CN101951652B

CN101951652B - 一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法

Info

Publication number: CN101951652B
Application number: CN 201010252757
Authority: CN
Inventors: 李岩; 代万辉
Original assignee: Beijing Topshine Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Topshine Technology Co Ltd
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2030-08-13
Also published as: CN101951652A

Abstract

本发明公开了一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，包括如下步骤：(1)终端设备检测WiFi信号强度；(2)视频服务器判断检测到的WiFi信号强度是否大于或等于预设的阀值Th，当WiFi信号强度大于或等于预设的Th时，视频服务器切换至WiFi网络，当WiFi信号小于阀值Th时，视频服务器切换至3G网络。本发明的方法通过判断WiFi信号强度大小是否超过阀值来进行视频传输中的WiFi与3G自动切换，自动选择信号稳定的网络传输数据，并且还根据网络带宽动态调整视频传输的码流值，保证了视频传输的高质量。

Description

一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法

技术领域

本发明涉及视频图像传输在不同无线通信网络中进行切换的技术，特别是涉及在视频传输中WiFi与3G自动切换的方法。

技术背景

目前，随着公共安全要求的日益提高，视频监控越来越受到重视，其中无线监控具有成本低，安装方便灵活，应用性强等优点而得到广泛的应用。

3G技术作为第三代移动通信技术，最重要的特征是在网络速度上的提升。3G技术的广泛应用对于实时无线视频监控来说是一个重要实现方式。

视频编码就是指通过特定的压缩技术，将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式。视频编码技术是视频处理和传输的前提，对于高质量视频的传输具有相当大的意义。

目前视频编码技术、3G技术和WiFi技术目前得到了极大发展，各种技术得到了广泛的应用。特别是基于WiFi技术的无线视频监控越来越得到重视和广泛应用，同时，3G作为与WiFi形成互补的技术，也得到了广泛的应用。针对两种无线网络通信技术应用的不断加深，如何更好的将视频编解码技术和两种无线网络通信技术有机结合，提高无线网络视频传输的可靠性和适应性成为了我们需要面对的一个问题。

发明内容

本发明提供一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，能实现视频传输时WiFi网络和3G网络的自由切换并同时保证视频传输的高质量。

本发明的技术方案为：一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，包括如下步骤：

(1)终端设备检测WIFI信号强度；

(2)视频服务器判断检测到的WiFi信号强度是否大于或等于预设的阀值Th((threshold))，当WiFi信号强度大于或等于预设的阀值Th时，视频服务器切换至WiFi网络，当WIFI信号小于阀值Th时，视频服务器切换至3G网络。

所述阀值(Th)确定方法：

Th＝1/k*Pn

其中K为阀值驱动系数，Pn为当前WiFi无线电信号的强度。

所述Pn的检测方法如下：

首先终端设备检测接收装置上产生的WiFi无线电感应电流；

然后通过解调器将感应电流转换为数字信号，所述终端设备获得数字信号的强度Pn。

通过电磁感应定律，即不论任何原因，当穿过闭合导体回路所包围面积的磁通量Φm发生变化时，在回路中都会出现感应电动势εi，而且感应电动势的大小总是与磁通量对时间t的变化率

成正比。可知在天线上会产生一个感应电流，电流的大小通过下述公式体现：

I_{i} = - \frac{1}{R} \frac{d Φ_{m}}{dt}

接受天线的感应电流通过解调器(DA转换器)转换为相应的数字信号。终端设备就获得了当前无线电数字信号的强度(Pn)。

所述阀值驱动系数K与WiFi无线电损耗和视频传输的最低网络带宽相关，具体为：

K＝1/(无线电损耗*n+最低网络带宽*m)

其中m和n分别为量纲系数。如果设备在无线电损耗比较大的环境中使用，阀值就会相应的加大。如果要求视频传输带宽比较高的环境中如高清视频传输，那么阀值也会相应的增大。阀值根据用户的需求会做动态的调整。

