專利名稱：遠程視頻無線傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種遠程視頻無線傳輸系統(tǒng)。
技術(shù)背景在無線視頻傳輸系統(tǒng)中，前端的遠程監(jiān)控設(shè)備負責把采集到的視頻流經(jīng)過壓縮之后，通 過無線移動網(wǎng)絡(luò)模塊送往Internet上指定的本地監(jiān)控中心進行解碼回放，以達到監(jiān)控的目的。 Internet使用的是TCP/IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，TCP協(xié)議是以吞吐率為代價提高可靠性的，將 TCP協(xié)議用于無線傳輸容易發(fā)生網(wǎng)絡(luò)過載和阻塞現(xiàn)象，嚴重時會造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓，而且TCP協(xié) 議并不適用于實時性要求較高或信道丟包率較高的應(yīng)用場合。因此，基于無線網(wǎng)絡(luò)的特點以 及視頻傳輸對實時性的要求，在傳輸層采用UDP協(xié)議是比較適宜的。但是，UDP協(xié)議提供 的是不可靠的數(shù)據(jù)交付，因此，就需要在應(yīng)用層上進行相應(yīng)的可靠性設(shè)計，以實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)流的可靠交付，增強系統(tǒng)的容錯能力。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種遠程視頻無線傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn) 了視頻數(shù)據(jù)在無線信道上的可靠、安全傳輸。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這種遠程視頻無線傳輸系統(tǒng)，包括用于發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的遠程 設(shè)備和本地監(jiān)控中心，其特征在于所述遠程設(shè)備上設(shè)有無線移動網(wǎng)絡(luò)模塊，以通過無線網(wǎng) 絡(luò)與連接于互聯(lián)網(wǎng)上的中心主機相連接，所述本地監(jiān)控中心設(shè)有通信實體，所述遠程設(shè)備與 通信實體基于TCP/IP協(xié)議進行通信；所述遠程設(shè)備按如下步驟執(zhí)行向通信實體發(fā)送視頻數(shù)據(jù)(1) 遠程設(shè)備啟動，并處于連接閑置狀態(tài)；(2) 調(diào)用通信雙方確立模塊，以確定本地監(jiān)控中心的通信地址信息并建立數(shù)據(jù)鏈路，從 而進入連接請求狀態(tài)；(3) 發(fā)送連接請求報文，并等待通信實體發(fā)送的請求應(yīng)答報文，收到請求應(yīng)答報文則進 入鏈路空閑狀態(tài)，如果請求應(yīng)答報文超時，則返回連接閑置狀態(tài)；(4) 向通信實體發(fā)送鏈路空閑報文來維護設(shè)備連接，如果收到視頻編碼采集報文，則遠 程設(shè)備進入視頻傳輸狀態(tài)；(5) 調(diào)用數(shù)據(jù)加密模塊對視頻數(shù)據(jù)進行加密，然后向通信實體發(fā)送；在視頻傳輸狀態(tài)下， 如收到停止采集報文則回到鏈路空閑狀態(tài)；在鏈路空閑或視頻傳輸狀態(tài)下，如果接收信道反 饋報文超時，則遠程設(shè)備重新進入連接請求狀態(tài)；所述通信實體按如下步驟執(zhí)行從遠程設(shè)備接收視頻數(shù)據(jù)(1) 通信實體從連接閑置狀態(tài)下啟動，并進入等待遠程設(shè)備連接請求的連接請求狀態(tài)；(2) 發(fā)送請求應(yīng)答報文對收到的連接請求報文進行應(yīng)答，以進行合法性認證和通信參數(shù) 協(xié)商，如果收到鏈路空閑報文，則進入鏈路空閑狀態(tài)；(3) 在鏈路空閑狀態(tài)下，在固定間隔內(nèi)發(fā)送信息反饋報文給遠程設(shè)備，以維護設(shè)備連接； 在準備好接收視頻數(shù)據(jù)時，向遠程設(shè)備發(fā)送視頻編碼采集報文；(4) 收到視頻數(shù)據(jù)報文，則調(diào)用鏈路空閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊進行判斷，經(jīng)確 認所述視頻數(shù)據(jù)報文是狀態(tài)切換信號，進行進入視頻傳輸狀態(tài)；(5) 在視頻傳輸狀態(tài)，接收視頻數(shù)據(jù)報文，并調(diào)用數(shù)據(jù)解碼模塊解析出視頻數(shù)據(jù)，同時 向遠程設(shè)備發(fā)送信息反饋報文用于流量控制和容錯；如果收到鏈路空閑報文，則調(diào)用鏈路空 閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊進行判斷，經(jīng)確認所述鏈路空閑報文是狀態(tài)切換信號，則回 到鏈路空閑狀態(tài)。