基于OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺構(gòu)建視頻應(yīng)用

張 萍，胡應(yīng)坤

（廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計算機與信息工程系，廣東 廣州 510510）

0 引 言

視頻數(shù)據(jù)相對于其他數(shù)據(jù)更加直觀，在物聯(lián)網(wǎng)方案中加入視頻，能為用戶提供更豐富的信息和更好的體驗。OneNET是由中國移動打造的物聯(lián)網(wǎng)開放平臺。平臺支持MQTT、EDP、MOBUS等十多種主流的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，支持傳感器采集數(shù)據(jù)、圖片和視頻數(shù)據(jù)的上傳及使用，幫助開發(fā)者輕松實現(xiàn)設(shè)備接入與設(shè)備連接，快速完成產(chǎn)品開發(fā)部署，為智能硬件、智能家居產(chǎn)品提供完善的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。本文詳細分析了OneNET視頻通信流程及通信協(xié)議，設(shè)計了應(yīng)用服務(wù)程序，提出了一種基于OneNET云平臺構(gòu)建視頻應(yīng)用的方案。

1 系統(tǒng)框架

本設(shè)計中視頻設(shè)備采用市場上成熟的網(wǎng)絡(luò)攝像頭產(chǎn)品，產(chǎn)品需支持 ONVIF、RTSP、RTP、RTCP、SDP等協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)攝像頭完成音視頻數(shù)據(jù)采集、編碼，使用ONVIF協(xié)議和應(yīng)用服務(wù)程序通信，確定網(wǎng)絡(luò)視頻的接口、數(shù)據(jù)類型以及數(shù)據(jù)交互的模式，將音視頻數(shù)據(jù)傳送給應(yīng)用服務(wù)程序。應(yīng)用服務(wù)程序負責在云平臺注冊設(shè)備、創(chuàng)建視頻通道，并使用RTMP協(xié)議將接收到的音視頻數(shù)據(jù)上傳至云平臺。播放設(shè)備可以是安裝了流媒體播放器的PC、手機、平板電腦等，通過RTMP/HLS協(xié)議獲取音視頻數(shù)據(jù)進行播放。基于OneNET云平臺的視頻應(yīng)用系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 基于OneNET云平臺的視頻應(yīng)用

2 通信流程

如圖2所示為基于OneNET云平臺的視頻應(yīng)用通信流程。具體如下：

圖2 基于OneNET云平臺的視頻應(yīng)用通信流程

（1）應(yīng)用服務(wù)程序（ONVIF客戶端）讀取配置文件，獲得視頻設(shè)備IP，并連接視頻設(shè)備（ONVIF服務(wù)器）。ONVIF規(guī)范規(guī)定設(shè)備管理和控制部分所定義的接口均以Web Services形式提供，作為服務(wù)提供者的設(shè)備為服務(wù)端。每一個支持ONVIF規(guī)范的終端設(shè)備均須提供與功能相對應(yīng)的Web Services程序。服務(wù)端與客戶端的數(shù)據(jù)交互采用SOAP協(xié)議。ONVIF中的其他部分，比如音視頻流，則通過RTP/RTSP協(xié)議進行交互。客戶端根據(jù)WSDL描述文檔，會生成一個SOAP請求消息，該請求會被嵌入在一個HTTP POST請求中，發(fā)送到Web Services所在的Web服務(wù)器。Web Services請求處理器解析收到的SOAP請求，調(diào)用相應(yīng)的Web Services，再生成相應(yīng)的SOAP應(yīng)答。Web服務(wù)器得到SOAP應(yīng)答后，會再通過HTTP應(yīng)答的方式把信息送回到客戶端。

以應(yīng)用服務(wù)程序獲取視頻能力為例，進行如下說明：

①應(yīng)用服務(wù)程序向視頻設(shè)備發(fā)送HTTP POST請求，POST的內(nèi)容是WSDL描述文件，獲取設(shè)備Analytics、Device、Event、Imaging、Media、PTZ 等方面的能力。WSDL描述文件內(nèi)容如下：

從上述內(nèi)容可以看出，此設(shè)備支持Analytics、Imaging、Media、PTZ，且視頻傳輸?shù)姆绞绞荝TP_RTSP_TCP方式。

（2）應(yīng)用服務(wù)程序以RTSP協(xié)議與視頻設(shè)備交互，完成認證、獲取音視頻流信息，比如音視頻編碼格式信息等步驟，視頻設(shè)備按照RTP協(xié)議封裝音視頻數(shù)據(jù)。為保證畫質(zhì)，傳輸層協(xié)議使用TCP，而不是UDP。下面給出了視頻設(shè)備反饋的SDP內(nèi)容：

（3）應(yīng)用服務(wù)程序以UDP方式與OneNET引導(dǎo)機（183.230.40.42：9101）通信，獲得OneNET命令處理服務(wù)器地址，后續(xù)應(yīng)用服務(wù)程序與OneNET命令處理服務(wù)器直接通信。