WiFi无线电在空间传输，会出现一定的损耗。WiFi无线电在空间传输损耗的计算公式如下：

无线电损耗(以dB为单位)＝32.5+20*[log₁₀(频率，以Ghz为单位)+log₁₀(距离以米为单位)]+[环境影响损耗]

其中环境影响损耗与终端设备的使用环境有很大关系，终端设备的使用环境包括传播方式、电波频率、传输距离、媒质的电磁参量、地形等。

从上述公式可以看出终端设备(这里指的是带有无线网卡的设备装置)在频率一定的情况下，离接入点(即WiFi接入点)越远，损耗就越大，无线电信号就越弱，传输速度就越慢。

而最低网络带宽则是由接入点AP负载所决定的。WiFi是由AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或者接入点。AP(Access Point)的负载定义为结点每秒发送的数据，即结点发送数据时所占用的AP带宽，其单位可以为bits/s或packets/s；而在AP上的网络流量不但包括上行数据，下行数据和协议开销也会占用AP带宽资源，因此，最低网络带宽应以当前的流量来计算如下：

最低网络带宽P＝AP吞吐率+AP发送的数据量+协议开销…

网络传输速率即无线AP的负载，由于AP发送的数据只占到AP负载中很少的一部分。因此在满足视频信号传输完整性的情况下需要一个的最低网络带宽P，该带宽要能满足上述公式的要求，而阀值Th需要≥最低网络带宽P。

所述视频服务器切换至WIFI网络的方法为：

A、终端设备向视频服务器发送WIFI注册信息，视频服务器认证注册信息，认证通过后关闭3G网络，并保存终端设备和视频服务器的状态信息。

B、在视频服务器上的缓存区存放注册认证时间段的视频数据；

C、终端设备自动设置IP信息，视频服务器控制路由器切换到WiFi网络；

D、视频服务器上的平台软件自动切换到WiFi网络设置状态。

当终端设备检测到WiFi网络的信号强度高于阀值的时候，通过WiFi向服务器提出注册申请，然后关闭3G网络接口，同时开通WiFi网络的路由，系统缓存图像信息。这样就完成系统从3G网络向WiFi网络的路由切换。

视频服务器切换到WiFi网络后，根据网络带宽情况，通过设置终端设备上的视频编码器的编码参数来动态调整视频传输的码流值，以适应不同网络带宽的要求。

所述视频服务器切换至3G网络的方法为：

A、终端设备向3G网络服务提供商发送拨号信息；拨号成功后，终端设备向视频服务器发送3G注册信息；视频服务器认证注册信息，认证通过后关闭WiFi网络接口，并保存终端设备和视频服务器的状态信息；

B、在视频服务器上的缓存区存放拨号和注册时间段的视频数据；

C、终端设备自动设置IP信息，视频服务器控制路由器切换到3G网络；

D、视频服务器上的平台软件自动切换到3G网络设置状态。

视频服务器切换到3G网络后，根据网络带宽情况，通过设置终端设备上的视频编码器的动态编码参数实现动态调整视频传输的码流值，以适应不同网络带宽的要求。

本发明的方法通过判断WIFI信号强度大小是否超过阀值来进行视频传输中的WIFI与3G自动切换，自动选择信号稳定的网络传输数据，并且还根据网络带宽动态调整视频传输的码流值，保证了视频传输的高质量。

附图说明

图1是实现本发明所需要的系统结构示意图；

图2是本发明实施例的流程示意图；

图3是实施例中3G网络向WiFi网络切换的流程示意图

图4是实施例中从WiFi网络向3G网络切换的流程示意图

具体实施方式

本实施例的方法针对的系统是视频监控系统，见图1。该系统包括终端设备，如摄像装置111，其配备WiFi模块100和3G模块104两个通信接口，两个通信接口分别跟WiFi网络102和3G网络105进行通信，WiFi网络102通过WiFi网关(又称WiFi热点)103和因特网107进行相连，这样视频服务器108就能通过因特网107和WiFi网络102获得摄像头111的数据信息。3G网络105通过3G网关(又称3G基站)106和因特网107进行相连，这样视频服务器108通过因特网107和3G网络105获得了摄像头111的数据信息。

