搜索
您的当前位置:首页正文

互联互通视频监控系统架构的设计

来源:意榕旅游网
第31卷增刊2 2011年12月 计算机应用 Journal of Compu ̄r App1ications Vo1.31 Supp1.2 Dee.20l1 文章编号:1001—9081(2011)s2—0197一O3 互联互通视频监控系统架构的设计 杜若飞,徐雅静,徐惠民 (北京邮电大学信息与通信工程学院,北京100876) (drf1234@gmail.com) 摘要:研究现有视频系统在互联互通方面存在的问题,提出了一个基于标准接口的兼容异构系统的视频监控系 统架构,利用会话发起协议(SIP)的规范性,解决多个异构系统之间的互联互通问题。介绍了该系统架构的设计,并讨论 异构系统兼容网关的技术细节。该架构使得多系统互联互通规范化,可作为组建大型视频监控网络时的参考。 关键词:会话发起协议;视频监控;互联互通;异构;架构设计 中图分类号:TP393 文献标志码:A Architecture design of interconnective video surveillance system DU Ruo-fei,XU Ya-jing,XU Hui—min (School of Information and Communication Engineering,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876,Ch/na) Abstract:The interconneetion pmblem of video system was studied,and an architecture of the video surveillance system based on standard interface Was proposed,which could solve intereonneetion issues between multiple heterogeneous systems with speciifcations of SIP.This paper introduced the design of system architecture and discussed the technical details of the heterogeneous system gateway.,I'}le architecture standardized interconnection of multiple heterogeneous systems.and could be referenced when building large video system network. Key words:Session Initiation Protocol(sIP);video surveillance;interconnection;heterogeneous;architecture design 0 引言 随着社会信息化程度的提高,视频监控系统的应用也逐 步增多,同时系统的规模也越来越大。但由于安防行业的历 史原因,各厂商架构、规范不统一,导致自建的各个视频监控 系统形成信息孤岛,无法共享视频资源。因此,整合既有多个 监控系统形成统一的视频监控网络的需求日益强烈。 组建大规模异构视频监控网络面临模块化、规范化、稳定 性、安全性、开放性、扩展性等问题。2007年浙江省公安厅出 PAG)和客户端接入(Client Access Gateway,CAG)的信令和 管理信息标准化,传向CMS处理,以方便接入不同厂家的PU 和CU[ 。 资源信 令管理 铝令接入 台了DB33/T 629—2007《跨区域视频监控联网共享技术规 范》,明确地将互联互通作为主要议题,但该规范制定的互联 互通架构较简单,不够完备。同年,中国电信也提出了自己的 企业规范《中国电信网络视频监控业务技术规范 (V3.0)》…,该规范架构清晰,接口详实标准,并将其部署在 全国范围内的全球眼系统中。但该标准主要针对电信内部的 全球眼系统,并未设计与其他系统互联互通的架构。 本文通过对全球眼网络视频监控系统进行研究,提出了 个更适合异构系统的、通用的互联互通架构,并对该架构进 行了详细分析。 一媒体承载 信.鼠采集 应用 前端单元 图1电信全球眼3.0架构 客户端单元 但是,该架构未明确指出异构系统的接入规范,无法有效 解决互联互通的问题。