CN1913461A - 基于下一代互联网的远程视频监控系统及其实现方法 - Google Patents

基于下一代互联网的远程视频监控系统及其实现方法 Download PDF

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CN1913461A CNA2006101119954A CN200610111995A CN1913461A CN 1913461 A CN1913461 A CN 1913461A CN A2006101119954 A CNA2006101119954 A CN A2006101119954A CN 200610111995 A CN200610111995 A CN 200610111995A CN 1913461 A CN1913461 A CN 1913461A
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一种基于下一代互联网的远程视频监控系统及其实现方法，该系统由通信网络、前端监控设备、监控中心和远程监控客户端、运营支撑平台五个构件组成；该系统为公众提供运营级远程视频监控业务，它是采用多级分区域结构的网络拓扑和数字视频压缩编码技术，基于下一代互联网、同时支持IPv6和IPv4两种网络协议，优先使用IPv6传输数据，各个监控节点的编址规范统一，监控终端配设有全球唯一的IP地址，便于随时、随地被访问和推广应用；实现远程视频监视、存储、告警联动等多功能的大规模、可运营、可管理的远程视频监控系统。系统体系结构简单、完整，功能齐全，扩展性能好；系统的实现方法操作简单、清楚，工作可靠、安全，具有很好的推广应用前景。

Description

基于下一代互联网的远程视频监控系统及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种远程视频监控系统和实现方法，确切地说，涉及一种以潜入式、视频技术为依托、以下一代互联网和通信技术构建平台、支持IPv6和/或IPv4协议、运行于公共电信网络上的远程视频监控系统，该系统能够提供公共电信网络上的远程视频监控业务，网络拓扑为多级分区域结构，采用数字视频压缩编码技术，实现远程视频监视、存储、告警联动等多功能的视频监控业务。属于通信技术、计算机网络管理和视频监控网络的综合技术领域。
背景技术
视频监控系统的发展已经历了模拟、半数字和全数字三个阶段，目前已经广泛应用于国内外的通信、金融、交通、矿业等许多领域，并发挥着巨大作用。随着相关技术的发展，全球可达、开放互通、标准统一的大规模运营级视频监控服务正在成为新的发展需求。但是，由于缺少行业规范，市场准入要求低，部分设备制造厂商为追求商业利益盲目生产形形色色的视频监控设备，导致目前处于应用阶段的一些远程视频监控系统的可靠性、稳定性、开放性、扩展能力和安全保密等性能都比较差，给用户造成很大的不便和损失，也无法实现可管理、可运营的要求，严重的情况下甚至可能给人民的生命财产安全带来影响。因此，需要解决视频监控系统的安全性、开放性、扩展性问题。
IPv6是“Internet Protocol Version 6”(互联网协议第6版)的缩写，换句话说，IPv6就是下一代互联网NGI(Next Generation Internet)协议。作为发展方向的IPv6的主要优势是：扩大地址空间、提高网络整体吞吐量、改善和保证服务质量QoS、安全性能高、支持即插即用和移动性、能够更好地实现多播功能。
但是，现有的计算机网络大都以IPv4为主。由于IPv4协议设计上的缺陷，IPv4地址已经接近告罄，其地址资源远远不能满足全球终端设备增长的需要。在一个大规模的监控网络中，终端监控设备的数量可能达到成千上万，且每个终端都需要有各自的IP地址，这些都是现有IPv4网络所无法支撑的，IPv4网络也无法保证可扩展性和实现端到端的访问。另外，在IPv4网络环境下部署如此众多监控设备时，各个摄像终端的IP地址和网关都需要手工配置，劳动强度和速度根本不能适应大规模监控网络的运营要求。
综上所述，现有的网络远程视监控系统存在多种局限：1)由于公众运营级视频监控系统的出现，导致网络上的摄像装置急剧增加，现有的IPv4技术无法为每个网络摄像装置分配全球唯一的IP地址，以便能够在互联网上随时、随地访问该摄像装置。2)配置复杂，不能适应大规模监控网络的运营要求。3)在公众运营级视频监控系统中安全性得不到保障。4)通信标准不统一，各设备之间不能实现互连互通。5)使用复杂，易用性能差，不便于普及。6)无法保障移动性。
