基于ＵＭＬ網(wǎng)絡視頻存儲回放系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

摘要：該文提出一種利用網(wǎng)絡技術把模擬的視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號引入Internet網(wǎng)，采用流媒體技術建設視頻服務器，完成具有網(wǎng)絡存儲功能和回放功能的網(wǎng)絡視頻存儲回放系統(tǒng)。首先統(tǒng)一建模語言UML對系統(tǒng)進行功能分析和可視化建模，在此基礎上運用Visual Studio 2008進行開發(fā)和實現(xiàn)。

關鍵詞：網(wǎng)絡技術；流媒體技術；網(wǎng)絡存儲回放；可視化建模

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2009)04-0961-03

The Design and Realization of Network Video Replay and Storage System Based on UML

REN Si-jia1，GAO Yu-zhuo1，2，WANG Heng1

(1.Ningxia University，Yinchuan 750021，China;2.College of Public Administration，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China)

Abstract: This paper designs a network video replay and storage System.The System transforms the analog signals into digital signals put in Internet networks，use the Streaming Media Technology to bulid a video center，which can be directly provides the functions of network storage and replay.And use UML to system analyze and visual modeling for the network video replay and storage System，and finally the system is developed and realized in Visual Studio 2008.

Key words: network; streaming media technology; network storage and replay; visual modeling

近年來，隨著網(wǎng)絡和多媒體技術的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡技術與視頻技術結合也就順理成章了，其中視頻監(jiān)控技術和流媒體技術都有了長足的發(fā)展。出現(xiàn)了利用Internet網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控，把模擬的視頻監(jiān)控信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號引入Internet網(wǎng)，即可實現(xiàn)隨時隨地的監(jiān)控功能，不再受距離等因素的限制。

網(wǎng)絡視頻存儲回放系統(tǒng)作為視屏監(jiān)控系統(tǒng)的存儲管理系統(tǒng)，在其中完成網(wǎng)絡視屏的存儲管理，回放管理，用戶計費等功能。

系統(tǒng)采用UML的分析方法，對網(wǎng)絡視頻存儲回放的各個情況進行分析，對系統(tǒng)的需求分析，總體設計和詳細設計進行建模。同時根據(jù)建模要求采用Visual Studio 2008進行系統(tǒng)功能的具體實現(xiàn)，完成設計目標。

1 相關技術

1.1 UML技術介紹

UML是一種定義良好的，易于表達的，功能完善的而且普遍適用的建模語言[1]。

UML中包含了一些可以相互組合為圖表的圖形元素，每一種UML視圖都是由多個圖組成的，每一種圖都是系統(tǒng)結構的某個側(cè)面的表示。各種圖實際上是一致的，所有圖在一起組成了系統(tǒng)的完整視圖[2]。

如圖1所示UML中的九種視圖從各個方面對系統(tǒng)的靜態(tài)組成和動態(tài)功能進行描述，從而對系統(tǒng)從總體到局部進行完整的設計。

用例圖是簡潔明了描述系統(tǒng)的活動者、用例，以及它們之間的聯(lián)系。

對象圖和類圖描述對象模型的靜態(tài)結構，其中一部分圖形元素是基本的，如類、對象、關聯(lián)等，對于任何面向?qū)ο竽Ｐ投际潜夭豢缮俚摹?/p>

交互圖包括時序圖和協(xié)作圖，表達對象之間的交互，是描述一組對象如何合作完成某種行為的模型化工具。

活動圖描述滿足用戶要求所進行的動及活動間的約束關系，有利于識別并行活動 [3]。

1.2 流媒體技術介紹

流媒體的定義很廣泛，大多數(shù)時候指的是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放上網(wǎng)站服務器，讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽，而不需要等整個壓縮文件下載到自己機器后才可以觀看的視頻/音頻傳輸、壓縮技術。

流式傳輸技術又分兩種，一種是順序流式傳輸，另一種是實時流式傳輸。

順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時用戶可以觀看，但是，用戶的觀看與服務器上的傳輸并不是同步進行的，用戶是在一段延時后才能看到服務器上傳出來的信息。順序流式傳輸比較適合高質(zhì)量的短片段，因為它可以較好地保證節(jié)目播放的最終質(zhì)量。它適合于在網(wǎng)站上發(fā)布的供用戶點播的音視頻節(jié)目。

在實時流式傳輸中，音視頻信息可被實時觀看到。在觀看過程中用戶可快進或后退以觀看前面或后面的內(nèi)容，但是在這種傳輸方式中，如果網(wǎng)絡傳輸狀況不理想，則收到的信號效果比較差。

2 利用UML對供水收費系統(tǒng)建模

2.1 需求分析

鑒于網(wǎng)絡視頻存儲回放系統(tǒng)的功能，我們在設計時將他劃分為兩個具體的模塊完成不同的功能。在網(wǎng)絡視頻存儲回放系統(tǒng)中我們劃分兩個模塊：網(wǎng)絡視頻回放管理子系統(tǒng)和網(wǎng)絡視頻存儲子系統(tǒng)。前一個主要的功能就是管理和交互，后一個主要功能就是完成視頻流的存儲和發(fā)送。

2.2 系統(tǒng)的工作流程設計

2.2.1 錄像存儲子系統(tǒng)注冊

圖3描述了錄像存儲子系統(tǒng)作為監(jiān)控中心平臺管理的設備，在投入使用之前必須進行的監(jiān)控中心平臺進行入網(wǎng)操作。只有入網(wǎng)后的設備才是合法設備。

錄像存儲子系統(tǒng)定時向錄像回放管理子系統(tǒng)發(fā)送注冊請求，錄像回放管理子系統(tǒng)對進行注冊認證處理，以確認該錄像存儲子系統(tǒng)的合法性。

