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篇1

關鍵字：VRRP ； MSTP ； 路由冗余； 負載均衡

中圖分類號：TP393.02 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.034

本文著錄格式：[1]程寧.VRRP和MSTP協(xié)議在企業(yè)園區(qū)網的應用與研究[J].軟件，2313，34（7）：100-103

0 引言

隨著信息技術的不斷發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始建設自己的園區(qū)網。在設計園區(qū)網絡時，為了使網絡工作的更有效率，對于大型園區(qū)網絡普通采用三層架構，即接入層、匯聚層和核心層，如圖1所示；對于規(guī)模較小的網絡也可簡化為二層架構，即接入層和核心層。

如圖1所示，網絡共分為三層，其中接入層允許終端用戶連接到網絡；匯聚層是多個接入層的匯聚點，它必須能夠處理來自接入層設備的所有通信量，并提供到核心層的上行鏈路；核心層作為網絡的中心結點負責網絡內各子網之間的數(shù)據(jù)轉發(fā)并提供互聯(lián)網接入服務。為了提高網絡的可管理性，抑制網絡中的廣播流量，隔離不同的廣播域，可以根據(jù)用戶所處的物理位置或隸屬關系劃分不同的VLAN[1]。為了提高可靠性每一層的設備和上一層的設備之間可以存在多條冗余鏈路，以避免出現(xiàn)因為單點故障導致網絡癱瘓。由于網絡中存在著冗余鏈路，利用MSTP技術消除環(huán)路和不同VLAN間的流量負載均衡；利用VRRP技術實現(xiàn)路由冗余和負載均衡設計。

1 VRRP和MSTP協(xié)議分析

1.1 VRRP協(xié)議分析[1-3]

虛擬路由冗余協(xié)議VRRP﹙Virtual Router Redundancy Protocol﹚是由IETF制定的，是一種容錯協(xié)議，為具有組播或者廣播能力的局域網設計。

VRRP協(xié)議將兩臺或多臺路由設備虛擬成一個虛擬路由設備，對外提供一個或多個虛擬的IP地址。使用VRRP創(chuàng)建的虛擬路由器被稱為VRRP組，在 VRRP 路由器組中，按優(yōu)先級選舉 Master 路由器和Backup路由器。Master 路由器實現(xiàn)針對虛擬路由器 IP 的各種網絡功能，如 ARP 請求、ICMP 消息和數(shù)據(jù)的轉發(fā)等；Backup 路由器不擁有該 IP，除了接收 Master路由器發(fā)送的 VRRP 通告信息外，不執(zhí)行對外的網絡功能。僅當主機失效時，Backup 路由器接管原先 Master 路由器的網絡功能。

在VRRP協(xié)議中，Master周期性以組播的形式發(fā)送VRRP通告報文，以便Backup了解Master的工作狀態(tài)。如果Backup在一定時間內沒有收到VRRP通告報文，則認為Master出現(xiàn)故障，重新選舉Master，以保證通信不會中斷，從而保證通訊的連續(xù)性和可靠性。

1.2 MSTP協(xié)議分析[1][4-6]

多生成樹協(xié)議MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是IEEE 802.1s中定義的一種STP和VLAN結合使用的新型生成樹協(xié)議。STP（生成樹協(xié)議）通過在網絡中構造一棵自然樹的方法達到裁剪冗余環(huán)路的目的，同時實現(xiàn)鏈路備份和路徑最優(yōu)化。但STP最大的缺陷在于收斂速度過慢，至少需要30秒的收斂時間。為了解決STP協(xié)議的這個缺陷，IEEE推出了802.1w標準，定義了RSTP（快速生成樹協(xié)議），與STP相比，收斂速度快得多，最快在1秒之內。但RSTP與STP一樣同屬單生成樹SST（Single Spanning Tree），有它自身的缺陷，主要表現(xiàn)在：第一，在網絡規(guī)模比較大的時候會導致較長的收斂時間，拓撲改變也比較大；第二，由于鏈路被阻塞后將不承載任何流量，造成帶寬的極大浪費。為了克服單生成樹的這些缺陷，與是支持VLAN的生成樹協(xié)議（PVST/PVST+）應運而生。

PVST/PVST+協(xié)議能夠保證每一個VLAN都不存在環(huán)路。經過改進的PVST+協(xié)議在VLNA1運行的是普通STP協(xié)議，在其他VLAN上運行PVST協(xié)議。PVST+協(xié)議可以與STP/RSTP互通。但PVST/PVST+協(xié)議也有自身的缺陷：第一，由于每個VLAN都需要生成一棵樹，PVST BPDU的通信量將正比于Trunk的VLAN個數(shù)。第二，在VLAN個數(shù)比較多時，維護多棵生成樹的計算量和資源占用量將急劇增長。多實例化的MSTP協(xié)議應運而生。

多生成樹協(xié)議MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是IEEE 802.1s中定義的一種新型多實例化生成樹協(xié)議。MSTP中引入了“實例”（Instance）和“域”（Region） “的概念。所謂“實例”就是多個VLAN的一個集合，這種通過多個VLAN捆綁到一個實例中去的方法可以節(jié)省通信開銷和資源占用率。MSTP各個實例拓撲的計算是獨立的，在這些實例上就可以實現(xiàn)負載均衡。

MSTP協(xié)議把支持MSTP的交換機和不支持MSTP交換機劃分成不同的區(qū)域，分別稱作MST域和SST域。在MST域內部運行多實例化的生成樹，交換機間使用MSTP BPDU交換拓撲信息；在MST域的邊緣運行RSTP兼容的內部生成樹IST（Internal Spanning Tree）。SST域內的交換機使用STP/RSTP/PVST+BPDU交換拓撲信息。在MST域與SST域之間的邊緣上，SST設備會認為對接的設備也是一臺RSTP設備。而MST設備在邊緣端口上的狀態(tài)將取決于內部生成樹的狀態(tài)，也就是說端口上所有VLAN的生成樹狀態(tài)將保持一致。

2 VRRP和MSTP技術在企業(yè)網中的應用方案設計

2.1 案例需求

某企業(yè)為了滿足公司經營和統(tǒng)一管理的實際需要，需要建設自己的信息化網絡。該公司設有市場部、人力資源部、財務部、售后服務部等4個部門，要求在組網時充分考慮網絡的管理性和可靠性。

為了真實地模擬企業(yè)網的互連環(huán)境，搭建如圖2所示的企業(yè)網絡架構圖，該網絡架構為典型單核心的三層架構。其中核心層用1臺S5750交換機模擬，匯聚層用2臺S3550交換機模擬，接入層用2臺S2126G交換機模擬。為了抑制網絡中的廣播流量，隔離不同的廣播域，將4個部門劃分在不同的VLAN，設計了VLAN10（市場部）、VLAN20（人力資源部）、VLAN30（財務部）、VLAN10（售后服務部）共4個子網，所有接入層的的設備都可以經過匯聚層和核心層的交換設備訪問網絡中心服務器或外部網絡，相同VLAN間的計算機可以實現(xiàn)相互訪問。

為了提高網絡的可靠性，路由冗余和負載均衡是需要考慮的問題，因此設計通過匯聚層訪問網絡中心或外部網絡的數(shù)據(jù)流，利用VRRP實現(xiàn)路由冗余和負載均衡，不同地理位置同一VLAN間計算機通信的數(shù)據(jù)流，利用MSTP實現(xiàn)路由冗余和負載均衡。

2.2 實現(xiàn)過程

2.2.1 VRRP安全策略設計

對于需經過S31和S32的數(shù)據(jù)流，設計規(guī)劃如下，VLAN10和VLAN30子網到網絡中心或外部的數(shù)據(jù)以S31為主核心交換機，S32為備份交換機，在S31交換機上對VLAN10和VLAN30設置同等的訪問優(yōu)先級，優(yōu)先級設置為254，而VLAN20和VLAN40則采用默認優(yōu)先級，默認值為100；VLAN20和VLAN40子網到網絡中心和外部的數(shù)據(jù)以S32為核心交換機，S31為主核心交換機，在S32交換機上對VLAN20和VLAN40設置同等的訪問優(yōu)先級，優(yōu)先級設置為254，而VLAN10和VLAN30則采用默認優(yōu)先級。

2.2.2 MSTP安全策略設計

對于不同地理位置同一VLAN間的數(shù)據(jù)流，設計規(guī)劃如下：將VLAN10和VLAN30加入到實例1中，將VLAN20和VLAN40加入到實例2中，并設置S31為實例2的根節(jié)點，設置S32為實例1的根結點。在S31上設置實例1的優(yōu)先級為4096，實例2的優(yōu)先級為8192；在S32上設置實例如的優(yōu)先級為8192，實例2的優(yōu)先級為4096。