因此，随着下一代互联网技术和应用的普及，如何克服上述现有技术的缺陷、尽快研制出一种基于下一代互联网的远程视频监控系统及其实现方法就成为业内技术人员关注的新的焦点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于下一代互联网的远程视频监控系统及其实现方法，该系统为公众提供运营级远程视频监控业务，它是采用多级分区域结构的网络拓扑和数字视频压缩编码技术，基于下一代互联网、同时支持IPv6和IPv4两种网络协议，实现远程视频监视、存储、告警联动等多功能的大规模、可运营、可管理的远程视频监控系统。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于下一代互联网的远程视频监控系统，其特征在于：所述系统包括：通信网络、前端监控设备、监控中心和远程监控客户端、运营支撑平台五个组成构件；其中通信网络是包括IP因特网、公共交换电话网PSTN、综合业务数字网ISDN和移动通信网的多级分区域拓扑架构；该系统以IPv6为核心通信协议、在公共电信网络上提供运营级远程视频监控业务，系统中的设备具备IPv6和/或IPv4协议栈，能自动兼顾和适应IPv6和/或IPv4的多协议网络环境，实现IPv6和/或IPv4终端之间媒体流的互通；还具备下述功能：优先使用IPv6传输数据，采用数字视频压缩编码技术与业务连接和媒体流分类传送机制，各个监控节点的编址规范统一，监控终端配设有全球唯一的IP地址，便于随时、随地被访问和推广应用；支持IPv6、IPv4或其它协议终端在IPv6和IPv4的网络中同时混合部署和使用。
所述系统及其中的设备进一步具有下述功能：支持内嵌IPSec(IP Security)安全协议，以便利用IPv6与IPSec结合紧密的特点，确保传输的安全性和私密性；支持移动IPv6协议，在不同地方都可使用相同的IPv6地址，以便为运动中的节点设备提供始终在线的监控服务；利用IPv6协议的自动配置功能，为各节点自动配置IP地址和网关，即插即用，为用户快速配置提供方便，能够实现大规模运营。
所述系统的前端监控设备包括：IP摄像机、由模拟摄像机和完成监控现场各种遥测、遥信信号的接入及相关设备的遥控功能的附加监控装置作为其外设的视频服务器、以及可选配的其它前端监控装置；前端监控设备具有以下功能：对视频和其它监控信息的采集、压缩和编码处理，将监控信息上传到监控中心，接收监控中心下达的控制命令，以完成对摄像机和其它监控设备的控制、报警信息的处理；该设备的增强功能包括：视频和/或报警信息的本地存储，与监控中心的定期交互，报告自身的存活状态和支持主动注册，各种异常情况的检测和报警；提供下一代互联网的数据通信接口，以支持下一代互联网的接入。
所述前端监控设备中的视频服务器的功能是：对模拟摄像机输出的视频信号进行模数转换、压缩编码和传输，以及视频存储、多路图像切换、告警信息捕获和设备控制功能，所述附加监控装置的组成包括传感器、变送器和智能控制器；所述其它前端监控装置包括音频采集装置、告警输入输出设备、云台和云台编码器，其功能是：音频采集，门禁，红外、烟雾、温度及其它参数告警，云台装置转动控制。
所述系统的前端监控设备、监控中心和远程监控客户端支持下述协议：包括H.323/H.245/H.223协议、SIP协议、RTP/RTCP协议、TCP/UDP/IP的数据传输协议；包括H.261、H.263、H.263+、H.264、MPEG-2、MPEG-4、AVS、MJPEG视频编/解码格式和G.711、G.723、G.728、G.729、G.72A、EVRC、3GPP-AMR音频编/解码格式的各种媒体格式协议。
所述系统的监控中心是对监控现场实现实时监控的操作平台，由相互交流信息的监控主机、数据库服务器、通信服务器与视频显示设备所组成，还包括可选配的报警联动装置和矩阵切换器；具有以下功能：对各现场监控信息的实时接收和视频播放，对各个现场的实时监控，控制现场摄像头的切换和云台的操作；接收与处理现场的其它报警信息，并发布指挥调度和报警信息；监视整个系统的运行状态，管理系统用户及其权限，发布系统资源消息，存储视频文件，支持文件检索、回放和系统的日志管理，分发监控内容：当多个节点同时访问某一路图像时，由监控主机采用多个节点为调度策略的服务系统分发视频内容；通过矩阵切换器连接电视墙或大屏幕显示器，同时显示一个/多个监控现场的视频图像。
所述监控主机为该监控系统的人机界面，负责各监控现场的实时监视；云台控制、镜头变焦、图像参数调整；以及改变视频服务器的编码方式、传输速率，以确保监视图像的质量；显示多点图像，支持多画面显示；完成视频存储、检索、回放；提供包括快放、慢放、单帧播放、局部放大、单独提取和存储视频流中选定的一帧图像的多种播放控制；设备联动控制和系统的维护功能；
所述数据库服务器用于存储前端监控设备中的数字摄像机、视频服务器和其它附加监控装置提供的视频和其它监控信息，存储报警、数字录像数据及用户信息；
所述通信服务器负责实时汇接来自前端监控设备的图像和监控信息，并响应远程监控客户端的操作，并提供用户认证、监控信息处理和内容分发的功能；
所述视频显示设备包括：监控主机的显示器、电视墙和大屏幕投影装置；
所述报警联动装置是由监控中心依据不同状况事先设置，或由被控端站固定设置；该报警联动装置接受监控中心的远程控制和报警参数调整；
