异构网络视频监控系统中间件技术的应用研究

摘要：本文建立一个能与各种网络视频监控设备互联互通、基于SIP数据传输协议(同时兼容H.323)互联互通的基础中间件；进而深入应用软件的资源层、业务层和表现层建立应用中间件；最终面向具体应用领域建立领域应用框架（或平台），从而全方位支撑网络的视频监控系统的综合集成。该系统已经应用于国家高考网络视频监控系统，取得了良好的效果。

关键词：SIP；中间件；网络视频监控

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 01-0000-02

Application Study of Heterogeneous Network Video Surveillance System Middleware Technology

Hu Zhongyi

(Guangzhou City Alliance Software Technology Co., Ltd.,Guangzhou510000,China)

Abstract:Building an application flat that can connect more network video monitor device.This system based on SIP protocol and oriented application software middleware in order to support integration of network video monitor system.This system have applied in college entrance examination of China.

Keyworks:SIP protocol;Middleware;Network video monitor

一、前言

研究基于网络的分布式异构数字视频监控平台系统的中间件关键技术，以及基于网络视频传输的视频信息接入平台技术。建立一个能与各种网络视频监控设备互联互通、基于SIP数据传输协议(同时兼容H.323)互联互通的基础中间件；进而深入应用软件的资源层、业务层和表现层建立应用中间件；最终面向具体应用领域建立领域应用框架（或平台），从而全方位支撑网络的视频监控系统的综合集成。实现多级分布式视频监控。

主要包括连接不同视频监控硬件产品、多网络视频通信协议互联、视频质量保证技术，多级视频监控管理平台等，研发基于IP网络的数字视频监控系统，并在跨地域考试的实时监控应用基础上，进行技术和产品的应用研究。

二、国内外研究现状

（一）信令控制协议。由于标准不统一且控制通道和媒体处理不分离，视频监控业务的开展受到一定的局限性。

1.标准不统一。由于视频监控主要应用于本地监控，国际上并没有形成相关的标准，视频监控厂家各自为政，产品之间也没有采用任何协议来支持互通，各厂商之间甚至厂商自己的产品之间有时都不能互连，无法组成能容纳不同厂商产品的监控系统。

2.控制通道和媒体处理不分离。目前很多网络监控系统主要采用HTTP协议，视频通过HTTP协议以流媒体方式进行传输，没有区分媒体通道与控制通道，而是采用共用一条HTTP通道。随着网络的发展，监控规模的不断扩大，这对于视频监控的可管理、大规模运营是极不为利的。

网络监控系统进行媒体承载和控制的分离，对于媒体承载部分比较明确，可采用IETF专门为流媒体传输制定的协议RTSP（实时流传输协议），也可采用IETF为实时视音频传输制定的协议RTP/RTCP（实时传输协议/实时传输控制协议）。对于视频监控的控制协议，为视频监控制定一个专门的协议标准是不太现实的。比较可行的办法是借用现有成熟稳定的信令控制协议，目前，可以借用的协议是广泛用于视频会议、VoIP应用的H.323体系与SIP（会话初始协议）。H.323提供了在基于IP网络上进行多媒体通信的规范，H.323是一个复杂而庞大的协议族，现阶段是视频应用的主流技术。然而由于其过于复杂，现在正受到基于SIP协议视频应用的挑战。IETF提出的SIP是用于建立多方多媒体通信的规范。SIP具备简单灵活、分布式控制等优点，有望广泛应用于视频监控领域。

（二）SIP的发展与应用。基于SIP协议既能够组建纯SIP的下一代视频多媒体网，也能够与软交换结合组建下一代视频多媒体网，完全可以适应应用的需要。由于SIP本身具有的简单灵活、分布式控制以及对移动性良好支持等优点，随着Internet的迅猛发展，尤其在最近的两年时间内，由IETF首先提出的SIP协议已经开始被ITU-T SG16、ETSI TIPON(欧洲标准化组织)、IMTE等各种标准化组织所接受，并在这些组织中成立了与SIP相关的工作组。特别是作为ITU-T SG16主要成员，在多年发展H323应用的基础上，针对SIP应用在视频领域的特点，提出了SIP的应用指导，并推出了相应的SIP协议栈，使得ITU的成员实现了这两种协议之间的互通性。视频多媒体需求的大众化以及SIP相关技术的逐渐成熟，SIP已成为新兴的视频多媒体领域的主流信令控制协议。

纯SIP组网的运营模式与传统的运营模式不同，它没有长途和本地之分，主要是基于内容或者服务的运营模式。利用SIP可快速组网，灵活部署业务，为用户提供可移动的视讯服务。

基于SIP组建网络为用户提供语音、数据和视频的移动多媒体应用已经开始崭露头角。目前国外厂商已经推出了基于SIP的即时信息、语音和视频等应用。如微软的Windows XP采用SIP信令协议，这意味着SIP能够在个人计算机上实现视频多媒体应用；3GPP(Third Generation Partnership Project)采用了SIP的3G体系结构计划，SIP成为3G用户建立包括视频在内的实时通信会话的基石。

