CN106535141B - 一种面向智能巡查系统的poc实时对讲实现方法 - Google Patents

一种面向智能巡查系统的poc实时对讲实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法，包括：对讲群组中的一台或多台客户端向语音服务器发送对讲请求，语音服务器根据接收到的对讲请求POC_Request判断是否该对讲群组中已经有其他客户端处于对讲状态，如果是，则语音服务器判断发送对讲请求的客户端的优先级是否高于当前处于对讲状态的客户端的优先级，若是则语音服务器切断当前处于对讲状态的客户端的通话，并向该客户端发送POC_Revoke信令，以释放其通话过程，语音服务器向发送对讲请求的客户端发送授权信令POC_Granted，以指示该客户端获得会话权。本发明能够解决现有SIP会话协议存在的不能进行会话权管理，同时在类似于智能巡查专业应用领域的系统中实现起来比较复杂，且会加重系统额外负担的技术问题。

Description

一种面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法
技术领域
本发明属于通信应用领域，更具体地，涉及一种面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法。
背景技术
当前，随着通信技术、智能化水平的不断提高，森林保护、安保巡查、领域提出了智能巡查的概念，智能巡查终端应运而生，这些终端都设计有无线一键通功能(PTT OverCellular，简称POC)。实现POC功能需要一种实时对讲方法支撑。这种POC业务功能主要到达以下目的：一是要实现一种双向的、半双工、即时的多方通信方式，每次最多只能有一个人发言，其他人只能接听；二是实现会话成员管理，允许客户端与一个或多个客户端进行通信；三是会话权管理，具有较高优先级的成员可以进行抢线操作，能打断原会话并获得会话权开始讲话，对相同优先级的客户端间则要求实现谁先按POC键谁就获得会话权。
目前，在应用层控制协议中应用广泛的会话协议是会话发起协议(SessionInitiation Protocol，简称SIP)体系，它是一个基于文本的应用层控制协议，可以支持并应用于语音、视频、数据等多媒体业务。对SIP协议进行裁剪、调整或修改可以实现半双工会话和集群组呼业务(比如，“基于SIP协议实现集群通信系统中的组呼业务”一文中对SIP协议实现了集群组呼)。然而，由于SIP会话协议仅仅是描述在同一域中客户端如何建立和维持会话，其并不能进行会话权管理(如，第三方客户端不能“强行插入”到已有会话中)；另一方面，由于SIP协议体系过于庞大，基于SIP协议体系的实现方法在类似于智能巡查专业应用领域的系统中实现起来比较复杂，且加重了系统的额外负担。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法，其目的在于，解决现有基于SIP会话协议的实现方法存在的不能进行会话权管理，同时在类似于智能巡查专业应用领域的系统中实现起来比较复杂，且会加重系统额外负担的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法，包括步骤：
(1)对讲群组中的一台或多台客户端向语音服务器发送对讲请求POC_Request；
(2)语音服务器根据接收到的对讲请求POC_Request判断是否该对讲群组中已经有其他客户端处于对讲状态，如果是，则进入步骤(4)；否则表示当前语音服务器处于空闲状态，则进入步骤(3)；
(3)语音服务器根据该对讲请求向对应的客户端发送授权信令POC_Granted，指示该客户端获得会话权，然后进入步骤(7)；
(4)语音服务器判断发送对讲请求的客户端的优先级是否高于当前处于对讲状态的客户端的优先级，若是则进入步骤(5)，否则进入步骤(13)；
(5)语音服务器切断当前处于对讲状态的客户端(低优先级)的通话，并向该客户端发送POC_Revoke信令，以释放其通话过程；
(6)语音服务器向发送对讲请求的客户端发送授权信令POC_Granted，以指示该客户端获得会话权；