所述矩阵切换器是将接收到的音频/视频信号输出至包括放映机、监控器和多媒体数字信号编解码器的不同终端，并对视频与音频信号进行切换和分配的设备：将多路视频及音频信号切换到输出通道中的任一通道上，且各输出通道之间互相独立，或将任意一路信号同时切换到多路输出通道上显示；该装置能够向多个音频/视频终端发送多重视频/音频信息，可接受高分辨率RGB、VGA，复合视频及S-video格式的视频信号，并按用户要求对视频信号进行视窗大小、图像比例或其它参数的调整和变换，最终输出统一格式的VGA或RGB信号。
所述系统的远程监控客户端是通过通信网络远程接入监控中心的监控设备，负责通过浏览器/服务器或客户端/服务器的方式访问监控中心的通信服务器，根据授权对监控现场实现远程监视、观看和对摄像机与其它监控设备实施控制功能。
所述系统的运营支撑平台设置在网络运营商的网管服务器群内，用于对整个监控系统实现业务运营支撑和管理；具有支持与保障业务的开通、运行和管理的下述功能：用户的认证及权限管理，计费和帐务管理，系统、网络和各个设备的管理；通过全国业务中心、区域业务中心、边缘业务中心的分级组网结构实现运营，其中全国业务中心和区域业务中心负责用户认证和计费营帐的管理功能，边缘业务中心实现系统的监控中心和运营支撑平台的全部功能，前端监控设备和远程监控客户端通过通信网络接入边缘业务中心；保障监控中心分别与前端监控设备、视频会议系统、或基于流媒体的通信系统的互通。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种基于下一代互联网的远程视频监控系统的实现方法，其特征在于：包括下述操作步骤：
(1)各设备初始化、获取各自的IP地址：对系统中各设备执行初始化，因设备具备IPv6和/或Pv4协议栈，能自动兼顾和适应IPV6和/或IPv4的多协议网络，且处于IPv6网络时，优先生成IPv6协议的全球唯一IP地址；
(2)各设备之间进行控制信令的交互，使用IPv6和/或IPv4协议建立会话；
(3)前端监控设备根据监控中心的命令采集相关的视频及其它监控信息；
(4)前端监控设备进行模数转换，并将转换后的数字视频及其它监控信息通过通信网络传输到监控中心和/或远程监控客户端；
(5)在各设备建立会话后，运营支撑平台启动相关管理操作；而在会话拆除后，运营支撑平台停止各项管理操作，执行计费功能。
所述步骤(1)的各设备初始化时，进一步包括下列操作内容：
(11)检测远程监控系统中的各个装置是否支持IPv6协议，如果不支持，则使用IPv4传输控制信息和媒体数据；否则，执行后续操作；
(12)检测监控中心的监控主机、数据库服务器、通信服务器是否支持IPv6协议，如果不支持，则使用IPv4传输控制信息；否则，选用IPv6传输控制信息和媒体数据；
(13)检测远程监控客户端是否支持IPv6协议，如果不支持，则使用IPv4传输控制信息；否则，选用IPv6传输控制信息和媒体数据。
所述步骤(2)中各设备之间进行控制信令的交互时，前端监控设备和远程监控客户端之间自动进行能力协商，并使用安全握手协议和安全流媒体传输协议传递信息，以形成严密的信息安全保障体系；前端监控设备还具备接入认证和多级管理能力，防止非法用户访问，并保留访问记录，以供审计；其它各设备的协议栈采用IPSec协议，对媒体流的实时传输实施加密处理。
本发明是一种基于下一代互联网的大规模、可运营、可管理的IPv6远程视频监控系统，该系统体系结构简单、完整，具有良好的扩展性能；采用业务连接和媒体流分类传送的机制和分布式网络结构，消除了困扰传统视频监控网络规模扩展的瓶颈。在IPv6条件下，各个网元都有统一的监控节点编址规范，每个监控终端分配有一个全球唯一的IPv6地址，依靠其内置IPv6地址和IPV6终端即插即用性能，大大提高了终端部署的便利性和快速性，使该系统能够面向全社会推广，实现大规模运营。该系统创新提出了IPv4和/或IPv6多协议栈的系统设想，能够支持IPv4和IPv6等多种协议终端的混合使用，使得系统中的设备既能在现有Internet上运行，也能应用于下一代互联网，同时还可以支持PSTN网、ISDN网、移动通信网。考虑到IPv4与IPv6将在今后相当长的时期内共存，本发明系统对IPv4也提供全面支持。通过使用网络地址翻译/协议翻译NAT-PT技术，具有IPv6地址的用户也可以访问位于IPv4网络中的设备。
由于本发明系统支持IPv6协议，使其具有下述优点和特性：(1)唯一性：支持IPv6，使每个设备可分配全球唯一的IP地址，可以随时、随地被访问到。(2)安全性：支持内嵌的IPSec安全协议，可充分利用IPv6与IPSec紧密结合的特点，保证传输的安全性和私密性，实现标准的安全性支持。(3)移动性：支持移动IPv6协议，在任何地方都可以使用相同的IPv6地址，使得处于运动中的摄像及传感装置能够提供永远在线的监控服务。(4)配置方便：利用IPv6协议的自动配置能力，自动配置各个终端的IP地址和网关，即插即用，极大地方便了用户的配置，使得部署众多监控设备、系统大规模运营成为现实。(5)适应性：具有IPv4/IPv6双协议栈，能自动适应网络状况；当IPv6可用时，优先使用IPv6传输数据。(6)易用性：接入方式灵活，便于在ADSL、宽带、无线局域网、下一代互联网等不同环境下部署；简单易用，便于普及。(7)标准统一、互连互通：支持TCP/IP协议，而TCP/IP协议的基本属性是开放性，完全满足电信级服务标准统一、互连互通的需求；能够符合运营商管理和控制视频监控网络的技术规范。(8)访问方便：支持WEB方式访问和SIP编址访问，支持动态域名服务。(9)一体化设计：前端监控设备直接采用数字摄像机，可脱离PC机独立使用。
