（通信与信息系统专业论文）移动视频监控系统的设计与关键技术研究.pdf

北京邮电人学硕- l 二论文 移动视频监控系统设计 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 、i 本人签名：驻 趟 日期：2 立1 堡：曼：坚 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期：兰盟堡：三：兰 日期：盈l 堡：圣：s 北京邮电人学硕l 论文移动视频监控系统设计及关键技术研究 ，- 麓 + 蓼 掣? ” 移动视频监控系统设计及关键技术研究 移动视频监控系统的设计与关键技术研究 摘要 随着移动通信技术和硬件技术的迅速发展，可移动的多媒体通信 在监控领域已成为热点。按照通信技术的发展趋势，带宽在不远的将 来肯定能够支持大数据量的实时手机视频，那时手机视频监控的市场 将会大大拓宽，本文对移动视频监控系统的研究和设计将会是非常有 意义的尝试。 本文首先对移动通信网络的发展及视频监控的发展做了简单介 绍，然后对视频监控技术基础进行了叙述，在通过了解这些技术的基 础上，详细设计了一种新型的基于i p 网络的移动实时视频监控系统， 以c s 模式架构实现了可用于远程家庭环境监控的移动实时视频监 控系统。 本文重点在于设计后台系统以及移动终端监控客户端系统。通过 该系统，用户的移动终端可以通过短信，彩信或e m a i l 的方式接受视 频监控告警后，便能通过无线数据网络进行实时视频查看。该系统与 传统的视频监控系统相比，手机告警和手机监控的方式，使得用户可 以随时随地采用移动终端进行实时的视频监控，提高了监控的实用 性。设计实现的系统运行良好，很好实现了系统预定的目标要求。 关键字：移动视频监控i px m l r p c 北京邮电大学硕士论文移动视频监控系统设计及关键技术研究 c o m m u n i c a t i o n sh a sb e c o m eah o tt o p i c ，a st h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to f m o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , i nt h en e a rf u t u r eb a n d w i d t h c e r t a i n l yw i l lb ea b l et os u p p o r tl a r g ea m o u n t so fd a t a ，m o b i l ev i d e o s u r v e i l l a n c em a r k e tw i l lb eg r e a t l ye x p a n d e d ，t h i sp a p e ri ss i g n i f i c a n tt o r e s e a r c ha n dd e s i g nt h em o b i l ev i d e os u r v e i l l a n c es y s t e m i nt h i sp a p e r , f i r s t l yt h ed e v e l o p m e n to ft h em o b i l ec o m m u n i c a t i o n n e t w o r ka n dv i d e os u r v e i l l a n c ea r ei n t r o d u c e db r i e f l y , t h e nt h eb a s i so f v i d e os u r v e i l l a n c et e c h n o l o g ya r ee x p l a i n e d ，o nt h eb a s i so fi n d e p t h u n d e r s t a n d i n g o ft h e s et e c h n o l o g i e san e wt y p eo fi p b a s e dn e t w o r k s m o b i l er e a l t i m ev i d e os u r v e i l l a n c e s y s t e m a r c