其次,该架构未明确区分管理信息和 信令控制信息,即全部管理信息和信令控制信息都由CMS单 独完成,导致CMS成为系统瓶颈,不利于异构系统的接入。 针对上述问题,本文提出了可互联互通的系统架构。 1 全球眼网络视频监控系统架构 全球眼网络视频监控系统是中国电信提供的基于SIP、IP 2通用系统架构实现 本文论述的通用系统架构(如图2)由域中心、系统管理 技术和宽带网络(互联网、虚拟网、专网)的网络视频监控系 统。该规范提出的架构(如图1),划分为前端信息采集模块 (Peripheral Unit,PU)、客户端(Client Unit,CU)和局端中心 网络,通过系统管理模块(System Manager,SM)级联管理。 在局端中心网络中,中心管理服务器(Center Management System,CMS)是系统的控制管理中心,中心管理单元(Center Control System,ccs)将前端接入(Peirpherla Access Gateway。 收稿日期:2011-07—18。 模块SM、前端信息采集模块PU、客户端CU、异构网关五部分 组成,通过标准管理接口E/H、信令接口B/D/G和数据接口 A/C/F进行交互。其中:B/D/G接口使用SIP+XML协议传 输信令,A/C/F接口使用RTP/RTCP传输媒体数据,E/H接 口使用TR-069,I接口使用SNMP进行网管。 域中心构建视频监控系统的核心,媒体数据的分发转 基金项目:北京邮电大学青年科研创新计划专项(2011RC0115)。 作者简介:杜若飞(1987一),男,陕西西安人,硕士研究生,主要研究方向:通信与信息系统、视频处理;徐雅静(1977一),女,河jE唐山人 讲师,博士,主要研究方向:数据挖掘、视频处理;徐惠民(1941一),男,上海人,教授,博士生导师,主要研究方向:Intearct及其应用。 198 计算机应用 2011生 发,信令处理等都在此完成。 SM主要用于多个域的级联管理。 准接口E/F/G对接,从而接人系统平台。SGW和MGW功能 如下。 PU实现视频、音频、数据和告警信息的采集功能。PU 通常包括前端设备(如DVR)、摄像机、云台、报警输入设备 等。PU通过A、B、H接El接入系统。 SGW信令网关,负责将异构系统的信令转换为本系统 G接口SIP信令。信令网关应完全支持本系统所有信令,但 若异构系统不支持某些功能(如时间同步、心跳等),则信令 网关应予以补充。SGW根据SCU的指示控制MGW转发来 CU用来向用户呈现视频信息、音频信息、数据信息和 告警信息。CU通过C、D、H接口接入系统。 异构网关异构系统x是既有的异构系统,通过异构网 自x系统的媒体流。通常SGW与MGW在同一物理设备上。 MGW媒体网关,接收SGW指示,将媒体流转换为系统 可识别的流格式,并转发至VTDu。 信令网关与媒体网关的接口规范 如下。 关SGW(Signaling Gateway)和MGW(Media Gateway)模块分 别将信令和媒体数据转换为本系统可识别的SIP信令和媒体 流,从而接入本系统,实现多个异构系统的互联互通。 前端 客户端 图2通用系统架构 2.1域中心的组成 域中心由中心管理模块(Center Management Unit,CMU)、服 务控制模块(Service Control Unit,SCU)、媒体分发转发模块 (Video Transfer&Distribute Unit,VTDU)、网络存储模块(Net Recorder Unit,NRU)四个模块组成。各个模块功能如下。 1)CMU。实现对系统各个模块的管理信息的传输和显 示,包含用户管理 、设备管理、存储模块管理、媒体分发转 发模块管理、服务控制模块管理等管理信息。CMU模块通过 H接口管理前端模块PU。通过I接口与域内其他模块交互。 在接人异构系统时,CMU通过E接口管理SGW。 2)SCU。是整个系统的信令处理核心,包含业务控制、调度 策略、PU与CU信令接人等功能 J。业务控制指SCU控制本域 各个模块的信令交互,跨域与其他SCU做信令交互。调度策略 指SCU根据各个系统的负载情况,使用不同的调度算法选择负 载较轻的VIDu和NRU处理数据(如音视频流)。同时SCU响 应PU和CU的SIP接入请求,如注册、认证、授权等。 3)VTDu。接收来自SCU的信令,转发来自PU或异构系 统的媒体流 』。