2.2.3 IP地址規(guī)劃

2.2.4 配置過程

具體的配置過程如下：

1、基本信息和VRRP的配置

3 結束語

在深入了解VRRP和MSTP協(xié)議實現(xiàn)原理的基礎上，通過具體案例實現(xiàn)VRRP+MSTP結合實施的思路和實現(xiàn)方法，消除了網絡中的單點故障，建立一個可靠的企業(yè)園區(qū)網。

參考文獻

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篇2

關鍵詞：Gstreamer； 流媒體； RTSP； RTP/RTCP

中圖分類號：TN919.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）03-149-002

1．前言

流媒體技術以流的方式在網絡中傳輸媒體，具有良好的實時性和交互性。隨著3G、4G等高速移動通信技術的發(fā)展成熟和多媒體智能移動設備的普及，流媒體技術獲得了廣泛應用和迅速發(fā)展。本文基于GStreamer架構，采用RTP/RTCP協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，設計了一種流媒體播放器，處理芯片采用OMAP3430，操作系統(tǒng)為嵌入式Linux系統(tǒng)，借助高速網絡，可以實現(xiàn)高質量的流媒體播放。

2．相關技術介紹

2.1流媒體技術。流媒體是指以流的方式在網絡中傳輸音頻、視頻和多媒體文件的形式。流媒體文件格式是支持采用流式傳輸及播放的媒體格式。流式傳輸方式是將視頻和音頻等多媒體文件經過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包，由服務器向用戶計算機連續(xù)、實時傳送。用戶采用內容緩存的方式，只需要進行很短時間的緩沖，就可以一邊播放一邊下載，而不需要提前下載整個文件。

流媒體傳輸一般都是采用建立在udp協(xié)議上的rtp/rtsp實時傳輸協(xié)議。相對于注重傳輸質量的tcp協(xié)議來說，udp協(xié)議更加注重傳輸速度，這種協(xié)議對于實時性要求很高的流媒體文件來說，無疑是更加合適的。

2.2Gstreamer概述。GStreamer是一種流媒體應用框架，采用了基于插件（plugin）和管道（pipeline）的體系結構，框架中的所有的功能模塊都被實現(xiàn)成可以插拔的組件（component），并且在需要的時候能夠很方便地安裝到任意一個管道上，由于所有插件都通過管道機制進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換，因此很容易利用已有的各種插件“組裝”出一個功能完善的多媒體應用程序。其主要功能模塊包括元件、襯墊、箱柜等。

元件(Elements)是Gstreamer框架中所有可用組件的基礎，是組成管道的基本構件。元件可以分為數(shù)據(jù)源元件、過濾器元件、接收器元件等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入、處理和輸出等功能。

襯墊（pad）是元件（element）與外界的連接通道，每個襯墊都帶有特定的功能信息，通過將不同元件的襯墊依次連接起來構成一條媒體處理管道，使數(shù)據(jù)在流經管道的過程能夠被各個元件正常處理，最終就可以實現(xiàn)特定的多媒體功能。

箱柜(Bins):箱柜是一個可以裝載元件的容器，同時其自身也是一個GstElement對象，也能夠被用來容納其他的箱柜對象。

2.3實時傳輸協(xié)議（RTP/RTCP）。RTP/RTCP協(xié)議棧由兩個相互緊湊的協(xié)議組成，其中RTP協(xié)議負責傳送具有實時特征的多媒體數(shù)據(jù)，而RTCP協(xié)議負責反饋控制、監(jiān)測QoS、監(jiān)視和傳遞相關信息。由于流媒體數(shù)據(jù)傳輸對于傳輸實時性的要求遠高于傳輸可靠性，RTP/RTCP數(shù)據(jù)通常采用UDP/IP封裝，它們共同完成網絡傳輸層的功能。

2.4實時流媒體協(xié)議（RTSP）。RTSP協(xié)議是一種對流媒體數(shù)據(jù)的傳輸進行控制的應用級協(xié)議。通過RTSP協(xié)議，可以實現(xiàn)音視頻的控制、點播等功能。

3．流媒體播放器的實現(xiàn)

本文設計的流媒體播放器，可以分為以下幾個模塊：用戶界面、RTSP控制模塊、RTP/RTCP傳輸模塊、數(shù)據(jù)轉換模塊、解碼模塊、視音頻輸出模塊。如圖1所示。用戶通過用戶界面與客戶端交互，RTSP模塊響應用戶界面發(fā)送的命令，建立RTP數(shù)據(jù)傳輸會話，會話建立之后，由RTP/RTCP模塊循環(huán)接收RTP數(shù)據(jù)包并進行排序，然后轉換模塊對RTP數(shù)據(jù)進行解包，轉換成原始的音視頻數(shù)據(jù)，然后送入解碼模塊進行解碼，最后通過音視頻輸出模塊將媒體展示給用戶。

圖1流媒體播放器架構

用戶界面是客戶端跟用戶之間交互的界面，它包括兩部分內容：一是媒體播放控制，比如暫停、快進等；二是媒體內容的展示，比如視頻畫面的顯示等。在Linux系統(tǒng)下，本文利用GTK+庫開發(fā)GUI框架。

RTSP模塊用于會話的建立和控制，它提供響應界面操作的接口，直接響應界面發(fā)送的命令。RTSP也提供互聯(lián)的雙方或多方的一個傳輸方式和編碼方式的協(xié)商操作，在網絡允許的情況下，建立一條最佳的傳輸通道。當客戶端用戶選擇服務器上某項流媒體內容的時候，播放器會通過RTSP協(xié)議，與服務器建立會話，通知服務器往本地RTP接收端口發(fā)送音視頻數(shù)據(jù)。

RTP/RTCP模塊為流媒體播放器的核心組成部分，當RTSP建立傳輸會話之后，RTP和RTCP會各使用一個端口，RTP端口會循環(huán)接收RTP數(shù)據(jù)包,同時RTCP端口會周期性的發(fā)送RTCP報，RTCP包中包含已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)等統(tǒng)計資料，因此，服務器可以利用這些信息動態(tài)的改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。RTP包由RTP包頭和RTP數(shù)據(jù)構成，RTP包頭中包含了一些可以較好保證流數(shù)據(jù)連續(xù)性實時性的信息，如序列號、時間戳等。序列號可以保證到達客戶端的RTP包的連續(xù)，而時間戳可以同步音視頻包。根據(jù)包頭中的時間戳接收的數(shù)據(jù)包進行重新排序，然后傳送到轉換模塊進行處理。

4．小結

本文采用Gstreamer架構，對RTP/RTCP/RTSP協(xié)議進行了深入研究，設計了一種基于Linux系統(tǒng)的流媒體播放器，通過構建RTP/RTCP流媒體傳輸插件，實現(xiàn)了流媒體數(shù)據(jù)的實時傳輸和播放，在終端設備中可以取得良好的流媒體播放效果。

這種基于Gsreamer的媒體播放器具備良好的靈活性和可移植性，借助高速傳播網絡，特別適合在各種不同類型的智能終端實現(xiàn)流媒體的接收和播放等功能，在視頻監(jiān)控、遠程會議、視頻教學、多媒體娛樂等多種不同場合都可以獲得廣泛應用。

參考文獻：

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[4]王蕊，劉衛(wèi)東，王金童．基于GStreamer的媒體播放研究[J]電子設計工程.2012(03):34-36

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【關鍵詞】移動通信網絡 監(jiān)控系統(tǒng) 設計

移動終端不斷普及，臺式機、筆記本和移動終端的界限越來越模糊，很多功能都可以轉移到移動終端上，同時移動終端無論從聽說讀寫還是從感知方面都擁有電腦所沒有的優(yōu)勢。作為移動互聯(lián)網業(yè)務之一，移動平臺的網絡監(jiān)控，也開始逐漸發(fā)展起來。

1 移動通信Android平臺簡介

Android的系統(tǒng)架構和其操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構。 Android結構分為四個層，從高層到低層分別是應用程序層、應用程序框架層、系統(tǒng)運行庫層和Linux內核層。Android會同一系列核心應用程序包一起，該應用程序包包括客戶端，SMS短消息程序，日歷，地圖，瀏覽器，聯(lián)系人管理程序等。所有的應用程序都是使用JAVA語言編寫的。Android系統(tǒng)既是一個完全開放的系統(tǒng)，也是一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。