h i t e c t u r ed e s i g na n d w o r k f l o wa r ed e t a i l e dd e s c r i b e d t h e s y s t e m i s d e s i g n e d a n d i m p l e m e n t e dt h er e m o t em o b i l er e a l t i m ev i d e om o n i t o r i n gs y s t e mf o r f a m i l y b a s e do nc s ( c l i e n t s e r v e r ) t h i sp a p e rf o c u s e so n s y s t e m sa n a l y s i sa n dd e s i g n ，a sw e l l a s m o b i l ep h o n em o n i t o rc l i e n tp r o g r a m 、t h ea l a r mb ys m s ，m m so re m a i l aw a yt o p a s s ，s o t h a tr e a s o n a b l e m o b i l em o n i t o r i n gp r o g r a m c o m m u n i c a t e sw i t ht h es e r v e rv i ag p r s c o m p a r e dt oc o n v e n t i o n a l v i d e os u r v e i l l a n c es y s t e m s ，m o b i l ea l e r t sa n dm o b i l ep h o n em o n i t o r i n g m o d ea l l o w su s e r sa n y t i m e ，a n y w h e r et ou s eac e l lp h o n eo rm o n i t o r i n g s o f t w a r ef o rr e a l t i m ev i d e os u r v e i l l a n c et oi m p r o v et h eu s e f u l n e s so ft h e s u r v e i l l a n c e t h er e s u l t ss h o wt h a tt h en o v e ld e s i g no ft h es y s t e mc a n s i g n i f i c a n t l yi m p r o v et h eu s e f u l n e s so fv i d e os u r v e i l l a n c es y s t e m ， a g o o di m p l e m e n t a t i o n t oa c h i e v et h ei n t t e n d e d o b i e c t i v e s a n d 北京邮电大学硕1 ：论文 移动视频监控系统设计及关键技术研究 r e q u i r e m e n t s k e yw o r d s ：m o b i l e v i d e os u r v e i l l a n c ei p x m l r p c 技术研究 。l 1 。l 3 4 。5 。6 。6 7 8 。8 8 8 8 2 4 1j ：! m l ：i 8 2 5x m l r p c 介绍9 2 5 1x m l r p c 协议的特点1 0 2 5 2x m l r p c 协议的格式1 0 2 5 3x m l r p c 执行过程11 2 5 4x m l r p c 类图关系1 2 2 5 5x m l r p c 在本系统中使用范例1 4 2 6 视频存储和告警1 5 2 6 1 视频存储15 2 6 2 视频告警。16 2 7 本章小结1 6 第三章移动视频监控系统的设计1 7 3 1 系统架构1 7 3 2 服务器端结构。18 3 2 1 业务控制模块( a d m i n d ) 。