專利名稱：基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)及其實現方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)及其實現方法，屬于計算機網絡和通信技術領域。
背景技術：
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展已經歷了模擬、半數字和全數字三個階段，目前已經廣泛應用于國內外的通信、金融、交通、礦業(yè)等許多領域，并發(fā)揮著巨大作用。隨著相關技術的發(fā)展，全球可達、開放互通、標準統(tǒng)一的大規(guī)模運營級視頻監(jiān)控服務正在成為新的發(fā)展需求。但是，由于缺少行業(yè)規(guī)范，市場準入要求低，部分設備制造廠商為追求商業(yè)利益盲目生產形形色色的視頻監(jiān)控設備，導致目前處于應用階段的一些遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、開放性、擴展能力和安全保密等性能都比較差，給用戶造成很大的不便和損失，也無法實現可管理、可運營的要求，嚴重的情況下甚至可能給人民的生命財產安全帶來影響。因此，如何解決視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、開放性、擴展性問題已經成為業(yè)內技術人員急需解決的技術焦點。
眾所周知，會話初始化協議SIP(Session Initiation Protocol)是由互聯網工程任務組IETF于1999年提出的在基于Ip網絡中、特別是在Intemet結構的網絡環(huán)境中，實現實時通信應用的一種信令協議，雖然開發(fā)該協議的最初目的是用來幫助提供跨越因特網的高級電話業(yè)務，用于建立、修改和終止基于IP網絡的一個或多個參與者之間的會話，這里的會話(Session)包括因特網(或任何其它IP網絡)電話呼叫、多媒體會議和多媒體發(fā)布，會話中的成員能夠通過多播或單播聯系的網絡進行通信。SIP具有許多特點，例如支持會話描述，允許參與者在一組兼容媒體類型上達成一致，同時通過代理和重定向請求到用戶當前位置來支持用戶移動性。SIP不與任何特定的會議控制協議捆綁在一起。因此，SIP協議憑借其簡單、易于擴展、便于實現等諸多優(yōu)點越來越得到業(yè)界的青睞，并逐步成為下一代網絡NGN和3G多媒體子系統(tǒng)域中最為活躍的重要協議之一，并且市場上出現越來越多的支持SIP的客戶端軟件和智能多媒體終端，以及用SIP協議實現的服務器和軟交換設備。有關SIP在視頻通信上的應用已成為業(yè)內技術人員關注的熱點，現在，已經有多篇專利文獻公開發(fā)表。例如專利文獻CN1469585《基于會話啟動協議的IP視頻電話系統(tǒng)中會話和媒體授權方法》公開了一種采用會話啟動協議的IP視頻電話系統(tǒng)中會話和媒體授權方法，它是采用基于策略的網絡管理技術來實現對會話的授權，由一個策略服務器來產生管理命令，通知會話控制服務器執(zhí)行管理動作；用來解決IP視頻電話系統(tǒng)中會話和媒體的授權問題。在會話建立過程中，各個網元通過傳送授權令牌來交換授權信息；該發(fā)明適合在IP視頻電話系統(tǒng)和其它對媒體授權的系統(tǒng)中實現。
專利文獻CN1421083《互聯網協議電話話音/視頻消息存放和檢索》公開了一種在IP互聯網協議網絡上的綜合消息傳送系統(tǒng)IMS發(fā)送信號用于存放消息的方法和一種在IP互聯網協議網絡上的綜合消息傳送系統(tǒng)IMS發(fā)送信號用于檢索被存放消息的方法。
上述兩個專利文獻，雖然都涉及了視頻電話或視頻消息，尤其是前者采用了SIP協議，但是，它們都未涉及有關視頻監(jiān)控的SIP應用系統(tǒng)和實現方法，因此，隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的普及和發(fā)展需求，如何利用SIP協議的技術特點，盡快研制出一種能夠克服和解決現有技術存在安全性、開放性、擴展性諸多缺陷的新的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，已經成為業(yè)內科技人員急需解決的一個技術突破點。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)及其實現方法，該系統(tǒng)使用SIP協議，在各種監(jiān)控終端和網元設備之間傳輸SIP消息，并對SIP短消息進行擴展，以實現視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的各種監(jiān)控功能；而且，通過使用SIP協議，使該視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有開放性、擴展性，便于提供大規(guī)模運營級視頻監(jiān)控服務。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)是由通信網絡、前端監(jiān)控設備、監(jiān)控中心和遠程監(jiān)控客戶端、運營支撐平臺五個構件組成的會話初始化協議SIP的應用系統(tǒng)，其中通信網絡包括IP因特網、公共交換電話網PSTN、綜合業(yè)務數字網ISDN、移動通信網；該系統(tǒng)以開放的SIP協議為核心信令協議，實現系統(tǒng)注冊、建立監(jiān)控會話、傳輸監(jiān)控消息、拆除監(jiān)控會話的功能，并能對SIP短消息中的消息體進行擴展，實現系統(tǒng)會話參數協商、SIP短消息傳輸、監(jiān)控參數調整、管理與控制前端監(jiān)控設備、采集計費信息和擴充設備類型或增添新的控制功能，以滿足開放性的擴展應用需求和利用現有網絡實現大規(guī)模應用。
所述系統(tǒng)及其中的設備進一步具有下述功能各個設備具備IPv6和/或IPv4協議棧，使用IPv6或IPv4協議傳輸SIP信令，使該系統(tǒng)能夠自適應IPv6和/或IPv4的多協議網絡環(huán)境；SIP協議信令流與業(yè)務媒體流分離傳輸前端監(jiān)控設備、遠程監(jiān)控客戶端分別與監(jiān)控中心相互之間傳輸SIP控制信令，后續(xù)的業(yè)務媒體流則采用點對點方式傳輸，以降低監(jiān)控中心的負荷，增強系統(tǒng)擴展性和支持系統(tǒng)的大規(guī)模部署；采用擴展的SIP協議實現加密算法的協商和密鑰的交換，對通信雙方的交互信息進行加密處理，對業(yè)務媒體流的加密能阻擋黑客監(jiān)聽網絡上傳輸的媒體數據包，系統(tǒng)認證功能可避免黑客截獲SIP信令地址、或偽裝成SIP服務器/SIP客戶端來竊取用戶信息，保障用戶信息和通信安全；以SIP信令作為穿越NAT的控制信令，為前端監(jiān)控設備和/或遠程監(jiān)控客戶端提供NAT的穿越服務；以SIP協議信令作為RTCP控制信令，利用RTP協議實現業(yè)務媒體流的傳輸；以SIP協議信令作為實現服務質量QoS機制的控制信令，保證音/視頻數據的傳輸質量和監(jiān)控信息的存儲完整；以SIP協議作為控制信令，在前端監(jiān)控設備和/或遠程監(jiān)控客戶端初始化時協商IPv6/IPv4傳輸協議，以決定終端地址和信令流的傳輸方式，并使IPv4和IPv6兩種終端之間實現媒體流的互通；利用SIP協議信令檢測監(jiān)控設備的在線狀態(tài)，以維持連接并對連接實施管理。
