一种控制协议及对应远程视频监控系统

摘要

本发明涉及一种控制协议及对应远程视频监控系统，其中控制协议使用TCP方式在IP网络内传输且控制协议内容采用XML格式，远程视频监控系统由监控前端(1)、信令接入服务器(21)、中心服务器(22)、媒体接入服务器、监控客户端(3)和IP网络组成，并在监控前端注册和监控消息信令传输中采用所述控制协议。这种控制协议消息传送即时性且实现简单和便于扩展，对应远程视频监控系统信令控制消息响应速度快，同时组网方便、易于扩容和实现负荷分担从而提高系统性能。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络和多媒体通信，具体涉及一种控制协议及对应远程视频监控系统。

背景技术

视频监控系统发展经历了模拟，数字和网络视频监控三个发展阶段，其应用也更加广泛，系统规模也不断的在扩大，特别在社会公共安全方面的作用更加明显和突出。但是，由于缺少统一的行业标准，视频监控系统中的信令控制协议没有统一标准，市场相对比较混乱，每家企业都各自为政，产品上互不兼容，也没有开放式的接口设计，产品的可靠性、稳定性、扩展性等性能也无法满足各种用户的需求。

另外，在中国发明专利申请专利“一种基于SIP协议的远程视频监控系统和方法”，申请号200610127122，公开一种由通信网络、前端监控设备、监控中心和远程监控客户端、运营支撑平台五个构件组成的SIP应用远程视频监控系统，其中通信网络包括：IP网、PSTN网、ISDN网和移动通信网；该系统以开放的SIP协议为核心信令协议。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何提供一种控制协议及对应远程视频监控系统，使控制协议实现更加简单且便于扩展从而为行业统一提供可能参考标准，进一步更加满足消息传送即时性，进而基于这种控制协议实现远程视频监控系统。

本发明的上述第一个技术问题这样解决，提供一种控制协议，该控制协议使用TCP方式在IP网络内传输且控制协议内容采用XML格式，这种自定义的TCP+XML方式的控制协议，更加满足视频监控系统中的消息传送即时性和可靠性，且这种新的信令控制协议实现更加简单和便于扩展。

按照本发明提供的控制协议，所述控制协议包括消息头和消息体，所述消息体包括所述控制协议具体的内容，内容表示采用XML格式。

按照本发明提供的控制协议，所述消息头包括但不限制会话标识、消息类型、消息长度、源标识和目的地标识字段。

按照本发明提供的控制协议，所述消息头还包括起始标志、版本信息、控制、保留和CRC检验字段。

按照本发明提供的控制协议，所述控制协议包括但不限制应用在远程视频监控系统、视频会议系统或网络即时通讯系统中。

本发明的上述另一个技术问题这样解决，提供一种远程视频监控系统，由监控前端、信令接入服务器、中心服务器、媒体接入服务器、监控客户端和IP网络组成，在该监控系统监控前端注册和监控消息信令传输中采用使用TCP方式传输且控制协议内容采用XML格式的控制协议。

按照本发明提供的监控系统，该监控系统还包括在所述中心服务器与信令接入服务器之间建立的心跳连接。

按照本发明提供的监控系统，该监控系统还包括监控前端在注册时建立、注册成功后主动断开的该监控前端与所述中心服务器之间的TCP连接，即：TCP短链路。

按照本发明提供的监控系统，该监控系统还包括在所述监控前端与信令接入服务器之间建立的采用定时发送保活消息机制的TCP连接，即：TCP长链路；所述保活消息机制包括仅在连续若干次保活周期之内接收不到监控前端的保活消息之后才认为监控前端彻底和信令接入服务器断开，所述若干次包括但不限制于三次。

按照本发明提供的监控系统，所述IP网络是国际互联网；所述信令接入服务器和中心服务器具有公网IP地址，即：国际互联网IP地址；所述监控前端和监控客户端具有公网IP地址，或者不具有公网IP地址(位于私网内具有私网IP地址)但通过网关/防火墙连接公网。