附图说明
图1是本发明基于下一代互联网的远程视频监控系统的结构组成示意图。
图2是本发明基于下一代互联网的远程视频监控系统实现方法的操作步骤方框图。
图3是本发明基于下一代互联网的远程视频监控系统中各组件之间的接口示意图。
图4是本发明基于下一代互联网的远程视频监控系统的分级网络拓扑结构示意图。
图5是本发明基于下一代互联网的远程视频监控系统与其它信息传输系统的互连互通示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
参见图1，本发明是一种基于下一代互联网的远程视频监控系统，由通信网络1、前端监控设备2、监控中心3和远程监控客户端4、运营支撑平台5五个组件构成。其中通信网络1是包括IP因特网、公共交换电话网PSTN、综合业务数字网ISDN和移动通信网的扩展性能良好的多级拓扑架构(即以全国业务中心、区域业务中心、边缘业务中心组成分级分区域网络-参见图4)，该系统以IPv6为核心通信协议、在公共电信网络上提供运营级远程视频监控业务，系统中的设备具备IPv6和/或IPv4协议栈，能自动兼顾和适应IPv6和/或IPv4的多协议网络环境，实现IPv6和/或IPv4终端之间媒体流的互通；还具备下述功能：优先使用IPv6传输数据，采用数字视频压缩编码技术与业务连接和媒体流分类传送机制，各个监控节点的编址规范统一，每个监控终端配设有全球唯一的IP地址，便于随时、随地被访问和推广应用；支持IPv6、IPv4或其它协议终端在IPv6和IPv4的网络中同时混合部署和使用；支持内嵌IPSec协议，以便利用IPv6与IPSec结合紧密的特点，确保传输的安全性和私密性；支持移动IPv6协议，在不同地方都可使用相同的IPv6地址，以便为运动中的节点设备提供始终在线的监控服务；利用IPv6协议所提供的自动配置功能，为各节点自动配置IP地址和网关，即插即用，为用户快速配置提供方便，能够实现大规模运营。
下面分别介绍该系统的其它各个组成部件：
前端监控设备2包括：IP摄像机21、由模拟摄像机221和附加监控装置222作为其外设的视频服务器22、以及可选配的其它前端监控装置23。前端监控设备2的基本功能是：对视频和其它监控信息的采集、压缩和编码处理，将监控信息上传到监控中心3，接收监控中心3下达的控制命令，以完成对摄像机和其它监控设备的控制、报警信息的处理。其增强功能包括：视频和/或报警信息的本地存储，以防止线路阻塞造成现场信息的丢失；与监控中心3的定期交互，报告自身的存活状态和支持主动注册，各种异常情况的检测和报警；提供下一代互联网的数据通信接口，以支持下一代互联网的接入。
视频服务器22用于对模拟摄像机221输出的视频信号进行模数转换、压缩编码和传输，以及视频存储、多路图像切换、告警信息捕获和设备控制功能，由传感器、变送器和智能控制器组成的附加监控装置222用于完成监控现场各种遥测、遥信信号的接入及相关设备的遥控功能。由音频采集装置、告警输入输出设备、云台和云台编码器等组成的其它前端监控装置23功能是：完成音频采集，门禁，红外、烟雾、温度及其它参数告警，摄像和传感装置的转动控制。
监控中心3是系统对监控现场实现实时监控的操作平台，由相互交流信息的监控主机、数据库服务器、通信服务器与视频显示设备、可选配的报警联动装置和矩阵切换器所组成(图中未示)。其主要功能是：对各现场监控信息的实时接收和视频播放，对各个现场的实时监控，控制现场摄像头的切换和云台的操作；接收与处理现场的其它报警信息，并发布指挥调度和联动报警信息；监视整个系统的运行状态，管理系统用户及其权限，发布系统资源消息，存储视频文件，支持文件检索、回放和系统的日志管理，分发监控内容：当多个节点同时访问某一路图像时，由监控主机采用多个节点为调度策略的服务系统分发视频内容；通过矩阵切换器连接电视墙或大屏幕显示器，同时显示一个/多个监控现场的视频图像。
监控中心3中的监控主机为该监控系统重要的人机界面，负责各监控现场的实时监视；云台控制、镜头变焦、图像参数调整；以及改变视频服务器的编码方式、传输速率，以确保监视图像的质量；显示多点图像，支持多画面显示；完成视频存储、检索、回放；提供多种播放控制，如快放、慢放、单帧播放、局部放大、单独提取和存储视频流中选定的一帧图像，使用户能够看清细节或进行分析、举证等；设备联动控制和系统的维护功能。
