移動流媒體運用思索

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隨著移動通信技術的發展及3G的逐步成熟，移動數據業務將會成為未來通信產業的主流，而作為3G時代標志性應用的移動流媒體業務，更是移動增值業務研究的熱點，開創了移動通信與互聯網、視頻融合的新紀元。流媒體傳輸技術的主要特點是以流的形式進行多媒體數據的傳輸，連續的聲音和視頻信息經壓縮處理后通過網絡傳輸[1]。視頻監控系統作為數字流媒體的典型應用，目前主要處于模擬監控系統向數字IP監控系統轉型的時期，絕大部分還是處于有線網絡傳輸的形態，基于移動網絡傳輸的監控系統才剛剛起步。3G移動監控作為具有高端和差異化特色的3G多媒體業務的典型代表，廣泛服務于行業視頻監控、公共視頻監控與家庭視頻監控等領域，能夠帶給用戶更友好、更便捷、更貼身的業務體驗，擁有廣闊的市場前景[2]。

1移動通信技術

移動通信網與固定通信網一樣，不論從用戶對業務的需求，還是從網絡運營商提供的服務以及通信設備研發生產商來看，都可以分為3個層次：語音、數據、視頻和多媒體?？梢詫⒑髢蓚€層次的業務統稱為移動數據業務，如短消息、傳真、電子郵件、文件、圖像、瀏覽網頁等。能為用戶提供移動數據業務的移動通信網，又可稱為移動數據網。也有專門提供移動數據業務而不提供語音業務的，稱為專用移動數據網（或簡稱為移動數據網，或無線分組數據網）。隨著技術的發展，語音和視頻等實時業務將完全以分組數據的形式傳送，那時，移動通信網也就完全變成了移動數據網。與無線數據通信相比，它們的共同點在于數據通信都是通過無線信道和網絡進行的，而主要區別就在于“移動”與“無線”二詞?！耙苿印币辉~表示通信終端的3種運動狀態：歸屬區靜止、運動和漫游（訪問區靜止）。實際上“移動”主要是指“運動和漫游”這兩種狀態。因此，“移動數據通信”就是指終端在3種運動狀態下都能進行數據通信。而“無線數據通信”一詞主要含義是指在靜止狀態進行數據通信，但如果無線網絡能提供漫游服務，那么這種情況下的“無線數據通信”也是“移動數據通信”。能提供無線數據通信最典型的例子是無線局域網（WLAN）。隨著網絡技術的發展以及移動、無線網絡與互聯網的逐步演進和相互融合，傳統的無線數據網也能支持終端在運動狀態下進行數據通信，無線數據通信與移動數據通信將不再有區別。

2平臺結構設計

移動監控系統中監控前端和監控終端均處于移動網關的防火墻后，相互間不能完成點對點通信，在不增加設備的情況下無法建立數據鏈路。另外視頻監控系統中監控前端是嵌入式視頻服務器，DSP處理能力相對有限，監控前端運算負荷會過大，影響音視頻的質量和傳輸性。因此，考慮在Internet上引入流媒體轉碼服務平臺概念。流媒體轉碼平臺由三大功能模塊構成，如圖1所示，分為轉發模塊、流媒體轉碼模塊和設備認證模塊。流媒體轉碼服務平臺不僅使移動監控前端和移動監控終端之間的通信鏈路得以建立，同時可以實現傳統有線網絡中的PC監控客戶端訪問位于移動網絡內部的監控前端的實時音視頻信息，并通過控制信令實現對其進行控制，完成有線網絡與無線網絡的互通與整合。轉發模塊維持和視頻服務器的連接通道，使得連接請求可以跨越移動網關到達視頻服務器，并通過該通道對控制信令，報警信號進行及時的轉發，同時轉發模塊可以實現對音視頻媒體流進行緩存和轉發功能。設備認證模塊負責系統接入的安全驗證，阻隔未授權的訪問和操作。流媒體轉碼和模塊將原始音視頻流針對手持終端設備進行優化，并借助專業的流媒體平臺進行。

