CN108900798A - 一种sip终端访问onvif监控设备的智能网关 - Google Patents

一种sip终端访问onvif监控设备的智能网关 Download PDF

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Abstract

一种SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，包括SIP模块、SIP与ONVIF转换模块、ONVIF模块和流媒体转发模块，SIP模块负责与SIP终端进行交互；SIP与ONVIF转换模块负责将SIP消息与ONVIF中使用的消息(SOAP和RTSP)进行转换；ONVIF模块负责与ONVIF监控设备进行交互；流媒体转发模块负责接收来自ONVIF监控设备的媒体流，并根据对应的流引用关系，将媒体流转发到对应的SIP终端上。四个模块相互协作，可以使SIP终端访问到ONVIF监控设备的媒体流。本发明具有门槛低、覆盖面广、实时性高、网络化、经济实用等优点。

Description

一种SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关
技术领域
本发明涉及视频监控技术领域，特别是涉及一种会话初始协议SIP(SessionInitiation Protocol，SIP)终端访问开放型网络视频接口论坛ONVIF(Open NetworkVideo Interface Forum，ONVIF)监控设备实时视频监控场景的智能网关。
背景技术
随着社会的发展，网络时代的到来，人们日常工作生活的需要，监控系统变得越来越重要。近年来，随着网络视频监控系统的发展，网络通信协议日益多样化，协议间的通信变得愈加困难。而SIP协议凭借其强大的技术优势，很快成为众多厂商所采用的协议。在许多厂商采用SIP协议之后，系统与系统互联、系统与前端设备对接都得到了极大的方便，大大地增强了监控系统的融合性、扩展性、开放性。但是目前监控系统中还部署着很多不支持SIP协议的监控设备，比如采用ONVIF协议的设备。那么采用SIP协议的终端就存在与ONVIF监控设备无法兼容的问题，这些ONVIF监控设备就难以与现有的SIP监控系统无缝对接，造成资源浪费。
发明内容
为了克服SIP终端无法接入基于ONVIF协议的监控设备的不足，本发明提供一种SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，通过将SIP消息转换为ONVIF协议中所采用的消息，从而实现SIP终端对ONVIF监控设备的访问。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，所述智能网关包括SIP模块、SIP与ONVIF转换模块、ONVIF模块和流媒体转发模块；
通过SIP模块与SIP终端进行SIP信令交互，用于与SIP终端的协商；通过SIP与ONVIF转换模块将SIP消息与ONVIF协议中对应的消息进行相互转换；通过ONVIF模块与ONVIF监控设备进行交互，用于与ONVIF监控设备的协商；通过流媒体转发模块接收ONVIF监控设备的媒体流，并转发到对应的SIP终端。
进一步，所述SIP终端包括使用SIP协议的手机终端和电脑终端，并向SIP模块进行注册，SIP终端注册成功后，SIP模块会将该SIP终端的用户名作为键，与该SIP终端之间的Session作为值，以键-值对的形式保存在内存中；在响应SIP终端消息时，通过用户名查找到Session，再通过该Session响应消息。
再进一步，SIP终端每隔一段时间需要向SIP模块发送方法为Register，内容为heartbeat的消息，以保证SIP模块与SIP终端处于相联状态；若SIP模块超过该间隔时间未收到heartbeat消息，将会注销与对应SIP终端之间的会话，并在内存中将其用户名与Session对应的键-值对删除。
更进一步，通过ONVIF模块向ONVIF监控设备进行注册、视频参数获取、实时流传输协议RTSP(Real Time Streaming Protocol，RTSP)的统一资源标识符URI(UniformResource Identifier，URI)的获取等。并且每隔一段时间向ONVIF监控设备的监听端口发送设备探测消息，如果ONVIF监控设备回复200 OK，则认为设备在线，否则认为设备已离线。
通过ONVIF模块与ONVIF监控设备建立RTSP连接，过程为：向对应RTSP URI发起RTSP DESCRIBE请求，获取RTSP连接的相关参数；收到200 OK回复后，向设备发起RTSPSETUP请求，协商媒体流传输的方式；收到200 OK回复后，向设备发起RTSP PLAY请求，请求设备以SETUP中协商好的方式开始发送媒体数据。