三、中间件系统设计

系统开发环境：采用Java作为开发语言，开发环境为Windows XP，数据库系统为SQL Server 2000。采用J2EE架构进行中间件的开发。

四、中间件的开发

中间件是位于平台(硬件和操作系统)和应用之间的通用服务，如图1所示，这些服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实现。

中间件所包括的范围十分广泛，针对不同的应用需求涌现出多种各具特色的中间件产品。但至今中间件还没有一个比较精确的定义，因此，在不同的角度或不同的层次上，对中间件的分类也会有所不同。由于中间件需要屏蔽分布环境中异构的操作系统和网络协议，它必须能够提供分布环境下的通讯服务，我们将这种通讯服务称之为平台。基于目的和实现机制的不同，将平台分为以下主要几类：

1.远程过程调用（Remote Procedure Call）

2.面向消息的中间件（Message-Oriented Middleware）

3.对象请求（Object Request Brokers）

它们可向上提供不同形式的通讯服务，包括同步、排队、订阅、广播等等，在这些基本的通讯平台之上，可构筑各种框架，为应用程序提供不同领域内的服务，如事务处理监控器、分布数据访问、对象事务管理器OTM等。平台为上层应用屏蔽了异构平台的差异，而其上的框架又定义了相应领域内的应用的系统结构、标准的服务组件等，用户只需告诉框架所关心的事件，然后提供处理这些事件的代码。当事件发生时，框架则会调用用户的代码。用户代码不用调用框架，用户程序也不必关心框架结构、执行流程、对系统级API的调用等，所有这些由框架负责完成。因此，基于中间件开发的应用具有良好的可扩充性、易管理性、高可用性和可移植性。本系统主要开发如下几个部分内容：

（一）远程过程调用。远程过程调用是一种广泛使用的分布式应用程序处理方法。一个应用程序使用RPC来“远程”执行一个位于不同地址空间里的过程，并且从效果上看和执行本地调用相同。

消息调用中间件(KD-iLink)

此消息中间件主要针对网络视频监控系统的应用层提供数据交互接口、调用、同步等目的设计的。

以下代码是client端连接Server端的proxy调用的代码段。

package test；

import javax.servlet.sip.SipServlet；

import javax.servlet.sip.SipServletRequest；

import java.io.IOException；

public class SimpleUasServlet extends SipServlet{

protected void doInvite(SipServletRequest req)

throws IOException{

req.createResponse(180).send()；

req.createResponse(200).send()；

}

protected void doBye(SipServletRequest req)throws IOException{

req.createResponse(200).send()；

req.getApplicationSession().invalidate()；

}

}

（二）面向消息的中间件。MOM指的是利用高效可靠的消息传递机制进行平台无关的数据交流，并基于数据通信来进行分布式系统的集成。通过提供消息传递和消息排队模型，它可在分布环境下扩展进程间的通信，并支持多通讯协议、语言、应用程序、硬件和软件平台。消息传递和排队技术有以下三个主要特点：

1.通讯程序可在不同的时间运行。

2.对应用程序的结构没有约束。

3.程序与网络复杂性相隔离。

下面代码MOM是维护消息队列、维护程序和队列之间的关系、处理网络的重新启动和在网络中移动消息等过程。

public class Sample_TimerServlet extends SipServlet

implements TimerListener {

private TimerService timerService；

private static String TIMER_ID = "NOTIFY_TIMEOUT_TIMER"；

public void init() throws ServletException {

try {

timerService =

(TimerService)getServletContext().getAttribute

("javax.servlet.sip.TimerService")；

}

catch(Exception e) {

log ("Exception initializing the servlet "+ e)；

}

}

（三）对象请求。对象请求(ORB)是对象总线，它在CORBA规范中处于核心地位，定义异构环境下对象透明地发送请求和接收响应的基本机制，是建立对象之间client/server关系的中间件。ORB使得对象可以透明地向其他对象发出请求或接受其他对象的响应，这些对象可以位于本地也可以位于远程机器。ORB拦截请求调用，并负责找到可以实现请求的对象、传送参数、调用相应的方法、返回结果等。

（四）事务处理监控。事务处理监控（Transaction processing monitors）最早出现在大型机上，为其提供支持大规模事务处理的可靠运行环境。随着分布计算技术的发展，分布应用系统对大规模的事务处理提出了需求，比如商业活动中大量的关键事务处理。事务处理监控界于client和server之间，进行事务管理与协调、负载平衡、失败恢复等，以提高系统的整体性能。它可以被看作是事务处理应用程序的“操作系统”。

五、结论

本系统采用分布对象技术，以及软总线加软构件的总体结构，通过对象、消息、适配器和包装器等机制。建立与各种网络视频监控设备互联互通、数据传输协议互联互通的基础中间件；深入应用软件的资源层、业务层和表现层建立应用中间件；最终面向具体应用领域建立领域应用框架（或平台），从而全方位支撑信息系统的综合集成。实现多级分布式视频监控。

系统已经应用于广东省国家高考网上视频监控系统中进行应用，取得了良好的应用效果。

参考文献：

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