網絡傳輸協議在視頻監控系統設計中的運用

曾 明

（臨湘市融媒體中心，湖南 岳陽 414300）

0 引 言

在設計基于網絡傳輸協議的視頻監控系統時，設計者應充分考慮當前相對成熟的中間件軟件技術。目前，如Global IP等公司都開發了基于會話初始協議（Session Initiation Protocol，SIP）標準的多媒體中間件開發包，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。國內和國外的視頻監控軟件都采用這些中間件進行信息傳導，但是這些中間件都比較昂貴，而且對于基于網絡傳輸協議的視頻監控系統設計而言，SIP技術相對比較復雜。結合國內和國外的視頻監控系統設計現實狀況來看，視頻監控主要關注信息傳輸過程中要格式通用、信號穩定標準以及信息共享，這些也都是目前基于網絡傳輸協議的視頻監控系統設計重要的發展趨勢。基于不斷發展的視頻信號平臺結構以及在相對開放、靈活的中間件技術支持下實現高效率傳導的方式，將會是目前基于網絡傳輸協議技術的視頻監控系統設計的解決方案。

1 SIP協議在視頻監控系統設計的運用

SIP協議是一種類似于HTTP的信號指令協議，該類協議主要是純文本協議，相對于二進制的協議而言，這種類型的信號指令比較容易實現讀取和運用，但是信號指令的編碼效率則比二進制的信號指令協議要差。純文本的信號指令消息往往要比二進制協議編碼的指令體積更大，對于以移動網絡為主要技術支持的視頻監控系統而言，則會出現呼叫延時的現象，這主要是信號指令協議相對較長導致的。一般而言，SIP協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，但是對于移動網絡基礎上的監控系統而言，由于移動網絡傳輸目前的局限性，其并不能夠明顯地改善當前的傳輸效率，而且壓縮信號和指令信號，也會給編碼技術帶來一定的額外支出[1]。如果考慮在SIP協議基礎上對信號的量級進行改善，也會相對高效地傳輸視頻監控的信號和指令，對基于移動網絡的視頻監控用戶體驗而言，會有進一步改善。

在當前國內一些視頻監控設計廠商的技術視野里，如海康威視、大華等知名的視頻監控廠商大多數都有開發自有協議的信號指令包，不過這一類型的協議與這些廠商的硬件結合程度比較高，必須綁定在這些廠商的硬件上，大多數信號封裝都十分嚴格，開放程度和兼容程度都比較低，能夠滿足的業務類型比較少，對于目前行業深度融合和定制的需求無法進行呼應。由此可見，SIP協議技術對基于網絡傳輸協議的視頻監控系統設計的支持還存在不足。

2 VSSP會話協議在視頻監控系統設計的運用

具備自主知識產權的VSSP會話協議技術在視頻監控系統設計中也有一定的運用。VSSP技術中間件主要是一整套針對視頻監控行業的音視頻信號的Presence狀態服務，對即時的信號、指令信號進行維護管理的核心服務，對目前基于網絡傳輸協議的視頻監控系統設計所使用的主流移動終端平臺都有支持。VSSP會話協議技術能夠通過中間件系統將各種視頻監控核心服務進行融合，而且在信號業務板塊進行邏輯協同。

視頻監控系統往往需要考慮到用戶定制、個性化需求，用戶會希望系統能滿足不同的視頻監控應用場景的需求。因此，基于網絡傳輸協議的視頻監控系統應該考慮到使用者對其他應用系統的融合。視頻監控以用戶的業務、需求為核心呈現出新的發展趨勢[2]。為了滿足目前逐漸復雜的視頻用戶需求，基于網絡傳輸協議的視頻監控系統的技術框架也需要不斷演變。當然，無論應用場景如何多元化，在設計的過程中始終應該堅持分層設計和分布式設計的理念，對內部的各類信號傳輸也應該提供業務接口的模式，這樣才能夠為視頻監控業務的使用者和用戶形成對接的平臺，這樣才能夠在傳輸的過程中形成快速生成、部署等業務方式的視頻監控平臺。

VSSP多媒體的通信中間件，也正是適應這種分層和分布式設計的需求而產生的一種抽象設計系統。這類系統面向客戶端的需求，從而強化了基于網絡傳輸協議的視頻監控后臺系統服務能力，將一整套的通信服務功能進行整合，這樣既可以實現多種應用場景下對于視頻監控系統的功能需求，同時又可以實現應用邏輯和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建起具備融合功能的視頻監控和多媒體的通信模式，而且靈活地運用和當前業務應用體系的整合，能夠較有效地滿足視頻監控系統快速建立和分布式設計的用戶需求[3]。因此，在基于網絡傳輸協議的視頻監控系統設計應用中，VSSP系統比SIP系統更加有效。