2 移動通信Android開發(fā)環(huán)境

2.1 安裝Java語言運行環(huán)境

Android應用程序采用Java代碼開發(fā)，在Win 7系統(tǒng)下，需要Java編譯器JDK，經典版本是JDK1.6，安裝JDK之前要先安裝JRE，即Java運行時環(huán)境，就是Java運行虛擬機。

2.2 下載安裝Eclipse和Android SDK

為了更好地可視化地編譯Java代碼，還需要一個Java編譯的IDE，Eclipse是一個開放源代碼的、基于Java的可擴展開發(fā)平臺。Eclipse是編譯Java的優(yōu)秀的可擴展的IDE，本文使用Eclipse環(huán)境結合Android SDK進行Java代碼的開發(fā)。下載Eclipse并解壓到某一目錄，就能使用。AndrnidSDK的同樣只需到相應網站下載，解壓即可"這里還需AndroidsDK。

2.3 更新Eelipse，安裝Android開發(fā)插件ADT

Google為Android定制了一個Eelipse插件，即AndroidDevelopment

Kit（ADT）"ADT插件專用于擴展Eclipse的功能，為用戶能夠快速地開發(fā)Android項目提供方便"例如，快速建立Andro記項目，使用XML布局文件創(chuàng)建應用程序界面等" 安裝好ADT后，安裝好ADT后，就能創(chuàng)建Android Project了。

3 移動通信網絡監(jiān)控系統(tǒng)方案設計

3.1 系統(tǒng)架構

該系統(tǒng)開發(fā)一個開放源碼的解決方案，能夠用很小的開銷在手機或者服務器上交換現(xiàn)場視頻。用戶只需要一個Android移動設備和通過WiFi或蜂窩網絡。建立的網絡連接，就可以直接上傳或者播放現(xiàn)場視頻，達到實時監(jiān)控的目的。

3.2 系統(tǒng)編碼協(xié)議和實時傳輸協(xié)議

3.2.1 H.263

H.263是由ITU-T制定的網絡會議用的低碼率視頻編碼標準，屬于網絡信息編解碼器。H.263最初設計為基于H.324的系統(tǒng)進行傳輸（即基于公共交換電話網和其它基于電路交換的網絡進行網絡會議和網絡電話）。后來發(fā)現(xiàn)H.263也可以成功的應用與H.323（基于RTP/IP 網絡的會議系統(tǒng)），H.320（基于綜合業(yè)務數(shù)字網的會議系統(tǒng)），RTSP（流式媒體傳輸系統(tǒng)）和SIP（基于因特網的會議）。H.263在2010年和2012年調整為更高質量的流。H.263從眾多類似的信息編碼/解碼標準中脫穎而出，因為它被谷歌Android操作系統(tǒng)所采用，因此目前市場上大多數(shù)的Android設備都支持。除了良好的兼容性，H.263是一種低帶寬流，使得能夠在第三代（3G）蜂窩網絡上工作。

3.2.2 實時傳輸協(xié)議（RTP）

實時傳輸協(xié)議（RTP），是定義了一種傳輸音頻和視頻的報文格式，這些音頻和視頻在互聯(lián)網或本地網絡上采用各種不同的編碼器類型進行編碼。RTP通過UDP進行傳輸，而不需要TCP確認或TCP ACK數(shù)據(jù)包。UDP作為向服務器傳送的報文類型原因之一就是不需要ACK數(shù)據(jù)包。例如，如果發(fā)送視頻的設備或用戶進入一個較差的蜂窩覆蓋區(qū)域，可能會導致沒有足夠的帶寬將所有的數(shù)據(jù)包及時地從服務器發(fā)送給用戶來觀看事件。這將會導致一個時斷時續(xù)的視頻，不過視頻仍在傳輸。最壞的情況是用戶進入一個完全沒有蜂窩網絡的區(qū)域，在用戶端的播放裝置就會完全停止；直到設備到達了一個可以傳輸數(shù)據(jù)包的區(qū)域，播放器才能重新顯示。

3.2.3 實時流傳輸協(xié)議

實時流傳輸協(xié)議（RTSP）是用來控制播放RTP流。RTSP服務器允許播放器接收從設備發(fā)送的RTP數(shù)據(jù)包。播放器（例如VLC或ffmpeg）不能直接打開一個RTP流，因此，RTSP服務器需要提供其他的流信息并控制流數(shù)據(jù)包的開始和停止。RTSP服務器是基于RFC2326。它包含以下命令：選項，描述，宣布，設置，播放，暫停和拆卸。基于RFC4566的會話描述協(xié)議（SDP）與描述命令配合使用。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)方案

該系統(tǒng)將信息編解碼協(xié)議，RTP協(xié)議以及RTSP協(xié)議相互關聯(lián)并組成一個界面友好的、操作簡單的應用程序。系統(tǒng)應實現(xiàn)由Android設備的獲取信息流，傳輸至信息服務器，并可以在基于WEB瀏覽器的終端網頁上的播放實時信息流。

服務器打開許多不同的偵聽端口接收傳入連接。端口使用的協(xié)議是TCP和UDP。服務器產生兩個監(jiān)聽器，一個用于客戶或播放器查看接收到的信息，另一個用于用戶或手機發(fā)送信息。每個新的TCP或UDP端口需要一個額外的線程。每產生一個新的線程類型就要增加一個新的Java類。一個并發(fā)哈希表將用于同步用戶觀看信息和手機線程之間的信息流。

參考文獻：

篇4

【關鍵詞】Android；視頻監(jiān)控；智能手機

1 移動流媒體技術

移動流媒體技術就是把連續(xù)的聲音影像信息經過壓縮處理后傳送到網絡服務器上，讓終端用戶能夠在下載的同時觀看收聽，而不需要等到全部的多媒體文件下載完成就可以即時觀看的技術。移動流媒體技術的出現(xiàn)是伴隨這移動通信技術的發(fā)展和網絡音視頻技術的進步，其只要是關于流媒體數(shù)據(jù)從采集到播放整個過程中所需要的核心技術。流媒體播放技術有優(yōu)點也有缺點。優(yōu)點是能夠及時傳送隨時播放，缺點是由于網絡的速率不穩(wěn)定性，當播放速率大于傳輸速率時，視頻播放將出現(xiàn)停滯，時斷時續(xù)的現(xiàn)象。

2 Android的視頻監(jiān)控系統(tǒng)

基于Android的視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為五個模塊：依次為采集模塊、編碼模塊、視頻傳輸模塊、解碼模塊、顯示模塊，下面分別進行詳細介紹。

2.1 視頻采集模塊

Android攝像頭采集到的視頻格式為YUV420格式的視頻流。采集模塊的實現(xiàn)可以在Android的應用層中通過編寫代碼來實現(xiàn)。

2.2 編碼模塊

數(shù)字視頻編碼標準主要由兩個標準化組織制定。MPEG制定的視頻編碼標準有MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4。ITU一T制定的視頻編碼標準有H.261和H.263。為了促進下一代多媒體通信的應用， MPEG和VCEG共同成立了聯(lián)合視頻工作組（JVT），共同開發(fā)了視頻編碼標準H.264。H.264是目前最先進的視頻編碼標準。

H.264視頻編碼標準是目前最新的技術，雖然H.264遵循了原來壓縮標準的架構，但是H.264具有一些新的特性，H.264標準分兩層結構，包含網絡抽象層（NAL）和視頻編碼層（VCL）。網絡抽象層用于數(shù)據(jù)打包和傳輸，編碼層負責視頻壓縮編碼，這種分層結構，實現(xiàn)了傳輸和編碼的分離。由于H.264標準引入了數(shù)據(jù)分割等抗誤碼技術，實現(xiàn)了在復雜環(huán)境下的使用，可以適應不同網絡的傳輸要求。由于采用高度復雜的實現(xiàn)算法，H.264是目前低碼率下壓縮率最高的編碼標準，在帶寬不穩(wěn)定的無線網絡上有著無法比擬的優(yōu)點。