按照本发明提供的监控系统，所述信令接入服务器和中心服务器位于公网侧，或者处于私网内但通过NAT映射具有公网IP地址。

按照本发明提供的监控系统，该监控系统还包括在所述监控前端与媒体接入服务器之间建立的RTSP连接。

按照本发明提供的监控系统，所述信令接入服务器的数量由该监控系统容量(监控前端总数)确定，并可由中心服务器进行统一监控，完成负荷分担。

按照本发明提供的监控系统，所述监控客户端数量少时，直接连接中心服务器。

本发明提供的控制协议及对应远程视频监控系统，采用TCP+XML方式的控制协议，使控制协议消息传送即时性且实现简单和便于扩展，进一步采用这种控制协议与采用其他控制协议的远程视频监控系统相比，具有以下优势：

1、信令控制消息响应速度快，监控前端和监控客户端与视频监控系统分别建立了TCP长链路，保证了信令控制消息能够准确即时的在监控前端和监控客户端之间进行传送，特别对于监控前端的异常告警信息能即时通知到监控客户端。

2、监控前端和监控客户端事先和信令接入服务器建立了TCP链路，监控前端和监控客户端即使处于私网内部，控制信令仍然可以传送。

3、随监控前端数量的不断增加，本视频监控系统只需要对信令接入服务器进行扩容，简单叠加信令接入服务器的数量，就可以很方便的进行系统扩容。(当然也需要对媒体接入服务器进行扩容)

4、系统中任何一台信令接入服务器出现故障，监控前端在短时间内能够找到新的信令接入服务器进行接入。

5、中心服务器对所有的信令接入服务器统一全局管理，并动态地实现负载均衡，使整个视频监控系统中的监控前端接入系统的性能达到最优。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是本发明远程视频监控系统应用部署图；

图2是监控前端接入流程图；

图3是监控客户端接入流程图；

图4是云台控制流程图；

图5是告警通知流程图；。

具体实施方式

首先，说明本发明关键：

(一)控制协议消息头字段内容定义：

起始标志字段：2个字节长度，控制协议消息头的起始标志，接收端收到控制消息后，首先判断消息的起始标志是否和定义的一致，如果不一致，则认为控制消息有误，直接丢弃。

版本信息字段：2个字节长度，控制协议版本定义，便于以后协议升级之后，对旧协议的兼容

消息类型字段：2个字节长度，标明控制消息的内容格式。

消息长度字段：2个字节长度，包括消息头和消息体(XML内容)的总长度。接收端通过这个字段处理TCP传输过程中的分包和粘包现象，正确的得到一个完整的控制消息内容。

会话标识字段：2个字节，由控制消息发起方产生，会话唯一性标识，响应消息头中的会话标识和请求消息中的标识是一致的。

源标识字段：20个字节，发送源的唯一标识，可以通过这个标识唯一确定发送源，接收端解析消息头中的发送源标识信息，并给发送源回响应消息。

目的地标识字段：20个字节，发送目的地唯一标识，通过这个标识唯一确定发送目的地，在接收端接收到控制消息后，需要判断发送目的地是否是其本身，如果是本身才能给消息头中发送源回响应消息。

控制字段：1个字节，消息内容加密，压缩控制标志位定义

保留字段：1个字节，保留为了以后扩展。

CRC校验字段：4个字节对整个消息头的内容进行校验，预防控制协议在网络传输过程出现错误。

(二)远程视频监控主要流程

①监控前端(或称前端视频服务器)上电之后，主动向远程视频监控系统中心服务器建立TCP链路，并采用上面定义的控制协议格式向中心服务器器发送注册请求。

②视频监控中心服务器对监控前端进行认证鉴权，认证鉴权成功之后，根据平台调度策略，为监控前端分配控制信令接入服务器和媒体接入服务器。

③监控前端鉴权成功之后，根据返回的信令接入服务器和媒体接入服务器，分别进行上线登记和媒体流的接续请求(流媒体服务器)。监控前端和信令接入服务器之间采用TCP长链路，控制协议采用上面定义的格式。监控前端和媒体接入服务器之间采用现有的RTSP方式接入。

