CN115209108A - 基于5g嵌入式视频的传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于视频数据处理技术领域，具体涉及一种基于5G嵌入式视频的传输系统，包括车载端、云服务器和远程显示端，车载端用于实现5G嵌入式设备a从摄像头中获取基于GB/T28181协议的视频流数据，并通过5G网络实时地发送到云服务器端；云服务器用于负责接收从车载端发送来的基于GB/T28181协议的视频流数据，并转换成基于RTMP协议的视频流数据，下发给远程显示端；远程显示端用于实现5G嵌入式设备b通过5G网络接收从云服务器下发的视频流数据，并转发给显示终端，显示终端对基于RTMP协议的视频流数据进行解协议、解封装、解码操作，最终在显示终端上进行播放。本发明系统有效降低了端到端的视频传输延时，在远程无人驾驶中得到很好的应用，具有较好的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于视频数据处理技术领域，具体涉及一种基于5G嵌入式视频的传输系统。
背景技术
5G即第五代移动通信技术的简称，与之前的移动通信技术相比，理论上5G网络的传输速度每秒钟能够达到数十GB，属于一种新型网络。目前，国家大力促进“5G+智能网联汽车”协同发展，滚动实施智能网联汽车产业技术创新工程，推动车联网技术与自动驾驶协同研发，促进5G技术在新型车载计算平台上应用，以行业示范应用引领全省5G场景应用加快推广，促进5G全面发展。
在远程无人驾驶中，利用多个车载摄像头采集车辆周围环境信息，通过5G网络发送至远程驾驶端，驾驶员根据情景做出判断操作车辆。因此，需要将多个高清晰度、高分辨率、高流畅性和低延时的车载视频传输到远程驾驶端。但是当前研究中车载视频的传输大多是基于4G 网络，由于其网络带宽低、传输不稳定且视频数据量较大，在传输过程中容易出现丢包和较高的网络延时等现象，对视频传输的实时性产生很大的影响。
因此，亟需设计一种基于5G嵌入式视频的传输系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于5G嵌入式视频的传输系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于5G嵌入式视频的传输系统，包括：
车载端，所述车载端包括5G嵌入式设备a和摄像头，所述车载端用于实现5G嵌入式设备a从摄像头中获取基于GB/T28181协议的视频流数据，并通过5G网络实时地发送到云服务器端；
云服务器端，所述云服务器用于负责接收从车载端发送来的基于 GB/T28181协议的视频流数据，并转换成基于RTMP协议的视频流数据，下发给远程显示端；
远程显示端，所述远程显示端包括5G嵌入式设备b和显示终端，所述远程显示端用于实现5G嵌入式设备b通过5G网络接收从云服务器下发的视频流数据，并转发给显示终端，显示终端对基于RTMP 协议的视频流数据进行解协议、解封装、解码操作，最终在显示终端上进行播放。
进一步地，如上所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，所述云服务器端包括推流端、云服务器和拉流端，所述推流端用于将摄像头采集封装好的视频数据传输到云服务器，所述拉流端用于从云服务器中获取实时视频信息，再通过解协议、解封装和解码处理，最后进行播放。
进一步地，如上所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，该传输系统的流程方法包括以下步骤：
S1：推流端的摄像头完成实时视频数据的采集和压缩编码，并封装成RTP数据包，经以太网发送至5G嵌入式设备a，发送视频数据前，建立会话通道和媒体流通道，摄像头经会话通道向云服务器注册，注册成功后，经媒体流通道基于GB/T28181协议发送视频流数据至云服务器，5G嵌入式设备a提供5G通信网络，连接车载摄像头和云服务器；
S2：云服务器接收视频流数据后，转换成RTMP协议下发至拉流端；
S3：拉流端的5G嵌入式设备b功能与推流端相同，显示终端通过以太网与5G嵌入式设备b相连，接收从云服务器下发的RTP包后，对其解封装，解码，最后实时播放。
进一步地，如上所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，所述 GB/T28181协议使用SIP协议作为通信信令，RTP协议作为媒体流传输协议，联网系统在进行视频传输和控制之前，建立两个传输通道：会话通道和媒体流通道，会话通道用于在设备之间建立会话并传输控制命令，媒体流通道用于传输视频数据。
