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基于Skype的互動(dòng)視音頻業(yè)務(wù)平臺(tái)研究

2008/05/15

  摘要:隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和視頻技術(shù)的發(fā)展,視音頻廣播與通信業(yè)務(wù)逐漸進(jìn)入了全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)階段,并產(chǎn)生高度融合。本文以視頻監(jiān)控為具體應(yīng)用環(huán)境,對(duì)現(xiàn)有的大多數(shù)互動(dòng)視音頻業(yè)務(wù)平臺(tái)的技術(shù)模型進(jìn)行了分析,提出了基于Skype的視頻通信系統(tǒng)的技術(shù)框架,具備權(quán)限的用戶(hù)可以通過(guò)Web門(mén)戶(hù),實(shí)時(shí)的監(jiān)控遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的狀況,具備了智能性,靈活性,可伸縮性。

  關(guān)鍵詞:視音頻業(yè)務(wù) 視頻監(jiān)控 Skype

一、視頻監(jiān)控系統(tǒng)介紹

  視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)的組成部分,它是一種防范能力較強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。視頻監(jiān)控以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場(chǎng)合。近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展,視頻監(jiān)控技術(shù)也有長(zhǎng)足的發(fā)展。

1、網(wǎng)絡(luò)化視音頻綜合信息業(yè)務(wù)

  在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,由于IP技術(shù)提供了各類(lèi)不同信息業(yè)務(wù)在數(shù)據(jù)傳輸和信息交換層面的技術(shù)一致性,并可以較為有效地對(duì)雙向不對(duì)稱(chēng)的信息業(yè)務(wù)提供支撐,因此,在基于IP與IPv6的信息網(wǎng)絡(luò)融合的推動(dòng)下,網(wǎng)絡(luò)所承載的信息業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步融合,構(gòu)成了一個(gè)包含不同業(yè)務(wù)模式的綜合信息業(yè)務(wù)環(huán)境。

  在單向式廣播業(yè)務(wù)方面,由于廣播電視網(wǎng)絡(luò)正在逐漸實(shí)現(xiàn)基于IP網(wǎng)絡(luò)和基于Web的網(wǎng)絡(luò)融合,因此,視音頻廣播業(yè)務(wù)可以在融合信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)更為靈活的雙向互動(dòng)功能,為傳統(tǒng)的單向廣播提供了潛在增值業(yè)務(wù)模式。

  在雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)方面,隨著傳統(tǒng)電信網(wǎng)面向計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的融合,各類(lèi)多媒體信息業(yè)務(wù)逐漸成為通信業(yè)務(wù)的主要發(fā)展趨勢(shì),而其中雙向業(yè)務(wù)的不對(duì)稱(chēng)性,又可以由IP網(wǎng)絡(luò)所提供的組播、多播等技術(shù)進(jìn)行彌補(bǔ),實(shí)現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)模式。

  特別地,視頻監(jiān)控業(yè)務(wù),已經(jīng)成為信息網(wǎng)絡(luò)融合推動(dòng)下所實(shí)現(xiàn)的一項(xiàng)關(guān)鍵業(yè)務(wù),由傳統(tǒng)的、應(yīng)用于安防領(lǐng)域的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)出發(fā),視頻監(jiān)控已經(jīng)擴(kuò)展為實(shí)時(shí)雙向視音頻通信與媒體傳播業(yè)務(wù)的綜合業(yè)務(wù)形態(tài)。近年來(lái),視頻監(jiān)控已經(jīng)突破了已有內(nèi)涵,實(shí)現(xiàn)了面向更為廣泛的雙向互動(dòng)業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。

因此,本文在對(duì)互動(dòng)視音頻業(yè)務(wù)進(jìn)行研究的過(guò)程中,將從視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)出發(fā),探討基于IP與互聯(lián)網(wǎng)的、更為有效和高效的互動(dòng)視音頻業(yè)務(wù)形態(tài),并對(duì)其支撐技術(shù)進(jìn)行研究。

2、視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

  在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上,主要推出的是數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控兩類(lèi)產(chǎn)品。前者技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟、性能穩(wěn)定,并在實(shí)際工程應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用,特別是在大、中型視頻監(jiān)控工程中的應(yīng)用尤為廣泛;后者是新近崛起的以計(jì)算機(jī)技術(shù)及圖像視頻壓縮為核心的新型視頻監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)部分弊端而迅速崛起,但仍需進(jìn)一步完善和發(fā)展。目前,視頻監(jiān)控系統(tǒng)正處在數(shù)控模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)混合應(yīng)用并將逐漸向數(shù)字系統(tǒng)過(guò)渡的階段。下面對(duì)這兩類(lèi)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹與分析:

(1)數(shù)字信號(hào)控制的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)

  此監(jiān)控系統(tǒng)分為基于微處理器的視頻切換控制加PC機(jī)的多媒體管理和基于PC機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣主機(jī)的切換控制及對(duì)系統(tǒng)的多媒體管理兩種類(lèi)型。但是模擬監(jiān)控系統(tǒng)的主要有以下缺點(diǎn):

  ①通常只適合于小范圍的區(qū)域監(jiān)控模擬視頻信號(hào)的傳輸工具主要是同軸電纜,而同軸電纜傳輸模擬視頻信號(hào)的距離不大于1Km,雙絞線(xiàn)的距離更短,這就決定了模擬監(jiān)控只適合于單個(gè)大樓、小的居民區(qū)以及其它小范圍的場(chǎng)所;

 、谙到y(tǒng)的擴(kuò)展能力差對(duì)于已經(jīng)建好的系統(tǒng),如要增加新的監(jiān)控點(diǎn),往往是牽一發(fā)而動(dòng)全身,新的設(shè)備也很難添加到原有的系統(tǒng)之中;

  ③無(wú)法形成有效的報(bào)警聯(lián)動(dòng)在模擬監(jiān)控系統(tǒng)中,由于各部分獨(dú)立運(yùn)作,相互之間的控制協(xié)議很難互通,聯(lián)動(dòng)只能在有限的范圍內(nèi)進(jìn)行。

  系統(tǒng)盡管已發(fā)展到很高的水平,但已無(wú)太多潛力可挖,其局限性必然存在,要滿(mǎn)足更高的要求,數(shù)字化是必由之路。

(2)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)

  隨著多媒體技術(shù)、視頻壓縮編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)迅速崛起,現(xiàn)今市場(chǎng)上有兩種數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)類(lèi)型,一種是以數(shù)字錄像設(shè)備為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng),其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在:功能多,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,數(shù)字多媒體遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控不受距離限制,有利于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多媒體信息查詢(xún)。但隨著基于PC機(jī)的視頻監(jiān)控錄像系統(tǒng)的發(fā)展,在實(shí)際工程使用過(guò)程中,也暴露出一些不足,主要是系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定性;

  另一種是以嵌入式視頻Web服務(wù)器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。它是以應(yīng)用為中心,軟硬件可裁減的,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積等綜合性嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)表現(xiàn)在:
  1. 系統(tǒng)為專(zhuān)用系統(tǒng),所以系統(tǒng)小,指令精簡(jiǎn),處理速度快;

  2. 系統(tǒng)數(shù)據(jù)置于ROM/FLASHMEMORY,調(diào)用速度快,不會(huì)被改變,穩(wěn)定性好;

  3. 系統(tǒng)處理實(shí)時(shí)性好,性能穩(wěn)定;

  4. 文件管理系統(tǒng)更適合于大量的視頻數(shù)據(jù);

  5. 該類(lèi)系統(tǒng)目前四路以上機(jī)型還較為少見(jiàn);

  6. 在網(wǎng)絡(luò)功能、音視頻同步等方面也難令人滿(mǎn)意。
二、即時(shí)通信系統(tǒng)的原理介紹

  即時(shí)通信(InstantMessenger,簡(jiǎn)稱(chēng)IM),它是一種使人們能在網(wǎng)上識(shí)別在線(xiàn)用戶(hù)并與他們實(shí)時(shí)交換消息的技術(shù)。典型的IM是這樣工作的:當(dāng)通信對(duì)象列表(buddylist)中的某人在任何時(shí)候登錄上線(xiàn)并試圖發(fā)出通信請(qǐng)求時(shí),IM系統(tǒng)會(huì)發(fā)一個(gè)消息提醒用戶(hù),然后建立一個(gè)通信會(huì)話(huà)并鍵入消息文字進(jìn)行交流。

  即時(shí)通信的出現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)有著密不可分的關(guān)系,從技術(shù)上來(lái)說(shuō),IM完全基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族實(shí)現(xiàn),而TCP/IP協(xié)議族是整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)。