3系統實現

3.1接收與解碼的實現

視頻服務器采用的流媒體傳輸協議是RTSP[3]。RTSP是一種控制和傳輸實時媒體的傳輸協議，通過IP網絡傳送多媒體數據，用于流媒體服務器和終端之問的媒體流會話的建立和控制[4]。本文采用的是NetSink中的PushSink，轉碼模塊主動將轉換好的媒體流推送到流媒體服務。在接收和解碼部分，按照RTSP流媒體協議進行音視頻流的接收，并調用相應的解碼模塊進行解碼，最后將解碼后的碼流送到WindowsMedia編碼單元。接收及解碼程序框架如圖2所示。

3.2轉碼的原理

轉碼服務模塊利用轉碼技術，將高分辨率高帶寬的音視頻碼流針對手機設備進行實時轉換，映射成小畫面低帶寬，適合于移動網絡傳輸的碼流，再進行對手機設備的轉發。另外，在轉碼的過程中采用多碼率技術，同時轉換出多種碼率的低帶寬碼流，以適應不同的手機終端和移動網絡環境，在終端接收帶寬波動的情況下，自動在多種碼率間無縫切換，以達到最好的流暢度在進行原始碼流的接收和解碼之后，重編碼模塊對解碼后的信息進行重新編碼，重編成什么格式，是流媒體轉碼服務器設計中要考慮的問題。隨著流媒體的廣泛應用，微軟公司推出整套的流媒體制作、和播放產品WindowsMedia，其產品的一大特點是其制作、和播放軟件與WindowsNT/2000/9x集成在一起，勢必成為今后流媒體應用的主流產品[5]。編碼模塊將這些解碼后的數據轉換成WindowsMedia兼容的流格式，并發送給WindowsMedia流媒體服務器。系統在偵測到數據包到達的時候啟動處理流程。接收模塊將視頻服務器發送過來的原始音視頻流送入接收緩沖，調用解碼模塊對其進行解碼，解碼后的數據送入解碼緩沖區，以供WindowsMediaASFWriter模塊進行后續的編碼處理?？蛻舳嗽诨胤诺臅r候，根據當前的網絡帶寬，自動選擇最合適的流進行解碼輸出，在帶寬波動的時候，子帶間可以實現平滑的切換。

3.3設備認證機制

視頻監控系統中，安全性是一個非常重要的問題，尤其是涉及保密的視頻信息，需要強有力的安全保障。每一路視頻服務器內均內置有安全認證和權限分級的功能，基于內嵌Web頁面，通過用戶名和密碼來確定用戶權限級別和訪問許可。在設備認證模塊中，這一機制被保留，專門設立安全數據庫，集中管理每一個視頻服務器的安全信息，在客戶端連接的時候進行安全驗證，阻止一切未經授權的訪問。對于移動客戶端，由于手機輸入相對于桌面PC較為不便，采用用戶名密碼方式不具有友好的用戶體驗。所以在對手機監控客戶端進行認證的時候，考慮獲取手機設備的唯一標識，在中心安全數據庫注冊并分配安全級別，移動客戶端在訪問時，由客戶端程序提供該唯一標識，無需用戶手動輸入身份信息，做到即開即用。手機設備的唯一標識的來源有IMEI方式、手機卡方式、操作系統API方式。系統采用的是由操作系統API提供的API獲取的DeviceID。通過調用WindowsMobile提供的GetDeviceUniqueID函數獲取16字節的設備唯一標識，并將該標識打包到連接請求信令里，提交給服務器。服務器根據該ID號查找用戶信息，并確定訪問權限。操作系統API提供的唯一標識，不容易被篡改，技術門檻較高，不過在更換設備后必須重新注冊。在設計中心數據庫結構的時候，用戶和設備ID號之間應該是一對多的關系，以應付一個用戶擁有多部手機的情況。

4結束語

伴隨著移動通信技術的飛速發展，以移動流媒體為標志的無線數據增值業務將為人們帶來一個隨時隨地數字互聯的美好未來。本文基于移動網絡架構和移動應用的特殊性，在移動監控系統中引入流媒體轉碼服務平臺作為移動視頻監控系統的核心，承載移動監控的應用業務，實現移動網絡監控資源和有線網絡的監控資源得到良好的整合，為大規模并發訪問提供了性能保障。