进一步地，如上所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，所述 GB/T28181协议至少包含一个SIP信令服务器和一个流媒体服务器。
进一步地，如上所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，步骤S1 中，注册流程如下：
(1)车载设备向SIP服务器发送Register请求，SIP服务器为云服务器；
(2)SIP服务器向车载摄像头响应401，在响应的消息头字段中给出适合摄像头的认证体制和参数；
(3)车载摄像头重新向SIP服务器发送Register请求，在请求的消息体包含认证信息；
(4)SIP服务器对请求进行验证，若摄像头身份合法，向摄像头发送成功响应200OK。
进一步地，如上所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，步骤S1 中，实时视频发送流程如下：
(1)云服务器主动向车载摄像头发送Invite请求，携带SDP消息体，消息体内包含服务器IP、端口号和媒体格式；
(2)车载摄像头接收到Invite请求之后，回复200OK响应，携带 SDP消息体，消息体内描述了车载摄像头发送视频流的IP、端口、媒体格式内容；
(3)云服务器向车载摄像头发送ACK请求，请求中不携带消息体，完成与车载摄像头的Invite会话建立，开始接收视频流数据；
(4)车载摄像头接收到ACK请求后，开始向云服务器推送实时视频流数据。
进一步地，如上所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，步骤S3 中，远程显示端的5G嵌入式车载设备获取云服务器下发的基于RTMP 协议的视频流数据，再转发给显示终端，显示终端通过以太网与5G嵌入式设备连接，并安装有视频播放软件EasyPlayerPro。
进一步地，如上所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，步骤S3 中，解码的具体流程如下：
显示终端获取到实时流媒体数据经过解协议得到RTP数据包，对 RTP数据包解封得到NALU，将NALU中的数据转换成RBSP(编码完成的视频数据)，解析出NALU单元，根据NALU单元的类型，执行不同的解码过程，最后进行播放。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供了一种基于5G嵌入式视频的传输系统，该系统利用5G技术，相比于4G网络通信技术来讲，5G网络通信技术在传输速度和带宽上有着非常明显的优势，在不同的场景中都具有较高的稳定性，能够适应多种复杂的场景，特别在远程无人驾驶中，要实时传输多个高清晰度、高分辨率和高流畅性的车载摄像头视频信息。
2、本发明系统主要包含车载端、云服务器和远程控制端；系统通过GB/28181协议对接视频流，利用5G网络进行视频传输；用户可以通过客户端播放多路实时视频，可以达到实时监控的目的。
3、本发明系统有效降低了端到端的视频传输延时，在远程无人驾驶中得到很好的应用，具有较好的市场前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统总体设计框图；
图2为本发明嵌入式硬件框图；
图3为本发明嵌入式硬件实物图；
图4为本发明系统方案设计图；
图5为本发明通信协议结构图；
图6为本发明基于GB/T2818协议实时视频传输流程图；
图7为本发明注册流程图；
图8为本发明推流过程图；
图9为本发明远程显示端方案设计框图；
图10为本发明解码流程图；
图11为本发明视频流测试平台图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种基于5G嵌入式视频的传输系统，包括车载端、云服务器和远程显示端，车载端包括5G嵌入式设备a、网络摄像头，远程显示端包括5G嵌入式设备b和显示终端。
车载端用于实现5G嵌入式设备a从网络摄像头中获取基于 GB/T28181协议的视频流数据，通过5G网络实时地发送到云服务器端；云服务器用于负责接收从车载端发送来的基于GB/T28181协议的视频流数据，并转换成基于RTMP协议的视频流数据，下发给远程显示端；远程显示端用于实现5G嵌入式设备b通过5G网络接收从云服务器下发的视频流数据，并转发给显示终端，显示终端对基于RTMP协议的视频流数据进行解协议、解封装、解码等操作，最终在显示器上进行播放。
该方案包括推流端、云服务器和拉流端，所述推流端用于将摄像头采集封装好的视频数据传输到云服务器得到过程，所述拉流端用于从云服务器中获取实时视频信息，通过解协议、解封装、解码等处理，最后进行播放。