本發(fā)明的顯著特點是應(yīng)用層協(xié)議的設(shè)計，克服了傳輸層采用UDP協(xié)議數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)可靠 傳輸?shù)牟蛔悖瑧?yīng)用于無線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，解決了無線信道帶寬有限、信道易衰弱等問題，，實 現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)流的可靠交付，增強了系統(tǒng)的容錯能力，提高了系統(tǒng)的健壯性，特別適合于利 用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的場合，具有一定的實際意義和良好的開發(fā)前景。下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明遠程設(shè)備的數(shù)據(jù)流圖。圖3是本發(fā)明本地監(jiān)控中心通信實體的數(shù)據(jù)流圖。圖4是本發(fā)明通信雙方確定模塊的工作流程圖。圖5是本發(fā)明鏈路空閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊的工作流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明的遠程視頻無線傳輸系統(tǒng)，包括用于發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的遠程設(shè)備和本地監(jiān)控中心， 所述遠程設(shè)備上設(shè)有無線移動網(wǎng)絡(luò)模塊，以通過無線網(wǎng)絡(luò)與連接于互聯(lián)網(wǎng)上的中心主機相連 接，所述本地監(jiān)控中心設(shè)有通信實體，所述遠程設(shè)備與通信實體基于TCP/IP協(xié)議進行通信， 傳輸層采用UDP協(xié)議；所述遠程設(shè)備在TCP/IP協(xié)議構(gòu)架的應(yīng)用層按如下步驟執(zhí)行向通信實體發(fā)送視頻數(shù)據(jù)(1) 遠程設(shè)備啟動，并處于連接閑置狀態(tài)；(2) 調(diào)用通信雙方確立模塊，以確定本地監(jiān)控中心的通信地址信息并建立數(shù)據(jù)鏈路，從5而進入連接請求狀態(tài)；(3) 發(fā)送連接請求報文，并等待通信實體發(fā)送的請求應(yīng)答報文，收到請求應(yīng)答報文則進 入鏈路空閑狀態(tài)，如果請求應(yīng)答報文超時，則返回連接閑置狀態(tài)(4) 向通信實體發(fā)送鏈路空閑報文來維護設(shè)備連接，如果收到視頻編碼采集報文，則遠 程設(shè)備進入視頻傳輸狀態(tài)；(5) 調(diào)用數(shù)據(jù)加密模塊對視頻數(shù)據(jù)進行加密，然后向通信實體發(fā)送；在視頻傳輸狀態(tài)下， 如收到停止采集報文則回到鏈路空閑狀態(tài)；在鏈路空閑或視頻傳輸狀態(tài)下，如果接收信道反 饋報文超時，則遠程設(shè)備重新進入連接請求狀態(tài)；所述通信實體在TCP/IP協(xié)議構(gòu)架的應(yīng)用層按如下步驟執(zhí)行從遠程設(shè)備接收視頻數(shù)據(jù)(1) 通信實體從連接閑置狀態(tài)下啟動，并進入等待遠程設(shè)備連接請求的連接請求狀態(tài)；(2) 發(fā)送請求應(yīng)答報文對收到的連接請求報文進行應(yīng)答，以進行合法性認證和通信參數(shù) 協(xié)商，如果收到鏈路空閑報文，則進入鏈路空閑狀態(tài)；(3) 在鏈路空閑狀態(tài)下，在固定間隔內(nèi)發(fā)送信息反饋報文給遠程設(shè)備，以維護設(shè)備連接； 在準備好接收視頻數(shù)據(jù)時，向遠程設(shè)備發(fā)送視頻編碼采集報文；(4) 收到視頻數(shù)據(jù)報文，則調(diào)用鏈路空閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊進行判斷，經(jīng)確 