根据SCU的指示,向本域内的NRU和CU分 发媒体流(如实时音视频与录像),或向其他域的VTDU转发 媒体数据流,或向异构网关转发媒体流。在同一个域内,通常 分布式部署多个VTDU,由SCU统一调度。 4)NRU。负责接收VTDU转发的录像并将其存储在物理 介质上,NRU支持SAN、NAS、DAS物理存储设备,如磁盘阵 列、IP.SAN等。 当CU请求调看录像时,NRU根据SCU的指示,向VTDu 发送存储的媒体流,由VTDu转发给CU。在同一个域内,通 常分布式部署多个NRU,由SCU统一调度。 2.2异构网关的实现 视频监控系统之间的互联互通有多种实现方式,比如通 过SDK开发、ONVIF协议、SIP+XML等 。通过SDK开发 稳定性差,扩展性差,不适用于大规模多厂家的平台使用; ONVIF协议仅限于网络视频系统互联,不适用于多种设备并 存的系统;SIP+XML是目前比较成熟的一种应用。本文论 述的异构网关是基于SIP+XML协议的。 异构系统X经过异构网关SGW和MGW模块与系统标 1)E接口规范(信令网关管理规范): ①可查询、更改、删除x系统内用户信息(如用户名、用 户组、权限、状态等); ②可查询、更改x系统内的网络设备信息(如设备编号、 名称、IP、厂商、运行状态、占用带宽等信息); ③可查询、更改X系统内的前端设备信息(如通道名、设备 编号、设备厂商、版本、摄像头数目、设备占用带宽等信息)。 2)G接口规范(信令网关功能规范): ①可进行时钟同步; ②支持心跳: ③用户鉴权信令; ④实时视频调看信令; ⑤录像设置、删除、查询、回放、下载、VCR控制信令; ⑥业务告警与联动,布防/撤防信令;  ̄PTZ控制信令; ⑧音频对讲与广播信令。 3)F接口规范(媒体网关规范)。 目前有两种媒体流转换模式: A模式将x系统内的音视频数据的格式头更改为F 规范定义的格式头,不改变音视频编码。A模式下x系统设 计人员应向本系统提供解码插件。 B模式将x系统内的音视频数据的格式头更改为F规 范定义的格式;将音视频数据由私有编码更改为标准编码,视 频标准格式如MPEG-4、H.264等,音频标准格式如G.71 1、G. 722、G.723.1、G.728、G.729、MP3等。转换编码后,CU可使 用通用解码器解码。B模式主要适用于对视频有标准化编码 要求或解码插件无法满足需求的情况,如接入移动视频监控 系统的情况。 2.3跨域 1)SM模块。 SM:系统管理级联模块。SM通过I接口管理本域CMU, 通过I接口,采用级联方式和其他SM交互,从而管理多个域。 2)跨域系统流程。 跨域查看实时视频 是视频监控系统中的一个典型应 用,跨域查看实时视频的步骤如图4所示。建立视频流过程 如下。 a)可CU向本域SCU1发送打开视频通道的请求 INVITE。 b)本域SCU1判定视频通道是否为本域;若否,则将请求 转发至通道所在域SCU2。 c)SCU2收到请求后,将请求INVITE转发给PU。 d)PU收到请求INVITE后,响应发送200OK(附带编码 方式和PU地址),表示收到。 e)SCU2收到PU的200OK,调度策略选出VTDU2,并向 SCU1发送200OK(附带编码方式和VTDU2地址)。 f)SCU1收到SCU2的200OK,调度策略选出VTDU1,并 增刊2 杜若飞等:互联互通视频监控系统架构的设计 199 向CU发送200OK(附带编码方式和VTDU1地址)。 g)CU收到SCU1的200OK,选择相应解码器,向SCU1发 送ACK(附带CU地址)。 h)SCU1收到CU的ACK,控制VTDU1转发该视频流。 i)SCU1向SCU2发送ACK(附带VTDU1地址)。 j)SCU2收到ACK后,控制VTDU2转发该视频流。 k)SCU2向PU发送ACK(附带VTDU2地址)。 图3跨域访问与接口 IN—VITE(No SDP) 。 。 。—。