一种基于5G嵌入式视频的传输系统的流程方法，包括以下步骤：
S1：推流端摄像头完成实时视频数据的采集和压缩编码，并封装成RTP数据包，经以太网发送至5G嵌入式设备a，发送视频数据前，建立媒体流通道和会话通道，摄像头经会话通道向云服务器注册，注册成功后，经媒体流通道基于GB/T28181协议发送视频流数据至云服务器，5G嵌入式设备提供5G通信网络，连接车载摄像头和云服务器。
GB28181协议规定了公共安全视频监控联网系统的互联结构，传输、交换、控制的基本要求和安全性要求，以及控制、传输流程和协议接口等技术要求；GB/T28181协议使用SIP协议作为通信信令，RTP协议作为媒体流传输协议，联网系统在进行视频传输和控制之前，建立两个传输通道：会话通道和媒体流通道，会话通道用于在设备之间建立会话并传输控制命令，媒体流通道用于传输视频数据，通信协议如图5所示。GB/T28181协议至少包含一个SIP 信令服务器和一个流媒体服务器。SIP信令服务器负责对平台中的控制指令进行接收和转发，具有向SIP设备(车载摄像头)、媒体服务器 (云服务器)等提供注册、逻辑控制等功能。如注册、实时视频播放、设备控制等。SIP消息的传输支持UDP和TCP两种传输协议。流媒体服务器的作用是接收和转发视频流，视频数据经H.264编码采用RTP 协议传输。基于GB/T28181协议视频传输流成如图6所示。
推流是指将摄像头采集封装好的视频数据发送到云服务器的过程。车载摄像头向云服务器推送视频数据之前，建立会话通道和媒体流通道。通过会话通道向云服务器进行注册，注册过程如图7所示。5G嵌入式设备提供5G网络转发注册信令，注册流程如下：
(1)车载设备向SIP服务器(云服务器)发送Register请求；
(2)SIP服务器向车载摄像头响应401，在响应的消息头字段中给出适合摄像头的认证体制和参数；
(3)车载摄像头重新向SIP服务器发送Register请求，在请求的消息体包含认证信息；
(4)SIP服务器对请求进行验证，若摄像头身份合法，向摄像头发送成功响应200OK。
注册成功后，通过媒体流通道开始发送实时视频数据到云服务器。车载摄像头采集视频图像信息，通过内置编码算法对视频信息进行 H.264格式编码，在封装成RTP包。车载摄像头推流流程如图8所示。 5G嵌入式设备相对不超过车载摄像头，它是SIP服务器，通过转发信令，建立媒体流接收者和媒体流发送者的连接。
实时视频发送流程如下：
(1)云服务器主动向车载摄像头发送Invite请求，携带SDP消息体，消息体内包含服务器IP、端口号和媒体格式等；
(2)车载摄像头接收到Invite请求之后，回复200OK响应，携带 SDP消息体，消息体内描述了车载摄像头发送视频流的IP、端口、媒体格式等内容；
(3)云服务器向车载摄像头发送ACK请求，请求中不携带消息体，完成与媒体流发送者(车载摄像头)的Invite会话建立，开始接收视频流数据；
(4)车载摄像头接收到ACK请求后，开始向云服务器推送实时视频流数据；
云服务器基于GB28181的方式从车载摄像头中得到RTP数据包，云服务器进行协议转换，基于RTMP协议下发至远程显示端。远程显示端接收数据后，经过解协议、解封装、解码，最后实时播放。
S2：云服务器接收视频流数据后，转换成RTMP协议下发至拉流端；
S3：拉流端的5G嵌入式设备b功能与推流端相同，显示终端通过以太网与5G嵌入式设备b相连，接收从云服务器下发的RTP包后，对其解封装，解码，最后实时播放。
远程显示端负责从云服务器获取视频流数据，通过解协议、对RTP 包解封装，解码得到原始数据，最后播放。远程显示端方案设计框图如图9所示。远程显示端的5G嵌入式车载设备获取云服务器下发的基于RTMP协议的视频流数据，再转发给显示终端，显示终端通过以太网与5G嵌入式设备连接，并安装有视频播放软件EasyPlayerPro。
解码的具体流程如下：显示终端获取到实时流媒体数据经过解协议得到RTP数据包，对RTP数据包解封得到NALU，将NALU中的数据转换成RBSP(编码完成的视频数据)，解析出NALU单元，根据NALU单元的类型，执行不同的解码过程，最后进行播放，如图10 所示。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.基于5G嵌入式视频的传输系统，其特征在于包括：
车载端，所述车载端包括5G嵌入式设备a和摄像头，所述车载端用于实现5G嵌入式设备a从摄像头中获取基于GB/T28181协议的视频流数据，并通过5G网络实时地发送到云服务器端；
