網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議在視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中的運用

曾 明

（臨湘市融媒體中心，湖南 岳陽 414300）

0 引 言

在設(shè)計基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)時，設(shè)計者應(yīng)充分考慮當(dāng)前相對成熟的中間件軟件技術(shù)。目前，如Global IP等公司都開發(fā)了基于會話初始協(xié)議（Session Initiation Protocol，SIP）標(biāo)準的多媒體中間件開發(fā)包，并且支持主流媒體格式的視頻、音頻編碼和解碼進行SIP會話。國內(nèi)和國外的視頻監(jiān)控軟件都采用這些中間件進行信息傳導(dǎo)，但是這些中間件都比較昂貴，而且對于基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計而言，SIP技術(shù)相對比較復(fù)雜。結(jié)合國內(nèi)和國外的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計現(xiàn)實狀況來看，視頻監(jiān)控主要關(guān)注信息傳輸過程中要格式通用、信號穩(wěn)定標(biāo)準以及信息共享，這些也都是目前基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計重要的發(fā)展趨勢?；诓粩喟l(fā)展的視頻信號平臺結(jié)構(gòu)以及在相對開放、靈活的中間件技術(shù)支持下實現(xiàn)高效率傳導(dǎo)的方式，將會是目前基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的解決方案。

1 SIP協(xié)議在視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的運用

SIP協(xié)議是一種類似于HTTP的信號指令協(xié)議，該類協(xié)議主要是純文本協(xié)議，相對于二進制的協(xié)議而言，這種類型的信號指令比較容易實現(xiàn)讀取和運用，但是信號指令的編碼效率則比二進制的信號指令協(xié)議要差。純文本的信號指令消息往往要比二進制協(xié)議編碼的指令體積更大，對于以移動網(wǎng)絡(luò)為主要技術(shù)支持的視頻監(jiān)控系統(tǒng)而言，則會出現(xiàn)呼叫延時的現(xiàn)象，這主要是信號指令協(xié)議相對較長導(dǎo)致的。一般而言，SIP協(xié)議會提供對編碼進行縮編的模式，進而對信號指令進行壓縮，但是對于移動網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的監(jiān)控系統(tǒng)而言，由于移動網(wǎng)絡(luò)傳輸目前的局限性，其并不能夠明顯地改善當(dāng)前的傳輸效率，而且壓縮信號和指令信號，也會給編碼技術(shù)帶來一定的額外支出[1]。如果考慮在SIP協(xié)議基礎(chǔ)上對信號的量級進行改善，也會相對高效地傳輸視頻監(jiān)控的信號和指令，對基于移動網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控用戶體驗而言，會有進一步改善。

在當(dāng)前國內(nèi)一些視頻監(jiān)控設(shè)計廠商的技術(shù)視野里，如海康威視、大華等知名的視頻監(jiān)控廠商大多數(shù)都有開發(fā)自有協(xié)議的信號指令包，不過這一類型的協(xié)議與這些廠商的硬件結(jié)合程度比較高，必須綁定在這些廠商的硬件上，大多數(shù)信號封裝都十分嚴格，開放程度和兼容程度都比較低，能夠滿足的業(yè)務(wù)類型比較少，對于目前行業(yè)深度融合和定制的需求無法進行呼應(yīng)。由此可見，SIP協(xié)議技術(shù)對基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的支持還存在不足。

2 VSSP會話協(xié)議在視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的運用

具備自主知識產(chǎn)權(quán)的VSSP會話協(xié)議技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中也有一定的運用。VSSP技術(shù)中間件主要是一整套針對視頻監(jiān)控行業(yè)的音視頻信號的Presence狀態(tài)服務(wù)，對即時的信號、指令信號進行維護管理的核心服務(wù)，對目前基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計所使用的主流移動終端平臺都有支持。VSSP會話協(xié)議技術(shù)能夠通過中間件系統(tǒng)將各種視頻監(jiān)控核心服務(wù)進行融合，而且在信號業(yè)務(wù)板塊進行邏輯協(xié)同。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)往往需要考慮到用戶定制、個性化需求，用戶會希望系統(tǒng)能滿足不同的視頻監(jiān)控應(yīng)用場景的需求。因此，基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該考慮到使用者對其他應(yīng)用系統(tǒng)的融合。視頻監(jiān)控以用戶的業(yè)務(wù)、需求為核心呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢[2]。為了滿足目前逐漸復(fù)雜的視頻用戶需求，基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)框架也需要不斷演變。當(dāng)然，無論應(yīng)用場景如何多元化，在設(shè)計的過程中始終應(yīng)該堅持分層設(shè)計和分布式設(shè)計的理念，對內(nèi)部的各類信號傳輸也應(yīng)該提供業(yè)務(wù)接口的模式，這樣才能夠為視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的使用者和用戶形成對接的平臺，這樣才能夠在傳輸?shù)倪^程中形成快速生成、部署等業(yè)務(wù)方式的視頻監(jiān)控平臺。