2.3 傳輸模塊

流媒體傳輸和控制協(xié)議在應用層主要涉及到HTTP，RTSP，RTP和RTCP協(xié)議，在傳輸層有TCP和UDP協(xié)議。HTTP是建立在傳輸控制協(xié)議（TCP）之上的超文本傳輸協(xié)議。TCP/IP協(xié)議是專為數(shù)據(jù)傳輸而設計的，能夠保證傳輸?shù)目煽啃浴TP是在一對一或一對多的情況下針對流媒體數(shù)據(jù)流工作，不僅能夠提供時間信息而且可以保證數(shù)據(jù)流的同步。通常RTP建立在UDP之上，使用UDP傳輸數(shù)據(jù)。RTP本身沒有可靠的傳送機制，其流量控制和擁塞控制是由實時傳輸協(xié)議（RTCP）來提供的。RTP和RTCP共同協(xié)作才能完成流媒體的傳輸和控制。實時流協(xié)議（RTCP）是應用層協(xié)議，位于RTP和RTCP協(xié)議層之上，通過IP網絡傳輸多媒體數(shù)據(jù)，在傳輸機制上采用TCP和RTP完成數(shù)據(jù)傳輸。RTSP用于控制實時數(shù)據(jù)的發(fā)送，提供用于音視頻流的VCR遠程控制功能和用于控制流媒體的播放、暫停、記錄等操作。會話描述協(xié)議SDP，SDP是用來描述RTSP，以便說明一個流媒體會話的基本屬性。結合移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)對通信實現(xiàn)的特點，本文采用RTP，RTSP，RTCP和HTTP協(xié)議完成視頻監(jiān)控系統(tǒng)的通信和遠程控制。

一個最基本的流媒體系統(tǒng)包括編碼器，流媒體服務器和客戶端播放器三個部分。各個模塊之間的數(shù)據(jù)通信交換都是按照特定的協(xié)議。編碼器用來將原始的音視頻轉換成合適的流媒體格式文件，服務器用來接收和轉發(fā)編碼后的媒體流，客戶端則是負責解碼和播放接收到的流媒體數(shù)據(jù)。流媒體傳輸有兩種方式，一種是順序流式傳輸，一種是實時流式傳輸。

（1）順序流式傳輸。順序流式傳輸就是順序下載。用順序流式傳輸方法基于標準HTTP或FTP服務器來傳輸文件，通常容易管理，方便用戶的使用。整個下載過程是無損的，能夠保證視頻的高質量，但是用于網絡傳輸速率的問題，一般需要等待較久的時間。順序流式傳輸常用于對視頻質量要求較高的場合，對實時性，隨機訪問性要求較高的場合則不適用。

（2）實時流式傳輸。實時流式傳輸能夠保證信號帶寬與網絡連接的匹配，實現(xiàn)實時傳送，適合現(xiàn)場直播，支持隨機訪問，用戶可進行快進后退操作。實時流式傳輸需要傳輸網絡協(xié)議和專用的流媒體服務器。由于這些協(xié)議與防火墻有關，在使用時一需經過配置。系統(tǒng)設置，管理比順序流式傳輸復雜。由于必須匹配連接帶寬，在低速連接設備時或者網絡擁塞時，會出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象，導致視頻質量下降。

2.4 解碼模塊

解碼從性質來來講，其實是編碼過程的逆過程。編碼采用H.264進行編碼，所以該模塊也采用H.264進行解碼。解碼器的整體設計可以分成兩部分，一部分是視頻數(shù)據(jù)的解碼部分，主要用C語言來實現(xiàn)，采用Android NDK+C的實現(xiàn)機制。另外，一部分是視頻的顯示部分，主要采用Android提供的組件來實現(xiàn)，采用Android SDK+Java的實現(xiàn)機制。而這兩部分的集合，則是通過java提供的jni機制來實現(xiàn)Java和C語言之間的通信。整個解碼流程可分為三個功能模塊：前段碼流處理、H.264解碼和后段視頻顯示。

（1）前段碼流處理：主要負責文件的讀取，從碼流中分隔出NAL然后交給底層進行解碼處理。

（2）H.264解碼：整個解碼的核心部分，通過本地C語言的實現(xiàn)和解碼庫對碼流數(shù)據(jù)進行處理，完成H.264解碼實現(xiàn)圖像重建。

（3）后端視頻顯示：接收H.264解碼模塊解碼后的視頻數(shù)據(jù)，在客戶端進行顯示。

通過分析三個模塊的功能可知，H.264解碼模塊是最耗費資源的。H.264視頻標準為了更好的適應網絡傳輸?shù)奶匦裕捎昧朔謱釉O計的思想既視頻編碼層VCL和網絡提取層NAL。

2.5 顯示模塊

通過調用Android自帶的顯示器，來顯示解碼后的本地數(shù)據(jù)流，從而達到實時視頻的顯示效果。

3 結束語

本文介紹了移動流媒體技術的概念及特點，考慮到網絡速率的不穩(wěn)定性帶來的一些列影響，設計了一個基于Android的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)分為五個模塊，依次為采集模塊、編碼模塊、視頻傳輸模塊、解碼模塊、顯示模塊，這種系統(tǒng)很好地解決了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、實時性和穩(wěn)定性等要求。

【參考文獻】

[1]溫敏，艾麗蓉，王志國.Android智能手機系統(tǒng)中文件實時監(jiān)控的研究與實現(xiàn)[J].科學技術與工程，2009（4）：1716-1719.

篇5

關鍵詞：3G技術；J2ME；手機視頻監(jiān)控

中圖分類號：TP277

移動互聯(lián)網飛速發(fā)展給人們帶來了多樣化的網絡智能終端與互聯(lián)網功能，人們只需將所需的應用程序安裝在手機上即可享受此程序所帶來的服務，人們完全能夠實現(xiàn)在辦公和生活。并且隨著3G時代的來臨，手機視頻監(jiān)控系統(tǒng)將會逐漸成為3G視頻應用中的重點，在通過手機視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行道路管理、公安執(zhí)法、街道巡查以及事故應急指揮等操作已經基本實現(xiàn)，而在手機視頻監(jiān)控系統(tǒng)中所采用的J2ME技術更是為手機客戶端進行遠程視頻接收與查看提供了更為便捷的方式，J2ME技術通過服務端口進行攝像和數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳送至中心服務器進行視頻圖像壓縮，為用戶提供高清流暢的視頻資源，用戶只需通過手機即可對所需視頻進行瀏覽。

1 關鍵技術

1.1 H.264技術

H.264是由ITU（國際電信聯(lián)盟）和ISO（國際標準化組織）聯(lián)合組建的數(shù)字視頻壓縮格式，在ITU-T中其是以H.26x系列為名稱命名，在ISO/IEC中，它又被稱為MPEG-4高級視頻編碼。H.264技術的提出主要為了在現(xiàn)有的視頻編碼標準器的基礎上進行帶寬優(yōu)化，為相同帶寬下的使用者提供更為優(yōu)質的視頻圖像。H.264不僅能夠為用戶提供連續(xù)性的流暢高質量視頻圖像，還具有極強的容錯能力，讓使用者在網絡環(huán)境不穩(wěn)定的情況下避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。采用先進整數(shù)變換、幀間預測與幀內預測技術的H.264系統(tǒng)技術具有超高的數(shù)據(jù)壓縮比率，能夠使高清流暢的視頻圖像順利傳送至用戶接收端口，在傳輸過程中實現(xiàn)帶寬減少，節(jié)約數(shù)據(jù)資源。

1.2 J2ME技術

J2ME又稱Java ME，其包括JVM規(guī)范與API規(guī)范技術，是通過JCP制定、與Java SE、Java EE并稱Java技術的三大版本。J2ME的虛擬機技術可以為用戶提供無線和有線連接，使用戶能夠隨需進行應用程序的使用。J2ME采用了JAVA虛擬機技術為各類的嵌入式消費電子設備提供JAVA語言平臺，是一種高度優(yōu)化下的JAVA運行環(huán)境，其運行目標多樣化，能夠滿足各方面的用戶需求。

1.3 RTSP協(xié)議

RTSP不僅是一種實時流傳輸協(xié)議，同時也是TCP/IP系統(tǒng)中的一項應用層協(xié)議，其可以有效控制流媒體數(shù)據(jù)進行有線或無線網絡數(shù)據(jù)的傳送，還能夠為用戶提供視頻模式的遠程控制功能，包括對視頻圖像進行快進、后退、停止和定位等基本操作，RTSP還允許用戶進行同時多個串流需求控制，在服務器端口可根據(jù)需求選擇是否使用TCP或UDP來進行數(shù)據(jù)內容的串流傳送。除此之外，RTSP還可根據(jù)實際負載情況進行服務器轉換和重新導向加載功能，避免數(shù)據(jù)負載造成服務器延遲，并通過與低層協(xié)議結合為基于網絡環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸提供流化服務。

2 基于J2ME的手機實時監(jiān)控系統(tǒng)的設計

2.1 系統(tǒng)設計

手機視頻監(jiān)控系統(tǒng)體系結構如圖1所示，手機視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端采集、中心服務器和客戶終端構成，通過前端采集視頻圖像，并在監(jiān)控中間的服務器中進行數(shù)據(jù)分析、整理并壓縮，最后通過有線和無線網絡環(huán)境傳輸至客戶終端進行視頻圖像的釋放。