(7)接受到该授权指令的客户端向语音服务器发送确认信息，该确认信息中包含确认指令POC_ACK以及该客户端参与对讲的参数信息，语音服务器将该参数信息转发到对讲群组中的所有客户端和流媒体服务器，以表示该客户端已经申请对讲成功；
(8)客户端将参数信息推送到流媒体服务器以转发到对讲群组中的其他客户端，其他客户端在获得参数信息中的RTSP地址后进行语音播放，然后转入步骤(9)；
(9)语音服务器判断对讲结束的方式是当前对讲的客户端发出，还是对讲群组内的其他客户端发出，若是客户端发出，则进入步骤(10)；若是对讲群组内的其他客户端发出，则转入步骤(11)；
(10)客户端停止讲话并向语音服务器发送POC_Release通知，以表示对讲结束，然后转入步骤(14)；
(11)语音服务器判断从当前时间开始的1分钟内是否有对讲群组内的其他客户端发起对讲请求，若是，则返回步骤(1)；否则进入步骤(12)；
(12)语音服务器主动切断当前处于对讲状态的客户端的通话，并向该客户端发送POC_Revoke信令，以释放其会话过程，然后转入步骤(14)；
(13)语音服务器向申请对讲的客户端发送POC_Deny信令，拒绝其发起的对讲请求；
(14)语音服务器向群组内所有客户端发送POC_Idle信令，以通知其目前语音服务器处于空闲状态。
优选地，步骤(2)具体为，语音服务器的状态预先设定为空闲态和对讲态，当它收到对讲请求时，语音服务器会查看自身处于哪一种状态。若是对讲态，则表示对讲群组中已经有其他客户端正在进行通话；若是空闲态，则表示当前对讲群组中客户端发起对讲。
优选地，步骤(4)中，若多台客户端同时向该语音服务器发送对讲请求，则语音服务器根据每台客户端的优先级高低依次处理这些对话请求，每个客户端的优先级预先设定为Xi，Xi＝0，1，2，3…n，其中n为自然数，Xi的值越小则优先级越高。
优选地，客户端参与对讲的参数信息包括流媒体RTSP地址、会话群组ID、客户端ID以及该客户端在对讲群组中的优先级。
优选地，步骤(13)中，当前处于对讲状态的客户端仍处于对讲状态。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提出了面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法，较好的实现了双向的、半双工、即时的多方通信方式，实现了对会话成员的管理，并且通过设定成员优先级能够方便的管理会话权。此外，与基于现有SIP协议体系的实现方法相比，本发明轻便简洁，实现方法简单、可靠、成本低、对应用系统产生的负担小、性能优异，可在类似智能巡查专业应用领域中广泛应用，满足了客户端的特殊要求，提供了面向智能巡查终端对讲通用性设计的解决方案，实用性强，易于推广。
(2)本发明能够有效提高会话效率，信道建立迅速，对抢线能做出及时响应，清晰明确的提出了在半双工对讲机制各个信令的交互顺序，是一种稳定、易于实现的对讲方法。
(3)本发明方法采用Websocket技术实现通信过程中控制信令的交互和传递，websocket技术相比http来说是一个持久化的协议，可以快速响应消息，降低对带宽和信道的额外负担，提高了工作效率和资源利用率，从而也提高了本发明应用系统的性能。
(4)本发明提供的解决方案中涵盖了手持智能移动巡查终端和PC端两部分，是一种实现了跨平台的实时对讲方法。
附图说明
图1是本发明面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法的一种系统图。
图2是本发明面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法的另一种系统图。
图3是本发明面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法的流程图。
图4是本发明面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法中的场景1的信令交互图。