認所述視頻數(shù)據(jù)報文是狀態(tài)切換信號，進行進入視頻傳輸狀態(tài)；(5) 在視頻傳輸狀態(tài)，接收視頻數(shù)據(jù)報文，并調(diào)用數(shù)據(jù)解碼模塊解析出視頻數(shù)據(jù)，同時 向遠程設(shè)備發(fā)送信息反饋報文用于流量控制和容錯；如果收到鏈路空閑報文，則調(diào)用鏈路空 閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊進行判斷，經(jīng)確認所述鏈路空閑報文是狀態(tài)切換信號，則回 到鏈路空閑狀態(tài)。連接請求報文(REQ) /請求應(yīng)答報文(RACK):用于連接請求狀態(tài)，遠程設(shè)備通過連接 請求報文向監(jiān)控中心的通信實體進行視頻傳輸請求，通信實體則通過連接請求應(yīng)答報文予以 回應(yīng)，在此期間設(shè)備連接可以通過該報文進行合法性認證以及通信資源的分配等。只有通過 了連接請求的遠程設(shè)備才可進行視頻傳輸。鏈路空閑報文(FREE):用于鏈路空閑狀態(tài)，g卩，在連接請求之后，沒有啟動視頻數(shù)據(jù) 傳輸?shù)臅r間內(nèi)。它由遠程設(shè)備發(fā)往通信實體，主要用于容錯。視頻數(shù)據(jù)報文(VDATA):用于視頻傳輸狀態(tài)，由遠程設(shè)備發(fā)往通信實體?？刂泼顖笪?CMD):用于鏈路空閑和視頻傳輸狀態(tài)，由通信實體發(fā)往遠程設(shè)備，來 控制遠程設(shè)備的動作。其中，傳輸終止報文用于重置遠程設(shè)備的鏈路，使其進入鏈路閑置狀 態(tài)，重新確立通信方；視頻編碼采集/停止采集報文用于控制視頻數(shù)據(jù)的傳輸；信道反饋報文 用于流量控制算法以及容錯。在Internet上主要使用的是TCP/IP協(xié)議，通信雙方只有在建立通信連接之后才能進行數(shù) 據(jù)傳輸，其關(guān)鍵就在于通信之前如何獲得對方的通信地址(IP地址+端口信息)。 一般情況下 只要告訴遠程設(shè)備所要發(fā)往的本地監(jiān)控中心的通信地址，就可以把通信連接建立起來。在本 實施例中，遠程監(jiān)控設(shè)備采用非常靈活的配置方式，即可以通過靜態(tài)配置和動態(tài)配置兩種方 式來獲得監(jiān)控中心的IP地址、開放端口等通信地址信息。靜態(tài)配置采用Web Server配置的方式，即在本地監(jiān)控中心架構(gòu)Web服務(wù)器來使遠程設(shè)備 獲得本地監(jiān)控中心的通信地址信息。這種配置方式一般作為初始的配置方式。在CDMA無線通信中，無線Modem獲得的IP地址雖然是動態(tài)的，但是其綁定的UIM 卡的電話號碼卻是固定的。因此，可以借助短消息服務(wù)來實現(xiàn)遠程設(shè)備和本地接收端的通信 地址交互。S卩，把包含有本地終端通信地址信息的短信發(fā)往遠程設(shè)備所使用的UIM卡處，以 達到通信地址告知的目的。這就是動態(tài)配置方式——SMS配置。如圖4所示，所述通信雙方確立模塊檢測無線移動網(wǎng)絡(luò)模塊是否有新的短信，如果收到 新的短信，則對短信進行解析，如果短信包含有效的通信地址信息，則更新本地監(jiān)控中心的 通信地址信息，如果等待短信超時，則使用默認的通信地址信息，從而完成本地監(jiān)控中心通 信地址信息的短信動態(tài)配置。所述遠程設(shè)備還經(jīng)有線互聯(lián)網(wǎng)與本地監(jiān)控中心相連接，所述通信雙方確立模塊根據(jù)通信 地址信息里包含的傳輸網(wǎng)絡(luò)類型選擇信息，如果選擇無線網(wǎng)絡(luò)，則進行PPP撥號，如果選擇 有線網(wǎng)絡(luò)，則初始化LAN鏈路。如圖5所示，所述鏈路空閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊上設(shè)有可被視頻編碼采集報文 觸發(fā)的視頻傳輸動作標記以及可被停止采集報文或請求應(yīng)答報文觸發(fā)的鏈路空閑動作標記； 所述鏈路空閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊收到鏈路空閑報文時，檢測鏈路空閑動作標記是 否被觸發(fā)以及通信實體是否處于連接請求或視頻傳輸狀態(tài)，如果是，則將狀態(tài)切換至鏈路空 閑狀態(tài)，并清鏈路空閑動作標記；所述鏈路空閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊收到視頻數(shù)據(jù) 報文時，檢測視頻傳輸動作標記是否被觸發(fā)以及通信實體是否處于鏈路空閑狀態(tài)，如果是， 則將狀態(tài)切換至視頻傳輸狀態(tài)，并清視頻傳輸動作標記。