  首先,用戶(hù)A輸入自己的用戶(hù)名和密碼登錄即時(shí)通信服務(wù)器,服務(wù)器通過(guò)讀取用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)驗(yàn)證用戶(hù)身份,如果用戶(hù)名、密碼都正確,就登記用戶(hù)A的IP地址、IM客戶(hù)端軟件的版本號(hào)及使用的TCP/UDP端口號(hào),然后返回用戶(hù)A登錄成功的標(biāo)志,此時(shí)用戶(hù)A在IM系統(tǒng)中的狀態(tài)為在線(xiàn)(OnlinePresence)。

  其次,根據(jù)用戶(hù)A存儲(chǔ)在IM服務(wù)器上的聯(lián)系人列表(BuddyList),服務(wù)器將用戶(hù)A在線(xiàn)的相關(guān)信息發(fā)送到也同時(shí)在線(xiàn)的即時(shí)通信聯(lián)系人的PC機(jī),這些信息包括在線(xiàn)狀態(tài)、IP地址、IM客戶(hù)端使用的TCP端口(Port)號(hào)等,即時(shí)通信聯(lián)系人PC機(jī)上的即時(shí)通信軟件收到此信息后將在PC桌面上彈出一個(gè)小窗口予以提示。

  第三步,即時(shí)通信服務(wù)器把用戶(hù)A存儲(chǔ)在服務(wù)器上的聯(lián)系人列表及相關(guān)信息回送到他的PC機(jī),這些信息也包括在線(xiàn)狀態(tài)、IP地址、IM客戶(hù)端使用的TCP端口(Port)號(hào)等信息,用戶(hù)A的PC機(jī)上的IM客戶(hù)端收到后將顯示這些聯(lián)系人列表及其在線(xiàn)狀態(tài)。

  接下來(lái),如果用戶(hù)A需要與用戶(hù)B進(jìn)行通信,他將直接通過(guò)服務(wù)器發(fā)送過(guò)來(lái)的用戶(hù)B的IP地址、TCP端口號(hào)等信息,直接向用戶(hù)B的PC機(jī)發(fā)出信息,用戶(hù)B的IM客戶(hù)端軟件收到后顯示在屏幕上,然后用戶(hù)B再直接回復(fù)到用戶(hù)A的PC機(jī),這樣雙方的即時(shí)消息就不通過(guò)IM服務(wù)器中轉(zhuǎn),而是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接通信,這稱(chēng)為對(duì)等通信方式(PeerToPeer)。在商用即時(shí)通信系統(tǒng)中,如果用戶(hù)A與用戶(hù)B的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信由于防火墻、網(wǎng)絡(luò)速度等原因難以建立或者速度很慢,IM服務(wù)器還提供消息中轉(zhuǎn)服務(wù),即用戶(hù)A和用戶(hù)B的即時(shí)消息全部先發(fā)送到IM服務(wù)器,再由服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)方。早期的IM系統(tǒng),在IM客戶(hù)端和IM服務(wù)器之間通信采用采用UDP協(xié)議,UDP協(xié)議是不可靠的傳輸協(xié)議,而在IM客戶(hù)端之間的直接通信中,采用具備可靠傳輸能力的TCP協(xié)議。隨著用戶(hù)需求和技術(shù)環(huán)境的發(fā)展,目前主流的即時(shí)通信系統(tǒng)傾向于在即時(shí)通信客戶(hù)端之間、即時(shí)通信客戶(hù)端和即時(shí)通信服務(wù)器之間都采用TCP協(xié)議。

三、即時(shí)通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案

1、系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)方案概述

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

  本系統(tǒng)基于瘦客戶(hù)端的C/S模式,在體系結(jié)構(gòu)上采用以服務(wù)器為中心的星型結(jié)構(gòu),創(chuàng)新性地把監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)端和監(jiān)控中心端C角色化。即在本系統(tǒng)中所有的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)端和監(jiān)控中心端相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)而言都是客戶(hù)端,它們的通信都需要經(jīng)過(guò)服務(wù)器的驗(yàn)證中轉(zhuǎn)。同時(shí),監(jiān)控中心使用者的登錄由于這種架構(gòu)模式,也必須要經(jīng)過(guò)服務(wù)器的驗(yàn)證才能成功登錄,進(jìn)而獲得監(jiān)控的權(quán)利。

  本系統(tǒng)S端即服務(wù)器端的作用相當(dāng)重要,因?yàn)橄到y(tǒng)采用瘦客戶(hù)端模式,所以服務(wù)器端要擔(dān)當(dāng)更多的功能:用戶(hù)登錄的確認(rèn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)的驗(yàn)證和連接、現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)的驗(yàn)證和連接、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)包的解析、構(gòu)造視頻通信線(xiàn)路的連接等等功能?梢哉f(shuō),整個(gè)服務(wù)器端就是整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心所在,它的穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

