基于SIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)分析

匡明

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)摒棄了以往專線設(shè)計概念，采用通用的SIP協(xié)議，完全滿足了網(wǎng)絡(luò)化時代對大規(guī)模電信級視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程訪問、集中管理的需要。

概述

回顧視頻監(jiān)控市場，各監(jiān)控平臺系統(tǒng)由于采用的信令控制協(xié)議不統(tǒng)一，造成互聯(lián)互通的技術(shù)門檻。這有點類似于80年代我國交換機市場“七國八制”的狀況，這些原因阻礙網(wǎng)絡(luò)化時代對大規(guī)模電信級視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程訪問、集中管理的需要。為此，業(yè)界探討出兩種解決思路：

第一，從監(jiān)控行業(yè), 在現(xiàn)有平臺集成SIP為業(yè)務(wù)通訊協(xié)議,來承載/管理前端；第二，從IMS/NGN通訊平臺，IMS/NGN平臺天生適合IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)、分布式部署、智能化監(jiān)控的要求，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)更有力解決方案。借肋SIP簡單靈活在現(xiàn)有資源上很好的集成SIP Cam, 相當(dāng)于將SIP Cam充當(dāng)一路SIP終端，于后臺添加監(jiān)控業(yè)務(wù)。

整體而言, SIP簡單靈活、分布式控制，故將SIP作為未來市場視頻監(jiān)控的主流協(xié)議已成為業(yè)界共識。中國電信集團(tuán)也在其《中國電信家庭視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)范》中推薦將SIP協(xié)議作為首選控制協(xié)議來實現(xiàn)。基于SIP智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)以寬帶網(wǎng)為依托，是集遠(yuǎn)程監(jiān)控、傳輸和管理于一體的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)摒棄了以往專線設(shè)計概念，采用通用的SIP協(xié)議，完全滿足了網(wǎng)絡(luò)化時代對大規(guī)模電信級視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程訪問、集中管理的需要。

SIP簡介

會話初始化協(xié)議SIP（Session Initiation Protocol）是一個在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行多媒體通信的應(yīng)用層控制協(xié)議，它被用來創(chuàng)建、修改、終結(jié)一個或多個參加者參加的會話進(jìn)程。會話可能是終端之間任何類型的通信，它可以是視頻話路、即時消息處理話路和協(xié)作話路。任何情況下，該協(xié)議都不會定義或限制使用的業(yè)務(wù)。而且，傳輸、QoS、計費、安全性等問題都由基本核心網(wǎng)絡(luò)和其他協(xié)議處理。

SIP信令的控制模式和分布式架構(gòu)

SIP協(xié)議的通信方式是一個分布的、客戶機／服務(wù)器（Client/Server，C／S）、水平的控制結(jié)構(gòu)，采用多點控制單元（MCU）或全互連的方式代替組播發(fā)起多方呼叫，透明地支持名字映射和重定向服務(wù)，分為呼叫信令、注冊信令和重定向信令等模塊，通過其他相關(guān)或獨立的協(xié)議體系提供其他相關(guān)或獨立的功能和業(yè)務(wù)。其采用C／S結(jié)構(gòu)的消息機制，對呼叫的控制是將控制信息封裝到消息的頭域中，通過消息的傳遞來實現(xiàn)。因此，SIP系統(tǒng)的終端比較智能化，不只提供數(shù)據(jù)，還提供呼叫控制信息，其他各種服務(wù)器則用來進(jìn)行定位、轉(zhuǎn)發(fā)或接收消息。這樣，SIP將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的復(fù)雜度推向了網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，因此更適于構(gòu)建智能型的用戶終端。

SIP是一個分層結(jié)構(gòu)的協(xié)議，其行為根據(jù)一組平等獨立的處理階段來描述，每一階段之間只是松耦合。協(xié)議分層描述是為了表達(dá)從而允許功能的描述可在一個部分跨越幾個元素，某元素包含某層是指它順從該層定義的規(guī)則集。