1 8 3 2 3 视频服务器模块( s t r e a m e r ) 1 9 3 2 4 告警模块( a l e r t ) 2 0 北京邮电大学硕l 论文移动视频监控系统设计及关键技术研究 3 2 5 任务计划模块( s c h e l d e r ) 。2 0 3 2 6 设备管理模块( b r o k e r ) 2 1 3 2 6 1 核心处理流程2 2 3 2 7 设备状态搜集器模块( s c a n d ) 2 2 3 2 8 资源管理模块( r s m a n a g e m e n t ) 2 3 3 2 9 数据字典设计。2 4 3 3 移动终端客户端结构2 6 3 1 0 本章小结2 6 第四章移动终端客户端的设计2 8 g 1 移动终端客户端需求分析2 8 4 1 1 物理层次上的考虑2 8 4 1 2 功能层次上的考虑3 0 4 2 客户端系统设计3 2 4 3 移动终端客户端程序流程设计3 2 4 3 1m i d l e t 3 3 4 3 2 客户端工作流程3 3 4 4 移动终端客户端协议设计3 5 4 4 1 安全性模块协议设计3 5 4 4 2 业务模块协议设计3 6 4 5 本章小结3 7 第五章视频监控服务端设计方案3 8 5 1 业务处理模块框架设计3 8 5 2 业务系统核心功能分析。3 8 5 2 1 视频在线点播的实现3 8 5 2 2 资源管理3 9 5 3 系统模块间通信协议设计4 0 5 3 1 具体协议设计原则4 0 5 5 视频服务器模块实现方案4 3 5 5 1 视频服务器业务实现4 3 5 6 设备控制模块和报警模块的设计分析4 5 5 6 1 设备控制模块设计实现4 6 5 6 2 报警模块设计实现5 0 5 7 本章小结。5 l 第六章总结5 2 北京邮电人学硕： 论文 移动视频监控系统没计及关键技术研究 6 1 小结。5 2 参考文献。5 3 致谢5 5 i i i 北京邮电人学硕十论文 移动视频监控系统设计及关键技术研究 i v 北京邮电大学硕上论文移动视频监控系统设计及关键技术研究 1 1 课题研究背景 第一章绪论 随着生活水平以及移动通信技术、数字图像处理技术、网络技术的飞速发展， 人们对于安全需求达到了更高的一个层次。在这种时代背景条件下，视频监控得 到了广泛的使用。对于一些敏感的场合，如银行、金库、超市、停车场、居民区、 军事管制区等，出于管理或则安全的需要，人们必须知道该区域内任何时刻发生 的事件，于是采用某种特定方法来监控该场景，并及时地对特定地点发生的异常 事件做出预定的反应，这就是所谓的监控系统。随着现代社会信息化程度的不断 提高，社会各行各业对视频监控系统的要求也越来越高。目前，视频监控正朝着 数字化、智能化、移动化、网络化的方向发展。在国民越来越重视生存环境安全 和舒适的今天，高性能移动视频监控系统的研究与实现将具有不可忽视的应用前 景和商业价值。 1 , 1 1 视频监控行业的发展 视频监控系统发展了短短二十几年的时间，从最早的模拟监控到前些年火热 的数字监控再到现在方兴未艾的网络视频监控，发生了翻天覆地的变化i 。在i p 技术逐步统一全球的今天，我们有必要重新认识视频监控系统发展的历史。从技 术的角度出发，视频监控系统的发展划分为第一代的模拟视频监控系统( c c t v ) ， 到第二代的基于“p c + 多媒体卡”的数字视频监控系统( d v r ) ，到第三代的完全 基于i p 的网络视频监控系统( i p v s ) 。 第一代的视频监控：传统的模拟闭路电视监控系统( c c t v ) ： 依赖摄像机、电缆、录像机和监视器等专用设备。例如，摄像机通过专用同 轴电缆输出视频信号。电缆连接到专用模拟视频设备，如视频画面分割器、矩阵、 切换器、卡带式录像机( v c r ) 及视频监视器等。模拟c c t v 存在大量的局限性： l 、有限的监控能力只支持本地监控，受到模拟视频电缆传输长度和电缆放 大器的限制。 2 、有限的可扩展性系统通常受到视频画面分割器、矩阵和切换器输入容量 的限制。 3 、录像负载重用户必须从录像机中取出或更换新的录像带保存，且录像带 易于丢失、被盗或无意中被擦除。 4 、录像质量不高录像是主要限制因素。录像质量随拷贝数量的增加而降低。 