图5是本发明面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法中场景2的信令交互图。
图6是本发明面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法中场景3的信令交互图。
图7是本发明面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法中场景4的信令交互图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法应用在智能巡查管理系统之中，包括以下功能子系统，如图1和图2所示：
第一子系统A包括手持智能移动巡查终端A1和值班用PC机A2，主要用以推送音频数据和播放音频数据。
第二子系统是语音服务器B，用以发送和接受本发明提供的各种控制信令，分析信令内容，按协议流程实现本发明设计的各种协议。
第三子系统是流媒体服务器C，主要用以转发A1和A2推送的RTSP流。
图1和2中，控制信令采用Websocket技术进行通讯，在第二子系统中采用python编程语言实现信令分析和流程控制。
本发明设计的信令报文结构如下表1所述，报文有三部分组成：“报文类型”、“信令类型”和“报文数据包”。“报文类型”和“信令类型”充当报头信息，“报文数据包”则涵盖了通信所需要的参数信息。其中“报文类型”和“信令类型”为必选项，其数据长度为定长(5个字节)，“报文数据包”为可选项，其数据长度可变。
表1报文格式组成
具体地：“报文类型”数据长度为定长，占有2个字节，通过编码指出了报文的传输方向。“报文类型”的组成如下表2所述，首字节编码为0x99，表示从这个字节开始到包括下一个字节的数据都是用来说明报文类型的。若报文类型编码为0x990x01时，表示这是从巡查终端A发送到语音服务器B的报文，即方向为A->B；若报文类型编码为0x990x10时，表示这是从语音服务器B发送到巡查终端A的报文，即方向为B->A。
表2报文类型
“信令类型”数据长度为定长，占有3个字节，通过不同的编码清晰的划分了控制信令并进行定义。“信令类型”的组成如下表3所述，首字节编码为0x98，表示从这个字节开始到包括下一个字节的数据都是用来说明控制信令类型的。具体的，若控制信令类型编码为0x980000时，信令定义为POC_Idle，表示服务器处于初始状态，用以告知所有组员服务器处于空闲状态；若控制信令编码为0x980001时，信令定义为POC_Granted，用以告知对某个终端进行会话权授权；若控制信令编码为0x980010时，信令定义为POC_Taken，表示由服务器发送给通话组内的所有客户端的信令，用以告知有人正在讲话；若控制信令编码为0x980011时，信令定义为POC_Deny，用以告知终端拒绝对讲请求；若控制信令编码为0x980100时，信令定义为POC_Revoke，用以注销释放该通话过程；若控制信令编码为0x980101时，信令定义为POC_Request，用以表示终端请求对讲；若控制信令编码为0x980110时，信令定义为POC_ACK，用以表示终端申请对讲成功确认收到服务器的POC_Granted信令；若控制信令编码为0x980111时，信令定义为POC_Release，用以告知服务器终端讲话结束，请求结束对讲。
表3信令类型及含义
“报文数据包”数据长度可变，涵盖了通信所需要的参数信息。“报文数据包”的组成如表5所述，它由4个属性组成，分别为会话群组ID、客户端ID、优先级、RTSP路径。其中属性的编码结构如下表4所述，按照Key-Length-Value的格式进行编码，一条属性信息由三部分组成，第一部分为Key(键)，在表5中给出了各个属性Key的编码，第二部分为编码的字节长度Length，第三部分为属性的具体信息Value(值)。具体的如表5所述，“报文数据包”第一个属性为会话群组ID(GroupID),首字节为0xA0，即GroupID的Key，其Length和Value则根据实际情况进行编码；第二个属性为客户端ID(ClientID),其Key编码为0xA1，Length和Value则根据实际情况进行编码；第三个属性为优先级(Auth)，表示发起此次对讲的终端优先级大小，其Key编码为0xA2，Length和Value则根据实际情况进行编码；第四个属性为RTSP路径信息，用以描述终端的RTSP流地址，其Key编码为0xA3，Length和Value则根据实际情况进行编码。