SIP通信步驟：1)注冊登記，發(fā)起和定位用戶；2)進(jìn)行媒體協(xié)商，通常采用SDP方式來攜帶媒體參數(shù)；3)由被叫方來決定是否接納該呼叫；4)呼叫媒體流建立并交互；5)呼叫更改或處理如呼叫轉(zhuǎn)移；6)呼叫終止。

圖1：SIP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

一個S I P基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它應(yīng)該包括幾個基本邏輯單元UA，代理服務(wù)器（SIP PROXY），注冊服務(wù)器（Registrar），重定向服務(wù)器（Redirect Server）和B2BUA。

由圖1所示，SIP UA或終端構(gòu)成對話的端點：它發(fā)送或接收SIP請求和響應(yīng)。UA在邏輯上可分為：

UA Client：發(fā)起請求的主叫方應(yīng)用；

UA Server：接收、重定向或拒絕請求，代表用戶給到來的請求發(fā)送響應(yīng)。

SIP中間服務(wù)器是SIP消息在到達(dá)其最終目的地前所經(jīng)過的邏輯實體，這些中間服務(wù)器用于對請求路由和重定向。服務(wù)器包括代理服務(wù)器（Proxy Server），重定向服務(wù)器（Redirect Server），注冊服務(wù)器（Registrar）和B2BUA。

SIP作為基于Internet環(huán)境的一種信令控制協(xié)議，突破了H.323協(xié)議集中、層次控制的傳統(tǒng)設(shè)計思想，其核心思想是邀請新成員加入一個已經(jīng)存在的會話或創(chuàng)建一個新的會話，各成員之間可以通過組播、單播或兩者結(jié)合的方式進(jìn)行交互，從而具有可擴(kuò)展性、靈活性、互操作性、可重用性等多種優(yōu)良特性。因此，SIP信令天生適合IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)、分布式部署、智能化監(jiān)控的要求，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)信令機制發(fā)展的必然趨勢。

SIP協(xié)議特性

1、良好的可擴(kuò)展性。滿足大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)，系統(tǒng)升級擴(kuò)容的需求；分布式架構(gòu)，升級擴(kuò)容時只需增加相應(yīng)組件，無須改動原有系統(tǒng)

2、簡單。滿足大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可維護(hù)性需求；HTTP文本化，易用，易調(diào)試。

3、移動性好。滿足監(jiān)控?zé)o處不在的發(fā)展需求；支持用戶移動，用戶可以使用PC、IP電話或傳統(tǒng)電話。

4、良好的新特性支持能力。滿足越來越多的監(jiān)控增值業(yè)務(wù)需求，支持快速創(chuàng)建新特性。

5、與現(xiàn)有的IETF協(xié)議集成。其他IETF協(xié)議能用來建立SIP應(yīng)用，能與現(xiàn)有IETF協(xié)議工作。

SIP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成元素

基于SIP的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用域管理方式，支持大規(guī)模的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。SIP視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以下幾個部分組成。

（1）監(jiān)控前端

主要為網(wǎng)絡(luò)攝像機和網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。

監(jiān)控前端可以將監(jiān)控圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，發(fā)送到客戶端供用戶觀看。

（2）客戶端

主要為SIP 視頻話機。客戶端是接收視頻監(jiān)控前端傳輸過來的視頻編碼數(shù)據(jù)，對編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼顯示。

（3）IMS/NGN系統(tǒng)