④信令接入服务器接收到监控前端的请求，并返回响应消息，同时把监控前端的接入信息及时上报给视频监控系统中心服务器，中心服务器把信息写入到数据库中。

⑤监控前端如果检测到链路出现异常，需要进行重试，如果连续三次重试失败之后，跳转到步骤②执行

⑥监控客户端采用TCP长链路接入视频监控中心服务器系统，控制协议也采用上面定义的格式，中心服务器进行认证鉴权之后，并从数据库中把监控用户的监控前端列表及其在线状态信息返回给监控客户端。

⑦监控客户端控制监控前端时，监控客户端根据监控列表中的监控前端的接入服务器地址直接向监控前端接入的信令接入服务器发送控制消息。此时监控客户端和信令接入服务器之间采用TCP短链路，控制协议采用上面定时的格式，TCP短链路维持到监控客户端接收到监控前端的响应消息。

⑧监控前端有异常消息需要通知给监控客户端时，监控前端首先把消息通知给信令接入服务器，由信令接入服务器转发给视频监控系统中心服务器，中心服务器根据需要转发给监控客户端，通知监控客户端进行相应的处理。

⑨信令接入服务器和中心服务器之间有心跳消息，中心服务器可以实时知道信令接入服务器的状态

⑩如果监控前端的信令接入服务器出现故障(如宕机)，监控前端连续三次接入不上信令接入服务器，需要重新向中心服务器请求信令接入服务器地址。中心服务器从正常的信令接入服务器中选择一个信令接入服务器返回给监控前端，选择的策略可以由多种方式。

第二步，说明本发明具体远程视频监控系统：

如图1所示的具体实施环境中，视频监控系统服务平台2，包括信令接入服务器21和中心服务器22，处于公网侧，也可以处于私网内，然后通过NAT映射具有公网IP，监控前端1和监控客户端3具体分布不受限制，可以分布在私网下(通过防火墙4连接公网)，也可以分布在公网下，只要其能够正常接入互联网。

远程视频监控系统中，监控前端1数量要远大于监控客户端3的数量，所以图1中的监控前端1采用分布式方式，接入到信令接入服务器21中，监控客户端3数量相对比较少，可以直接接入到中心服务器22上，当监控客户端3数量达到一定的数量时，可以考虑采用类似监控前端的接入方式进行分布式部署方式。

第三步，以下面列举的具有代表性四个流程为例简要说明本发明具体远程视频监控系统的控制信令流程，具体如下：

(一)监控前端登录流程如图2所示，包括以下具体步骤：

201)监控前端1向中心服务器22建立TCP短链路，发送注册请求消息，消息采用自定义的协议消息头加上XML控制信令格式，消息头内容可以根据上面定义的进行填写，消息内容(即XML的内容)主要包括用户名，密码，时间戳等一些信息。

202)中心服务器22收到数据首先从消息头中取出发送源标识，并根据消息头中的消息类型判断具体消息体内容，同时对消息体地XML进行解析、鉴权，如果鉴权成功，则从信令接入服务器21池选择一个信令接入服务器返回给监控前端。

203)监控前端1收到注册响应消息之后，主动断开和中心服务器22的TCP链路，从响应消息中获得信令接入服务器21，并向信令接入服务器21建立TCP长链路，发送上线请求消息。信令接入服务器21接收到请求消息，对消息头和XML进行解析，并返回结果，同时把监控前端1的在线状态通知给中心服务器22，中心服务器22写入数据库中，如果此时有在线的监控客户端3对此监控前端有权限，则通知监控客户端3此监控前端1已经上线。

204)监控前端1上线之后，定期发送保活消息给信令接入服务器21，保持TCP长链路。信令接入服务器21如果在连续三次保活周期之内没有收到保活消息则认为监控前端1已经下线。

其中在步骤202)中，选择信令接入服务器策略有多种方式，一种采用归属和依赖方式，优先选择归属接入服务器，如果归属接入服务器出现问题，则选择依赖接入服务器，还有根据接入服务器的性能决定选择当前性能最优的接入服务器。

