基于NGN远程监控系统的指令设计

孟治国

（广东轻工职业技术学院电子通信系，广东广州 510300）

一直以来，视频监控在许多场合承担着重要的安防任务，随着数字化、网络化和智能化技术的发展，多级监控系统逐渐受到用户的关注。远程多级监控结合了计算机控制、音视频技术、流媒体传输、地理定位、自动识别等技术，通过公共通信网络实现了对下一级或远端监控点控制，扩展了图像上传、下发信息、监控云台、双向对讲等功能。随着数据量传输的增加，网络存储向后迁移和后台信息提供更多新功能，造成服务器负担过重，如何利用接口系统和路由设备，优化指令来分流数据，保证任务更合理分派等问题值得探索。

1 主要技术

基于下一代网络（NGN）的远程多级监控方案迎合了网络融合的趋势，由统一的网管系统控制多路的数字前端监控设备，为NGN提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控制功能。软交换技术可谓是NGN的核心技术之一，直接决定了下一代网络功能的强弱，软交换使用的呼叫、会话控制协议主要有实时传输协议（RTP）、实时控制协议（RTCP）、H.323协议族、SIP/SOP协议和BICC协议等几种。

会话初始化协议（Session Initiation Protocol，SIP）在软交换技术中占有重要地位，由IETF的MMUSIC（Multiparty Multimedia Session Control）工作组提出，SIP是一个应用层控制协议，它能建立、修改和终止多媒体会话，具有采用文本编码、使用请求/响应模式、建立会话和描述会话分离、采用端到端的协议、互操作性好等特点［1］，SIP将成为NGN中的核心控制协议，对NGN的大规模商用具有十分重要的意义。

下一代网络的SIP（NGN SIP）还在不断发展中，NGN SIP对IETF SIP加以了限定和扩充，其协议体系在很大程度上引用IETF的标准或草案作为基础，而后加以整合，根据NGN的特点和要求，NGN SIP的标准化还有很多方面的工作。本设计基于SIP、RTP/RTCP协议、网络摄像机、视频网关的编解码技术，形成了SIP路由器及各种UA（用户代理端）产品，应用于远程多级监控资源通信平台，实现了即时传输程序的单元集成［2］。

协议互通测试采用符合国际技术标准的X－Lite网络视频软电话、SIP通信器、Wireshark等开源标准工具，目的是逐渐替代复杂的H.323音视频会话控制协议，从远程监控数据领域，扩展到了多个通信应用领域。

基于Oracle的数据及通信服务器架构技术，开发SIP服务器、SIP路由器，开发语言用JAVA，开发工具用太阳微系统公司的NetBean 6.8。采用开源PJSIP（详见http://www.pjsip.org）及 JRTP（详见 http://www.jrtp.org）技术，开发带SDP媒体特性的SIP User Agent（简称UA），其开发语言用C++，开发工具用Microsoft.Net Studio 2005。

2 系统架构

远程多级监控系统主要由各级监控中心和终端组成树状结构，各级监控中心是服务器指令中心、资源交互平台和下一级的路由中继，终端是系统末级单元，充任拾取数据和管理用户设备作用，多级结构依靠传输网络组成有机的监控系统。

监控系统架构如图1所示，服务端设备包括视频交换网关、SIP路由器、系统管理服务器、视频矩阵、Web服务器、网络存储服务器、数据库服务器、显示设备等。服务端接口硬件出于兼容、扩展和指令程序的要求，设计出UA通信接口、SIP通信接口、控制接口等各类接口，将来有新设备或下级系统接入，只需要添加必要的接口和指令，很容易融合到大系统。在服务器系统和系统接口之间，按照安全、分工和指令分类，抽象出事务实现层、业务逻辑层、SIP Servlet等。其中SIP Servlet是本系统设计的特点，在树状结构中起统筹作用。独立出数据层是实现控制、数据信息分流的必要选择，便于数据、资源自成体系，更好地实现资源库管理。

图1 系统架构

媒体管理平台实施对网上的基于SIP的流媒体设备进行呼叫连接、控制云台等，需要集成通信接口程序，以便向SIP Servlet发出查询或连接指令，解释处理传回的响应指令。

终端中的流媒体源设备包括摄像头、视频网关等，本地源设备、转发器、管理平台等UA要进入SIP路由器体系，源设备需要集成接口程序，以解释指令，SIP服务器可能向其发起交互连接，发送、收集、控制云台命令，必须在路由器的配置文件中进行正确的配置［3］。