数据库服务器用于存储前端监控设备中的数字摄像机、视频服务器和其它附加监控装置的视频和其它监控信息，存储报警、数字录像数据及用户信息。
通信服务器负责实时汇接来自前端监控设备的图像和监控信息，并响应远程监控客户端的操作，并提供用户认证、监控信息处理和内容分发的功能；当多个用户同时选看同一个监控现场时，系统可能会因网络传输或处理能力有限而不能提供视频时，为了确保满足用户在任何时候都能从最近的通信服务器获取高质量图像，并实现负载分担，该通信服务器将采用基于文件或基于流的两种分发方式按照设定策略将媒体内容分发到边缘节点上，如果是实时监控内容，通常采用基于流的分发方式，对于监控录像，则采用基于文件的分发方式。
视频显示设备包括：监控主机的显示器、电视墙和大屏幕投影装置。报警联动装置是由监控中心依据不同状况事先设置，或由被控端站固定设置；该报警联动装置接受监控中心的远程控制和报警参数调整。矩阵切换器是将接收到的音频/视频信号输出至包括放映机、监控器和多媒体数字信号编解码器的不同终端，并对视频与音频信号进行切换和分配的设备：将多路视频及音频信号切换到输出通道中的任一通道上，且各输出通道之间互相独立，或将任意一路信号同时切换到多路输出通道上显示；该装置能够向多个音频/视频终端发送多重视频/音频信息，可接受高分辨率RGB、VGA，复合视频及S-video格式的视频信号，并按用户要求对视频信号进行视窗大小、图像比例或其它参数的调整和变换，最终输出统一格式的VGA或RGB信号。
远程监控客户端4是通过通信网络1远程接入监控中心3的监控终端或服务器，负责通过浏览器/服务器(B/S)或客户端/服务器(C/S)的方式登陆访问监控中心3的通信服务器，输入用户名、密码，获得相应的授权后，对监控现场实现远程监视、观看和对摄像机与其它监控设备实施控制功能。
运营支撑平台5设置在网络运营商的网管服务器群内，用于对整个监控系统实现业务运营支撑和管理；具有支持与保障业务的开通、运行和管理的下述功能：用户的认证及权限管理，计费和帐务管理，系统、网络和各个设备的管理；通过全国业务中心、区域业务中心、边缘业务中心的分级组网结构实现运营(参见图4)，其中全国业务中心和区域业务中心负责用户认证和计费营帐的管理功能，边缘业务中心实现系统的监控中心和运营支撑平台的全部功能，前端监控设备和远程监控客户端通过通信网络接入边缘业务中心；保障监控中心分别与前端监控设备、视频会议系统、或基于流媒体的通信系统的互通。
本发明系统中的前端监控设备2、监控中心3和远程监控客户端4中的相关装置都支持下述协议：
数据传输协议：H.323/H.245/H.223协议、SIP协议、RTP/RTCP协议、TCP/UDP/IP协议等；
各种媒体格式协议：H.261、H.263、H.263+、H.264、MPEG-2、MPEG-4、AVS、MJPEG等视频编/解码格式和G.711、G.723、G.728、G.729、G.72A、EVRC、3GPP-AMR等音频编/解码格式。
参见图2，介绍本发明基于IPv6的远程视频监控系统的实现方法，其包括下述操作步骤：
(1)各设备初始化、获取各自的IP地址：对系统中各设备执行初始化，因设备具备IPv6和/或Pv4协议栈，能自动兼顾和适应IPV6和/或IPv4的多协议网络，且处于IPv6网络时，优先生成IPv6协议的全球唯一IP地址；该步骤可以细分为下列操作内容：
(11)检测远程监控系统中的各个装置是否支持IPv6协议，如果不支持，则使用IPv4传输控制信息和媒体数据；否则，执行后续操作；
(12)检测监控中心的监控主机、数据库服务器、通信服务器是否支持IPv6协议，如果不支持，则使用IPv4传输控制信息；否则，选用IPv6传输控制信息和媒体数据；
(13)检测远程监控客户端是否支持IPv6协议，如果不支持，则使用IPv4传输控制信息；否则，选用IPv6传输控制信息和媒体数据。
(2)各设备之间进行控制信令的交互，使用IPv6和/或IPv4协议建立会话，此时，前端监控设备和远程监控客户端之间自动进行能力协商，并使用安全握手协议和安全流媒体传输协议传递信息，以形成严密的信息安全保障体系；前端监控设备还具备接入认证和多级管理能力，防止非法用户访问，并保留访问记录，以供审计；其它各设备的协议栈采用IPSec协议，对媒体流的实时传输实施加密处理。
(3)前端监控设备根据监控中心的命令采集相关的视频及其它监控信息；
(4)前端监控设备进行模数转换，并将转换后的数字视频及其它监控信息通过通信网络传输到监控中心和/或远程监控客户端；
(5)在各设备建立会话后，运营支撑平台启动相关管理操作；而在会话拆除后，运营支撑平台停止各项管理操作，执行计费功能。
参见图3，分别介绍本发明远程视频监控系统的业务接口，实际运营中，监控中心3和运营支撑平台5可以设置在同一物理实体内。图中虚线表示可选接口。
(1)Ia接口：前端监控设备2和监控中心3之间的接口，Ia接口中传递的信息主要包括：由前端监控设备2发向监控中心3的视音频信息和报警信息，以及监控中心3发向前端监控设备2的控制信息；Ia接口可选支持监控中心和前端监控设备的单向认证或双向认证。