所述系統(tǒng)的前端監(jiān)控設備是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端或用戶代理，設有分別與監(jiān)控中心、遠程監(jiān)控客戶端進行SIP會話的SIP模塊，以及控制視/音頻數據傳輸和處理的媒體處理模塊，具有以下功能利用SIP信令實現SIP注冊、SIP會話的建立/拆除、傳輸SIP消息，擴展會話描述協議SDP，以便選擇IPv4/IPv6地址，在IPv4/IPv6終端之間實現媒體流的互通和網絡地址翻譯NAT穿越，建立音頻/視頻的RTP會話，向通信服務器傳遞監(jiān)控參數，完成加密算法的協商和密鑰交換。
所述系統(tǒng)的前端監(jiān)控設備包括數字攝像機，由模擬攝像機和完成監(jiān)控現場各種遙測、遙信信號的接入及相關設備的遙控功能的附加監(jiān)控裝置作為其外設的視頻服務器，以及可選配的其它前端監(jiān)控裝置；前端監(jiān)控設備具有以下功能對視頻和其它監(jiān)控信息的采集、壓縮和編碼處理，將監(jiān)控信息上傳到監(jiān)控中心，接收監(jiān)控中心下達的控制命令，以完成對攝像機和其它監(jiān)控裝置的控制、報警信息的處理；該設備的增強功能包括視頻和/或報警信息的本地存儲，與監(jiān)控中心的定期交互，報告自身的存活狀態(tài)和支持主動注冊，各種異常情況的檢測和報警；提供下一代互聯網的數據通信接口，以支持接入下一代互聯網；所述前端監(jiān)控設備中的視頻服務器的功能是對模擬攝像機輸出的視頻信號進行模數轉換、壓縮編碼和傳輸，以及視頻存儲、多路圖像切換、告警信息捕獲和設備控制功能，所述附加監(jiān)控裝置的組成包括傳感器、變送器和智能控制器；所述其它前端監(jiān)控裝置包括音頻采集裝置、告警輸入輸出裝置、云臺和云臺編碼器，其功能是完成音頻采集，門禁，紅外、煙霧、溫度及其它參數告警，攝像云臺的轉動控制。
所述系統(tǒng)的前端監(jiān)控設備、監(jiān)控中心和遠程監(jiān)控客戶端支持下述協議包括SIP協議、H.323/H.245/H.223協議、RTP/RTCP協議、TCP/UDP/IP的數據傳輸協議；包括H.261、H.263、H.263+、H.264、MPEG-2、MPEG-4、AVS、MJPEG視頻編/解碼格式和G711、G.723、G.728、G729、G.72A、EVRC、3GPP-AMR音頻編/解碼格式的各種媒體格式協議。
所述系統(tǒng)的監(jiān)控中心是對監(jiān)控現場實現實時監(jiān)控的操作平臺，由相互交流信息的監(jiān)控主機、數據庫服務器、通信服務器與視頻顯示設備所組成，還包括可選配的報警聯動裝置和矩陣切換器；其中監(jiān)控主機和通信服務器分別是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端/用戶代理和SIP服務器；所述監(jiān)控主機為該監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面，也是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端或用戶代理，設有分別與通信服務器、前端監(jiān)控設備進行SIP會話的SIP模塊，以及控制多路視/音頻數據傳輸和處理的媒體處理模塊，負責各監(jiān)控現場的實時監(jiān)視和控制；所述通信服務器是該系統(tǒng)負責協議適配、呼叫接續(xù)、業(yè)務代理、系統(tǒng)管理的呼叫控制樞紐，并作為系統(tǒng)對外接口，實現和其它系統(tǒng)的互聯互通，包括下述功能模塊代理模塊、重定向模塊、注冊模塊、定位模塊、媒體代理模塊、管理模塊、UDP對NAT的簡單穿越方式STUN模塊、動態(tài)域名服務D-DNS模塊；該通信服務器負責實時匯接來自前端監(jiān)控設備的圖像和監(jiān)控信息，并響應遠程監(jiān)控客戶端的操作和提供用戶認證、監(jiān)控信息處理和內容分發(fā)的功能；所述數據庫服務器用于存儲前端監(jiān)控設備中的數字攝像機、視頻服務器和其它附加監(jiān)控裝置提供的視頻和其它監(jiān)控信息，存儲報警、數字錄像數據及用戶信息；所述視頻顯示設備包括監(jiān)控主機的顯示器、電視墻和大屏幕投影裝置；所述報警聯動裝置是由監(jiān)控中心依據不同狀況事先設置，或由被控端站固定設置；該報警聯動裝置接受監(jiān)控中心的遠程控制和報警參數調整；所述矩陣切換器是將接收到的音頻/視頻信號輸出至包括放映機、監(jiān)控器和多媒體數字信號編解碼器的不同終端，并對視頻與音頻信號進行切換和分配的設備將多路視頻及音頻信號切換到輸出通道中的任一通道上，且各輸出通道之間互相獨立，或將任意一路信號同時切換到多路輸出通道上顯示；該裝置能夠向多個音頻/視頻終端發(fā)送多重視頻/音頻信息，可接受高分辨率RGB、VGA，復合視頻及S-video格式的視頻信號，并按用戶要求對視頻信號進行視窗大小、圖像比例或其它參數的調整和變換，最終輸出統(tǒng)一格式的VGA或RGB信號。
所述監(jiān)控中心具有下述功能對會話的認證、授權和計費服務提供支持，建立、維護和拆除前端監(jiān)控設備與遠程監(jiān)控客戶端之間的會話連接，在前端監(jiān)控設備與遠程監(jiān)控客戶端之間協商媒體傳輸參數，收集計費信息，以及實時觀察、掌握用戶在線的各種狀態(tài)和通話雙方的身份，必要時強拆某些用戶的會話；對位于NAT設備后側的IPv4網絡用戶，提供媒體代理服務而轉發(fā)媒體流；提供即時消息服務，以及對各現場監(jiān)控信息和其它報警信息的實時接收、處理和視頻播放、存儲、分發(fā)的各種監(jiān)控操作。
所述系統(tǒng)的遠程監(jiān)控客戶端是通過通信網絡遠程接入監(jiān)控中心的監(jiān)控設備，也是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端/用戶代理，設有分別與監(jiān)控中心、前端監(jiān)控設備進行SIP會話的SIP模塊，以及控制多路視/音頻數據傳輸和處理的媒體處理模塊，負責通過瀏覽器/服務器或客戶端/服務器的方式訪問監(jiān)控中心的通信服務器，根據授權對監(jiān)控現場實現遠程監(jiān)視、觀看和對攝像機與其它監(jiān)控設備實施控制功能。
所述系統(tǒng)的運營支撐平臺設置在網絡運營商的網管服務器群內，用于對整個監(jiān)控系統(tǒng)實現業(yè)務運營支撐和管理；該運營支撐平臺設置有基于SIP協議的開放性接口，用于分別實現與前端監(jiān)控設備、視頻會議系統(tǒng)、基于流媒體的通信系統(tǒng)的互通。