北京邮电人学硕l ：论文移动视频豁控系统设计及关键技术研究 第二代的视频监控：当前的“模拟数字”监控系统( d v r ) ： “模拟数字”监控系统是以数字硬盘录像机d v r 为核心的半模拟半数字 的方案，从摄像机到d v r 仍采用同轴电缆输出视频信号，通过d v r 同时支持 录像和回放，并可支持有限的i p 网络访问，由于d v r 产品五花八门，没有标准， 所以这一代的系统是非标准的封闭系统，d v r 的系统仍存在大量的局限： l 、复杂的布线“模拟数字”方案仍需要在每个摄像机上安装单独的视频 电缆，导致布线复杂性。 2 、有限的可扩展性d v r 的典型限制是一次最多只能扩展1 6 个摄像机。 3 、有限的可管理性您需要外部服务器和管理软件来控制多个d v r 或监 控点。 4 、有限的远程监视控制能力您不能从任意客户机访问任意摄像机。您 只能通过d v r 间接访问摄像机。 5 、磁盘发生故障的风险与r a i d 冗余和磁带相比，“模拟一数字”方案的录 像没有保护，易于丢失。 第三代的视频监控：未来的完全i p 的视频监控系统i p v s ： 全i p 视频监控系统与l j f 面的两种方案相比存在显着区别【2 l 。该系统的优势 是摄像机内置w e b 服务器，并直接提供以太网端口。这些摄像机生成j p e g 或 m p e g 4 数据文件，可供任何经授权的客户机从网络中的任何位置访问、监视、 记录并打印，而不是生成连续的模拟视频信号形式的图像。全i p 视频监控系统 它的巨大优势是： 1 、简便性一所有摄像机都通过经济高效的有线或者无线以太网简单连接到 网络，使您能够利用现有的局域网基础设施。您可使用5 类网络电缆或无线网络 方式传输摄像机的输出图像以及水平、垂直、变倍( p t z ) 控制命令( 甚至可以直接 通过以太网供电) 。 2 、强大的中心控制一一台工业标准的服务器和一套控制管理应用软件就可 运行整个监控系统。 3 、易于升级与全面的可扩展性一轻松添加更多的摄像机。中心服务器将来 能够方便的升级到更快速的处理器、更大容量的磁盘驱动器以及更大的带宽等。 4 、全面远程监视一任何经授权的客户机都可直接访问任意被授权的摄像机。 您也可通过中央服务器访问监视图像。 5 、坚固冗余的存储器一可同时利用s c s i 、r a i d 以及磁带备份存储技术永 久保护监视图像不受硬盘驱动器故障的影响。 北京邮电大学硕上论文移动视频监控系统设计及关键技术研究 1 1 2g p r s 技术 本小节从g p r s 的概念、优点及其网络结构进行介绍。 1 1 2 1g p r s 概念及其优点 g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ，通用无线分组业务) 是一种采用分组 交换技术传输数据及信令的高效率数据传输方式。它采用存储转发机制，把不同 终端的数据分割成等长标准数据格式，通过非专用的逻辑子信道进行数据快速交 换，即将信息分成数据分组或则信息包，再加上目的地址，分组编号、控制比特 等的分组头，沿不同路由进行传送，接收端按照分组编号重新组装成原始信息。 分组通信的实质是依靠高处理能力的计算机来充分利用宝贵的通信信道资源。基 于分组交换的g p r s 业务理论上的速率可达到1 7 1 2 k b p s t 4 1 。 由于g p r s 用户在分组交换模式下发送和接收数据，有数据传送需求时才占 用信道，所以多个用户可共享使用同一信道，而同一用户也可以同时享用多个信 道，从而提高了宝贵的无线信道资源的利用率，极大的提高了无线资源的利用率。 在理论上，c p r s 可以将最多8 个时隙组合在一起，给用户提供高达1 7 1 2 k b p s 的带宽。相对于g s m ，g p r s 有如下优点： l 、资源利用率高，如上所述。 2 、传输速率高：g s m 网络的数据传输速率仅为9 6 k b p s 5 1 。 3 、接入时间短：g p r s 的接入时间缩短为小于1 秒，能够提供快速的即时连 接。可大幅度提高一些事务( 如信用卡核对，远程监控等) 的效率。 4 、支持x 2 5 协议和护协议，可与外部数据网进行互联。 5 、用户永远在线，采用流量计费。 1 1 2 2g p r s 网络结构 g p r s 网络在g s m 网络上新增了两个节点：g p r s 业务支持节点s g s n 和 g p r s 网关节点g g s n 以及新增节点与其它硬件设备相连接的接口。