無線網(wǎng)絡(luò)是個開放的網(wǎng)絡(luò)，而現(xiàn)場視頻信息對安全有很高的要求。針對本系統(tǒng)低碼率無 線傳輸視頻數(shù)據(jù)的特點，本系統(tǒng)在應(yīng)用層選用了RC4流加密算法，以保證所傳輸?shù)囊曨l信息 的安全性。同一類加密算法中密文的復雜度可以由密鑰的長度決定，但是密鑰長度越長則意 味著加密算法的執(zhí)行時間越長。本系統(tǒng)之所以選擇RC4流加密算法，就是因為其加密算法的 執(zhí)行時間相對較快，特別適合于低碼率的無線數(shù)據(jù)傳輸。在不影響無線視頻傳輸實時性的前 提下，同時又能提高視頻數(shù)據(jù)的安全性，本模型采用了隨機短密鑰組的加密控制方式。200810071516.X 所述數(shù)據(jù)加密模塊和數(shù)據(jù)解密模塊分別維護著一個相同的密鑰集，所述數(shù)據(jù)加密模塊通 過隨機函數(shù)獲得的隨機號査詢密鑰集來選擇當前視頻數(shù)據(jù)的加密密鑰，通過RC4流加密算法 加密后得到視頻數(shù)據(jù)報文的密文部分，并以隨機號作為明文部分一起組成視頻數(shù)據(jù)報文；所 述數(shù)據(jù)解密模塊根據(jù)視頻數(shù)據(jù)報文明文部分的隨機號査詢密鑰集得到解密密鑰，以對密文部 分進行解密處理。以上是本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超 出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種遠程視頻無線傳輸系統(tǒng)，包括用于發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的遠程設(shè)備和本地監(jiān)控中心，其特征在于所述遠程設(shè)備上設(shè)有無線移動網(wǎng)絡(luò)模塊，以通過無線網(wǎng)絡(luò)與連接于互聯(lián)網(wǎng)上的中心主機相連接，所述本地監(jiān)控中心設(shè)有通信實體，所述遠程設(shè)備與通信實體基于TCP/IP協(xié)議進行通信；所述遠程設(shè)備按如下步驟執(zhí)行向通信實體發(fā)送視頻數(shù)據(jù)(1)遠程設(shè)備啟動，并處于連接閑置狀態(tài)；(2)調(diào)用通信雙方確立模塊，以確定本地監(jiān)控中心的通信地址信息并建立數(shù)據(jù)鏈路，從而進入連接請求狀態(tài)；(3)發(fā)送連接請求報文，并等待通信實體發(fā)送的請求應(yīng)答報文，收到請求應(yīng)答報文則進入鏈路空閑狀態(tài)，如果請求應(yīng)答報文超時，則返回連接閑置狀態(tài)；(4)向通信實體發(fā)送鏈路空閑報文來維護設(shè)備連接，如果收到視頻編碼采集報文，則遠程設(shè)備進入視頻傳輸狀態(tài)；(5)調(diào)用數(shù)據(jù)加密模塊對視頻數(shù)據(jù)進行加密，然后向通信實體發(fā)送；在視頻傳輸狀態(tài)下，如收到停止采集報文則回到鏈路空閑狀態(tài)；在鏈路空閑或視頻傳輸狀態(tài)下，如果接收信道反饋報文超時，則遠程設(shè)備重新進入連接請求狀態(tài)；所述通信實體按如下步驟執(zhí)行從遠程設(shè)備接收視頻數(shù)據(jù)(1)通信實體從連接閑置狀態(tài)下啟動，并進入等待遠程設(shè)備連接請求的連接請求狀態(tài)；(2)發(fā)送請求應(yīng)答報文對收到的連接請求報文進行應(yīng)答，以進行合法性認證和通信參數(shù)協(xié)商，如果收到鏈路空閑報文，則進入鏈路空閑狀態(tài)；(3)在鏈路空閑狀態(tài)下，在固定間隔內(nèi)發(fā)送信息反饋報文給遠程設(shè)備，以維護設(shè)備連接；在準備好接收視頻數(shù)據(jù)時，向遠程設(shè)備發(fā)送視頻編碼采集報文；(4)收到視頻數(shù)據(jù)報文，則調(diào)用鏈路空閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊進行判斷，經(jīng)確認所述視頻數(shù)據(jù)報文是狀態(tài)切換信號，進行進入視頻傳輸狀態(tài)；(5)在視頻傳輸狀態(tài)，接收視頻數(shù)據(jù)報文，并調(diào)用數(shù)據(jù)解碼模塊解析出視頻數(shù)據(jù)，同時向遠程設(shè)備發(fā)送信息反饋報文用于流量控制和容錯；如果收到鏈路空閑報文，則調(diào)用鏈路空閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊進行判斷，經(jīng)確認所述鏈路空閑報文是狀態(tài)切換信號，則回到鏈路空閑狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程視頻無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述通信雙方確立模塊 