用户110通过客户端109就可以查看到视频服务器108上的视频信息。

本发明的目的是在上述系统中，根据网络的稳定性，实现视频传输在WiFi网络和3G网络中的自动切换，并根据网络带宽，动态调整视频传输的码流值，从而保证视频传输的质量。

其方法如下：

一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，包括如下步骤：

(1)摄像装置111检测WiFi接收信号强度；接收信号强度为：

接收信号强度＝发射功率+接收信号增益+发射天线增益-电线和缆头的衰减-自由空间损耗

阀值(Th)的公式为：

Th＝1/k*Pn (1)

其中K为阀值驱动系数，Pn为当前WiFi无线电信号的强度。

Pn的检测方法如下：

首先终端设备检测接收装置上产生的感应电流，感应电流大小：

I_{i} = - \frac{1}{R} \frac{d Φ_{m}}{dt} - - - (2)

K的计算公式为：

K＝1/(无线电损耗*n+最低网络带宽*m) (3)

其中m和n分别为量纲系数。

而无线电损耗的公式为：

无线电损耗(以dB为单位)＝32.5+20*[log₁₀(频率，以Ghz为单位)+log₁₀(终端设备到WIFI接入点之间的距离，以米为单位)]+[环境影响损耗] (4)

最低网络带宽P＝AP吞吐率+AP发送的数据量+协议开销 (5)

阀值的确定除和WiFi无线电信号的强度，无线电信号的损耗和WiFi网络的带宽相关，也可以根据用户的要求进行动态调整。

具体的，当系统处于3G网络连通状态下时，需要从3G网络切换到WiFi网络，需要经过以下步骤：(参见图3)

A、进行WiFi接入

摄像装置111向视频服务器108发送WiFi注册信息，视频服务器108认证注册信息，认证通过，保存摄像装置111和视频服务器108的状态信息。视频服务器108做好从3G网络向WiFi网络切换的准备。

B、计算WiFi带宽情况，动态适应码流值

视频服务器108计算当前WiFi网络的带宽情况，通过设置摄像装置111上的视频编码器的编码参数来动态调整视频传输的码流值，使其能够稳定可靠的传输视频信息。

C、缓存图像资料

在系统判断到需要进行网络系统切换时，由于设备在注册认证，网络切换等过程需要一定的时间，所以在视频服务器108上需要开辟一段缓冲区，用来存放注册认证时间段的视频数据，防止发生视频传输的数据丢失。

D、系统路由切换

摄像装置111根据当前的WiFi无线电信号强度的值是否大于当前预设的阀值，当信号强度大于预设的阀值后，摄像装置111通知视频服务器108网络需要切换到WiFi网络模式。开始初始化摄像装置111的WiFi模块100，并通过WiFi网络102向视频服务器108进行注册认证，认证通过后摄像装置111打开WiFi模块100，关闭3G模块104。系统网络就由3G网络向WiFi网络路由切换。

E、平台切换

当摄像装置111从3G网络向WiFi网络进行路由切换后，摄像装置111通过WiFi网络102向视频服务器108发送切换成功信息，视频服务器108上的平台软件自动切换到WiFi网络设置状态，并发送当前网络状态信息到客户端。

F、客户端切换

客户端109接收视频服务器108发送的网络状态信息，根据该网络状态信息设置客户端109的网络为WiFi网络设置。并向用户110显示通过WiFi网络传输的视频数据。

系统在3G信号状态下时，当系统检测到WiFi网络的信号强度高于阀值的时候，系统会通过WiFi向服务器提出注册申请，然后通过关闭3G网络，同时通过开通WiFi网络的路由，系统缓存图像信息，完成系统从3G网络向WiFi网络的路由切换。最终使用户110能查看到通过WiFi传输的视频信号。