2.2 客戶端

監(jiān)控系統(tǒng)客戶端口通過了J2ME平臺進行設計，主要用于滿足用戶登錄需求與信息的收發(fā)，客戶端讀取服務器響應信息后自動選擇視頻數(shù)據(jù)源來接收圖像并實現(xiàn)實時播放，同時可以根據(jù)用戶需求進行視頻切換、屏幕圖案捕捉、保存視頻信息等處理，用戶只需通過服務器登陸并進行驗證，在通過驗證后從服務器發(fā)送的視頻設備列表中提取需要的視頻源，選擇接收視頻圖像即可，在視頻播放期間還可進行各種基本的簡易操作。

2.3 視頻服務器

該系統(tǒng)既要向終端提供和傳輸圖像，還要給客戶提供可在web端口進行瀏覽的視頻數(shù)據(jù)，這就要求J2ME系統(tǒng)必須滿足不同客戶端口的數(shù)據(jù)傳輸要求，設置不同規(guī)格的視頻壓縮模式。可采用低碼流、高質量圖像的H.264來進行視頻壓縮。H.264的轉碼模塊主要由核心轉碼器、接收和發(fā)送模塊構成，接收模塊與網絡監(jiān)控相連，為用戶提供調用指令，同時接收和提取來自監(jiān)控端口的格式編碼、幀率、分辨率和碼率等視頻流，核心轉碼器將視頻流信息轉換成H.264視頻格式，并同步用戶選擇來修改視頻分辨率，轉碼后進行TS/ES流分裝，最后通過網絡為用戶提供視頻數(shù)據(jù)。

3 基于J2ME的手機實時監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 服務器端

服務器開發(fā)工具為VC6.0，采用了Windows 2003 sever操作系統(tǒng)，是一款微軟制作的C++編譯器。在操作過程中，先采用InitStreamClientLib函數(shù)對系統(tǒng)進行初始化，同時利用StartServer函數(shù)初始化服務器，接著啟動流媒體服務器，設置本地文件路徑，再啟用Run Server函數(shù)啟動服務器端口，如果需要結束服務端軟件，調用停止服務系統(tǒng)，再關閉系統(tǒng)服務即可。當服務端口接收到用戶需求信息時會自動開啟獨立數(shù)據(jù)傳輸與客戶端進行數(shù)據(jù)連接，然后利用圖像捕捉系統(tǒng)進行圖像捕捉并壓縮，最后將經過處理的圖像以JPEG的格式發(fā)送至用戶的手機接收端口。

3.2 手機客戶端

手機系統(tǒng)客戶端是一種方式移動信息設備程序，支持用戶在MIDP設備上運行MIDP應用并利用僅利用MIDP規(guī)范各種API的運行。其中WTK（Sun J2ME Wireless Toolkit）是Sun開發(fā)者研制的一款無線開發(fā)工具包，目的在于幫助開放人員更為便捷的進行J2ME的開發(fā)。而Eclipse（集成開發(fā)環(huán)境）則為無線開發(fā)者提供了一個全新的框架服務，并通過插件組件為使用者構建一個統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境。手機系統(tǒng)客戶端利用多樣化線程為用戶進行不同數(shù)據(jù)的傳輸與存儲，同時調用socket來與服務器端口進行通訊，為了給使用者一個更好的用戶體現(xiàn)，手機系統(tǒng)客戶端界面選用了MIDP（移動信息設備配置文件）來顯示用戶圖形界面，其主要運用程序包括Choice Group、Alert、Item、Form、Text Field、List等。在系統(tǒng)線程中主要使用的網絡連接主要通過Java.lang.Thread來進行數(shù)據(jù)傳輸，并未用戶提供Socket UDPDatagram Connection、Connection、ServerSocketConnection數(shù)據(jù)源接口，使MIDlet在TCP/IP層能夠通過socket作為BSD UNIX的進程通信機制來描述端口和IP地址。

4 結語

綜上所述，基于J2ME的手機實時監(jiān)控系統(tǒng)的設計在近些年來已經逐漸成為3G時代下視頻應用的重要組成部分，使用者通過手機客戶端對服務器端所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來對視頻進行瀏覽和查看，為網絡數(shù)據(jù)的傳播提供了多元化的方式。且隨著J2ME系統(tǒng)中關鍵技術的進步和發(fā)展，J2ME手機實時監(jiān)控系統(tǒng)將會為人們的生活提供更多的便捷服務，其在未來必然會擁有廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻：

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篇6

關鍵詞:VOD;客戶端軟件;流媒體流量均衡裝置;ip filter driver hook

中圖分類號:TN919.85文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)20-100-03

Implementation of Client End Software for New VOD Scheme

YANG Zhenlun,JIANG Yajun,HUANG Zhongwei

(Guangzhou Panyu Polytechnic College,Guangzhou,511483,China)

Abstract:Based on VOD scheme of load balancing equipments in stream medium,a new client end software is proposed.The client end software is developed under ip filter driver hook and raw socket.It redirects the users′ VOD demand in the way of network drivers operation.Cooperating with the advanced graded application structure of load balancing equipments of stream medium,it optimizes the application structure of VOD scheme and decreases the additional load of load balancing equipments of stream medium,improves the flexibility,efficiency and application prospects of VOD scheme.

Keywords:VOD;client end software;load balancing equipments of stream medium;ip filter driver hook

0 引 言

針對中小型園區(qū)網VOD應用中因網絡帶寬及點播服務器I/O帶寬不足導致的系統(tǒng)阻塞問題,作者前期的研究成果提出了一種新型網絡設備流媒體流量均衡裝置(以下簡稱流量均衡裝置),基于該裝置的VOD方案通過在VOD系統(tǒng)中添加多個流量均衡裝置,從而減輕點播服務器和主干網絡的負載,解決系統(tǒng)阻塞問題[1]。

該方案依賴流量均衡裝置內部的均衡策略,通過各個單點設備之間的協(xié)同來實現(xiàn)全局流量均衡,而由于每個單點設備只能獲取對應區(qū)域的點播狀況,因此實現(xiàn)全局均衡則需要各個設備進行頻繁且大量的信息交換,增加了每個單點設備的負載,也導致全局流量均衡收斂時間的延長,并且新的流量均衡設備加入后,需要一段時間才能融合到系統(tǒng)中,這限制了該VOD優(yōu)化方案的應用。

為解決該問題,在此提出一種應用于該VOD方案的客戶端軟件,前述的VOD應用方案在引入了該客戶端軟件后,能進一步優(yōu)化VOD應用結構,提高運行效率,增強該方案的實用性。

這里將分別對改進方案結構以及客戶端軟件的設計進行說明。

1 改進方案結構

通常的VOD系統(tǒng)都配有Web服務器,以提供節(jié)目列表[2],原來基于流量均衡裝置的VOD應用方案的點播需要Web服務器修改客戶機上網頁插件的屬性,使得用戶的點播請求重定向到每個區(qū)域指定的流量均衡裝置中,再由流量均衡裝置為之提供服務。由于目前VOD系統(tǒng)有若干種主流的點播軟件方案,用戶可能使用Real player,Media player或QuickTime player等幾種客戶端中的一種[3]。該方式需要根據(jù)客戶機上的不同點播軟件提供不同的配置方式,而實現(xiàn)全局流量均衡需要各個單點的流量均衡裝置之間的交互來獲知整個園區(qū)網的點播狀況,為了達到較快的全局均衡收斂速度,這種信息交互的頻率較高,這給資源相對有限的流量均衡裝置帶來一定的額外負載。如果降低信息交互的頻率,則會導致收斂性能的降低。

改進的VOD應用方案主要是在點播的客戶機上添加了一個與流量均衡裝置配合的客戶端軟件,該軟件除了能實現(xiàn)將客戶機的點播請求轉發(fā)到某個流量均衡裝置,實現(xiàn)各種點播軟件對流媒體流量均衡裝置的透明使用外,主要還提供一個額外的通信接口,流量均衡裝置可以通過該通信接口修改相應點播客戶機的點播請求轉發(fā)方向。在這種情況下,全局流量均衡主要是通過將點播客戶機的點播請求,依據(jù)全局網絡狀況轉發(fā)到最合適的流量均衡裝置處而得到實現(xiàn)。