其中s g g n 是g p r s 骨干网与无线接入网之间的接口，g g s n 是连接g p r s 网络与外部数据 网络的节点，起到一个网关的作用，连接s g s n 和g g s n 的网络称为g p r s 骨 干网。 s s g n 节点的主要功能是对移动终端进行鉴权和移动性管理，建立移动终端 到g g s n 的传输通道，接受从b s s 传来的移动终端分组数据。 g g s n 的功能是负责接受移动台发送的数据，选路到相应的外部网络，或者 北京邮电大学硕l 论文移动视频随控系统设计及关键技术研究 接受来自外部数据网络的数据，通过隧道技术，传送给相应的s s g n 。 g p r s 骨干网是一个采用i p 协议的网络。该网络采用g p r s 隧道协议 g t p ( g p r st u n n e lp r o t o c 0 1 ) 来为其他协议的数据分组通过g p r s 骨干网提供隧 道。g t p 可以利用t c p 和u d p 协议分别提供可靠的连接服务和无连接服务。 g p r s 网由i n t r a p l m n 骨干网和i n t e r p l m n 骨干网构成。前者连接处于同 一i p 专网的多个g s n ，仅用于传送g p r s 数据和g p r s 信令。后者通过边界网 关协议b g p ( b o r d e rg a t e w a yp r o t o c 0 1 ) 将多个i n t r a p l m n 网络连接起来，构成 大的g p r s 网络。网络结构图如下： 1 1 3 全i p 技术 图1 1g p r s 移动网络与互联网结构图 现有的g s m 的电路交换向g p r s 的分组交换网过渡已经完成【6 】。3 g 的应 用和服务将在数据速率和带宽方面提出更多的要求，如果想满足高流量等级和不 断变化的需求，唯一的办法是过渡到全i p 网络。它将真正实现语音和数据的业 务融合；移动m 的目标是将无线语音和无线数据综合到一个技术平台上传输， 这一个平台就是i p 协议。未来的移动网络将实现全包交换。包括语音和数据都 由i p 包来承载，语音和数据的隔阂将消失。全i p 网络可节约成本，提高可扩 展性、灵活性和使网络运作更有效率等。支持i pv 6 ，解决i p 地址的不足和移动 i p 问题。由于l p 在移动通信中的引入，将改变移动通信的业务模式和服务方式。 基于移动i p 技术，为用户快速、高效、方便地部署丰富的应用服务成为可能。 全i p 无线网络技术目前还处于发展之中，在网络拓扑结构、移动性管理、 底层传输机制方面都有大量的问题有待研究。 北京邮电人学硕士论文 移动视频监控系统设计及关键技术研究 1 2 移动视频的发展 2 0 0 8 年，宽带及网络多媒体的成功应用令移动网络开始广泛应用于视频服 务领域【7 】。各地的企业和消费者在日常生活中成功使用移动视频服务的例子多不 胜数，使用时间远远超过十亿分钟，同时带来了逾十亿美元的收入。如果运营商、 集成商、广播机构及内容提供商实施一系列措施以进一步推广这些服务的应用， 仅移动视频一项，就将增长三倍以上。 在第一位也是最重要的因素，是能够推出崭新实用的以及能增强移动及宽带 体验的应用服务。在移动视频发展初期，应用服务主要为视频播放、门户网站、 视频电话及视频邮件等。尽管这些应用服务在若干市场上取得了成功，但由于对 w c d m a 网络应用程度不足，用户间的视频服务在发展之初难免受到牵制。现 在，w c d m a 在全球已有超过一亿名用户，预计明年这个数字会增长两倍以上。 此外，欧洲的w c d m a 手机已经超过三百款，而价格则下降3 0 0 以上( 在获补 贴情况下) 。2 0 0 6 年下半年有不少全新应用服务开发成功，例如视频回铃音( v i d e o r i n g b a c kt o n o 、媒体铃声( m e d i ar i n g ) 、视频博客( v i d e ob l o g g i n g ) 以及视频共 享( v i d e os h a r e ) 等。视频广告等全新整合互动服务将更进一步增加顾客的需求。 在服务发展之初，视频质量一直不尽如人意，那时提供解决方案的运营商则 获得顾客持续支持及丰厚的回报，这是不争的事实。其中一个问题是建立视频通 话或会议所需时间；尽管建立视频通话或会议的所需时间已从十至十二秒缩短到 五至八秒，但大部分习惯于几微秒间连接通话的用户仍难以满意。