SIP与ONVIF转换模块在将SIP消息转换为简单对象访问协议SOAP(Simple ObjectAccess Protocol，SOAP)消息时，将SIP消息内容解析出来并封装到SOAP消息体中，再交给ONVIF模块以超文本传输协议HTTP(HyperText Transfer Protocol，HTTP)的形式发送即可。
将SIP消息转换为RTSP消息时，要将SIP的信令方法转换为对应的RTSP信令方法，再将SIP消息内容解析出来并封装在RTSP对应的消息头域中。
将SIP消息转换为RTSP消息时，SIP的OPTIONS信令转换为RTSP的OPTIONS或者DESCRIBE信令，SIP的INVITE信令转换为RTSP的SETUP或者PLAY信令，SIP的BYE信令转换为RTSP的TEARDOWN信令。
流媒体转发模块根据一对多的映射关系进行流媒体的转发，将ONVIF设备的引流次数，SIP终端对ONVIF设备的引流关系以集合的形式保存在内存中；当SIP终端请求媒体流时，根据ONVIF设备的信息，到内存中查找该设备引流次数，若不为0，则无需向设备发起媒体流的请求，而是直接将该设备的引流次数加1，并将SIP终端接受媒体流的地址加入到集合中，即可将媒体流转发到该SIP终端；若引流次数为0，则向设备发起媒体流请求的交互流程。
本发明的技术构思为：在多媒体通信协议日益多样化的环境下，现有的SIP终端无法访问到基于ONVIF协议的监控设备，会造成资源的极大浪费。使用这样一种SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，可以大大地减少重复开发的时间，节省了大量的人力、物力和时间，最重要的是能够让监控市场的设备有非常高的兼容性。
本发明的智能网关，它实现了与ONVIF设备的基本交互功能，包括设备探测、注册、视频参数获取、分辨率设置、RTSP交互等。它使得与ONVIF设备的交互流程对SIP终端是透明的，SIP终端无需关心这些复杂的流程，只需要与网关进行简单的SIP交互即可获取ONVIF设备的相关信息以及媒体流。
本发明的有益效果主要表现在：(1)目前市面上存在许多基于ONVIF协议的监控设备，本发明使用ONVIF模块可接入ONVIF监控设备；(2)SIP终端只需使用SIP消息与SIP模块进行简单的交互即可获取ONVIF设备的信息和媒体流；(3)手机等移动SIP终端可获取到ONVIF监控设备的实时视频，这能够在很大程度上提高监控系统的灵活性。综上，本发明具有门槛低、覆盖面广、实时性高、网络化、经济实用等优点。
附图说明
图1是由本发明的智能网关、SIP终端以及ONVIF监控设备组成的系统框架图。
图2是媒体流请求时SIP协议与ONVIF协议转换流程。
图3是SIP终端获取ONVIF监控设备媒体流的流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图3，一种SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关。整个系统的架构参照图1，本发明即为其中的智能网关，核心分为四大模块，分别为SIP模块、SIP与ONVIF转换模块、ONVIF模块、流媒体转发模块。
SIP信令控制方法主要有性能查询(OPTIONS)、注册(REGISTER)、确认(ACK)、请求(INVITE)、通知(NOTIFY)、会话结束(BYE)等，具体解释如表1所示：
请求消息 消息含义
OPTIONS 查询端对端支持的能力集
REGISTER 客户端向服务端注册
INVITE 发起会话请求，邀请用户加入
ACK 证实已收到对INVITE的最终响应
NOTIFY 消息通知
BYE 结束会话
表1
ONVIF协议中使用了两种消息格式，分别为SOAP消息和RTSP消息。一般的消息交互使用SOAP消息，当涉及媒体流的请求时，使用RTSP消息进行媒体协商。
SOAP以可扩展标记语言XML(eXtensible Markup Language，XML)形式提供了一个简单、轻量的用于分散或分布环境中交换结构化和类型化信息的机制。将SOAP绑定到HTTP进行传输，这样能同时利用SOAP的样式和分散的灵活性的特点以及HTTP的丰富的特征库的优点。
RTSP是当前监控行业使用非常多的实时流媒体协议，其信令方法类似于SIP，分别有性能查询(OPTIONS)、媒体描述(DESCRIBE)、建立会话(SETUP)、播放(PLAY)、会话结束(TEARDOWN)等。具体解释如表2所示：
表2