為了實現(xiàn)這個目的,對VOD應用方案進行微調,根據(jù)具體數(shù)量將網絡中的流量均衡裝置分為兩級或者三級,每一級的下一層流量均衡裝置將所屬區(qū)域的網絡狀況發(fā)到上一層的流量均衡裝置中。最終匯總到一個事先指定的主控流量均衡裝置中,該流量均衡裝置根據(jù)全局流量均衡策略以及實際網絡狀況控制所有點播客戶機上客戶端軟件的點播轉發(fā)方向,如圖1所示。

2 客戶端軟件設計

該改進方案的關鍵在于客戶端軟件。客戶端軟件需要實現(xiàn)的最主要功能是將客戶機的點播請求重定向到流量均衡裝置中,并且引導服務器將流媒體數(shù)據(jù)發(fā)送到流量均衡裝置中。由于目前主流流媒體協(xié)議RTSP協(xié)議簇在發(fā)送流媒體數(shù)據(jù)前,必須在服務器及客戶端之間經過多次RTSP協(xié)商,確定具體參數(shù),而后續(xù)的操作則根據(jù)RTSP協(xié)商的結果進行。如果在客戶機對點播軟件發(fā)起的RTSP協(xié)商過程進行干預時,則完全可實現(xiàn)點播全過程的重定向。本文客戶端軟件的設計思想正是基于這一點。實現(xiàn)RTSP協(xié)商數(shù)據(jù)包的重定向實質是實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的截獲、修改和轉發(fā),在客戶端發(fā)起連接時,從網絡底層將請求數(shù)據(jù)包攔截,并根據(jù)接收到的命令將其目的IP地址修改再發(fā)出去,接收到回復包再進行反向的處理,而這一切對于客戶機的點播軟件都是透明的。

由于目前VOD系統(tǒng)中的用戶端以采用Windows操作系統(tǒng)的微機為主,該客戶端軟件的設計面向Windows。在Windows下實現(xiàn)這些功能需要使用內核模式驅動程序[4]。目前適用于該客戶端要求的可選內核模式驅動模式包括:微端口NIC 驅動程序(Miniport NIC Drivers) 、中間層驅動程序( Intermediate Drivers) 、協(xié)議驅動程序(Protocol Drivers)以及過濾器鉤子驅動程序(IP Filter Driver Hook)等[5-7]。相比較而言,過濾器鉤子驅動程序具有處理流程簡單,效率較高的特點[8],并且從功能上能很好地滿足要求。該方案采用過濾器鉤子驅動程序進行設計。

過濾器鉤子驅動程序依賴于Microsoft 提供的IP 協(xié)議過濾驅動程序,在Windows 2000/XP 系統(tǒng)中,System 32\\drivers目錄下的ipfltdrv.sys是Microsoft 提供的IP 協(xié)議過濾驅動程序,它允許用戶注冊自己的IP 數(shù)據(jù)包處理函數(shù),即過濾器鉤子函數(shù)[9]。本機所有進出的IP包都經操作系統(tǒng)的IP過濾驅動程序處理,而IP過濾驅動程序調用用戶定義的過濾器鉤子函數(shù)進行處理,確定是丟棄或者傳送。

該客戶端軟件由處于內核態(tài)的過濾器鉤子驅動程序和處于用戶態(tài)的應用程序組成,應用程序包括接收主控流量均衡裝置命令的監(jiān)聽線程和配合驅動程序工作的服務線程,如圖2所示。

圖1 改進方案結構示意圖

圖2 客戶端軟件結構圖

過濾器鉤子驅動程序中設計主要是進行過濾鉤子函數(shù)的編寫。該客戶端軟件過濾器鉤子驅動程序的鉤子函數(shù)完成的工作主要是比較本機進出的數(shù)據(jù)包是否符合設定的轉發(fā)方向設置,如果符合則攔截,進行改寫后傳送,具體流程如圖3所示。

圖3 過濾器鉤子驅動程序流程圖

過濾器鉤子驅動程序工作在IP層,只能改寫IP包的內容,對于本機發(fā)送到其他機器的包,由于其MAC地址已經設定好,只改寫IP地址不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的重定向。為解決該問題,驅動程序修改目標IP為本機IP,端口號為約定傳送端口后傳送數(shù)據(jù)包。由于基于原始套接字能實現(xiàn)自由收發(fā)TCP包的功能[10]。應用程序中的服務線程采用原始套接字方式與驅動程序配合進行二次處理:在約定的傳送端口進行監(jiān)聽,獲取驅動程序發(fā)送的需要,重定向的IP包,根據(jù)設定的規(guī)則改寫對應IP地址及端口號,再通過原始套接字轉發(fā)至相應的流量均衡裝置,其流程圖如圖4所示。

命令監(jiān)聽線程等待主控流量均衡裝置發(fā)送的命令,一旦接收到命令,則通過修改程序的配置來實現(xiàn)轉發(fā)方向的更改,具體流程如圖5所示。

圖4 應用程序服務線程流程圖

圖5 應用程序命令監(jiān)聽線程流程圖

3 結 語

本文在前期的研究成果即基于流媒體流量均衡裝置的VOD方案基礎上,提出一種改進方法。在點播的用戶計算機上添加一個客戶端軟件,減少了流量均衡裝置間的信息交互,降低了流量均衡裝置的負載,并且該軟件直接對用戶發(fā)送的點播請求網絡包進行攔截和改寫,能與各種不同的VOD客戶端配合使用,具有較高的靈活性和適用性,從而拓展了該新型VOD方案的應用前景。

參考文獻

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篇7

關鍵詞：小型局域網；多媒體中心；MIPS；Linux；Darwin streaming server

0　引言

在小型網絡中一般沒有專用的多媒體點播服務器，而相當多的網絡用戶都有音樂和視頻節(jié)目的視聽需要，每個用戶都保存一份音樂及視頻文件拷貝的方式，這不但浪費空間，也不利于節(jié)目的共享。應用系統(tǒng)若采用個人計算機PC實現(xiàn)小型多媒體服務，則在功耗，穩(wěn)定性等各方面又存在問題。小型網絡多媒體中心(small-sized network multimedia center，簡稱SNMC)正是針對以上問題而設計的一種新型網絡設備。

SNMC一般獨立接入局域網運行，圖1是一種常見的應用結構。SNMC采用嵌入式架構，提供海量的多媒體節(jié)目存儲空間，提供擴展存儲空間的接口，提供MP3音樂和視頻節(jié)目的點播，提供Web管理界面。除了提供多媒體服務外，SNMC還可以同時作為NAS(網絡附加存儲)設備及打印服務器等。它在各種小型局域網，如小型企業(yè)，家庭，高校學生宿舍等場合具有廣闊的應用前景。

1　硬件設計

SNMC的硬件結構如圖2所示。其硬件設計基于MIPS架構的CPU－BCM1122。MIPS是業(yè)界領先的一種高效精簡指令集計算機(RISC)體系結構，具有低功耗，高性能的特點u’，目前在各種嵌入式應用尤其是網絡基礎設備及家庭娛樂應用等方面得到廣泛的應用。BroadCom公司的BCM1122是一款低功耗、高性能的通信處理器，基于MIPS64內核，主頻400MHz，處理能力達到880 Dhrystone MIPS，并且功耗低至4W；片上集成了一個G比特以太網控制器及一個快速以太網控制器，具有兼容PCI2.2標準，可配置為HOST模式的PCI總線接口，非常適合于SNMC的設計。

工作在園區(qū)網環(huán)境下，SNMC需要以太網接口，使用BCM1122片上集成的快速以太網控制器加外接物理層芯片即可實現(xiàn)網絡接口。同時SNMC需要廉價的大容量的存儲空間作為VOD節(jié)目緩存。而目前常規(guī)應用的海量存儲主流方向已經由IDE硬盤向SATA硬盤轉變，SATA硬盤具有容量大，速度快和價格低等優(yōu)勢。BCM1122芯片上集成了PCI HOST控制器，直接擴展SATA控制器后可連接多個SATA硬盤。另外SNMC還提供了擴展存儲空間以及外接打印機的USB HOST接口，可采用外接USB控制器的方式實現(xiàn)。其硬件結構如圖2所示，其中MEM29PL64LM是8MB的FLASH存儲器，MT46V64M16是128MB的DDR SDRAM，CH375是USB控制器，RTL8201BL是網絡物理層芯片，SiI3512是SATA控制器。

2　軟件設計

2.1　軟件系統(tǒng)結構

SNMC是功能較為復雜的設備，需要操作系統(tǒng)支持。基于嵌入式Linux進行SNMC的軟件系統(tǒng)開發(fā)具有以下可行性及優(yōu)點：①Linux開放源碼，具有很好的可裁減性及可配置性；②Linux具有強大的硬件驅動支持；③Linux的網絡功能強大。