流媒体转发器将源设备的媒体中介转发到目标处，流媒体转发器由SIP服务器的指令控制，从源设备处获取流媒体，然后按SIP服务器传来的指令发送到目标。

基于当前数据流，特别是多媒体数据流的海量信息，而控制等指令要求快捷传送，各级监控中心与下一级监控中心、终端之间建立虚拟双向双传输通道，所谓虚拟是指完全由软件编程实现，不改变物理连接。控制等信令走控制通道，用来监控管理、使用设备与目标设备之间建立会话并传输控制命令，信令协议具体参见本规范相关部分的规定。数据流通道用来传输视频图像、音频数据，经过压缩编码的音视频流保留原传输协议。

3 通信指令设计

系统能互访的核心技术有TCP/IP协议、Servlet编程、URI等，与一般Sockets网络编程一致，实现Servlet的前提需要一个地址，特别设计的SIP URI形如camera1.group1.gdqy.gdjy.cnjy@gz.gd.cn，其中 gz.gd.cn 表示 SIP路由的物理位置，可以是域名，也可以是IP地址［4］。而camera1.group1.gzjy.gdjy.cnjy 表示该 URI的逻辑位置，用于SIP路由的解析，可以根据该URI构造一个树型结构，与前面系统的树状结构一一对应。

为对应各级监控中心和终端，SIP URI也可以分为两类。终端是末级功能单元，该单元可以小到某一个智能摄像头，也可以包括接口、控制器、转发器等设备为一个单元，都对应一个SIP URI，通过URI可以完成接收数据、发起呼叫、按需传输以及定址等工作。各级监控中心对应逻辑位置，是SIP URI域名的子集，包含一个区域的所有设备、接口和程序，也可以管理所有客户端。

获取URI列表的目的，主要用于上级中心获取下级中心的监控资源，资源包括组、视频点、报警点等，采用逐级请求的方式获取。用SIP MESSAGE方法获取URI列表，消息体的内容为:

1） 请求:LIST［SIP_URI］KSLP/1.0，其中的SIP_URI为SIP地址，NULL表示该用户所获授权的根地址。

2）应答:URI NAME TYPE STATUS，其中的TYPE为可管理的单元类型，default=DL。

系统控制信息传输，采用SIP协议作会话控制，控制命令的传输流程如图2所示，对于逻辑上直接上下的URI，可以不经过SIP服务器的转接。

参数查询设置用MESSAGE方法实现，在消息体中参数设置信令。在消息体中自行扩展，加入云台（或其他设备）控制指令，Content－Type为 Application/，以云台控制指令定义为例左转控制如下:

图2 控制命令的传输

例如，Content－Type:Application/JKECP（ECP:Equipment Contrl Protocol设备控制协议）表示消息体包含的控制信令为YYYY厂商设备配置信令，消息体的内容根据XXXX.cfgXXXX.framework.V0.1 和XXXX.cfgXXXX.protocol.V0.2协议来生成。下面是利用MESSAGE方法，查询设备参数，获取通道号的例子:

再比如，获取远方设备列表的指令流:管理平台UA→SIP服务器→远方的SIP路由器→远端的SIP URI，辅以通信端口号实施终端扩展，对于临时增加监控设备等要求有用，代码为:

4 结束语

设计遵循了标准的联网视频监控系统，符合构成方式、功能、视频传输的需求分析，实现了流媒体传输协议、视频采集和视频传输设备的技术要求，达到了联网视频数据库、视频数据检索规范、联网视频监控系统和视频数据的安全性标准。随着下一代网络的到来，通信行业将会迎来一次新的变革，文章通过对NGN的主要交换协议SIP进行分析及应用，为以后更多基于NGN的产品研发及应用作了一个尝试。

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［1］陈羽，张治中.NGN中SIP监测系统的研究与实现［J］.电信工程技术与标准化，2008（8）:84－87.

［2］荣玮，仪海波，罗少锋，等.基于网络电视的视频通话方案设计［J］.电视技术，2010，34（8）:60－61.

［3］廖永红，孟治国.双网多媒体可视电话系统安全架构设计［J］.通信技术，2009（12）:50－52.

［4］范广，张治中，杨蕴宇.NGN集中监测系统SIP解码模块的设计与实现［J］.半导体技术，2009，34（9）:899－902.