表4报文数据包中属性的编码结构
1Byte 字节长度可变 字节长度可变
Key Length Value
标志位，定义属性 编码字节的长度 属性的具体编码
本发明面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法由2个模块组成，其中模块1阐述了群组成员的管理，模块2阐述了话语权的管理。
具体地，模块1阐述了对会话群组成员的管理，由4个小部分组成，阐述如下：
(1.1)“单呼”功能，即会话群组内的成员可以对同一群组任一成员发起一对一对讲。具体地，如下表5所述中的“报文数据包”属性GroupID表示使用该智能巡查终端的客户端所属的会话群组，具有相同GroupID的客户端之间可以进行组间对讲，客户端可以通过选择组内任意客户端的ID发起一对一对讲请求，会话中允许抢线，具体规则参考模块2；
表5报文数据包组成
(1.2)“群呼”功能，即会话群组内的成员可以向同一群组的所有人或部分人发起对讲。具体地，如表5所述中的“报文数据包”属性GroupID表示终端所属的会话群组，具有相同GroupID的客户端之间可以进行组间对讲，客户端可以通过选择组内任意客户端的ID发起一对多对讲请求，会话中允许抢线，具体规则参考模块2；
(1.3)“强插”功能，即由高优先级的客户端设定不同的会话群组，高优先级的客户端可以对群组进行管理，对任意会话在开始或进行中都可向群组中添加新成员参与会话对讲。具体地，如表5所述中的“报文数据包”属性GroupID表示终端所属的会话群组，高优先级的客户端通过更改GroupID，可以让客户端加入到特定的、正在通话中的群组中，即实现“强插”操作；
(1.4)“强踢”功能，即由高优先级的客户端设定不同的会话群组，高优先级的客户端可以对群组进行管理，对任意会话都可踢掉正在群组会话中的某一个组员。具体地，如表5所述中的“报文数据包”属性GroupID表示终端所属的会话群组，高优先级的客户端通过更改GroupID，可以将正在特定的、正在通话中的群组中的某成员移除，即实现“强踢”操作，执行此操作后，该客户端立即结束会话；
语音服务器Server对客户端会话权授予的原则设定如下：
原则是同优先级的客户端之间先发送对讲请求则先获得会话权，不同优先级的客户端之间永远是最高优先级的客户端获得会话权。具体地，对于有若干个具有相同优先级的客户端们先后向Server发送POC_Request信令，Server将根据时间顺序对最早发送该信令的客户端发送POC_Granted信令进行授予会话权。对于有若干个优先级不同的客户端先后或同时发来POC_Request信令，Server将会对具有最高优先级的客户端发送POC_Granted通知进行授予会话权。
如图3所示，本发明面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法包括以下步骤(其中本方法所涉及的控制信令定义如上表3所述)：
(1)对讲群组中的一台或多台客户端向语音服务器发送对讲请求POC_Request；
(2)语音服务器根据接收到的对讲请求POC_Request判断是否该对讲群组中已经有其他客户端处于对讲状态，如果是，则进入步骤(4)；否则表示当前语音服务器处于空闲状态，进入步骤(3)；具体而言，语音服务器的状态预先设定为空闲态和对讲态，当它收到对讲请求时，语音服务器会查看自身处于哪一种状态。若是对讲态，则表示对讲群组中已经有其他客户端正在进行通话；若是空闲态，则表示当前对讲群组中客户端可以发起对讲；
(3)语音服务器根据该对讲请求向对应的客户端发送授权信令POC_Granted，指示该客户端获得会话权，然后进入步骤(7)；