用以檢測無線移動網(wǎng)絡(luò)模塊是否有新的短信，如果收到新的短信，則對短信進行解析，如果 短信包含有效的通信地址信息，則更新本地監(jiān)控中心的通信地址信息，如果等待短信超時， 則使用默認的通信地址信息，從而完成本地監(jiān)控中心通信地址信息的短信動態(tài)配置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的遠程視頻無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述遠程設(shè)備還經(jīng)有線 互聯(lián)網(wǎng)與本地監(jiān)控中心相連接，所述通信雙方確立模塊根據(jù)通信地址信息里包含的傳輸網(wǎng)絡(luò) 類型選擇信息，如果選擇無線網(wǎng)絡(luò)，則進行PPP撥號，如果選擇有線網(wǎng)絡(luò)，則初始化LAN 鏈路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程視頻無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述鏈路空閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊上設(shè)有可被視頻編碼采集報文觸發(fā)的視頻傳輸動作標記以及可被停止采集報文或請求應(yīng)答報文觸發(fā)的鏈路空閑動作標記；所述鏈路空閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模 塊收到鏈路空閑報文時，檢測鏈路空閑動作標記是否被觸發(fā)以及通信實體是否處于連接i青求 或視頻傳輸狀態(tài)，如果是，則將狀態(tài)切換至鏈路空閑狀態(tài)，并清鏈路空閑動作標記；所述鏈 路空閑與視頻傳輸狀態(tài)切換判斷模塊收到視頻數(shù)據(jù)報文時，檢測視頻傳輸動作標記是否被觸 發(fā)以及通信實體是否處于鏈路空閑狀態(tài)，如果是，則將狀態(tài)切換至視頻傳輸狀態(tài)，并清視頻 傳輸動作標記。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程視頻無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)加密模塊和數(shù) 據(jù)解密模塊分別維護著一個相同的密鑰集，所述數(shù)據(jù)加密模塊通過隨機函數(shù)獲得的隨機號査 詢密鑰集來選擇當前視頻數(shù)據(jù)的加密密鑰，通過RC4流加密算法加密后得到視頻數(shù)據(jù)報文的 密文部分，并以隨機號作為明文部分一起組成視頻數(shù)據(jù)報文；所述數(shù)據(jù)解密模塊根據(jù)視頻數(shù) 據(jù)報文明文部分的隨機號査詢密鑰集得到解密密鑰，以對密文部分進行解密處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種遠程視頻無線傳輸系統(tǒng)，包括用于發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的遠程設(shè)備和本地監(jiān)控中心，所述遠程設(shè)備上設(shè)有無線移動網(wǎng)絡(luò)模塊，以通過無線網(wǎng)絡(luò)與連接于互聯(lián)網(wǎng)上的中心主機相連接，所述本地監(jiān)控中心設(shè)有通信實體，所述遠程設(shè)備與通信實體基于TCP/IP協(xié)議進行通信。該系統(tǒng)實現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)在無線信道上的可靠、安全傳輸。
文檔編號H04N7/24GK101330353SQ20081007151
公開日2008年12月24日 申請日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者怡 吳, 廖珍連, 張存利, 暉 李, 瀟 林, 林小芳, 林梅燕, 沈連豐, 親 洪, 欽 涂, 穎 王, 蔡堅勇, 邵震洪, 郭紅英, 黃鴻強 申請人:福建師范大學