為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現方法，其特征在于包括下述操作步驟(1)遠程監(jiān)控客戶端和前端監(jiān)控設備分別向監(jiān)控中心的通信服務器、即SIP服務器發(fā)送注冊請求，登錄該SIP服務器；(2)用戶通過遠程監(jiān)控客戶端向前端監(jiān)控設備發(fā)起經由SIP服務器轉發(fā)的邀請請求，要求實現視頻監(jiān)控；(3)SIP服務器收到邀請請求后，通過消息體確認用戶希望建立邀請請求的前端監(jiān)控設備，并由相關的前端監(jiān)控設備返回邀請請求的響應；(4)SIP服務器先對前端監(jiān)控設備返回的邀請請求的響應是否為認證成功消息進行驗證，再返回給請求發(fā)起方如果會話請求的響應是認證成功，則遠程監(jiān)控客戶端與前端監(jiān)控設備進行媒體格式協商，并向前端監(jiān)控設備發(fā)送控制消息，雙方建立會話連接后，傳輸視頻/音頻媒體流而實現監(jiān)控操作；如果該會話請求的響應是認證失敗，則SIP服務器拒絕該會話邀請請求，向發(fā)送請求的遠程客戶端發(fā)送認證失敗消息，告知本次邀請請求失敗，操作結束；(5)在監(jiān)控過程中，用戶可通過遠程客戶端向SIP服務器發(fā)送監(jiān)控命令消息，該消息參數包括數據包頭參數、標準SIP短消息參數和由視頻監(jiān)控的各項控制參數組成的擴展的短消息參數；(6)SIP服務器接收監(jiān)控命令消息后，先向被請求方-前端監(jiān)控設備-發(fā)送監(jiān)控命令消息請求，在收到被請求方接受監(jiān)控命令消息的響應后，SIP服務器將監(jiān)控命令消息轉發(fā)給被請求方，被請求方根據監(jiān)控命令消息內容執(zhí)行相應的監(jiān)控操作，同時前端監(jiān)控設備與遠程監(jiān)控客戶端之間互相發(fā)送SIP短消息，完成包括監(jiān)控、告警、控制、信息提示的各項相關操作；(7)遠程監(jiān)控客戶端向前端監(jiān)控設備發(fā)起拆除會話連接請求后，停止視頻/音頻媒體流的傳輸和監(jiān)控操作；(8)遠程監(jiān)控客戶端和/或前端監(jiān)控設備分別向SIP服務器發(fā)起會話連接請求，退出該監(jiān)控系統(tǒng)。
本發(fā)明是一種基于會話初始化協議的大規(guī)模、可運營、可管理的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本發(fā)明的優(yōu)點是系統(tǒng)結構簡單、完整，監(jiān)控中心和遠程監(jiān)控客戶端通過SIP協議及其擴展短消息訪問和控制前端監(jiān)控設備的操作，提高了監(jiān)控中心和遠程監(jiān)控客戶端對前端監(jiān)控設備監(jiān)控的安全性，在保證服務質量的基礎上，具有良好的開放性、靈活性、可擴展性和跨平臺的兼容性，使運營商可以方便地利用現有網絡環(huán)境實現大規(guī)模的推廣應用，消除了困擾傳統(tǒng)視頻監(jiān)控網絡規(guī)模擴展的瓶頸。此外，本發(fā)明作為SIP應用系統(tǒng)采用開放的SIP協議作為信令協議，不僅負責監(jiān)控會話連接的建立、會話參數協商、連接的拆除、計費信息的采集、以及監(jiān)控中心/遠程監(jiān)控客戶端對前端監(jiān)控設備的管理與控制的信令發(fā)送與交換，并在會話建立之前進行必要的用戶資質認證；還提供用戶管理、業(yè)務管理等功能。通過該SIP應用系統(tǒng)，管理員可以和遠端多媒體監(jiān)控設備(如攝像機)建立會話和媒體連接，管理員可以在遠端觀察多媒體監(jiān)控設備(如攝像機)的圖像內容，還可以對遠端多媒體監(jiān)控設備進行遠程控制。在信息傳輸過程中，采用業(yè)務連接的SIP協議信令流和業(yè)務數據媒體流分類傳送機制，用戶連接的建立、修改和終結都通過監(jiān)控中心的連接管理裝置，后續(xù)的業(yè)務數據媒體流則實現點對點的直接訪問，可以有效降低監(jiān)控中心負荷，使系統(tǒng)增強擴展性，有效支持系統(tǒng)的大規(guī)模部署。再者，SIP服務器中的管理模塊具有管理所有用戶會話的功能，能夠瀏覽當前所有會話及會話雙方的相關信息，必要時可以在不通知會話雙方的情況下拆除會話?？傊?，本發(fā)明系統(tǒng)結構簡單、功能齊全、操作方便、可靠，具有很好的推廣應用前景。


圖1是本發(fā)明基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結構組成示意圖。
圖2是本發(fā)明基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現方法的操作步驟方框圖。
圖3是本發(fā)明基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中各組件之間的接口示意圖。
圖4是本發(fā)明基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的分級網絡拓撲結構示意圖。
圖5是本發(fā)明基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)與其它信息傳輸系統(tǒng)的互連互通示意圖。
圖6是本發(fā)明基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一實施例注冊處理流程時序圖。
圖7是本發(fā)明基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一實施例注冊注銷流程時序圖。
圖8是本發(fā)明基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一實施例SIP會話建立流程時序圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
參見圖1，本發(fā)明是一種基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其中通信網絡包括IP因特網、公共交換電話網PSTN、綜合業(yè)務數字網ISDN、移動通信網；也是由通信網絡1、前端監(jiān)控設備2、監(jiān)控中心3和遠程監(jiān)控客戶端4、運營支撐平臺5五個構件組成的SIP應用系統(tǒng)。其中通信網絡1是包括IP因特網、PSTN網、ISDN網和移動通信網的擴展性能良好的多級網絡拓撲架構，該系統(tǒng)以開放的SIP協議為核心信令協議，實現系統(tǒng)注冊、建立監(jiān)控會話、傳輸監(jiān)控消息、拆除監(jiān)控會話的功能，并能對SIP短消息中的消息體進行擴展，實現系統(tǒng)會話參數協商、SIP短消息傳輸、監(jiān)控參數調整、管理與控制前端監(jiān)控設備、采集計費信息和擴充設備類型或增添新的控制功能，以滿足開放性的擴展應用需求和利用現有網絡實現大規(guī)模應用。
此外，該系統(tǒng)及其設備具有下述功能各個設備具備IPv6和/或IPv4協議棧，使用IPv6或IPv4協議傳輸SIP信令，使該系統(tǒng)能夠自適應IPv6和/或IPv4的多協議網絡環(huán)境；SIP協議信令流與業(yè)務媒體流分離傳輸前端監(jiān)控設備、遠程監(jiān)控客戶端分別與監(jiān)控中心相互之間傳輸SIP控制信令，后續(xù)的業(yè)務媒體流則采用點對點方式傳輸，以降低監(jiān)控中心的負荷，增強系統(tǒng)擴展性和支持系統(tǒng)的大規(guī)模部署；采用擴展的SIP協議實現加密算法的協商和密鑰的交換，對通信雙方的交互信息進行加密處理，對業(yè)務媒體流的加密能阻擋黑客監(jiān)聽網絡上傳輸的媒體數據包，系統(tǒng)認證功能可避免黑客截獲SIP信令地址、或偽裝成SIP服務器/SIP客戶端來竊取用戶信息，保障用戶信息和通信安全；以SIP信令作為穿越NAT的控制信令，為前端監(jiān)控設備和/或遠程監(jiān)控客戶端提供NAT的穿越服務；以SIP協議信令作為RTCP控制信令，利用RTP協議實現業(yè)務媒體流的傳輸；以SIP協議信令作為實現服務質量QoS機制的控制信令，保證音/視頻數據的傳輸質量和監(jiān)控信息的存儲完整；以SIP協議作為控制信令，在前端監(jiān)控設備和/或遠程監(jiān)控客戶端初始化時協商IPv6/IPv4傳輸協議，以決定終端地址和信令流的傳輸方式，并使IPv4和IPv6兩種終端之間實現媒體流的互通；利用SIP協議信令檢測監(jiān)控設備的在線狀態(tài)，以維持連接并對連接實施管理。