開源社區(qū)已經實現(xiàn)了MIPS體系結構的Linux移植，可直接獲取源碼包并根據(jù)設計的硬件添加相應驅動程序并進行配置編譯即可。

Linux提供了多種服務軟件包，如ftp server，samba服務器等，這些服務軟件包都能為實現(xiàn)SNMC的功能提供支持。另外SNMC需要提供視音頻的點播服務器以及基于Web的管理界面。基于Linux實現(xiàn)SNMC軟件系統(tǒng)的方案如圖3所示。

2.2　視音頻點播服務模塊

目前視音頻點播服務系統(tǒng)主要包括三種：第一是Real公司的Helix Server，第二是微軟公司的Windows Media Server，第三種是Apple公司的Darwin Streaming Server，其中HelixServer和Darwin Streaming Server采用的是標準的RTSP協(xié)議，而Windows Media Server采用微軟內部的協(xié)議。目前基于標準RTSP的兩種方案由于采

用了開源策略，可擴展性和靈活性都較高，占據(jù)較大的市場份額。基于該原因，SNMC的視音頻點播服務模塊采用基于RTSP的方案。其具體實現(xiàn)可采用多種方式：自主研發(fā)周期長，穩(wěn)定性難以保證，升級需要不斷投入；而現(xiàn)有的有蘋果公司的Darwin streaming server，具有開源，穩(wěn)定性好的特點，并且apple公司有固定的研發(fā)團隊對之進行維護更新，在遵循APPLE公司的APSL協(xié)議的基礎上能自由地對Darwin streaming server進行修改，公布和。所以本方案直接采用蘋果公司的Darwin streaming server。獲取源碼包后采用面向MIPS處理器的GCC編譯工具編譯后即可使用。

2.3　Web管理模塊

視音頻點播服務模塊只實現(xiàn)了SNMC的基本功能，SNMC還需要提供用戶管理(包括分別對點播用戶，文件管理用戶的權限以及密碼進行管理等)，多媒體文件管理(包括對文件進行上傳／下載，歸類等操作)，系統(tǒng)管理(包括時間設置，網絡設置，磁盤管理等)等功能。在SNMC中采用Web來實現(xiàn)這些管理功能，其框圖如圖4所示。

SNMC中的Web管理模塊的實現(xiàn)主要基于CGI接口，采用PERL編寫的相應的腳本，運行在輕量級的Web服務器程序THTTPD上，具有消耗系統(tǒng)資源少，便于配置使用的特點。

篇8

【關鍵詞】 SIP 融合通信客戶端 軟件體系架構

一、引言

目前，現(xiàn)代電力企業(yè)員工日常辦公活動中，溝通交流越來越重要。而隨著技術的發(fā)展，利用先進的技術打破當前通信手段（如電話、短信、電子郵件和多媒體會議等）中以設備和網絡為中心的限制，實現(xiàn)只要通過最常使用的通信工具和應用，就可以便捷高效地與上級、同事、客戶及合作伙伴保持聯(lián)系，這是人們一直以來期望的目標，而移動性和統(tǒng)一通信的結合可以達成這個目標。本文將結合移動設備自有的特性，討論統(tǒng)一通信移動終端的融合技術。

二、融合通信移動終端設計架構

2.1 融合通信移動終端概述

融合通信通常是指把計算機技術與傳統(tǒng)通信技術融合一體的新通信模式，融合計算機網絡與傳統(tǒng)通信網絡在一個網絡平臺上，實現(xiàn)電話、傳真、數(shù)據(jù)傳輸、音視頻會議、呼叫中心、即時通信等眾多應用服務。隨著移動互聯(lián)的快速發(fā)展，特別是是近幾年iPhone、Android等智能手機的快速普及，越來越多的移動設備開始進入企業(yè)IT環(huán)境當中。

2.2 融合通信移動終端面臨的問題

融合通信移動終端設計的目標是要實現(xiàn)在任何地方、利用任何設備，與任何通信實體進行跨平臺、跨地域、跨設備的透明通信，且能夠保證網絡安全通暢，這使得客戶端設計面臨以下的主要問題：（1）統(tǒng)一通信平臺的多樣化，如市場上擁有成熟統(tǒng)一通信產品的就有思科、華為、中興、西門子、微軟、IBM等等，如何保證客戶端都能夠和這些廠商產品兼容；（2）終端系統(tǒng)種類和運行環(huán)境多樣化，如市面常見的就有iOS、Android和Windows Phone等；（3）移動網絡多樣性和復雜性，而企業(yè)出于安全性考慮，使得移動客戶端接入需要考慮的問題變得復雜化；（4）業(yè)務功能的可靠性。如語音、視頻等實時性業(yè)務對IP承載網的網絡質量要求很高，而移動設備的網絡一般都沒有達到這么高的帶寬，如何保證音頻/視頻業(yè)務質量。

2.3 融合通信移動終端總體架構

2.3.1 功能架構

結合融合通信的功能要求和所面臨的問題，我們設計的功能框架圖如圖1所示：

移動終端：融合通信平臺的用戶側最終呈現(xiàn)的應用。該客戶端安裝在企業(yè)工作人員或者顧客的手機上。

管道側：用來為平臺側與終端側傳輸數(shù)據(jù)。

服務端：平臺側依據(jù)SOA框架搭建，包括框架管理界面、邏輯處理層、接口層和數(shù)據(jù)層。平臺側為終端上的服務能力提供支持，其服務能力能夠利用接口進行添加和擴展。

2.3.2 設計體系架構

為了解決移動終端開發(fā)所面臨的問題，我們提出了基于中間件的開發(fā)模式，即把所有除實時音視頻業(yè)務外的所有其他業(yè)務統(tǒng)一封裝整合（如基于SOAP協(xié)議的Webservice），而對于實時性的音視頻業(yè)務，采用通用的SIP協(xié)議和RTP/RTSP協(xié)議結合的方式處理。結構圖如圖 2所示：

實現(xiàn)原理：（1）所有非實時音視頻業(yè)務全部通過中間件適配形成統(tǒng)一的WebService接口提供給客戶端；這樣可解決多種統(tǒng)一通信平臺接入、多種業(yè)務系統(tǒng)接入的問題；所有協(xié)議使用Https協(xié)議進行傳輸，內容通過3DES加密和GZIP壓縮，保證傳輸?shù)陌踩裕唬?）而所有實時音視頻業(yè)務則通過SIP會話進行控制，具體協(xié)商通過SDP實現(xiàn)，所有業(yè)務添加對Qos質量控制支持，確保業(yè)務功能的可靠性；（3）實時音視頻業(yè)務會話協(xié)商完成后，音視頻數(shù)據(jù)流通過RTP/SRTP協(xié)議直接與統(tǒng)一通信對應的音視頻服務器進行對接，確保通用性。

三、移動終端統(tǒng)一通信融合的關鍵技術

3.1 SIP協(xié)議

SIP由IETF RFC定義，用于多方多媒體通信。按照IETFRFC2543的定義，SIP是一個基于文本的應用層控制協(xié)議，獨立于底層傳輸協(xié)議TCP/UDP/SCTP，用于建立、修改和終止IP網上的雙方或多方多媒體會話。SIP協(xié)議借鑒了HTTP、SMTP等協(xié)議，支持、重定向及登記定位用戶等功能，支持用戶移動。通過與RTP/RTCP、SDP、RTSP等協(xié)議及DNS配合，SIP支持語音、視頻、數(shù)據(jù)、E-mail、狀態(tài)、IM、聊天、游戲等。SIP協(xié)議可在TCP或UDP之上傳送，由于SIP本身具有握手機制，可首選UDP。

3.2 視頻編解碼

因為視頻內容傳輸需要消耗大量的網絡帶寬資源，采用合適的視頻編碼技術也是系統(tǒng)的關鍵。根據(jù)已有的編碼標準來看，能夠適合碼流在1M到2M，同時又能保證高清的圖像質量，比較好的標準有MPEG-4、 H.264、VC-1和AVS幾種。H.264屬于下一代編碼技術標準，是所有壓縮技術里面壓縮率最高的，在支持實時標清電視節(jié)目時只需要1.5Mbit/s帶寬、點播電視只需要1.2Mbit/s帶寬，其畫質就可以達到DVD效果，這顯然有利于未來通信與娛樂、有線與無線的業(yè)務開展。因此，從技術的演進來看， H.264視頻編碼標準被認為是下一階段的必然選擇。因此，本系統(tǒng)優(yōu)先實現(xiàn)編碼H.264。