a n s w e r f a s t 技术是一项用于加快连接通话的关键技术。近期，国际电讯联n ( i t u ) 采纳m o n a 作为以a n s w e r f a s t 为技术基础的3 2 4 ma n n e xk 标准。目前这种技术已经在视频 网关及众多手机上推出，并将通话建立时间缩短至一秒以内。第二个需要解决的 问题是移动网络中会发生无线视频中断现象。v i d e o r e 行e s h 等关键技术则可大幅 减少发生中断的次数及时间，使用户对所接收的视频质量更有信心。最后，将 h 2 6 4 等先进视频编码译码器广泛应用于多媒体网关及手机中，视频质量可达致 出色的表现。 在西欧，视频服务的最初定价范围较大且不一致，每分钟从1 欧元到1 5 欧 元博j 不等，一直远远高于性质类似的语音服务。此外，还有一个问题，w a p 门 户网站按照传输量收费，这困扰许多顾客，因为他们难以估算每月费用，而且可 能在使用服务的首月后，发现费用远远超出估计。在许多市场，运营商已开始将 视频服务的收费调整至接近语音服务的收费，使用服务的用户因此大幅增加，每 月使用量也同时增多。此外，沃达丰等多个运营商，己推广综合式服务，包括语 音、视频及3 g 服务。 北京邮电大学硕士论文 移动视频监控系统没计及关键技术研究 随着越来越多本地的、区域的以及全球的集成商、广播机构及内容提供商选 用互联网及移动网络的视频服务，服务提供商的视频服务使用量也同时增加。以 往的竞争对手现已成为互利的合作伙伴。当用户浏览内容提供商的下载网站时， 部分收入属于与运营商分享的短信费用，这进一步推动批发或零售网络的流量。 在欧美众多例子中，集成商与服务提供商订立更正式的合作关系，携手争取共同 顾客并促使整个视频市场增长。这种“合作性竞争”已形成一些有趣的组合，也 让这些运营商能够拒绝成人内容等服务的同时，赚取丰厚的网络性收入。 1 3 课题研究意义 目前国内视频监控的现状：模拟视频监控急剧减少，数字视频监控逐渐占据 主导地位，由于目前网络融合以及3 g 在国内的蓬勃发展，使得移动化，i p 化成 为视频监控行业的发展方向，因此研究一种基于i p 网络的移动视频监控系统具 有很大的实际意义和商业价值。通过研究目前占据主流的数字视频监控系统所采 用的技术，分析其市场应用，结合目前业界流行的一些计算机技术和移动通信技 术，在移动终端侧，总结了视频监控在移动环境下会出现的问题并得出解决方案， 在服务器端，在总结目前有线网络视频监控的现有技术上，设计一套运行在i p 网络上的视频监控服务器系统，该系统能够兼容目前的数字视频监控设备，可以 实现平滑过渡到将来的全i p 化的系统，具有一定的实际意义和研究价值。 1 4 作者的主要工作 本文作者通过查阅大量资料，包括行业背景、算法资料，系统结构等。同时 参阅其他视频监控视频的系统构成技术，考虑到i p 网的优势以及系统的扩展性， 设计了基于c s 结构的分布式的基于i p 网的移动视频监控系统，并在实际中编 程实现。 在终端侧：实现了视频接收与播放功能。 在服务器端侧：实现了设备管理模块，实现了设备管理和设备状态查询；实 现了业务处理模块，完成了管理客户端的功能；实现了视频服务器模块，完成了 从前端接收视频数据，存储和转发的功能；实现了视频告警模块，完成了视频实 时告警功能。 北京邮电人学硕十论文 移动视频临控系统设计及关键技术研究 1 5 论文组织结构 本文分为六章，章节内容安排如下： 第一章是绪论，主要介绍了课题研究背景和意义。 第二章主要研究了移动视频监控所涉及的各方面知识。 第三章是整个系统的设计，通信基础设施的选取以及特征介绍，各个系统模 块的功能和作用，从系统的角度进行了说明和设计。 第四章是移动终端的客户端设计以及需要考虑的问题。 第五章是系统的详细设计实现，主要设计了系统框图，分析了系统核心功能， 并设计了相关协议。 第六章是总结。 北京邮电人学硕上论文移动 ! ! i l 频脏控系统设计及关键技术研究 第二章移动视频监控基础 第一章主要介绍了课题研究背景和意义，本章将重点从一个宽泛的角度来说 明移动视频监控所需要的各方面的技术知识。下面说明视频监控系统的构成：一 般是以下四个步骤来实现的 r 二= 一 2 1 视频前端采集 图2 - 1 面向连接的套接字编程 视频的前端采集指的是设备采集设备将现实图像由模拟信号转变为数字信 号的过程，在这个过程中，采用的主要设备是摄像头。 