(2)Ib接口：监控中心3与远程监控客户端4之间的接口，当远程监控客户端4通过监控中心3浏览监控现场的图像时，Ib接口上传递的信息主要是对客户端4对前端监控设备2的控制命令。Ib接口提供监控中心3对远程监控客户端4的单向认证或双向认证功能。监控中心3和远程监控客户端4之间进行通信，可以提供C/S或B/S方式的远程视频监控。
当监控中心3和远程监控客户端4采用C/S方式进行通信时，在确认远程监控客户端的合法性之后，其通信流程简述如下：
1.监控中心3的通信服务器启动，等待远程监控客户端4的登录访问请求；
2.收到请求信号后，监控中心3的通信服务器和监控主机和监控客户端4建立数据通道和控制通道；
3.双方通信，期间通信服务器和监控主机监听远程监控客户端4的控制命令，进行摄像头变焦、云台控制等操作；
4.远程监控客户端4结束通信后，逻辑信道关闭。
当监控中心3和远程监控客户端4采用B/S方式进行通信时，在确认远程监控客户端的合法性之后，其通信流程简述如下：
1.监控中心3的Web服务器在其TCP端口(通常为80端口)上监听远程监控客户端4的http请求；
2.远程监控客户端4的Web浏览器与监控中心3的Web服务器建立http连接；
3.远程监控客户端4的Web浏览器把http请求信息发送给监控中心3的Web服务器；
4.监控中心3的服务器处理该登录浏览请求，并向客户机返回响应信息；
5.Web服务器终止http连接。
(3)Ic接口：前端监控设备2和远程监控客户端4之间的接口，Ic接口上传递的信息主要是由前端监控设备2发向监控中心3的视音频信息和报警信息。
远程监控客户端4只有通过运营支撑平台5或监控中心3的认证授权后，才能访问前端监控设备2，前端监控设备2通常不对远程监控客户端4作二次认证。
获得监控中心3鉴权后，远程监控客户端4可直接和前端监控设备2建立媒体通道，传送视音频和其它监控信息；同时通过监控中心3的通信服务器将控制命令发送给前端监控设备2，使其执行相应的操作。其通信流程简述如下：
1.监控中心3的通信服务器启动，等待远程监控客户端4的访问请求；
2.通信服务器收到远程监控客户端4的请求信号，进行用户鉴权，通过认证后，与客户端4建立控制通道，并在远程监控客户端4和通信服务器之间协商生成从远程监控客户端4到前端监控设备2的最佳路由(可酌情走分发或直接路由)；
3.根据新生成的路由在远程监控客户端4和前端监控设备2之间形成媒体通道。
4.双方通信期间，通信服务器监听远程监控客户端4的控制命令，进行摄像头变焦、云台控制等操作，并向前端监控设备返回控制命令的响应；
5.远程监控客户端4结束通信后，分别关闭媒体通道和逻辑信道。
(4)Id接口：前端监控设备2和运营支撑平台5之间的接口，用于提供运营支撑平台5对前端监控设备2的认证等功能。
(5)Ie接口：监控中心3和运营支撑平台5之间的接口，用于提供监控中心3和运营支撑平台4之间的用户信息、计费信息和管理信息的传送功能。
(6)If接口：远程监控客户端4和运营支撑平台5之间的接口，用于提供运营支撑平台5对远程监控客户端4的用户认证鉴权和业务查询等功能。
下面简要说明本发明系统组成可运营的业务系统的实施方式：
参见图4，为了构建一个大规模的远程视频监控系统，如同其它公共电信网络一样，本发明也是根据监控的区域范围和业务的需要进行分级组网，即采用多级监控中心架构。其中的监控分中心作为对本区域管辖范围的多个监控现场实施监控管理的控制平台，需要向其上级监控中心报告监控状况，并由上级监控中心对其下属的各个分中心进行业务汇总、认证和管理。为了实现全国性远程视频监控业务的运营和统一管理，必须对监控业务系统进行分级组网，图3展示了该业务运营系统的三级组织结构：全国监控中心、区域监控中心和边缘监控中心，每个边缘监控中心能够管理多个前端监控设备。
如果由电信运营商来管理、运营该远程视频监控业务系统，则需在运营支撑平台增加下述相关功能：业务开通、用户认证和权限管理、系统管理、网络管理、设备管理、计费和帐务管理等。
如果由电信运营商提供网络环境，将链路租用给用户(或通过虚拟专用网VPN方式组成专网)，由用户自己进行管理和维护时，可以在监控中心设置下述功能：业务开通、用户认证和权限管理、系统管理、计费和帐务管理等。
为了满足视频监控系统的推广应用和发展需要，本发明的视频监控系统保留有开放的接口，以满足和适应与其它不同厂家的前端监控设备和监控中心的互连互通要求，以及今后可能会逐渐增加的与视频会议系统、基于流媒体的通信系统等的互通的业务要求。图5展示了本发明系统与其它信息系统的一种互通状况示意图。
为了实现前端监控设备与监控中心的互通，由前端监控设备的制造厂商提供标准SDK接口，由监控中心完成对第三方前端监控设备的监控平台接入。
为了实现与视频会议系统的互通，在监控中心的通信服务器和视频会议系统的MCU之间实现互通功能，并在通信协议层面上，支持H.323协议的互通或者是SIP协议的互通。