当系统的初始状态是处于WiFi网络向视频服务器传输数据的状态时，系统检测到WiFi网络信号强度降低到阀值Th以下或认为当前已经不在WiFi网络的覆盖范围内，就需要从WiFi网络切换到3G网络。具体参见图4。如下：

A、拨号连接3G

a)摄像装置111向3G网络服务提供商发送拨号信息，等待3G拨号信息发送成功。

b)当拨号成功后，摄像装置111通过3G网络105向视频服务器108发送3G注册信息，并保存摄像装置111和视频服务器108的状态信息。视频服务器108做好从WiFi网络向3G网络切换的准备

B、计算3G带宽情况，动态适应码流值

视频服务器108计算当前3G网络的带宽情况，通过设置摄像装置111上的视频编码器的编码参数来动态调整视频传输的码流值，使其能够稳定可靠的传输视频信息。

C、视频缓存

从WiFi网络向3G网络切换的过程中，由于需要一定拨号时间和注册时间。所以视频服务器108需要开辟一段缓冲区，以缓存当前的视频数据，防止发生视频传输的数据丢失。

D、系统路由切换

视频服务器108认证通过后，初始化摄像装置111的3G模块104后打开该模块，关闭WiFi模块100。系统就由3G网络向WiFi网络路由切换。

E、平台切换

在摄像装置111选择从WiFi向3G切换后，视频服务器108上的平台软件自动切换到3G网络设置状态，并发送当前网络状态信息到客户端。

F、客户端切换

系统在切换过程中，会根据当前网络的带宽情况计算当前视频传输的码流大小，摄像装置或者现场视频服务器会发送带宽信息到视频服务器，视频服务器调通过设置终端设备上的视频编码器的编码参数来动态调整视频传输的码流值，做到动态的适应。

Claims

1.一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，包括如下步骤：

（1）终端设备检测WiFi信号强度；接收信号强度=发射功率+接收信号增益+发射天线增益-电线和缆头的衰减-自由空间损耗；

（2）视频服务器判断检测到的WiFi信号强度是否大于或等于预设的阀值Th，当WiFi信号强度大于或等于预设的Th时，视频服务器切换至WiFi网络，当WiFi信号小于阀值Th时，视频服务器切换至3G网络；

所述阀值为：

Th=1/K*Pn

其中K为阀值驱动系数，Pn为当前WiFi无线电感应电信号的强度；所述Pn的检测方法如下：

首先，终端设备检测接收装置上产生的无线电感应电流；然后，通过解调器将感应电流转换为数字信号，所述终端设备获得数字信号的强度Pn；所述阀值驱动系数K为：

K=1/(WiFi无线电损耗*n+最低网络带宽*m)

其中m和n分别为量纲系数；所述无线电损耗的计算方法为：

WiFi无线电损耗=32.5+20*[㏒₁₀（无线电发射频率）+㏒₁₀（终端设备到WiFi接入点之间的距离）]+环境影响损耗；

其中，WiFi无线电损耗以dB为单位，无线电发射频率以Ghz为单位，终端设备到WiFi接入点之间的距离以米为单位；

所述视频服务器切换至WiFi网络的方法为：

A、终端设备向视频服务器发送WiFi注册信息，视频服务器认证注册信息，认证通过，保存终端设备和视频服务器的状态信息；

D、视频服务器上的平台软件自动切换到WiFi网络设置；

所述视频服务器切换到WiFi网络后，根据网络带宽情况，通过设置终端设备上的视频编码器的编码参数来动态调整视频传输的码流值。

2.根据权利要求1所述的视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，其特征在于所述视频服务器切换至3G网络的方法为：

A、终端设备向3G网络服务提供服务器发送拨号信息；拨号成功后，终端设备向视频服务器发送3G注册信息；视频服务器认证注册信息，认证通过后保存终端设备和视频服务器的状态信息；

D、视频服务器上的平台软件自动切换到3G网络设置；

所述视频服务器切换到3G网络后，根据网络带宽情况，通过设置终端设备上的视频编码器的编码参数来动态调整视频传输的码流值。