(4)语音服务器判断发送对讲请求的客户端的优先级是否高于当前处于对讲状态的客户端的优先级，若是则进入步骤(5)，否则进入步骤(13)；其中，若多台客户端同时向该语音服务器发送对讲请求，则语音服务器根据每台客户端的优先级高低依次处理这些对话请求，每个客户端的优先级预先设定为Xi(Xi＝0，1，2，3…n，其中n为自然数)，Xi的值越小则优先级越高。若客户端为高优先级的客户端则优先级为0，表示具有最高的优先级；
(5)语音服务器切断当前处于对讲状态的客户端(低优先级)的通话，并向该客户端发送POC_Revoke信令，以释放其通话过程；
(6)语音服务器向发送对讲请求的客户端发送授权信令POC_Granted，以指示该客户端获得会话权；
(7)接受到该授权指令的客户端向语音服务器发送确认信息，该确认信息中包含确认指令POC_ACK以及该客户端参与对讲的参数信息(包括流媒体RTSP地址、会话群组ID、客户端ID以及该客户端在对讲群组中的优先级等)，语音服务器将该参数信息转发到对讲群组中的所有客户端和流媒体服务器，以表示该客户端已经申请对讲成功；
(8)客户端将参数信息推送到流媒体服务器以转发到对讲群组中的其他客户端，其他客户端在获得参数信息中的RTSP地址后进行语音播放，然后转入步骤(9)；
(9)语音服务器判断对讲结束的方式是当前对讲的客户端发出，还是对讲群组内的其他客户端发出，若是当前对讲的客户端发出(例如通过主动松开POC键)，则进入步骤(10)；若是对讲群组内的其他客户端发出，则转入步骤(11)；
(10)客户端停止讲话并向语音服务器发送POC_Release通知，以表示对讲结束，然后转入步骤(14)；
(11)语音服务器判断从当前时间开始的规定时长(规定时长设定为1到10分钟)内是否有对讲群组内的其他客户端发起对讲请求，若是，则返回步骤(1)；否则进入步骤(12)；
(12)语音服务器主动切断当前处于对讲状态的客户端的通话，并向该客户端发送POC_Revoke信令，以释放其会话过程，然后转入步骤(14)；
(13)语音服务器向申请对讲的客户端(低优先级)发送POC_Deny信令，拒绝其发起的对讲请求；此时，当前处于对讲状态的客户端(高优先级)仍处于对讲状态；
(14)语音服务器向群组内所有客户端发送POC_Idle信令，以通知其目前语音服务器处于空闲状态；
本方法实现空闲时候的会话管理，同时也能实现对会话权的管理。其中，本方法能实现高优先级抢断低优先级客户端话语权，实现低优先级抢高优先级被拒绝，实现会话时长控制。其中提供了四种场景描述,具体阐述如下：
如图4所示，实现空闲时候的会话管理，图4描述了只有客户端Client1发起会话并获得会话权、完成对讲后主动断开连接的会话场景。具体地，按步骤(1)-(2)-(3)-(7)-(8)-(9)-(10)-(14)所述。
如图5所示,实现高优先级抢断低优先级客户端话语权，图5描述了这样的会话场景：当具有优先级为X1的客户端Client1已经获得会话权，但是客户端Client2具有更高优先级时，Client1通话被中断，由Client2开始说话。具体地，按步骤(1)-(2)-(4)-(5)-(6)-(7)-(8)-(9)-(10)-(14)所述。
如图6所示，实现低优先级抢高优先级被拒绝，图6描述了这样的会话场景：具有优先级X2的客户端Clinet2抢线成功获得会话权并处于对讲状态时，具有优先级X1(X1<X2)的客户端Client1进行抢线被语音服务器拒绝，Client2继续处于对讲状态。具体地，如步骤(1)-(2)-(4)-(13)所述。
如图7所示，实现会话时长控制，图7描述了这样的一个场景：具有高优先级X1的客户端Clinet1获得会话权后，规定时间内(1分钟)未断开连接，并且没有其他客户端按下POC对讲键，语音服务器将自动切断Client1的通话，从而实现对会话时长的控制。具体地，如步骤(1)-(2)-(3)-(7)-(8)-(9)-(11)-(12)-(14)所述。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能取得下列有益效果：
(1)本发明提出了面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法，具体规定并较好的实现了半双工的机制，基于传统的SIP会话协议体系的实现方法并不能满足这种特点。
