册模块为动态协议库，用于实现对不同厂商前端编解码设备的无缝集成。
5.根据权利要求1所述的开放式多媒体传输***，其特征在于：本***提供符合通用接口规范的SDK接口，包括：用户认证授权接口、视频流接口、双向语音接口、云台控制信号接口、报警信号接口、录像文件调用接口。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的开放式多媒体传输***，其特征在于：视频的相关编码方式为MPEG-4编码方式。
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