云服务器端，所述云服务器用于负责接收从车载端发送来的基于GB/T28181协议的视频流数据，并转换成基于RTMP协议的视频流数据，下发给远程显示端；
远程显示端，所述远程显示端包括5G嵌入式设备b和显示终端，所述远程显示端用于实现5G嵌入式设备b通过5G网络接收从云服务器下发的视频流数据，并转发给显示终端，显示终端对基于RTMP协议的视频流数据进行解协议、解封装、解码操作，最终在显示终端上进行播放。
2.根据权利要求1所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，其特征在于：所述云服务器端包括推流端、云服务器和拉流端，所述推流端用于将摄像头采集封装好的视频数据传输到云服务器，所述拉流端用于从云服务器中获取实时视频信息，再通过解协议、解封装和解码处理，最后进行播放。
3.根据权利要求2所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，其特征在于，该传输系统的流程方法包括以下步骤：
S1：推流端的摄像头完成实时视频数据的采集和压缩编码，并封装成RTP数据包，经以太网发送至5G嵌入式设备a，发送视频数据前，建立会话通道和媒体流通道，摄像头经会话通道向云服务器注册，注册成功后，经媒体流通道基于GB/T28181协议发送视频流数据至云服务器，5G嵌入式设备a提供5G通信网络，连接车载摄像头和云服务器；
S2：云服务器接收视频流数据后，转换成RTMP协议下发至拉流端；
S3：拉流端的5G嵌入式设备b功能与推流端相同，显示终端通过以太网与5G嵌入式设备b相连，接收从云服务器下发的RTP包后，对其解封装，解码，最后实时播放。
4.根据权利要求3所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，其特征在于：所述GB/T28181协议使用SIP协议作为通信信令，RTP协议作为媒体流传输协议，联网系统在进行视频传输和控制之前，建立两个传输通道：会话通道和媒体流通道，会话通道用于在设备之间建立会话并传输控制命令，媒体流通道用于传输视频数据。
5.根据权利要求3所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，其特征在于：所述GB/T28181协议至少包含一个SIP信令服务器和一个流媒体服务器。
6.根据权利要求3所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，其特征在于：步骤S1中，注册流程如下：
(1)车载设备向SIP服务器发送Register请求，SIP服务器为云服务器；
(2)SIP服务器向车载摄像头响应401，在响应的消息头字段中给出适合摄像头的认证体制和参数；
(3)车载摄像头重新向SIP服务器发送Register请求，在请求的消息体包含认证信息；
(4)SIP服务器对请求进行验证，若摄像头身份合法，向摄像头发送成功响应200OK。
7.根据权利要求3所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，其特征在于：步骤S1中，实时视频发送流程如下：
(1)云服务器主动向车载摄像头发送Invite请求，携带SDP消息体，消息体内包含服务器IP、端口号和媒体格式；
(2)车载摄像头接收到Invite请求之后，回复200OK响应，携带SDP消息体，消息体内描述了车载摄像头发送视频流的IP、端口、媒体格式内容；
(3)云服务器向车载摄像头发送ACK请求，请求中不携带消息体，完成与车载摄像头的Invite会话建立，开始接收视频流数据；
(4)车载摄像头接收到ACK请求后，开始向云服务器推送实时视频流数据。
8.根据权利要求3所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，其特征在于：步骤S3中，远程显示端的5G嵌入式车载设备获取云服务器下发的基于RTMP协议的视频流数据，再转发给显示终端，显示终端通过以太网与5G嵌入式设备连接，并安装有视频播放软件EasyPlayerPro。
9.根据权利要求3所述的基于5G嵌入式视频的传输系统，其特征在于：步骤S3中，解码的具体流程如下：
显示终端获取到实时流媒体数据经过解协议得到RTP数据包，对RTP数据包解封得到NALU，将NALU中的数据转换成RBSP(编码完成的视频数据)，解析出NALU单元，根据NALU单元的类型，执行不同的解码过程，最后进行播放。
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