(2)本发明能够有效提高会话效率，信道建立迅速，对抢线能做出及时响应，清晰明确的提出了在半双工对讲机制各个信令的交互顺序，是一种稳定、易于实现的对讲方法。
(3)与现有技术相比，实现方法简单、可靠、成本低、性能优异，可实现智能巡查系统各个通信方面的广泛应用，满足了客户端的特殊要求，提供了面向智能巡查终端对讲通用性设计的解决方案，实用性强，易于推广。
(4)本发明提供的解决方案中涵盖了手持智能移动巡查终端和PC端两部分，是一种实现了跨平台的实时对讲方法。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种面向智能巡查系统的POC实时对讲实现方法，其特征在于，包括步骤：
(1)对讲群组中的一台或多台客户端向语音服务器发送对讲请求POC_Request；
(2)语音服务器根据接收到的对讲请求POC_Request判断是否该对讲群组中已经有其他客户端处于对讲状态，如果是，则进入步骤(4)；否则表示当前语音服务器处于空闲状态，则进入步骤(3)；
(3)语音服务器根据该对讲请求向对应的客户端发送授权信令POC_Granted，指示该客户端获得会话权，然后进入步骤(7)；
(4)语音服务器判断发送对讲请求的客户端的优先级是否高于当前处于对讲状态的客户端的优先级，若是则进入步骤(5)，否则进入步骤(13)，其中，若多台客户端同时向该语音服务器发送对讲请求，则语音服务器根据每台客户端的优先级高低依次处理这些对话请求，每个客户端的优先级预先设定为Xi，Xi＝0，1，2，3…n，其中n为自然数，Xi的值越小则优先级越高；
其中，语音服务器对客户端会话权授予的原则是：同优先级的客户端之间先发送对讲请求则先获得会话权，不同优先级的客户端之间永远是最高优先级的客户端获得会话权；
(5)语音服务器切断当前处于对讲状态的客户端的通话，并向该客户端发送POC_Revoke信令，以释放其通话过程；
(6)语音服务器向发送对讲请求的客户端发送授权信令POC_Granted，以指示该客户端获得会话权；
(7)接受到该授权指令的客户端向语音服务器发送确认信息，该确认信息中包含确认指令POC_ACK以及该客户端参与对讲的参数信息，语音服务器将该参数信息转发到对讲群组中的所有客户端和流媒体服务器，以表示该客户端已经申请对讲成功；其中所述客户端参与对讲的参数信息包括流媒体RTSP地址、会话群组ID、客户端ID以及该客户端在对讲群组中的优先级；
(8)客户端将参数信息推送到流媒体服务器以转发到对讲群组中的其他客户端，其他客户端在获得参数信息中的RTSP地址后进行语音播放，然后转入步骤(9)；
(9)语音服务器判断对讲结束的方式是当前对讲的客户端发出，还是对讲群组内的其他客户端发出，若是当前对讲的客户端发出，则进入步骤(10)；若是对讲群组内的其他客户端发出，则转入步骤(11)；
(10)客户端停止讲话并向语音服务器发送POC_Release通知，以表示对讲结束，然后转入步骤(14)；
(11)语音服务器判断从当前时间开始的规定时长内是否有对讲群组内的其他客户端发起对讲请求，若是，则返回步骤(1)；否则进入步骤(12)；
(12)语音服务器主动切断当前处于对讲状态的客户端的通话，并向该客户端发送POC_Revoke信令，以释放其会话过程，然后转入步骤(14)；
(13)语音服务器向申请对讲的客户端发送POC_Deny信令，拒绝其发起的对讲请求，当前处于对讲状态的客户端仍处于对讲状态；
(14)语音服务器向群组内所有客户端发送POC_Idle信令，以通知其目前语音服务器处于空闲状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)具体为，语音服务器的状态预先设定为空闲态和对讲态，当它收到对讲请求时，语音服务器会查看自身处于哪一种状态，若是对讲态，则表示对讲群组中已经有其他客户端正在进行通话；若是空闲态，则表示当前对讲群组中客户端可以发起对讲。
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