下面分別介紹該系統(tǒng)的其它各個組成部件前端監(jiān)控設備2是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端或用戶代理，設有分別與監(jiān)控中心、遠程監(jiān)控客戶端進行SIP會話的SIP模塊，以及控制視/音頻數據傳輸和處理的媒體處理模塊，其功能是利用SIP信令實現SIP注冊、SIP會話的建立/拆除、傳輸SIP消息，擴展會話描述協議SDP，以便選擇IPv4/IPv6地址，在IPv4/IPv6終端之間實現媒體流的互通和網絡地址翻譯NAT穿越，建立音頻/視頻的RTP會話，向通信服務器傳遞監(jiān)控參數；完成加密算法的協商和密鑰交換。前端監(jiān)控設備2包括數字攝像機21、由模擬攝像機221和完成監(jiān)控現場各種遙測、遙信信號的接入及相關設備的遙控功能的附加監(jiān)控裝置222作為其外設的視頻服務器22、以及可選配的其它前端監(jiān)控裝置23。前端監(jiān)控設備2的基本功能是對視頻和其它監(jiān)控信息的采集、壓縮和編碼處理，將監(jiān)控信息上傳到監(jiān)控中心3，接收監(jiān)控中心3下達的控制命令，以完成對攝像機和其它監(jiān)控設備的控制、報警信息的處理。其增強功能包括視頻和/或報警信息的本地存儲，以防止線路阻塞造成現場信息的丟失；與監(jiān)控中心3的定期交互，報告自身的存活狀態(tài)和支持主動注冊、各種異常情況的檢測和報警；提供下一代互聯網的數據通信接口，以支持下一代互聯網的接入。
其中視頻服務器22用于對模擬攝像機221輸出的視頻信號進行模數轉換、壓縮編碼和傳輸，以及視頻存儲、多路圖像切換、告警信息捕獲和設備控制功能。由傳感器、變送器和智能控制器組成的附加監(jiān)控裝置222用于完成監(jiān)控現場各種遙測、遙信信號的接入及相關設備的遙控功能。由音頻采集裝置、告警輸入輸出設備、云臺和云臺編碼器等組成的其它前端監(jiān)控裝置23功能是完成音頻采集，門禁，紅外、煙霧、溫度及其它參數告警，攝像和傳感裝置的轉動控制。
監(jiān)控中心3是系統(tǒng)對監(jiān)控現場實現實時監(jiān)控的操作平臺，由相互交流信息的監(jiān)控主機、數據庫服務器、通信服務器與視頻顯示設備所組成，還包括可選配的報警聯動裝置和矩陣切換器(圖中未示)。其中監(jiān)控主機和通信服務器分別是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端/用戶代理和SIP服務器，監(jiān)控主機為該監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面，也是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端或用戶代理，設有分別與通信服務器、前端監(jiān)控設備進行SIP會話的SIP模塊，以及控制多路視/音頻數據傳輸和處理的媒體處理模塊，負責各監(jiān)控現場的實時監(jiān)視和控制，通信服務器是該系統(tǒng)的呼叫控制核心，負責協議適配、呼叫處理、業(yè)務代理、系統(tǒng)管理等功能，并作為系統(tǒng)的對外接口，實現和其它系統(tǒng)的互聯互通；包括下述功能模塊代理模塊、重定向模塊、注冊模塊、定位模塊、媒體代理模塊、管理模塊、UDP對NAT的簡單穿越方式STUN模塊、動態(tài)域名服務D-DNS模塊。該通信服務器負責實時匯接來自前端監(jiān)控設備的圖像和監(jiān)控信息，并響應遠程監(jiān)控客戶端的操作和提供用戶認證、監(jiān)控信息處理和內容分發(fā)的功能；所述數據庫服務器用于存儲前端監(jiān)控設備中的數字攝像機、視頻服務器和其它附加監(jiān)控裝置提供的視頻和其它監(jiān)控信息，存儲報警、數字錄像數據及用戶信息；所述視頻顯示設備包括監(jiān)控主機的顯示器、電視墻和大屏幕投影裝置；所述報警聯動裝置是由監(jiān)控中心依據不同狀況事先設置，或由被控端站固定設置；該報警聯動裝置接受監(jiān)控中心的遠程控制和報警參數調整；所述矩陣切換器是將接收到的音頻/視頻信號輸出至包括放映機、監(jiān)控器和多媒體數字信號編解碼器的不同終端，并對視頻與音頻信號進行切換和分配的設備將多路視頻及音頻信號切換到輸出通道中的任一通道上，且各輸出通道之間互相獨立，或將任意一路信號同時切換到多路輸出通道上顯示；該裝置能夠向多個音頻/視頻終端發(fā)送多重視頻/音頻信息，可接受高分辨率RGB、VGA，復合視頻及S-video格式的視頻信號，并按用戶要求對視頻信號進行視窗大小、圖像比例或其它參數的調整和變換，最終輸出統(tǒng)一格式的VGA或RGB信號。
監(jiān)控中心3的功能是對會話的認證、授權和計費服務提供支持，建立、維護和拆除前端監(jiān)控設備與遠程監(jiān)控客戶端之間的會話連接，在前端監(jiān)控設備與遠程監(jiān)控客戶端之間協商媒體傳輸參數，收集計費信息，以及實時觀察、掌握用戶在線的各種狀態(tài)和通話雙方的身份，必要時強拆某些用戶的會話；對位于NAT設備后側的IPv4網絡用戶，提供媒體代理服務而轉發(fā)媒體流；提供即時消息服務，以及對各現場監(jiān)控信息和其它報警信息的實時接收、處理和視頻播放、存儲、分發(fā)的各種監(jiān)控操作。
遠程監(jiān)控客戶端4是通過通信網絡1遠程接入監(jiān)控中心3的監(jiān)控終端或服務器，是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端/用戶代理，設有分別與監(jiān)控中心、前端監(jiān)控設備進行SIP會話的SIP模塊，以及控制多路視/音頻數據傳輸和處理的媒體處理模塊，負責通過瀏覽器/服務器(B/S)或客戶端/服務器(C/S)的方式登陸訪問監(jiān)控中心3的通信服務器，輸入用戶名、密碼，獲得相應的授權后，根據授權對監(jiān)控現場實現遠程監(jiān)視、觀看和對攝像機與其它監(jiān)控設備實施控制功能。
運營支撐平臺5設置在網絡運營商的網管服務器群內，用于對整個監(jiān)控系統(tǒng)實現業(yè)務運營支撐和管理；該運營支撐平臺設置有基于SIP協議的開放性接口，用于分別實現與前端監(jiān)控設備、視頻會議系統(tǒng)、基于流媒體的通信系統(tǒng)的互通。
本發(fā)明系統(tǒng)中的前端監(jiān)控設備2、監(jiān)控中心3和遠程監(jiān)控客戶端4中的相關裝置都支持下述協議數據傳輸協議SIP協議、H.323/H.245/H.223協議、RTP/RTCP協議、TCP/UDP/IP協議等；各種媒體格式協議H.261、H.263、H.263+、H.264、MPEG-2、MPEG-4、AVS、MJPEG等視頻編/解碼格式和G.711、G.723、G728、G.729、G72A、EVRC、3GPP-AMR等音頻編/解碼格式。