該系統(tǒng)是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，所有的控制及管理都有該部分完成。

如圖2所示，監(jiān)控前端采用REGISTER的方法進(jìn)行注冊和注銷。按照安全的級別分類，分為符合標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證注冊、基于口令的雙向認(rèn)證注冊和基于數(shù)字證書的雙向認(rèn)證注冊等。采用基于SIP的呼叫機制，并把一些自定義的消息格式也以文本形式封裝在SIP消息體中，從而形成了控制消息格式的統(tǒng)一，也便于進(jìn)一步的擴(kuò)展。SIP協(xié)議的一個重要的功能就是用來創(chuàng)建多媒體會話，并且在相關(guān)的承載協(xié)議中規(guī)定了流傳送的能力集交互方法，通過INVITE方法能很好的完成大型集中監(jiān)控平臺所需要的實時視頻流監(jiān)控。用戶遠(yuǎn)程通過SIP視頻電話即可隨時對監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行查看，并可通過SIP實現(xiàn)雙向語音?？刂屏鞣矫嬉部梢杂肧IP的一些基本方法來實現(xiàn)，比如用 INVITE或者SUBSCRIBE，NOTIFY機制來實現(xiàn)報警發(fā)送，用INFO或者M(jìn)ESSAGE方法來實現(xiàn)PTZ控制和配置。在視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)中，云臺和鏡頭的遠(yuǎn)程實時控制和報警是非常重要的功能，由于SIP協(xié)議沒有對監(jiān)控功能進(jìn)行定義，所以SIP協(xié)議不能完成監(jiān)控的云鏡控制和報警功能，這就需要對SIP協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展。對SIP進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)該在SIP協(xié)議的擴(kuò)展原則框架下進(jìn)行。

圖2：SIP視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3：SIP視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能形象圖

系統(tǒng)優(yōu)勢

遠(yuǎn)程監(jiān)控只需撥號

領(lǐng)先的整合了SIP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)視頻產(chǎn)品，只需要一個簡單的撥號即可從SIP視頻話機上遠(yuǎn)程觀看到監(jiān)控區(qū)域的畫面并可以和現(xiàn)場進(jìn)行雙向語音通話。而如果設(shè)置了報警輸出到SIP視頻電話，一旦監(jiān)控區(qū)域發(fā)生報警事件，您可以馬上從遠(yuǎn)端觀看到現(xiàn)場所發(fā)生的情況，達(dá)到了視頻監(jiān)控和通信的完美結(jié)合。

靈活的遠(yuǎn)程控制

遠(yuǎn)程用戶可以通過撥號進(jìn)入系統(tǒng)的SIP視頻監(jiān)控終端，通過SIP視頻話機上的數(shù)字鍵或者軟電話來遙控觀看角度；進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、傾斜和變焦的操作。使用戶自由地觀看，并檢查他們想要查看的地方，同時享受視頻監(jiān)控的樂趣和方便靈活的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

多樣的安全性增強功能

SIP視頻監(jiān)控終端可以連接到多個外部安全設(shè)備，包括振動傳感器，煙霧傳感器，蜂鳴器或危險燈，以便輕松和靈活地創(chuàng)造一個智能安全系統(tǒng)。另外，SIP視頻監(jiān)控終端可控制通過調(diào)度策略的安全機制，以確保監(jiān)控區(qū)域安全。

帶寬節(jié)省

SIP視頻監(jiān)控終端基于國際先進(jìn)的H.264算法，可輕松實現(xiàn)高清晰圖像的低網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸。并可進(jìn)行多種碼流設(shè)置，使有限的Internet連接帶寬采用適當(dāng)?shù)囊曨l質(zhì)量，從而得到一個舒適的用戶體驗。

結(jié)束語

監(jiān)控系統(tǒng)作為通信系統(tǒng)的一種，采用相應(yīng)的信令機制使系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備協(xié)同工作，使系統(tǒng)正常運行。信令系統(tǒng)是通信網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，是通信網(wǎng)必不可少的重要組成部分。信令是一種機制，通過這種機制，構(gòu)成通信網(wǎng)的用戶終端，各個業(yè)務(wù)節(jié)點可以相互交換各自的狀態(tài)信息和提出對其他設(shè)備的接續(xù)要求，從而使網(wǎng)絡(luò)作為一個整體運行。監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)、分布式部署、智能化監(jiān)控，SIP協(xié)議脫穎而出，成為廠商的寵兒，被廣泛應(yīng)用。