  通信線(xiàn)路的連接利用了Skype提供的API。TOM-Skype是TOM在線(xiàn)和SkypeTechnologiesS.A.聯(lián)合推出的互聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)音溝通工具。TOM-Skype采用了最先進(jìn)的P2P技術(shù),能提供超清晰的語(yǔ)音通話(huà)效果,使用端對(duì)端的加密技術(shù),保證通訊的安全可靠。現(xiàn)代系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)在于可重復(fù)性,本系統(tǒng)架構(gòu)的視頻通信線(xiàn)路就很好的考慮到了這一點(diǎn),充分利用了Skype的特點(diǎn),這樣既保證了視頻通信線(xiàn)路開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)單有效,又提高了視頻通信線(xiàn)路的性能和穩(wěn)定性?梢哉f(shuō),這也是本系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。

2、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)越性

(1)安全性

  系統(tǒng)的整體架構(gòu)的特點(diǎn)決定了整個(gè)系統(tǒng)的安全性比較突出,正因?yàn)榘驯O(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)端和監(jiān)控中心端統(tǒng)一客戶(hù)端化,所以所有的客戶(hù)端的登錄都要經(jīng)過(guò)服務(wù)器的驗(yàn)證。與此同時(shí),所以通信協(xié)議的有關(guān)數(shù)據(jù)包也都要經(jīng)過(guò)服務(wù)器的解析、中轉(zhuǎn)。特別的,整個(gè)視頻通信的線(xiàn)路也是經(jīng)過(guò)服務(wù)器把有關(guān)協(xié)議的數(shù)據(jù)包解析以后,經(jīng)過(guò)驗(yàn)證才可以建立起來(lái)的。這樣,整個(gè)架構(gòu)的安全性就集中在S端得到了有效的保證,很突出的完成了視頻通信系統(tǒng)的安全性的要求。

(2)網(wǎng)絡(luò)化

  由于本系統(tǒng)采用IP網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)模式,從而在某種程度上打破了布控區(qū)域和設(shè)備擴(kuò)展的地域和數(shù)量界限。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化將使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件和軟件資源的共享以及任務(wù)和負(fù)載的共享。

(3)經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單性

  不管是個(gè)人電腦PC機(jī)還是工作站還是大型主機(jī),只需要通過(guò)本系統(tǒng)的一個(gè)安裝文件加上一個(gè)USB攝像頭既可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控,不需要用戶(hù)安裝其它軟件,也不需要視頻采集卡。

(4)可擴(kuò)展性

  開(kāi)放性客戶(hù)端的定義使得整個(gè)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性得到了極大的提高,通過(guò)開(kāi)發(fā)不同的客戶(hù)端可以延展整個(gè)系統(tǒng)的功能特點(diǎn),而這一切的前提是只需要經(jīng)過(guò)以服務(wù)器為核心的驗(yàn)證中轉(zhuǎn)等。

(5)開(kāi)放性

  正是由于本系統(tǒng)采用了經(jīng)過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù),從而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、模擬攝像機(jī)和視頻服務(wù)器,系統(tǒng)可以聯(lián)接到IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。另一方面,系統(tǒng)可以通過(guò)PDA、掌上電腦以及其它可以與PC服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器相連的設(shè)備來(lái)提供相應(yīng)的信息。這種開(kāi)放式的系統(tǒng)可提供更好的可擴(kuò)展性、集成性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

(6)接口的先進(jìn)性

  由于本系統(tǒng)的視頻通信線(xiàn)路采用了Skype提供的API來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而Skype本身又提供了手機(jī)、電話(huà)的語(yǔ)音連接功能,故在3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,手機(jī)的視頻監(jiān)控技術(shù)成熟時(shí),本系統(tǒng)通過(guò)Skype提供的API又可以將視頻監(jiān)控設(shè)備范圍擴(kuò)展到手機(jī)上,切實(shí)適應(yīng)3G時(shí)代的要求,進(jìn)一步滿(mǎn)足用戶(hù)的更高層次的要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

  本文的研究核心是一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問(wèn)題,它包括終端、網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心三方面的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法;赟kype即時(shí)通信工具的視頻通信模塊的開(kāi)發(fā)策略,可以有效地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源,實(shí)現(xiàn)較小時(shí)延,減少網(wǎng)絡(luò)堵塞幾率,較好地保證了數(shù)字視頻傳輸?shù)貙?shí)時(shí)性和服務(wù)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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