參見圖2，介紹本發(fā)明基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現方法，包括下述操作步驟(1)遠程監(jiān)控客戶端和前端監(jiān)控設備分別向監(jiān)控中心的通信服務器、即SIP服務器發(fā)送注冊請求，登錄該SIP服務器；(2)用戶通過遠程監(jiān)控客戶端向前端監(jiān)控設備發(fā)起經由SIP服務器轉發(fā)的邀請請求，要求實現視頻監(jiān)控；(3)SIP服務器收到邀請請求后，通過消息體確認用戶希望建立邀請請求的前端監(jiān)控設備，并由相關的前端監(jiān)控設備返回邀請請求的響應；(4)SIP服務器先對前端監(jiān)控設備返回的邀請請求的響應是否為認證成功消息進行驗證，再返回給請求發(fā)起方如果會話請求的響應是認證成功，則遠程監(jiān)控客戶端與前端監(jiān)控設備進行媒體格式協商，并向前端監(jiān)控設備發(fā)送控制消息，雙方建立會話連接后，傳輸視頻/音頻媒體流而實現監(jiān)控操作；如果該會話請求的響應是認證失敗，則SIP服務器拒絕該會話邀請請求，向發(fā)送請求的遠程客戶端發(fā)送認證失敗消息，告知本次邀請請求失敗，操作結束；(5)在監(jiān)控過程中，用戶可通過遠程客戶端向SIP服務器發(fā)送監(jiān)控命令消息，該消息參數包括數據包頭參數、標準SIP短消息參數和由視頻監(jiān)控的各項控制參數組成的擴展的短消息參數；(6)SIP服務器接收監(jiān)控命令消息后，先向被請求方-前端監(jiān)控設備-發(fā)送監(jiān)控命令消息請求，在收到被請求方接受監(jiān)控命令消息的響應后，SIP服務器將監(jiān)控命令消息轉發(fā)給被請求方，被請求方根據監(jiān)控命令消息內容執(zhí)行相應的監(jiān)控操作，同時前端監(jiān)控設備與遠程監(jiān)控客戶端之間互相發(fā)送SIP短消息，完成包括監(jiān)控、告警、控制、信息提示的各項相關操作；(7)遠程監(jiān)控客戶端向前端監(jiān)控設備發(fā)起拆除會話連接請求后，停止視頻/音頻媒體流的傳輸和監(jiān)控操作；(8)遠程監(jiān)控客戶端和/或前端監(jiān)控設備分別向SIP服務器發(fā)起會話連接請求，退出該監(jiān)控系統(tǒng)。
參見圖3，分別介紹本發(fā)明遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務接口，實際運營中，監(jiān)控中心3和運營支撐平臺5可以設置在同一物理實體內。圖中虛線表示可選接口。
(1)Ia接口前端監(jiān)控設備2和監(jiān)控中心3之間的接口，Ia接口中通過SIP信令傳遞的信息主要包括由前端監(jiān)控設備2發(fā)向監(jiān)控中心3的視音頻數據和報警信息，以及監(jiān)控中心3發(fā)向前端監(jiān)控設備2的控制信息；Ia接口可選支持監(jiān)控中心和前端監(jiān)控設備的單向認證或雙向認證。
(2)Ib接口監(jiān)控中心3與遠程監(jiān)控客戶端4之間的接口，當遠程監(jiān)控客戶端4通過監(jiān)控中心3瀏覽監(jiān)控現場的圖像時，Ib接口上通過SIP信令傳遞的信息主要是遠程監(jiān)控客戶端4對前端監(jiān)控設備2的控制命令。Ib接口提供監(jiān)控中心3對遠程監(jiān)控客戶端4的單向認證或雙向認證功能。監(jiān)控中心3和遠程監(jiān)控客戶端4之間進行通信，用于實現C/S方式或B/S方式的遠程視頻監(jiān)控。
當監(jiān)控中心3和遠程監(jiān)控客戶端4采用C/S方式進行通信時，在確認遠程監(jiān)控客戶端4的合法性之后，通過SIP信令實現其通信的流程簡述如下1.監(jiān)控中心3的通信服務器啟動，等待遠程監(jiān)控客戶端4的登錄訪問請求；2.收到遠程監(jiān)控客戶端4的訪問請求信號后，監(jiān)控中心3的通信服務器和監(jiān)控主機分別與監(jiān)控客戶端4建立數據通道和控制信令通道；3.雙方通信，期間通信服務器和監(jiān)控主機分別監(jiān)聽遠程監(jiān)控客戶端4的控制命令，以便執(zhí)行攝像頭變焦、轉動和云臺控制等相關操作；4.遠程監(jiān)控客戶端4結束通信后，邏輯信道關閉。
當監(jiān)控中心3和遠程監(jiān)控客戶端4采用B/S方式進行通信時，在確認遠程監(jiān)控客戶端的合法性之后，其通信流程簡述如下1.監(jiān)控中心3的Web服務器在其TCP端口(通常為80端口)上監(jiān)聽遠程監(jiān)控客戶端4的http請求；2.遠程監(jiān)控客戶端4的Web瀏覽器與監(jiān)控中心3的Web服務器建立http連接；3.遠程監(jiān)控客戶端4的Web瀏覽器把http請求信息發(fā)送給監(jiān)控中心3的Web服務器；4.監(jiān)控中心3的服務器處理該登錄瀏覽請求，并向客戶機返回響應信息；5.Web服務器終止http連接。
(3)Ic接口前端監(jiān)控設備2和遠程監(jiān)控客戶端4之間的接口，Ic接口上通過SIP信令實現傳遞的信息主要是由前端監(jiān)控設備2發(fā)向監(jiān)控中心3的視音頻數據和報警信息。
遠程監(jiān)控客戶端4只有通過運營支撐平臺5或監(jiān)控中心3的認證授權后，才能訪問前端監(jiān)控設備2，前端監(jiān)控設備2通常不對遠程監(jiān)控客戶端4作二次認證。
獲得監(jiān)控中心3鑒權后，遠程監(jiān)控客戶端4可直接和前端監(jiān)控設備2建立媒體通道，傳送視音頻數據和其它監(jiān)控信息；同時通過監(jiān)控中心3的通信服務器將控制命令發(fā)送給前端監(jiān)控設備2，命令其執(zhí)行相應的操作。通過SIP信令實現其通信流程簡述如下1.監(jiān)控中心3的通信服務器啟動，等待遠程監(jiān)控客戶端4的訪問請求；2.通信服務器收到遠程監(jiān)控客戶端4的請求信號，進行用戶鑒權，通過認證后，與客戶端4建立控制通道，并在遠程監(jiān)控客戶端4和通信服務器之間協商生成從遠程監(jiān)控客戶端4到前端監(jiān)控設備2的最佳路由(可酌情走分發(fā)或直接路由)；3.根據新生成的路由在遠程監(jiān)控客戶端4和前端監(jiān)控設備2之間形成媒體通道。
4.雙方通信期間，通信服務器監(jiān)聽遠程監(jiān)控客戶端4的控制命令，進行攝像頭變焦、轉動和云臺控制等相關操作，并向前端監(jiān)控設備返回控制命令的響應；5.遠程監(jiān)控客戶端4結束通信后，分別關閉媒體通道和邏輯信道。
(4)Id接口前端監(jiān)控設備2和運營支撐平臺5之間的接口，用于提供運營支撐平臺5對前端監(jiān)控設備2的認證等功能。
(5)Ie接口監(jiān)控中心3和運營支撐平臺5之間的接口，用于提供監(jiān)控中心3和運營支撐平臺4之間的用戶信息、計費信息和管理信息的傳送功能。
(6)If接口遠程監(jiān)控客戶端4和運營支撐平臺5之間的接口，用于提供運營支撐平臺5對遠程監(jiān)控客戶端4的用戶認證鑒權和業(yè)務查詢等功能。
下面簡要說明本發(fā)明系統(tǒng)組成可運營的業(yè)務系統(tǒng)的實施方式為了構建一個大規(guī)模的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，如同其它公共電信網絡一樣，本發(fā)明系統(tǒng)也是根據監(jiān)控的區(qū)域范圍和業(yè)務需要進行分級組網，即采用多級監(jiān)控中心架構。其中的區(qū)域監(jiān)控分中心作為對本區(qū)域管轄范圍的多個監(jiān)控現場實施監(jiān)控管理的控制平臺，需要向其上級監(jiān)控中心報告監(jiān)控狀況，并由上級監(jiān)控中心對其下屬的各個分中心進行業(yè)務匯總、認證和管理。為了實現全國性遠程視頻監(jiān)控業(yè)務的運營和統(tǒng)一管理，必須對監(jiān)控業(yè)務系統(tǒng)進行分級組網，圖4展示了該業(yè)務運營系統(tǒng)的三級組織結構全國監(jiān)控中心、區(qū)域監(jiān)控中心和邊緣監(jiān)控中心，每個邊緣監(jiān)控中心能夠管理多個前端監(jiān)控設備。