SIP与ONVIF转换模块在将SIP转换为SOAP时，只需要将SIP消息内容解析出来，再封装到SOAP消息体中，再交给ONVIF模块以HTTP的形式发送即可。SIP消息与SOAP消息转换时的对应关系存储在数据库中，转换时，根据SIP请求的具体方法，到数据库中获取对应的SOAP消息方法。由于本发明涉及的是SIP终端访问ONVIF设备，故着重对SIP向SOAP和RTSP的转换进行讨论。
而在将SIP转换为RTSP时，还要将SIP的信令方法转换为对应的RTSP信令方法，转换规则如表3：
SIP信令 RTSP信令
OPTIONS OPTIONS、DESCRIBE
INVITE SETUP、PLAY
BYE TEARDOWN
表3
以SIP终端请求ONVIF设备的媒体流为例子，介绍SIP与ONVIF转换模块的工作方式。参照图2，首先会提取SIP消息体中<request>元素的值，用于判断SIP终端请求的内容。判断为视频流请求后，再获取<resolution>元素的值，判断请求的分辨率，再根据不同的分辨率对媒体信息进行标记并封装在SOAP消息中，用于与ONVIF监控设备之间分辨率的协商。接着，构造对应的RTSP消息，与ONVIF监控设备进行媒体流传输的协商。然后再根据协商结果，构造SIP响应消息。
而对于流媒体转发模块，只有在需要获取ONVIF设备的媒体流时才会被引入。由于SIP终端均通过流媒体转发模块得到媒体数据，因此即使同时有多个SIP终端需要获取同一ONVIF设备的媒体数据时，流媒体转发模块也只需从该设备读取一次媒体流，形成一对多的映射关系，从而极大地节约了网络带宽资源。
第一个SIP终端获取ONVIF监控设备媒体流的过程参照图3。
1)SIP终端向SIP模块发送NOTIFY(含XML，记为XML1)请求。网关收到请求消息后，根据XML1中的内容，根据数据库中的转换关系，向目标设备进行注册，设备回复200 OK表示注册成功。再向设备请求其所支持的视频分辨率，设备回复200 OK(含SOAP，记为SOAP1)。网关会解析出SOAP1中的内容，主要为设备所支持的分辨率，再封装为SIP 200 OK(含XML，记为XML2)响应消息回复给SIP终端。
2)SIP终端收到网关回复的200 OK后，向SIP模块发送INVITE(含XML，记为XML3)请求，请求获取目标ONVIF监控设备的媒体流(该设备第一次被获取媒体流时)。网关收到请求后，会根据SIP，URI查找对应的RTSP URI，查找成功后回复100Trying响应。再将XML3交由SIP与ONVIF转换模块处理，得到对应的SOAP消息和RTSP消息。首先，以HTTP的形式将SOAP消息发送到设备，设置视频的分辨率，设备回复200 OK。再发送RTSP DECRIBE消息，进行注册，设备回复200 OK。再发送RTSP SETUP消息，进行媒体协商，设备回复200 OK消息，该消息包含了设备发送媒体流的端口、媒体流的参数信息。
3)网关收到设备对SETUP消息的响应后，让流媒体转发模块进行资源的分配，再发送RTSP PLAY消息，向设备请求媒体流。设备回复200 OK响应，并开始向流媒体转发模块传送媒体流数据。
4)网关收到设备对PLAY消息的响应后，根据前面与设备的媒体协商得到的信息得到XML4，通过SIP与ONVIF转换模块得到SIP 200 OK响应消息，携带XML4发送给SIP终端。
5)SIP终端收到INVITE响应消息后，根据XML4中分配的资源，准备接收媒体流数据，并向SIP模块发送SIP ACK确认消息。网关收到SIP终端的确认消息后，将SIP终端接收媒体流的地址加入到目的地址集合中，开始向SIP终端发送媒体流数据。
6)SIP终端结束访问时，主动向SIP模块发送SIP BYE消息，经过SIP与ONVIF转换模块，得到RTSP TEARDOWN消息。如果此时只有该SIP终端访问该ONVIF监控设备，则由ONVIF模块向设备发送RTSP TEARDOWN消息，否则将媒体流引用次数减1后向SIP终端回复SIP BYE响应，并将该SIP终端的接收地址从目的地址集合中去除。
7)若设备收到RTSP TEARDOWN消息，经过相应的处理后回复RTSP 200 OK响应，再经过转换模块，通过SIP模块向SIP终端回复SIP BYE响应。至此，获取媒体流的过程结束。
而当一个SIP终端(记为A)已经与一个ONVIF监控设备(记为B)建立了连接，并开始媒体流的传输后，此时如果有另一个SIP终端(记为C)也要获取B的媒体流，本网关只需直接根据A与B连接时获取的信息构建XML4，并通过SIP模块回复SIP 200 OK(携带XML4)响应消息。C收到响应消息后，根据XML4分配资源，并准备好接收媒体流后，向SIP模块发送SIP ACK确认消息。网关收到确认消息后，将B的流引用次数加1，并将C的接收地址加入到目的地址集合中即可。