（4）應(yīng)用服務(wù)程序讀取配置文件，根據(jù)配置文件信息，向OneNET命令處理服務(wù)器注冊視頻設(shè)備，添加視頻通道。配置文件采用JSON格式，包含三部分內(nèi)容：①profile，配置OneNET云平臺上的產(chǎn)品ID和設(shè)備注冊碼；②ONVIF，配置OneNET云平臺上的視頻通道和視頻設(shè)備所對應(yīng)的實際設(shè)備所在的IP、登錄用戶名和密碼，一臺視頻設(shè)備對應(yīng)云平臺上的一個視頻通道，有多個視頻設(shè)備需配置多條通道；③rvod，配置歷史視頻信息，有多個歷史視頻需配置多條記錄。

應(yīng)用服務(wù)程序配置文件具體內(nèi)容如下：

（5）OneNET云平臺提供視頻服務(wù)HTTP API接口，播放設(shè)備根據(jù)設(shè)備ID、API-Key可以獲取視頻通道信息。OneNET云平臺HTTP接口-獲取通信信息見表1所列。

表1 OneNET云平臺HTTP接口-獲取通信信息

OneNET云平臺HTTP接口-獲取通信信息實例如下：

（6）播放設(shè)備根據(jù)設(shè)備ID、API-Key和視頻通道ID發(fā)送直播命令，獲取的實時拉流地址和accessToken見表2所列。

表2 OneNET云平臺HTTP接口-實時拉流地址和accessToken

OneNET云平臺HTTP接口-實時拉流地址和accessToken實例如下：

（7）播放設(shè)備根據(jù)拉流地址發(fā)起直播請求。具體格式說明見表3所列。

表3 播放設(shè)備直播URL格式

播放設(shè)備直播URL實例如下：

One NET提供的視頻接收服務(wù)器的RTMPURL實例如下：

3 應(yīng)用服務(wù)程序

市場上的視頻設(shè)備不能直接接入OneNET云平臺，須通過應(yīng)用服務(wù)程序接入。應(yīng)用服務(wù)程序需支持的協(xié)議如下：

（1）支持ONVIF協(xié)議，通過該協(xié)議與視頻設(shè)備通信，獲取視頻設(shè)備能力信息。

（2）支持RTSP/RTP/RTCP/SDP等協(xié)議，從ONVIF設(shè)備服務(wù)器獲取音視頻數(shù)據(jù)。

（3）支持OneNET視頻協(xié)議：①在云平臺上添加視頻設(shè)備、視頻通道；②解析云平臺下發(fā)的命令；③將從ONVIF設(shè)備服務(wù)器接收到的音視頻數(shù)據(jù)以RTMP協(xié)議重新封裝，發(fā)給云平臺。

應(yīng)用服務(wù)程序采用多線程實現(xiàn)，整個程序包含三個線程：主線程、接收線程、直播線程。主線程負責初始化工作，讀取配置文件；與ONVIF設(shè)備服務(wù)器建立連接，獲取設(shè)備及音視頻信息，創(chuàng)建接收線程；與云平臺建立連接，在云平臺上創(chuàng)建虛擬設(shè)備及通道；與云平臺保持長連接，接收云平臺下發(fā)的命令，并做出相應(yīng)的響應(yīng)，若是視頻直播命令，則創(chuàng)建直播線程。接收線程和直播線程之間用緩沖隊列通信，接收線程是生產(chǎn)者，以RTSP/RTP/RTCP/SDP等協(xié)議與ONVIF設(shè)備服務(wù)器通信，獲取實時音視頻數(shù)據(jù)，將音視頻數(shù)據(jù)送入緩沖隊列；直播線程是消費者，從緩沖隊列中獲取數(shù)據(jù)，封裝成RTMP協(xié)議格式發(fā)送給云平臺。應(yīng)用服務(wù)程序主線程流程如圖3所示。

圖3 應(yīng)用服務(wù)程序主線程流程

4 實驗效果

開啟網(wǎng)絡(luò)攝像頭和應(yīng)用服務(wù)程序，登錄OneNET主頁，進入產(chǎn)品頁面，找到視頻通道，點擊實時視頻，即可看到攝像頭內(nèi)容。OneNET上的視頻設(shè)備和通道以及視頻直播效果分別如圖4和圖5所示。

圖4 OneNET上的視頻設(shè)備和通道

圖5 視頻直播效果圖

5 結(jié) 語

視頻數(shù)據(jù)能提供豐富的信息，網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備在生活中也已經(jīng)非常普遍，如何在現(xiàn)有條件下不需要更換設(shè)備即可將視頻設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)是一個有較高實用價值的課題。本文通過分析OneNET視頻通信流程及通信協(xié)議，設(shè)計應(yīng)用服務(wù)器，以較小成本實現(xiàn)視頻設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)，以期為用戶提供更為豐富的信息和更好的體驗。