VSSP多媒體的通信中間件，也正是適應(yīng)這種分層和分布式設(shè)計的需求而產(chǎn)生的一種抽象設(shè)計系統(tǒng)。這類系統(tǒng)面向客戶端的需求，從而強化了基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控后臺系統(tǒng)服務(wù)能力，將一整套的通信服務(wù)功能進行整合，這樣既可以實現(xiàn)多種應(yīng)用場景下對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求，同時又可以實現(xiàn)應(yīng)用邏輯和UI展示之間的分離。這種開放式的中間軟件主要的功能效果就是快速構(gòu)建起具備融合功能的視頻監(jiān)控和多媒體的通信模式，而且靈活地運用和當(dāng)前業(yè)務(wù)應(yīng)用體系的整合，能夠較有效地滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)快速建立和分布式設(shè)計的用戶需求[3]。因此，在基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用中，VSSP系統(tǒng)比SIP系統(tǒng)更加有效。

3 中間件技術(shù)在基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

第一方面，采取融合為主要特征，推動中間件技術(shù)在基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。從中間件技術(shù)的融合邏輯角度考慮，主要就是整合前端設(shè)備、核心平臺以及客戶端口三個大部分。目前，監(jiān)控設(shè)備已經(jīng)不再是傳統(tǒng)的攝錄設(shè)備，其具備高清攝錄的功能，在光纖的傳輸過程中有智能的判別技術(shù)，并且很多視頻監(jiān)控系統(tǒng)也能夠采取物聯(lián)網(wǎng)感知的方式捕捉各種信息，用戶對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)有更多復(fù)雜的需求，在不同的場景下也有更專業(yè)化的服務(wù)。對于這些現(xiàn)實問題，采取融合的思維運用中間件技術(shù)進行設(shè)計，是基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展趨勢。

在這種思想下，多媒體相關(guān)的功能集合，也就是中間件技術(shù)和信號指令功能集也應(yīng)該分層設(shè)計，在功能設(shè)計上要明確各自不同的功能，這也能夠促進兩種功能相互之間的融合。媒體的中間件在設(shè)計的過程中要充分考慮到視頻監(jiān)控信號傳輸?shù)谋憬菪?，因此在設(shè)計中要考慮到流媒體的分發(fā)以及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)入、存儲的方式，信號指令的功能集就需要對系統(tǒng)的指令和交互使用進行統(tǒng)一管理。實際設(shè)計過程里，不同的設(shè)計者也都應(yīng)該在服務(wù)陣列中進行在線擴充，才能夠以簡化思維實現(xiàn)業(yè)務(wù)流暢對接。

在功能類型的劃分上，使用者對于視頻監(jiān)控有更加多元化的追求，除了傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控之外的IP語音通信或者對講業(yè)務(wù)外，諸如地理信息系統(tǒng)GIS對接，或者Presence狀態(tài)服務(wù)等，也都是服務(wù)過程中可以考慮的重點。在終端業(yè)務(wù)需求的多元化設(shè)計上，即時通信功能也是目前各類信號和指令對接的一項功能目標(biāo)，將實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠順暢地溝通，進而完美實現(xiàn)監(jiān)控的效果。在設(shè)計時，基于此類中間件的設(shè)計技術(shù)考慮，應(yīng)該在功能分布式設(shè)計基礎(chǔ)上，實現(xiàn)通用化網(wǎng)關(guān)中間件對于信號流的有效傳輸，這是運用VSSP系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

第二方面，采用多媒體通信的交換技術(shù)推動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，這類交換技術(shù)分為硬交換和軟交換兩種類型，主要考慮軟交換的運用。軟交換作為一種功能的實體，主要是實現(xiàn)下一代網(wǎng)絡(luò)NGN的實時呼叫功能，這也是下一代網(wǎng)絡(luò)呼叫控制的核心功能[4]。軟交換主要是對傳統(tǒng)的遠程控制交換機具體功能的實現(xiàn)，關(guān)鍵是對呼叫控制的實現(xiàn)。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控的呼叫控制功能主要是和業(yè)務(wù)結(jié)合在一起，也就是不同的業(yè)務(wù)在呼叫控制方面的功能實現(xiàn)途徑有差異，但是在軟交換的技術(shù)層面上，不需要考慮這一問題，而是實現(xiàn)交換功能的有效化，從而便捷地開展呼叫控制。