为了实现与基于流媒体的通信系统互通，在监控中心的通信服务器和流媒体系统的服务器之间实现互通功能，并在通信协议层面上，支持RTP/RTCP/RTSP协议的互通。
本发明远程视频监控系统的实现方法可以作为一种新的电信增值业务面向公众开放运营，下面简要介绍该系统业务的典型处理过程：
1、业务运营单位在某个设定范围内部署相当数量的IPv6网络摄像机，并对系统中的各个设备进行基本配置；
2、监控人员(即用户)申请视频监控服务，可以申请一个或多个网络摄像机进行监控摄制视频图像，业务运营单位为其进行用户配置；
3、监控人员操作远程监控客户端，向系统输入用户名/密码(或数字证书等)，进行系统注册；
4、监控人员利用远程监控客户端向系统的监控中心输入网络摄像机的URI地址，发起访问请求；
5、监控中心的接入管理模块根据远程监控客户端提供的身份认证参数(用户名/密码，数字证书等)，将其与事先登记的用户注册信息进行比较，藉此判断和认证该用户是否被授权有连接该网络摄像机的资格；
6、通过认证后，在监控客户端、监控中心与网络摄像机之间分别进行媒体通道和网络链路的协商，确认本次连接的基本信息；
7、在监控客户端、监控中心与网络摄像机之间进行媒体连接，使得用户能够查看网络摄像机的视频图像；
8、运营支撑平台的接入管理模块在媒体连接过程中对连接进行管理；
9、连接结束后，接入管理模块记录本次连接实施情况，为日后的审计，查询等工作留下基础数据。

Claims (12)

1、一种基于下一代互联网的远程视频监控系统，其特征在于：所述系统包括：通信网络、前端监控设备、监控中心和远程监控客户端、运营支撑平台五个组成构件；其中通信网络是包括IP因特网、公共交换电话网PSTN、综合业务数字网ISDN和移动通信网的多级分区域拓扑架构；该系统以IPv6为核心通信协议、在公共电信网络上提供运营级远程视频监控业务，系统中的设备具备IPv6和/或IPv4协议栈，能自动兼顾和适应IPv6和/或IPv4的多协议网络环境，实现IPv6和/或IPv4终端之间媒体流的互通；还具备下述功能：优先使用IPv6传输数据，采用数字视频压缩编码技术与业务连接和媒体流分类传送机制，各个监控节点的编址规范统一，监控终端配设有全球唯一的IP地址，便于随时、随地被访问和推广应用；支持IPv6、IPv4或其它协议终端在IPv6和IPv4的网络中同时混合部署和使用。
2、根据权利要求1所述的远程视频监控系统，其特征在于：所述系统及其中的设备进一步具有下述功能：支持内嵌IPSec安全协议，以便利用IPv6与IPSec结合紧密的特点，确保传输的安全性和私密性；支持移动IPv6协议，在不同地方都可使用相同的IPv6地址，以便为运动中的节点设备提供始终在线的监控服务；利用IPv6协议的自动配置功能，为各节点自动配置IP地址和网关，即插即用，为用户快速配置提供方便，能够实现大规模运营。
3、根据权利要求1所述的远程视频监控系统，其特征在于：所述系统的前端监控设备包括：IP摄像机、由模拟摄像机和完成监控现场各种遥测、遥信信号的接入及相关设备的遥控功能的附加监控装置作为其外设的视频服务器、以及可选配的其它前端监控装置；前端监控设备具有以下功能：对视频和其它监控信息的采集、压缩和编码处理，将监控信息上传到监控中心，接收监控中心下达的控制命令，以完成对摄像机和其它监控设备的控制、报警信息的处理；该设备的增强功能包括：视频和/或报警信息的本地存储，与监控中心的定期交互，报告自身的存活状态和支持主动注册，各种异常情况的检测和报警；提供下一代互联网的数据通信接口，以支持下一代互联网的接入。
4、根据权利要求3所述的远程视频监控系统，其特征在于：所述前端监控设备中的视频服务器的功能是：对模拟摄像机输出的视频信号进行模数转换、压缩编码和传输，以及视频存储、多路图像切换、告警信息捕获和设备控制功能，所述附加监控装置的组成包括传感器、变送器和智能控制器；所述其它前端监控装置包括音频采集装置、告警输入输出设备、云台和云台编码器，其功能是：音频采集，门禁，红外、烟雾、温度及其它参数告警，云台装置转动控制。
5、根据权利要求3所述的远程视频监控系统，其特征在于：所述系统的前端监控设备、监控中心和远程监控客户端支持下述协议：包括H.323/H.245/H.223协议、SIP协议、RTP/RTCP协议、TCP/UDP/IP的数据传输协议；包括H.261、H.263、H.263+、H.264、MPEG-2、MPEG-4、AVS、MJPEG视频编/解码格式和G.711、G.723、G.728、G.729、G.72A、EVRC、3GPP-AMR音频编/解码格式的各种媒体格式协议。
6、根据权利要求1所述的远程视频监控系统，其特征在于：所述系统的监控中心是对监控现场实现实时监控的操作平台，由相互交流信息的监控主机、数据库服务器、通信服务器与视频显示设备所组成，还包括可选配的报警联动装置和矩阵切换器；具有以下功能：对各现场监控信息的实时接收和视频播放，对各个现场的实时监控，控制现场摄像头的切换和云台的操作；接收与处理现场的其它报警信息，并发布指挥调度和报警信息；监视整个系统的运行状态，管理系统用户及其权限，发布系统资源消息，存储视频文件，支持文件检索、回放和系统的日志管理，分发监控内容：当多个节点同时访问某一路图像时，由监控主机采用多个节点为调度策略的服务系统分发视频内容；通过矩阵切换器连接电视墙或大屏幕显示器，同时显示一个/多个监控现场的视频图像。