如果由電信運營商來管理、運營該遠程視頻監(jiān)控業(yè)務系統(tǒng)，則需在運營支撐平臺增加下述相關功能業(yè)務開通、用戶認證和權限管理、系統(tǒng)管理、網絡管理、設備管理、計費和帳務管理等。
如果由電信運營商提供網絡環(huán)境，將鏈路租用給用戶(或通過虛擬專用網VPN方式組成專網)，由用戶自己進行管理和維護時，可以在監(jiān)控中心設置下述功能業(yè)務開通、用戶認證和權限管理、系統(tǒng)管理、計費和帳務管理等。
為了滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的推廣應用和發(fā)展需要，本發(fā)明的視頻監(jiān)控系統(tǒng)保留有開放的接口，以滿足和適應與其它不同廠家的前端監(jiān)控設備和監(jiān)控中心的互連互通要求，以及今后可能會逐漸增加的與視頻會議系統(tǒng)、基于流媒體的通信系統(tǒng)等的互通的業(yè)務要求。圖5展示了本發(fā)明系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的一種互通狀況示意圖。
為了實現前端監(jiān)控設備2與監(jiān)控中心3的互通，由前端監(jiān)控設備2的制造廠商提供標準SDK接口，由監(jiān)控中心3完成對第三方前端監(jiān)控設備的監(jiān)控平臺接入。
為了實現與視頻會議系統(tǒng)的互通，需要在監(jiān)控中心3的通信服務器和視頻會議系統(tǒng)的MCU之間實現互通功能，并在通信協議層面上，支持H.323協議的互通或者是SIP協議的互通。
為了實現與基于流媒體的通信系統(tǒng)的互通，需要在監(jiān)控中心3的通信服務器和流媒體系統(tǒng)的服務器之間實現互通功能，并在通信協議層面上，支持RTP/RTCP/RTSP協議的互通。
本發(fā)明遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現方法可以作為一種新的面向公眾開放、運營的電信增值業(yè)務，下面簡要介紹該業(yè)務的典型處理過程1、業(yè)務運營單位在某個設定范圍內部署相當數量的網絡攝像機，并對系統(tǒng)中的各個設備進行基本配置；
2、監(jiān)控人員(即用戶)申請視頻監(jiān)控服務，可以申請一個或多個網絡攝像機進行監(jiān)控攝制視頻圖像，業(yè)務運營單位為其進行用戶配置；3、監(jiān)控人員操作遠程監(jiān)控客戶端，向系統(tǒng)輸入用戶名/密碼(或數字證書等)，通過SIP信令進行系統(tǒng)注冊；4、監(jiān)控人員利用遠程監(jiān)控客戶端向系統(tǒng)的監(jiān)控中心輸入網絡攝像機的URI地址，通過SIP信令發(fā)起訪問請求；5、監(jiān)控中心的接入管理模塊根據遠程監(jiān)控客戶端提供的身份認證參數(用戶名/密碼，數字證書等)，將其與事先登記的用戶注冊信息進行比較，藉此判斷和認證該用戶是否被授權有連接該網絡攝像機的資格；6、通過認證后，在監(jiān)控客戶端、監(jiān)控中心與網絡攝像機之間分別通過SIP信令進行媒體通道和網絡鏈路的協商，確認本次連接的基本信息；7、在監(jiān)控客戶端、監(jiān)控中心與網絡攝像機之間進行媒體連接，使得用戶能夠查看網絡攝像機的視頻圖像；8、運營支撐平臺的接入管理模塊在媒體連接過程中對連接進行管理；9、連接結束后，接入管理模塊記錄本次連接實施情況，為日后的審計，查詢等工作留下基礎數據。
下面結合附圖簡要介紹本發(fā)明SIP應用系統(tǒng)中的若干處理流程(包括注冊處理流程(參見圖6)、注冊注銷流程(參見圖7)、SIP會話建立流程(參見圖8))的具體操作步驟，進一步說明該SIP應用系統(tǒng)的相關操作的細節(jié)。
本發(fā)明視頻監(jiān)控系統(tǒng)以SIP協議作為各個裝置間的互操作協議，每個裝置(包括前端監(jiān)控設備、遠程監(jiān)控客戶端、監(jiān)控中心的相關裝置)都必須在SIP注冊服務器注冊后，才能訪問其他裝置或者被訪問。
參見圖3，介紹該注冊流程的一個實施例是1、前端監(jiān)控設備向SIP注冊服務器發(fā)送注冊請求；2、SIP注冊服務器要求對該監(jiān)控設備進行資質認證；3、前端監(jiān)控設備發(fā)起帶有認證的注冊請求；4、SIP注冊服務器記錄前端監(jiān)控設備的位置信息，并返回注冊成功響應。
如果前端監(jiān)控設備發(fā)現自己位于NAT內，必須每隔設定時間向SIP注冊服務器發(fā)送一個內容為字符串“alive”的UDP數據包，以維持第一次注冊時產生的NAT映射，確保SIP代理服務器能呼叫到該前端監(jiān)控設備。SIP注冊服務器會忽略內容為“alive”的UDP數據包，不會占用處理資源。
參見圖4，介紹該注銷流程的一個實施例操作步驟是1、前端監(jiān)控設備發(fā)起注銷請求；2、SIP注冊服務器要求認證；3、前端監(jiān)控設備發(fā)起帶有認證的注銷請求；4、SIP注冊服務器清除終端的位置信息，并返回注銷成功響應。
在該SIP應用系統(tǒng)中，前端監(jiān)控設備是受控裝置，不能主動發(fā)起邀請(INVITE)/拆除(BYE)請求，只能響應或拒絕來自SIP終端或用戶代理的遠程監(jiān)控客戶端或手機裝置的邀請(INVITE)/拆除(BYE)請求。下面參見圖5，介紹會話建立流程的一個實施例(遠程監(jiān)控客戶端訪問前端監(jiān)控設備的會話流程)的操作步驟(1)遠程監(jiān)控客戶端向SIP代理服務器發(fā)送邀請請求，其消息體中包含擴展SDP協議；(2)SIP代理服務器返回響應，同時查找前端監(jiān)控設備的空間位置，并將該邀請請求轉發(fā)給前端監(jiān)控設備；(3)前端監(jiān)控設備返回響應，表明其收到邀請請求；(4)前端監(jiān)控設備將邀請請求消息攜帶的SDP協議所描述的媒體能力和本地狀況進行握手匹配，協商出雙方共有的媒體交互能力，通過成功響應200返回給SIP代理服務器；若該前端監(jiān)控設備已經達到服務極限，不能提供視頻服務，則返回失敗響應603，結束操作流程；(5)SIP代理服務器將成功響應200轉發(fā)給遠程監(jiān)控客戶端；(6)遠程監(jiān)控客戶端返回自己的回應ACK，表明自己收到200響應，雙方建立SIP會話連接；(7)前端監(jiān)控設備按照雙方協商好的視頻媒體流格式向遠程監(jiān)控客戶端發(fā)送視頻數據流，實現監(jiān)控操作。
在本發(fā)明SIP應用系統(tǒng)中，無論遠程監(jiān)控客戶端還是前端監(jiān)控設備，只有對方的SDP報文和本地的SDP報文中都含有IPv6地址，才啟用IPv6傳輸數據；否則就用IPv4傳輸數據。若設備在NAT內，則設備依靠STUN協議來獲得NAT外部公網IP地址。
為了使IPv4/IPv6的裝置之間實現媒體流的互通，本發(fā)明對SDP協議的消息體進行了擴展。另外，目前基于SIP的點對點通信的雙方媒體數據流都是直接在網上傳輸的，沒有經過加密處理，這樣就增加了媒體數據泄密的可能性，因此必須采用數據加密機制來保障通訊安全。本發(fā)明也是通過擴展SIP協議信令來實現加密算法的協商和密鑰的交換。對媒體數據流的加密采用對稱式加密算法，因此通訊雙方都必須同時擁有雙方的密鑰和雙方所用的加密算法。