— INVITE( O SDP) INVITE(】 /oSDP) 200 OK(Choose the codec 200 OK(Choose the co lee&VTDU2 address) 200 OK(Supported media formatlist&Addressinfo &VTDU1 address、 StaaMedia(From:VTDU2 ACK(CU address) Addr/To:CUAddr/ 一 LocaI:VTDU1 Addr) StartMedia(From:PU ACK(VTD Jl address) Addr/T0:VTDU1 Addr/ Loeal:VTDU2 Addr ACK(Choose the co& c&VTDU2 address、 R I'P R rP RTP 一 ℃P 'CP RTCP BYE BYE BYE 20oOK 200 OK 2oo OK StAddopMer| o:CUAdddia(From:VTDu2 rf SmpMe ̄a(From:PU Local:V下DUl Addr AddLr/To:VTDUl Addr/ ocal:VTDU2Addr 图4 跨域查看实时视频 停止视频流过程: 成大型视频监控网络系统的特定需求,可作为企业搭建大型 q)cu向SCU1发送BYE停止会话; 互联互通平台时的参考。  ̄scux向SCU2转发BYE; 参考文献:  ̄SCU2向PU转发BYE; 【1】 中国电信集团公司.中国电信网络视频监控业务技术规范(v3. @PU停止发送视频流,并向SCU2响应200OK; 0)【S】,2007.  ̄scu2收到响应后向SCU1发送200OK并控制VTDU2 【2】 中国电信集团公司.中国电信网络视频监控技术白皮书【s】, 停止转发视频流: 2010. @SCU1收到响应后向CU发送2000K并控制VTDU1停 【3】 国家标准总局.G/AT 669--2008城市监控报警联网系统技术标 止转发视频流。 准【S],2008. 跨域实时视频调用过程中的信令主要依据SIP协议。本 【4】 梅鲁海.支持新型控制协议SIP的电力系统视频监控设计【J】. 域的实时视频调用和设置系统录像减少了SCU2和VTDU2 计算机测量与控制,2010,18(3):594—597. 的中转,比其更简单,不再详述。常见典型应用还有设置云台 【5】 秦勇,彭怀军,祝凌曦.铁路综合视频监控系统互联互通平台的 控制、查看录像等,与该流程类似,不再赘述。 设计与实现【J】.铁路通信信号工程技术,2010,7(5):17—20. [6】 肖行诠,李富祥.视频监控系统平台互联互通的建设思路【J】. 3 结语 电力系统通信,2010,3l(7):30—35. 【7】 国家标准总局.DB33/T 629.1—2007跨网视频监控联网共享技 本文论述了一种基于SIP协议的互联互通的视频监控系 术规范[S】.2007. 统架构设计。该框架相比中国电信全球眼的架构有更好的扩 【8】 张艳霞,梁笃国,曹宁.对构建运营商网络视频监控系统若干 展性,主要适用于多个既有视频监控系统互联互通,并整合形 难点的分析【J】.电信科学,2007(12):51—54. (上接第191页) 2结语 [1】王志瑾,姚卫星.飞机结构设计【M】.北京:国防工业出版社, 2OO9. 本文基于LabWindows/CVI利用ARINCA29板卡开发了 【2】王子才.仿真技术发展及应用【J】.中国工程科学,2003,2(2): 液压起落架信号模拟系统,通过与仿真目标机的连接测试。测 4O一44. 试结果表明该起落架信号模拟系统工作可靠,性能良好,能满 【3】 刘延斌,金光.半实物仿真技术的发展现状【J】.光机电信息, 足起落架半实物仿真的需求,为起落架的半实物仿真中模拟 2003,l(1):27—32. 起落架控制系统所需信号提供了一种方法,实现了完整的半 【4] Excalibur System Inc.429RTx&Disemte Software Tools Programmer's 实物仿真环路。在半实物仿真的硬件交互阶段,可将本系统 Reference【M】.New York:Excalibur System Incorporated,2003. 直接接至起落架控制器实物,通过模拟相关信号来观测起落 [5】 GE Intelligent Platforms Embedded Sy ̄ems Incorporated.CEI.100. 架的动作状态,从而更加全面真实地检测起落架系统的控制 200-x20 User's Manual【M】.Virginia:GE Intelligent Platforms Em— bedded Systems Incorporated,2010. 性能,为起落架整体性能分析提供更可靠的依据。 【6】 刘君华,白鹏,汤晓君,等.基于L丑bwindows/cVI的虚拟仪器设 参考文献: 计[M】.jE京:电子工业出版社,2003. 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Top