錄像回放管理子系統(tǒng)根據(jù)注冊認證的結果給錄像存儲子系統(tǒng)返回相應的注冊成功注冊確認或失敗注冊拒絕的反饋。

錄像回放管理子系統(tǒng)為每個注冊成功后的錄像存儲子系統(tǒng)設置一個存活時間，每次收到注冊確認后將存活時間更新為最大值。錄像回放管理子系統(tǒng)定時檢測每個錄像存儲子系統(tǒng)的存活時間，當存活時間減至0時，認為此錄像存儲子系統(tǒng)已經(jīng)不存活了，將其標記為不可用。

2.2.2 錄像開始調(diào)度

用戶需要錄像時，監(jiān)控中心平臺向錄像回放管理子系統(tǒng)發(fā)送錄像請求。該錄像請求中攜帶了需要錄像的監(jiān)控前端，通道，以及錄像時間長度等信息。

錄像回放管理子系統(tǒng)在收到錄像請求后，根據(jù)當前各錄像存儲子系統(tǒng)的負荷情況，以及可用存儲空間的大小，調(diào)度確定是否有錄像存儲子系統(tǒng)能為此請求服務。如果調(diào)度成功，反饋錄像確認給監(jiān)控中心平臺，并攜帶錄像存儲的被調(diào)度的錄像存儲子系統(tǒng)的ID，錄像存放的物理位置，以及可以存放的錄像時長等信息。

2.2.3 錄像回放調(diào)度

用戶需要回放錄像(包括實時錄像和告警錄像)時，監(jiān)控中心平臺向錄像回放管理子系統(tǒng)發(fā)送回放請求。該回放請求中攜帶了需要回放的錄像資料的ID（Record-ID）。

錄像回放管理子系統(tǒng)在收到回放請求后，根據(jù)Record-ID查詢出相應的錄像資料，如果沒有查到，則表示沒有此錄像直接反饋回放調(diào)度失?。ɑ胤啪芙^）并指出失敗的原因是該錄像不存在。如果查到錄像資料則返回調(diào)度成功（回放確認），并帶回該錄像資料實際存放的物理路徑。

2.2.4 錄像啟動

監(jiān)控中心平臺根據(jù)錄像開始調(diào)度的反饋（其中包含錄像存儲子系統(tǒng)的ID），呼叫錄像存儲子系統(tǒng)，錄像存儲子系統(tǒng)收到呼叫后，啟動錄像并準備接受視頻信息，如果啟動成功，則發(fā)送連接消息給監(jiān)控中心平臺。隨后在兩者之間建立用于視頻傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>

隨后監(jiān)控中心將該此錄像啟動的狀態(tài)（成功或失?。┩ㄖ浵窕胤殴芾碜酉到y(tǒng)。如果啟動成功，錄像回放管理子系統(tǒng)需要向數(shù)據(jù)庫中記錄此次錄像的資料信息。

2.2.5 回放啟動

監(jiān)控中心平臺根據(jù)回放開始調(diào)度的反饋（其中包含錄像存儲子系統(tǒng)的ID），呼叫錄像存儲子系統(tǒng)，錄像存儲子系統(tǒng)收到呼叫后，啟動錄像回放并準備發(fā)送視頻信息，如果啟動成功，則發(fā)送連接消息給監(jiān)控中心平臺。隨后在兩者之間建立用于視頻傳輸?shù)耐ǖ?，并將視頻傳送到監(jiān)控中心平臺。

隨后監(jiān)控中心將該此回放啟動的狀態(tài)（成功或失?。┩ㄖ浵窕胤殴芾碜酉到y(tǒng)。

2.2.6 錄像回放結束

錄像存儲子系統(tǒng)檢測到需要停止錄像回放時，立即關閉和監(jiān)控中心平臺的視頻通道，并停止錄像。

監(jiān)控中心檢測到和錄像存儲子系統(tǒng)的視頻通道關閉后向錄像回放管理子系統(tǒng)發(fā)送回放結束報告。錄像回放管理子系統(tǒng)處理后發(fā)送回放結束應答給監(jiān)控中心。

2.2.7 刪除錄像資料

用戶需要刪除錄像資料時，通過監(jiān)控中心平臺向錄像回放管理子系統(tǒng)發(fā)送刪除請求。其中攜帶了要刪除的錄像資料的ID。

錄像回放管理子系統(tǒng)找出該錄像資料的存放的文件名和所存放的錄像存儲子系統(tǒng)，將其封裝生成刪除請求發(fā)送給錄像存儲子系統(tǒng)。

錄像存儲子系統(tǒng)收到刪除請求后，將指定的文件刪除。并給錄像回放管理子系統(tǒng)反饋。如果刪除成功，后者將該錄像資料從數(shù)據(jù)庫中刪除，然后給監(jiān)控中心平臺反饋。

3 結束語

UML語言的使用不僅僅是局限于系統(tǒng)的分析設計階段，他影響系統(tǒng)開發(fā)整個過程，定義良好的UML設計模型，在開發(fā)中可以使得不同的開發(fā)人員遵循相同的理念對系統(tǒng)進行實現(xiàn)。

系統(tǒng)在UML語言基礎上完成了模塊的定義和功能設計部分。利用Visual Studio 2008開發(fā)工具完成系統(tǒng)的實現(xiàn)部分，可以對所有存儲子系統(tǒng)的存儲空間進行集中式的管理；接收來自用戶平臺的呼叫，接收視頻流存儲到指定的物理文件中；接收來自用戶平臺的呼叫將指定的錄像文件轉(zhuǎn)換成視頻流發(fā)送給用戶平臺。

參考文獻：

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