本發(fā)明已經在公網上進行了試驗性的實施試驗，在實施例中通過SIP短消息及其擴展消息，實現了遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的多功能現場監(jiān)控功能，包括遠程監(jiān)控客戶端對前端監(jiān)控設備進行監(jiān)視、獲得前端監(jiān)控設備的在線信息和其他信息(媒體數據流類型與數量、正在訪問前端監(jiān)控設備的所有遠程客戶端、可用帶寬、是否處于告警狀態(tài)等)，遠程監(jiān)控客戶端控制前端監(jiān)控設備的攝像機和云臺的轉動角度/位置，遠程監(jiān)控客戶端查看前端監(jiān)控設備的日志和設置前端監(jiān)控設備的網絡參數，前端監(jiān)控設備發(fā)出告警發(fā)生/告警消除的通知；遠程監(jiān)控客戶端修改前端監(jiān)控設備的工作時間、增加/刪除/修改前端監(jiān)控設備的用戶和重新啟動前端監(jiān)控設備等等。總之，試驗是成功的，實現了發(fā)明目的。
權利要求
1.一種基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)是由通信網絡、前端監(jiān)控設備、監(jiān)控中心和遠程監(jiān)控客戶端、運營支撐平臺五個構件組成的會話初始化協議SIP的應用系統(tǒng)，其中通信網絡包括IP因特網、公共交換電話網PSTN、綜合業(yè)務數字網ISDN、移動通信網；該系統(tǒng)以開放的SIP協議為核心信令協議，實現系統(tǒng)注冊、建立監(jiān)控會話、傳輸監(jiān)控消息、拆除監(jiān)控會話的功能，并能對SIP短消息中的消息體進行擴展，實現系統(tǒng)會話參數協商、SIP短消息傳輸、監(jiān)控參數調整、管理與控制前端監(jiān)控設備、采集計費信息和擴充設備類型或增添新的控制功能，以滿足開放性的擴展應用需求和利用現有網絡實現大規(guī)模應用。
2.根據權利要求1所述的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)及其中的設備進一步具有下述功能各個設備具備IPv6和/或IPv4協議棧，使用IPv6或IPv4協議傳輸SIP信令，使該系統(tǒng)能夠自適應IPv6和/或IPv4的多協議網絡環(huán)境；SIP協議信令流與業(yè)務媒體流分離傳輸前端監(jiān)控設備、遠程監(jiān)控客戶端分別與監(jiān)控中心相互之間傳輸SIP控制信令，后續(xù)的業(yè)務媒體流則采用點對點方式傳輸，以降低監(jiān)控中心的負荷，增強系統(tǒng)擴展性和支持系統(tǒng)的大規(guī)模部署；采用擴展的SIP協議實現加密算法的協商和密鑰的交換，對通信雙方的交互信息進行加密處理，對業(yè)務媒體流的加密能阻擋黑客監(jiān)聽網絡上傳輸的媒體數據包，系統(tǒng)認證功能可避免黑客截獲SIP信令地址、或偽裝成SIP服務器/SIP客戶端來竊取用戶信息，保障用戶信息和通信安全；以SIP信令作為穿越NAT的控制信令，為前端監(jiān)控設備和/或遠程監(jiān)控客戶端提供NAT的穿越服務；以SIP協議信令作為RTCP控制信令，利用RTP協議實現業(yè)務媒體流的傳輸；以SIP協議信令作為實現服務質量QoS機制的控制信令，保證音/視頻數據的傳輸質量和監(jiān)控信息的存儲完整；以SIP協議作為控制信令，在前端監(jiān)控設備和/或遠程監(jiān)控客戶端初始化時協商IPv6/IPv4傳輸協議，以決定終端地址和信令流的傳輸方式，并使IPv4和IPv6兩種終端之間實現媒體流的互通；利用SIP協議信令檢測監(jiān)控設備的在線狀態(tài)，以維持連接并對連接實施管理。
3.根據權利要求1或2所述的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)的前端監(jiān)控設備是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端或用戶代理，設有分別與監(jiān)控中心、遠程監(jiān)控客戶端進行SIP會話的SIP模塊，以及控制視/音頻數據傳輸和處理的媒體處理模塊，具有以下功能利用SIP信令實現SIP注冊、SIP會話的建立/拆除、傳輸SIP消息，擴展會話描述協議SDP，以便選擇IPv4/IPv6地址，在IPv4/IPv6終端之間實現媒體流的互通和網絡地址翻譯NAT穿越，建立音頻/視頻的RTP會話，向通信服務器傳遞監(jiān)控參數，完成加密算法的協商和密鑰交換。
4.根據權利要求1所述的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)的前端監(jiān)控設備包括數字攝像機，由模擬攝像機和完成監(jiān)控現場各種遙測、遙信信號的接入及相關設備的遙控功能的附加監(jiān)控裝置作為其外設的視頻服務器，以及可選配的其它前端監(jiān)控裝置；前端監(jiān)控設備具有以下功能對視頻和其它監(jiān)控信息的采集、壓縮和編碼處理，將監(jiān)控信息上傳到監(jiān)控中心，接收監(jiān)控中心下達的控制命令，以完成對攝像機和其它監(jiān)控裝置的控制、報警信息的處理；該設備的增強功能包括視頻和/或報警信息的本地存儲，與監(jiān)控中心的定期交互，報告自身的存活狀態(tài)和支持主動注冊，各種異常情況的檢測和報警；提供下一代互聯網的數據通信接口，以支持接入下一代互聯網；
5.根據權利要求4所述的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述前端監(jiān)控設備中的視頻服務器的功能是對模擬攝像機輸出的視頻信號進行模數轉換、壓縮編碼和傳輸，以及視頻存儲、多路圖像切換、告警信息捕獲和設備控制功能，所述附加監(jiān)控裝置的組成包括傳感器、變送器和智能控制器；所述其它前端監(jiān)控裝置包括音頻采集裝置、告警輸入輸出裝置、云臺和云臺編碼器，其功能是完成音頻采集，門禁，紅外、煙霧、溫度及其它參數告警，攝像云臺的轉動控制。
6.根據權利要求4所述的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)的前端監(jiān)控設備、監(jiān)控中心和遠程監(jiān)控客戶端支持下述協議包括SIP協議、H.323/H.245/H.223協議、RTP/RTCP協議、TCP/UDP/IP的數據傳輸協議；包括H.261、H.263、H.263+、H.264、MPEG-2、MPEG-4、AVS、MJPEG視頻編/解碼格式和G.711、G.723、G.728、G.729、G.72A、EVRC、3GPP-AMR音頻編/解碼格式的各種媒體格式協議。