軟交換技術(shù)研究開發(fā)下的視頻監(jiān)控綜合管理模式，需要對通信協(xié)議的特征進行簡化[5]。由于基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)相對于電信的通用軟交換平臺結(jié)構(gòu)更為單一，因此在VSSP的框架下要考慮到通信協(xié)議的簡化，特別是要對原有的一些視頻監(jiān)控功能里面存在的冗余SIP協(xié)議集進行去除，這樣才能夠在交互傳輸?shù)倪^程中將傳輸節(jié)點聚合在業(yè)務(wù)核心上，大幅度降低原有非必要的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)傳輸，因此需要定義一套更高效率的簡化版的通信協(xié)議。這類協(xié)議要包括信號指令和數(shù)據(jù)傳輸兩個部分，從而基于VSSP協(xié)議構(gòu)建起新的視頻監(jiān)控會話協(xié)議。這個協(xié)議具備的特征主要包括以下方面：一是會話控制，其中包括了會話的建立和呼叫保持等功能；二是媒體功能，包括類似SDP的會話媒體描述，或者VSSP信號指令消息；三是信號指令與媒體分離，因為VSSP協(xié)議主要是對視頻、音頻的傳輸和會話控制進行分離控制，所以可以進行點對點的媒體數(shù)據(jù)傳輸；四是B2BUA功能，也就是基于TCP功能的用戶代理媒體服務(wù)器，能夠具備媒體轉(zhuǎn)發(fā)功能。這些功能要通過VSSP協(xié)議和SIP協(xié)議進行轉(zhuǎn)換，從而對設(shè)備進行對接。

第三方面，采用事件驅(qū)動編程模型進行功能抽象編制。VSSP框架協(xié)議的中間件應(yīng)該對底層的通信和多媒體會話進行抽象構(gòu)建，從而形成軟件組件系統(tǒng)。針對上層應(yīng)用過程中的客戶端UI系統(tǒng)而言，VSSP協(xié)議的中間件對于會話控制功能以及底層通信功能的實現(xiàn)，運用操作系統(tǒng)對消息進行函數(shù)回調(diào)，因此，在這類系統(tǒng)重要安全保障方面，需要實現(xiàn)對接口的安全調(diào)用，從而保障應(yīng)用層的信息安全和數(shù)據(jù)安全。事件驅(qū)動編程也正是以事件作為第一驅(qū)動的編程模型，這里的“事件”主要是對異步并發(fā)的消息模型的語義。在實際的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)中，類似PTZ控制或者報警等事件觸發(fā)是不可控制的，對于事件的響應(yīng)必然是要第一時間處理，但是如果系統(tǒng)設(shè)置沒有考慮到信號數(shù)據(jù)瞬間的增加情形，那么就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)堵塞，大量的事件就不能及時處理，效率十分低下。在客戶的端口和服務(wù)器的層面上看，客戶端口發(fā)出大量的事件到服務(wù)器上，服務(wù)器必須是多線程響應(yīng)，但是如果每一個線程都出現(xiàn)數(shù)據(jù)堵塞的現(xiàn)象，那么即便是設(shè)計再多的線程也不能夠解決這個問題。因此，在考慮這種高并發(fā)的事件數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)上，在設(shè)計過程中不僅僅要考慮事件為基礎(chǔ)驅(qū)動的socket框架，還應(yīng)該通過事件驅(qū)動編程的設(shè)計模型，把業(yè)務(wù)釋放到這一流程中，這樣才能夠在后端服務(wù)器上形成更科學(xué)的事件驅(qū)動架構(gòu)。

4 結(jié) 語

VSSP中間件的軟件運用，對基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計有非常積極的意義。該類軟件運用通用的解碼組件和適配器技術(shù)，并且在系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)設(shè)置了獨立的事件響應(yīng)處理系統(tǒng)，因此有比較流暢的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。因此，在基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程中，設(shè)計者應(yīng)該對系統(tǒng)內(nèi)的標(biāo)準和信息進行有效整合與分析，這樣既可以保障拿到開發(fā)包之后針對個性化的場景需求進行回應(yīng)，又能夠保障系統(tǒng)內(nèi)部的性能和穩(wěn)定性不會受到影響。因此，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議基礎(chǔ)上的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，應(yīng)該要以科學(xué)的方案如VSSP協(xié)議等推動其設(shè)計和科學(xué)運轉(zhuǎn)。