3 中間件技術在基于網絡傳輸協議的視頻監控系統的設計

第一方面，采取融合為主要特征，推動中間件技術在基于網絡傳輸協議的視頻監控系統的設計。從中間件技術的融合邏輯角度考慮，主要就是整合前端設備、核心平臺以及客戶端口三個大部分。目前，監控設備已經不再是傳統的攝錄設備，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，并且很多視頻監控系統也能夠采取物聯網感知的方式捕捉各種信息，用戶對于視頻監控系統有更多復雜的需求，在不同的場景下也有更專業化的服務。對于這些現實問題，采取融合的思維運用中間件技術進行設計，是基于網絡傳輸協議的視頻監控系統設計的發展趨勢。

在這種思想下，多媒體相關的功能集合，也就是中間件技術和信號指令功能集也應該分層設計，在功能設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。媒體的中間件在設計的過程中要充分考慮到視頻監控信號傳輸的便捷性，因此在設計中要考慮到流媒體的分發以及數據的轉入、存儲的方式，信號指令的功能集就需要對系統的指令和交互使用進行統一管理。實際設計過程里，不同的設計者也都應該在服務陣列中進行在線擴充，才能夠以簡化思維實現業務流暢對接。

在功能類型的劃分上，使用者對于視頻監控有更加多元化的追求，除了傳統的視頻監控之外的IP語音通信或者對講業務外，諸如地理信息系統GIS對接，或者Presence狀態服務等，也都是服務過程中可以考慮的重點。在終端業務需求的多元化設計上，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，將實現基于網絡傳輸協議的視頻監控系統能夠順暢地溝通，進而完美實現監控的效果。在設計時，基于此類中間件的設計技術考慮，應該在功能分布式設計基礎上，實現通用化網關中間件對于信號流的有效傳輸，這是運用VSSP系統的關鍵所在。

第二方面，采用多媒體通信的交換技術推動視頻監控系統的設計，這類交換技術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，主要是實現下一代網絡NGN的實時呼叫功能，這也是下一代網絡呼叫控制的核心功能[4]。軟交換主要是對傳統的遠程控制交換機具體功能的實現，關鍵是對呼叫控制的實現。傳統的視頻監控的呼叫控制功能主要是和業務結合在一起，也就是不同的業務在呼叫控制方面的功能實現途徑有差異，但是在軟交換的技術層面上，不需要考慮這一問題，而是實現交換功能的有效化，從而便捷地開展呼叫控制。

軟交換技術研究開發下的視頻監控綜合管理模式，需要對通信協議的特征進行簡化[5]。由于基于網絡傳輸協議的視頻監控系統相對于電信的通用軟交換平臺結構更為單一，因此在VSSP的框架下要考慮到通信協議的簡化，特別是要對原有的一些視頻監控功能里面存在的冗余SIP協議集進行去除，這樣才能夠在交互傳輸的過程中將傳輸節點聚合在業務核心上，大幅度降低原有非必要的數據流轉傳輸，因此需要定義一套更高效率的簡化版的通信協議。這類協議要包括信號指令和數據傳輸兩個部分，從而基于VSSP協議構建起新的視頻監控會話協議。這個協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據傳輸；四是B2BUA功能，也就是基于TCP功能的用戶代理媒體服務器，能夠具備媒體轉發功能。這些功能要通過VSSP協議和SIP協議進行轉換，從而對設備進行對接。

第三方面，采用事件驅動編程模型進行功能抽象編制。VSSP框架協議的中間件應該對底層的通信和多媒體會話進行抽象構建，從而形成軟件組件系統。針對上層應用過程中的客戶端UI系統而言，VSSP協議的中間件對于會話控制功能以及底層通信功能的實現，運用操作系統對消息進行函數回調，因此，在這類系統重要安全保障方面，需要實現對接口的安全調用，從而保障應用層的信息安全和數據安全。事件驅動編程也正是以事件作為第一驅動的編程模型，這里的“事件”主要是對異步并發的消息模型的語義。在實際的視頻監控業務中，類似PTZ控制或者報警等事件觸發是不可控制的，對于事件的響應必然是要第一時間處理，但是如果系統設置沒有考慮到信號數據瞬間的增加情形，那么就會出現數據堵塞，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器的層面上看，客戶端口發出大量的事件到服務器上，服務器必須是多線程響應，但是如果每一個線程都出現數據堵塞的現象，那么即便是設計再多的線程也不能夠解決這個問題。因此，在考慮這種高并發的事件數據傳輸的基礎上，在設計過程中不僅僅要考慮事件為基礎驅動的socket框架，還應該通過事件驅動編程的設計模型，把業務釋放到這一流程中，這樣才能夠在后端服務器上形成更科學的事件驅動架構。

4 結 語

VSSP中間件的軟件運用，對基于網絡傳輸協議的視頻監控系統的設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，并且在系統內部網關設置了獨立的事件響應處理系統，因此有比較流暢的數據傳輸解決方案。因此，在基于網絡傳輸協議的視頻監控系統設計過程中，設計者應該對系統內的標準和信息進行有效整合與分析，這樣既可以保障拿到開發包之后針對個性化的場景需求進行回應，又能夠保障系統內部的性能和穩定性不會受到影響。因此，綜合考慮網絡傳輸協議基礎上的視頻監控系統的設計，應該要以科學的方案如VSSP協議等推動其設計和科學運轉。