3.3 業(yè)務質量控制

語音、視頻等實時性業(yè)務對IP承載網的網絡質量要求很高，為了保障語音、視頻業(yè)務QoS質量，在局域網中將語音、視頻業(yè)務與OA等信息數(shù)據(jù)業(yè)務采取不同的VLAN進行隔離，要求在交換機上作配置相應QoS策略，實現(xiàn)對語音、視頻等實時業(yè)務媒體流優(yōu)先轉發(fā)。

四、結果展示

通過以上的技術研究，搭建起一臺中間件服務器，作為與即時消息服務器、UC服務器和信息系統(tǒng)服務器進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g平臺，使用這些服務器提供的開發(fā)開發(fā)接口開發(fā)所需要的功能。

同時，在蘋果iOS系統(tǒng)上開發(fā)完成了“融合通信移動客戶端”，主要功能包括以下功能：（1）移動應用門戶：融合門戶、OA等信息系統(tǒng)，形成統(tǒng)一的移動應用門戶；（2）SSO單點登錄：為所有移動化信息系統(tǒng)提供統(tǒng)一的認證功能；（3）通訊功能：個人通訊錄、企業(yè)通訊錄、群組、短信群發(fā)、智能搜索、快速定位、點擊撥號、一號通、語音會議等業(yè)務功能；（4）即時消息：融合騰訊通即時消息功能，可與騰訊通PC版進行互通。

篇9

關鍵詞： FMS； 流媒體； 流媒體傳輸協(xié)議； RTP； RTSP； RTMP； MMS； 寬帶網絡

中圖分類號：TP37 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228(2012)07-67-02

0 引言

互聯(lián)網在過去的數(shù)十年中發(fā)生了翻天覆地的變化。在互聯(lián)網普及的早期階段，我們不得不適應數(shù)據(jù)傳輸時延引起的“World Wide Waiting”，但是，互聯(lián)網的發(fā)展速度讓我們震驚——從最初的調制解調器帶給我們數(shù)十Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，到ADSL 512K、1M、2M、4M、再到3G時代的悄然來臨，移動互聯(lián)網登上舞臺，也就用了10余年的時間。人們從最初在網上玩文字MUD游戲，看簡單的文字圖片信息，到后來上QQ聊天、開立空間、建設博客，玩大型的網絡游戲，再到后來在PC上或拿著iPad看電影……。互聯(lián)網的技術發(fā)展已為我們的生活帶來了層出不窮的新鮮體驗。

與此同時，我們教育工作者關注到，教育漸漸不依賴“固定時間”、“固定地點”的模式，而隨著互聯(lián)網的發(fā)展走到了校園外。學生們只要有臺PC，能夠連接到互聯(lián)網，就可以進行學習。這就是我們所看到的遠程教育，它的出現(xiàn)和普及，也在對現(xiàn)有的教育模式進行著一場革命。

遠程教育的技術平臺隨著網絡帶寬的升級，時時在經歷著更新變化。我們曾經花費很多時間和精力去研究基于窄帶網絡的視頻數(shù)據(jù)的傳輸效率，對視頻信息壓縮算法及格式的選擇、以及對采用什么瀏覽器端視頻播放器軟件的論證和實驗等繁復的工作之后，我們又欣然看到流媒體服務器軟件的出現(xiàn)，世界進入了視頻的流媒體時代。

1 早期的流媒體技術及方案

Microsoft和Real，作為在當時非常重要的流媒體軟件提供商，占據(jù)著早期流媒體技術市場的大多數(shù)份額。在這里我們有必要簡單回顧一下兩款曾非常流行的視頻流媒體服務器軟件。

⑴ WMS（Windows Media Service）

WMS是當時在Windows服務器平臺上構建流媒體服務的重要選擇之一。WMS為微軟的Windows媒體播放器（Windows Media Player）提供基于MMS（Microsoft Media Server）協(xié)議的流媒體視頻點播及直播服務。MMS是一種流媒體的傳輸協(xié)議，用來訪問并流式接收Windows Media服務器中以ASF文件的URL所標識的視頻源。觀眾可以在瀏覽器中直接輸入其URL，但協(xié)議必須為MMS，即以MMS://開始。

WMS的實施需要用戶在瀏覽器端安裝并激活Windows Media Player的插件。在服務器端，需要使用Microsoft Windows Server系列服務器操作系統(tǒng)，這在當時Windows服務器系統(tǒng)占優(yōu)勢的情況下是很容易被大范圍應用的。但隨著Linux主導的網絡服務器操作系統(tǒng)快速搶占了大部分市場份額，以及Real Player伴隨著rm、rmvb等新的視頻格式出現(xiàn)并成為了多數(shù)用戶視頻回放的主要選擇，很多流媒體內容者寧愿選擇跨平臺的另一套解決方案：Real Server。

⑵ Real Server

Real Server的成功是借助了其流行的視頻壓縮格式-rm、rmvb流媒體服務端軟件，它以流暢的播放效果吸引了眾多用戶。Real Server使用RTSP（Real Time Streaming Protocol）協(xié)議進行視頻數(shù)據(jù)的傳輸。它是由哥倫比亞大學、網景公司和Real Networks公司所提交的，更易于擴展、更適配于HTTP協(xié)議、更安全的流媒體傳輸協(xié)議。Real Server曾經成為很多遠程教育機構、電視臺及獨立流媒體內容商的重要選擇。

但Real Server同樣存在對用戶端插件的依賴。在Windows Media Player，Real Player及Quick Time的多年搶占市場份額的混戰(zhàn)中，人們急需一種更統(tǒng)一、更簡單，更方便的互聯(lián)網視頻播放方式。這個時候，F(xiàn)lash依托其廣泛安裝的Flas播放插件，作為新的視頻播放軟件競爭者，浮出了水面。

2 新的流媒體服務器軟件-FMS

Adobe公司不惜重金收購了MacroMedia，將Flash技術收入囊中。這一頗具前瞻性的戰(zhàn)略舉動，奠定了Adobe公司作為新的視頻流媒體技術提供商堅實的市場地位。Flash Player憑借其壟斷性的裝機率，很容易就把一種新型的視頻播放方式帶到了用戶面前，那就是在Flash Player中集成了視頻播放功能。因為互聯(lián)網用戶幾乎人人都會安裝Flash Player插件，這使嵌于網頁中的視頻播放器在很短的時間被Flash所統(tǒng)一，占據(jù)了90％以上的份額。

Adobe將其視頻領域的產品線視作其互聯(lián)網戰(zhàn)略的重頭戲，適時推出了Adobe Flash Media Server，就是我們所說的FMS。FMS與用戶端瀏覽器中的Flash Player以RTMP協(xié)議進行通信，更高效地傳輸視頻流數(shù)據(jù)及控制指令，并以眾多優(yōu)點成為流媒體者的首選。其推出的新的FLV視頻格式，也很快成為網絡視頻文件的重要格式選擇。下面，我們分析一下這些集合式的優(yōu)勢如何被我們應用到遠程教育系統(tǒng)中。

3 FMS的優(yōu)勢在遠程教育系統(tǒng)中的應用

我們可以看到，F(xiàn)MS流媒體技術框架有著諸多優(yōu)勢，是非常適合應用在遠程教育系統(tǒng)中的。

篇10

>> 一種網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 撥號上網環(huán)境下的一種遠程視頻監(jiān)控實現(xiàn)方法 一種基于ARM處理器的視頻監(jiān)控系統(tǒng)關鍵技術的實現(xiàn) 一種輸電線路防外破視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 一種基于Docker的數(shù)據(jù)中心云平臺實現(xiàn)方法及系統(tǒng) 一種基于網絡的銀行視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設計 一種移動視頻監(jiān)控及定位系統(tǒng)的設計 一種移動多點遠程無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計 一種適用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的快速模式選擇算法 一種基于智能圖像識別的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng) 一種改進的從交通監(jiān)控視頻中提取關鍵幀的方法 一種基于網絡的家用視頻監(jiān)控方案 一種基于數(shù)據(jù)中心的集中監(jiān)控系統(tǒng)的設計 一種IP網絡的視頻會議系統(tǒng)的開發(fā)及實現(xiàn) 一種基于P2P的視頻共享系統(tǒng)的研究與實現(xiàn) 一種軟件實現(xiàn)的音視頻通信系統(tǒng) 一種數(shù)字視頻廣播通用接口轉換電路的實現(xiàn)方法 一種新型污水泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 一種基于SQLite內存數(shù)據(jù)庫的監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 一種網絡流量監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 常見問題解答 當前所在位置：l.

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