这里需要指出的是，本发明中的具体实施只是列举了本发明的个别实例，使用本发明的设计思想及其等效变化实现的方案，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，其特征在于：所述智能网关包括SIP模块、SIP与ONVIF转换模块、ONVIF模块和流媒体转发模块；
通过SIP模块与SIP终端进行SIP信令交互，用于与SIP终端的协商；通过SIP与ONVIF转换模块将SIP消息与ONVIF协议中对应的消息进行相互转换；通过ONVIF模块与ONVIF监控设备进行交互，用于与ONVIF监控设备的协商；通过流媒体转发模块接收ONVIF监控设备的媒体流，并转发到对应的SIP终端。
2.如权利要求1所述的SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，其特征在于：所述SIP终端包括使用SIP协议的手机终端和电脑终端，并向SIP模块进行注册，SIP终端注册成功后，SIP模块会将该SIP终端的用户名作为键，与该SIP终端之间的Session作为值，以键-值对的形式保存在内存中；在响应SIP终端消息时，通过用户名查找到Session，再通过该Session响应消息。
3.如权利要求1或2所述的SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，其特征在于：SIP终端每隔一段时间需要向SIP模块发送方法为Register，内容为heartbeat的消息，以保证SIP模块与SIP终端处于相联状态；若SIP模块超过该间隔时间未收到heartbeat消息，将会注销与对应SIP终端之间的会话，并在内存中将其用户名与Session对应的键-值对删除。
4.如权利要求1所述的SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，其特征在于：通过ONVIF模块向ONVIF监控设备进行注册、视频参数获取和RTSP URI的获取；并且每隔一段时间向ONVIF监控设备的监听端口发送设备探测消息，如果ONVIF监控设备回复200OK，则认为设备在线，否则认为设备已离线。
5.如权利要求1或4所述的SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，其特征在于：通过ONVIF模块与ONVIF监控设备建立RTSP连接，过程为：向对应RTSP URI发起RTSP DESCRIBE请求，获取RTSP连接的相关参数；收到200OK回复后，向设备发起RTSP SETUP请求，协商媒体流传输的方式；收到200OK回复后，向设备发起RTSP PLAY请求，请求设备以SETUP中协商好的方式开始发送媒体数据。
6.如权利要求1或4所述的SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，其特征在于：SIP与ONVIF转换模块在将SIP消息转换为SOAP消息时，将SIP消息内容解析出来并封装到SOAP消息体中，再交给ONVIF模块以HTTP的形式发送即可。
7.如权利要求1或4所述的SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，其特征在于：将SIP消息转换为RTSP消息时，要将SIP的信令方法转换为对应的RTSP信令方法，再将SIP消息内容解析出来并封装在RTSP对应的消息头域中。
8.如权利要求7所述的SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，其特征在于：将SIP消息转换为RTSP消息时，SIP的OPTIONS信令转换为RTSP的OPTIONS或者DESCRIBE信令，SIP的INVITE信令转换为RTSP的SETUP或者PLAY信令，SIP的BYE信令转换为RTSP的TEARDOWN信令。
9.如权利要求1所述的SIP终端访问ONVIF监控设备的智能网关，其特征在于：流媒体转发模块根据一对多的映射关系进行流媒体的转发，将ONVIF设备的引流次数，SIP终端对ONVIF设备的引流关系以集合的形式保存在内存中；当SIP终端请求媒体流时，根据ONVIF设备的信息，到内存中查找该设备引流次数，若不为0，则无需向设备发起媒体流的请求，而是直接将该设备的引流次数加1，并将SIP终端接受媒体流的地址加入到集合中，即可将媒体流转发到该SIP终端；若引流次数为0，则向设备发起媒体流请求的交互流程。
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