7.根據權利要求1所述的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)的監(jiān)控中心是對監(jiān)控現場實現實時監(jiān)控的操作平臺，由相互交流信息的監(jiān)控主機、數據庫服務器、通信服務器與視頻顯示設備所組成，還包括可選配的報警聯動裝置和矩陣切換器；其中監(jiān)控主機和通信服務器分別是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端/用戶代理和SIP服務器；所述監(jiān)控主機為該監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面，也是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端或用戶代理，設有分別與通信服務器、前端監(jiān)控設備進行SIP會話的SIP模塊，以及控制多路視/音頻數據傳輸和處理的媒體處理模塊，負責各監(jiān)控現場的實時監(jiān)視和控制；所述通信服務器是該系統(tǒng)負責協議適配、呼叫接續(xù)、業(yè)務代理、系統(tǒng)管理的呼叫控制樞紐，并作為系統(tǒng)對外接口，實現和其它系統(tǒng)的互聯互通，包括下述功能模塊代理模塊、重定向模塊、注冊模塊、定位模塊、媒體代理模塊、管理模塊、UDP對NAT的簡單穿越方式STUN模塊、動態(tài)域名服務D-DNS模塊；該通信服務器負責實時匯接來自前端監(jiān)控設備的圖像和監(jiān)控信息，并響應遠程監(jiān)控客戶端的操作和提供用戶認證、監(jiān)控信息處理和內容分發(fā)的功能；所述數據庫服務器用于存儲前端監(jiān)控設備中的數字攝像機、視頻服務器和其它附加監(jiān)控裝置提供的視頻和其它監(jiān)控信息，存儲報警、數字錄像數據及用戶信息；所述視頻顯示設備包括監(jiān)控主機的顯示器、電視墻和大屏幕投影裝置；所述報警聯動裝置是由監(jiān)控中心依據不同狀況事先設置，或由被控端站固定設置；該報警聯動裝置接受監(jiān)控中心的遠程控制和報警參數調整；所述矩陣切換器是將接收到的音頻/視頻信號輸出至包括放映機、監(jiān)控器和多媒體數字信號編解碼器的不同終端，并對視頻與音頻信號進行切換和分配的設備將多路視頻及音頻信號切換到輸出通道中的任一通道上，且各輸出通道之間互相獨立，或將任意一路信號同時切換到多路輸出通道上顯示；該裝置能夠向多個音頻/視頻終端發(fā)送多重視頻/音頻信息，可接受高分辨率RGB、VGA，復合視頻及S-video格式的視頻信號，并按用戶要求對視頻信號進行視窗大小、圖像比例或其它參數的調整和變換，最終輸出統(tǒng)一格式的VGA或RGB信號。
8.根據權利要求1或7所述的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控中心具有下述功能對會話的認證、授權和計費服務提供支持，建立、維護和拆除前端監(jiān)控設備與遠程監(jiān)控客戶端之間的會話連接，在前端監(jiān)控設備與遠程監(jiān)控客戶端之間協商媒體傳輸參數，收集計費信息，以及實時觀察、掌握用戶在線的各種狀態(tài)和通話雙方的身份，必要時強拆某些用戶的會話；對位于NAT設備后側的IPv4網絡用戶，提供媒體代理服務而轉發(fā)媒體流；提供即時消息服務，以及對各現場監(jiān)控信息和其它報警信息的實時接收、處理和視頻播放、存儲、分發(fā)的各種監(jiān)控操作。
9.根據權利要求1所述的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)的遠程監(jiān)控客戶端是通過通信網絡遠程接入監(jiān)控中心的監(jiān)控設備，也是該SIP應用系統(tǒng)的SIP終端/用戶代理，設有分別與監(jiān)控中心、前端監(jiān)控設備進行SIP會話的SIP模塊，以及控制多路視/音頻數據傳輸和處理的媒體處理模塊，負責通過瀏覽器/服務器或客戶端/服務器的方式訪問監(jiān)控中心的通信服務器，根據授權對監(jiān)控現場實現遠程監(jiān)視、觀看和對攝像機與其它監(jiān)控設備實施控制功能。
10.根據權利要求1所述的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)的運營支撐平臺設置在網絡運營商的網管服務器群內，用于對整個監(jiān)控系統(tǒng)實現業(yè)務運營支撐和管理；該運營支撐平臺設置有基于SIP協議的開放性接口，用于分別實現與前端監(jiān)控設備、視頻會議系統(tǒng)、基于流媒體的通信系統(tǒng)的互通。
11.一種基于會話初始化協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實現方法，其特征在于包括下述操作步驟(1)遠程監(jiān)控客戶端和前端監(jiān)控設備分別向監(jiān)控中心的通信服務器、即SIP服務器發(fā)送注冊請求，登錄該SIP服務器；(2)用戶通過遠程監(jiān)控客戶端向前端監(jiān)控設備發(fā)起經由SIP服務器轉發(fā)的邀請請求，要求實現視頻監(jiān)控；(3)SIP服務器收到邀請請求后，通過消息體確認用戶希望建立邀請請求的前端監(jiān)控設備，并由相關的前端監(jiān)控設備返回邀請請求的響應；(4)SIP服務器先對前端監(jiān)控設備返回的邀請請求的響應是否為認證成功消息進行驗證，再返回給請求發(fā)起方如果會話請求的響應是認證成功，則遠程監(jiān)控客戶端與前端監(jiān)控設備進行媒體格式協商，并向前端監(jiān)控設備發(fā)送控制消息，雙方建立會話連接后，傳輸視頻/音頻媒體流而實現監(jiān)控操作；如果該會話請求的響應是認證失敗，則SIP服務器拒絕該會話邀請請求，向發(fā)送請求的遠程客戶端發(fā)送認證失敗消息，告知本次邀請請求失敗，操作結束；(5)在監(jiān)控過程中，用戶可通過遠程客戶端向SIP服務器發(fā)送監(jiān)控命令消息，該消息參數包括數據包頭參數、標準SIP短消息參數和由視頻監(jiān)控的各項控制參數組成的擴展的短消息參數；(6)SIP服務器接收監(jiān)控命令消息后，先向被請求方-前端監(jiān)控設備-發(fā)送監(jiān)控命令消息請求，在收到被請求方接受監(jiān)控命令消息的響應后，SIP服務器將監(jiān)控命令消息轉發(fā)給被請求方，被請求方根據監(jiān)控命令消息內容執(zhí)行相應的監(jiān)控操作，同時前端監(jiān)控設備與遠程監(jiān)控客戶端之間互相發(fā)送SIP短消息，完成包括監(jiān)控、告警、控制、信息提示的各項相關操作；(7)遠程監(jiān)控客戶端向前端監(jiān)控設備發(fā)起拆除會話連接請求后，停止視頻/音頻媒體流的傳輸和監(jiān)控操作；(8)遠程監(jiān)控客戶端和/或前端監(jiān)控設備分別向SIP服務器發(fā)起會話連接請求，退出該監(jiān)控系統(tǒng)。
全文摘要
一種基于SIP協議的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)是由通信網絡、前端監(jiān)控設備、監(jiān)控中心和遠程監(jiān)控客戶端、運營支撐平臺五個構件組成的SIP應用系統(tǒng)，其中通信網絡包括IP網、PSTN網、ISDN網和移動通信網；該系統(tǒng)以開放的SIP協議為核心信令協議，實現系統(tǒng)注冊、建立監(jiān)控會話、傳輸監(jiān)控消息、拆除監(jiān)控會話的功能，并能對SIP短消息中的消息體進行擴展，實現系統(tǒng)會話參數協商、SIP短消息傳輸、監(jiān)控參數調整、管理與控制前端監(jiān)控設備、采集計費信息和擴充設備類型或增添新的控制功能，以滿足開放的擴展應用需求和利用現有網絡實現大規(guī)模應用。該SIP應用系統(tǒng)結構簡單、完整，功能齊全，擴展性能好；實現方法操作簡單、清楚，工作可靠、安全，應用前景看好。
文檔編號H04L29/08GK1913533SQ20061012712
公開日2007年2月14日 申請日期2006年9月5日 優(yōu)先權日2006年9月5日
發(fā)明者華寧, 劉 東, 陸樂, 董新久, 石宇光, 陳東 申請人:北京天地互連信息技術有限公司