(二)监控客户端登录流程如图3所示，包括以下具体步骤：

301)监控客户端3向中心服务器22建立TCP长链路，发送注册请求消息，消息采用自定义的TCP消息头加上XML控制信令格式，消息头内容可以根据上面定义的进行填写，消息内容(即XML的内容)主要包括用户名，密码，时间戳等一些信息。中心服务器22收到数据首先从消息头中取发送源标识，并根据消息头中的消息类型判断具体消息体内容，同时对消息内容进行解析、鉴权，并返回鉴权结果。

302)监控客户端3收到注册响应消息并解析，得到鉴权成功后，向中心服务器22发送获取监控列表请求，中心服务器22把此用户有权限的监控列表返回给监控客户端3，监控列表的信息主要包括监控前端1在线状态，信令接入服务器21地址以及监控前端1的基本信息。

303)监控客户端3定期发送保活消息给中心服务器22，保持TCP长链路。

(三)云台控制流程如图4所示，包括以下具体步骤：

401)监控客户端3控制监控前端1的云台时，首先与监控前端1接入的信令接入服务器21建立TCP短链接，信令接入服务器21的地址是监控客户端3从监控列表信息中获取的，建立连接之后，监控客户端3通过TCP短连接发送云台控制消息给信令接入服务器21。其中云台控制消息采用上面定义的TCP+XML方式，在消息头发送源标识是监控客户端3的唯一标识，发送目的地是监控前端1唯一标识，消息类型是云台控制消息，消息体在XML中，XML中至少需要包括云台控制类型，方向等字段。

402)信令接入服务器21根据TCP消息头中的目的地，查询当前接入的监控前端链路，并通过监控前端1和信令接入服务器21建立的TCP长链路把云台控制消息给监控前端1。信令接入服务器21不需要解析具体的消息体XML的内容，只根据消息头的内容就能够很方便的进行转发

403)监控前端1解析云台控制消息，进行处理，处理之后并通过TCP长链接发送云台控制响应，其中响应消息头中的会话标识和请求的会话标识一致，发送目的地监控客户端标识，发送源标识这时应该是监控前端本身。

404)信令接入服务器21解析TCP消息头中的发送目的地，直接转发消息给监控客户端3。信令接入服务器21此时也不需要解析具体的XML内容，这样信令接入服务器21通过消息头就能够实现消息透明传输。监控客户端3收到消息之后，需要主动端口与信令接入服务器21的TCP链路，释放链路资源。

(四)告警通知流程如图5所示，具体步骤如下：

501)监控前端1产生告警之后，通过已经和信令接入服务器21建立的TCP长链路把带有消息头和消息体告警消息发送给信令接入服务器21。其中这时消息头中的发送目的地可以保留为空，因为此时监控前端1不知道具体的告警消息需要发送给哪些监控客户端3。

502)信令接入服务器21收到监控前端1发送的消息，通过消息头中消息类型判断是告警请求消息，信令接入服务器21本身组成告警响应的XML内容，并按照请求消息头中的会话标识等其他字段，填写对应的响应消息头字段，并通过TCP长链路给监控前端1返回响应。

503)信令接入服务器21给监控前端1回告警响应之后，直接通过和中心服务器22建立的内部链路转发给中心服务器22。

504)中心服务器22收到消息之后，给信令接入服务器21回响应

505)中心服务器22同时解析消息中的XML内容，并查询数据库，得到需要通知的监控客户端TCP长链路，并通过此TCP长链路把告警通知发送给监控客户端3。

506)监控客户端3收到中心服务器22回告警通知之后，通过TCP长链路，并按照定义的消息头加上XML消息体给中心服务器22回告警通知响应。

这样就完成了从前端告警到客户端接警的一个完整过程，在这个过程中告警信息只经过了两次转发，而且转发的链路都是事先建立的，从告警到接警响应时间短，而且不需要要考虑监控客户端在内网的时无法收到告警通知。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。