7、根据权利要求6所述的远程视频监控系统，其特征在于：所述监控主机为该监控系统的人机界面，负责各监控现场的实时监视；云台控制、镜头变焦、图像参数调整；以及改变视频服务器的编码方式、传输速率，以确保监视图像的质量；显示多点图像，支持多画面显示；完成视频存储、检索、回放；提供包括快放、慢放、单帧播放、局部放大、单独提取和存储视频流中选定的一帧图像的多种播放控制；设备联动控制和系统的维护功能；
所述数据库服务器用于存储前端监控设备中的数字摄像机、视频服务器和其它附加监控装置提供的视频和其它监控信息，存储报警、数字录像数据及用户信息；
所述通信服务器负责实时汇接来自前端监控设备的图像和监控信息，并响应远程监控客户端的操作，并提供用户认证、监控信息处理和内容分发的功能；
所述视频显示设备包括：监控主机的显示器、电视墙和大屏幕投影装置；
所述报警联动装置是由监控中心依据不同状况事先设置，或由被控端站固定设置；该报警联动装置接受监控中心的远程控制和报警参数调整；
所述矩阵切换器是将接收到的音频/视频信号输出至包括放映机、监控器和多媒体数字信号编解码器的不同终端，并对视频与音频信号进行切换和分配的设备：将多路视频及音频信号切换到输出通道中的任一通道上，且各输出通道之间互相独立，或将任意一路信号同时切换到多路输出通道上显示；该装置能够向多个音频/视频终端发送多重视频/音频信息，可接受高分辨率RGB、VGA，复合视频及S-video格式的视频信号，并按用户要求对视频信号进行视窗大小、图像比例或其它参数的调整和变换，最终输出统一格式的VGA或RGB信号。
8、根据权利要求1所述的远程视频监控系统，其特征在于：所述系统的远程监控客户端是通过通信网络远程接入监控中心的监控设备，负责通过浏览器/服务器或客户端/服务器的方式访问监控中心的通信服务器，根据授权对监控现场实现远程监视、观看和对摄像机与其它监控设备实施控制功能。
9、根据权利要求1所述的远程视频监控系统，其特征在于：所述系统的运营支撑平台设置在网络运营商的网管服务器群内，用于对整个监控系统实现业务运营支撑和管理；具有支持与保障业务的开通、运行和管理的下述功能：用户的认证及权限管理，计费和帐务管理，系统、网络和各个设备的管理；通过全国业务中心、区域业务中心、边缘业务中心的分级组网结构实现运营，其中全国业务中心和区域业务中心负责用户认证和计费营帐的管理功能，边缘业务中心实现系统的监控中心和运营支撑平台的全部功能，前端监控设备和远程监控客户端通过通信网络接入边缘业务中心；保障监控中心分别与前端监控设备、视频会议系统、或基于流媒体的通信系统的互通。
10、一种基于下一代互联网的远程视频监控系统的实现方法，其特征在于：包括下述操作步骤：
(1)各设备初始化、获取各自的IP地址：对系统中各设备执行初始化，因设备具备IPv6和/或Pv4协议栈，能自动兼顾和适应IPV6和/或IPv4的多协议网络，且处于IPv6网络时，优先生成IPv6协议的全球唯一IP地址；
(2)各设备之间进行控制信令的交互，使用IPv6和/或IPv4协议建立会话；
(3)前端监控设备根据监控中心的命令采集相关的视频及其它监控信息；
(4)前端监控设备进行模数转换，并将转换后的数字视频及其它监控信息通过通信网络传输到监控中心和/或远程监控客户端；
(5)在各设备建立会话后，运营支撑平台启动相关管理操作；而在会话拆除后，运营支撑平台停止各项管理操作，执行计费功能。
11、根据权利要求10所述的远程视频监控系统的实现方法，其特征在于：所述步骤(1)的各设备初始化时，进一步包括下列操作内容：
(11)检测远程监控系统中的各个装置是否支持IPv6协议，如果不支持，则使用IPv4传输控制信息和媒体数据；否则，执行后续操作；
(12)检测监控中心的监控主机、数据库服务器、通信服务器是否支持IPv6协议，如果不支持，则使用IPv4传输控制信息；否则，选用IPv6传输控制信息和媒体数据；
(13)检测远程监控客户端是否支持IPv6协议，如果不支持，则使用IPv4传输控制信息；否则，选用IPv6传输控制信息和媒体数据。
12、根据权利要求10所述的远程视频监控系统的实现方法，其特征在于：所述步骤(2)中各设备之间进行控制信令的交互时，前端监控设备和远程监控客户端之间自动进行能力协商，并使用安全握手协议和安全流媒体传输协议传递信息，以形成严密的信息安全保障体系；前端监控设备还具备接入认证和多级管理能力，防止非法用户访问，并保留访问记录，以供审计；其它各设备的协议栈采用IPSec协议，对媒体流的实时传输实施加密处理。
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