2 2 编解码技术 编解码技术存在于信源和信宿两端，它存在的意义在于： 1 、由于在将现实世界中图像编码量化为数字信号时，其实数据量特别大， 这个时候就需要将其进行进行压缩编码，以降低对带宽的需求。 2 、q o s 的要求。 2 3 传输技术( r t p ，r t c p ) r t p ，r t c p ：实时传输协议，由于实时的视频监控对于视频播放的流畅度 有要求，所以必须在t c p i p 之上加一层控制层来满足这个需求。 2 4 手机客户端技术 2 4 1j 2 m e j 2 m e ( j a v a 2m i c r oe d i t i o n ) 是j a v a2 的一个组成部分【9 】，是一种高度优化的 j a v a 运行环境，主要针对消费类电子设备的，例如蜂窝电话、可视电话、数字 北京邮电人学硕十论文移动视频监控系统设计及关键技术研究 机顶盒和汽车导航系统等等。即j 2 m e 是为消费电子产品和手持设备量身定制 的j a v a 专用版本。j 2 m e 的出现使开发跨平台的消费类电子产品的应用软件成 为可能。j a v a 语言的与平台无关的特性移植到小型电子设备上，允许移动无线设 备之间共享应用程序。它提供了基于h t t p 的高级i n t e r n e t 协议，使移动电话能 以c l i e n t s e r v e r 方式直接访问i n t e m e t 的全部信息，从而使得不同的c l i e n t 访 问不同的资源。s u n 于1 9 9 9 年6 月推出了j a v a2 袖珍版( j 2 m e ) 来满足消费 电子和嵌入设备的需要。j 2 m e 是为了那些使用有限的能源、有限的网络连接( 常 常是无线连接) 以及有限图形用户界面能力的设备开发的。它最初的目标是1 6 位或3 2 位处理器，1 6m h z 时钟频率，5 1 2 k 或更少内存的设备。显然，现在的 手机正是j 2 m e 的一个支持方向，j 2 m e 的标准相当多，这里介绍几个重要的基 本概念： c l d c 1 0 1 ( c o n n e c t e dl i m i t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ，有限连接设备配置) 这个 配置定义了j a v a 应用程序接口以及支持手持设备的技术，就像s u n 的文档中所 描述的那样，”d e v i c e st h a ty o u h o l di ny o u r h a n d ( 你握在手中的设备) n oc l d c 是 为使用较小的存储容量的设备设计的，用于内存在1 2 8 到5 1 2 k 之间的消费电 子设备，智能手机、p a l m 序列手持设备可能是这一领域的设备的最好的例子。 m i d p ( m o b i l ei n f o r m a t i o nd e v i c e sp r o f i l e ，移动信息设备简表) 第一个实现 的简表，补充了c l d c 并且提供应用程序语义和控件、用户界面、持久存储器、 网络和用于移动电话的计时器、双通道呼叫器和其他无线电设备【1 1 1 。类似于j 2 s e 中的a p p l e t 框架，它提供了基于 a v a x 、m i c r o e d i t i o n 、m i d l e t 包的m i d l e t 应用 程序框架。 2 5x m l r p c 介绍 x m m p c ：是一个开源框架，是用远程调用( r p c ) 的一种底层通信调用机制。 采用x m l 格式进行通信，具有扩展性强，便于阅读等优点 x m l r p c 是一套允许运行在不同操作系统、不同环境的程序实现基于i n t e r n c t 过程调用的规范和一系列的实现。这种远程过程调用使用h t t p 作为传输协议，x m l 作为传送信息的编码格式。x m l r p c 的定义尽可能的保持了简单，但同时能够传 送、处理、返回复杂的数据结构。x m l r p c 是工作在i n t e m e t 上的远程过程调用 协议。一个x m l r p e 消息就是一个请求体为x m l 的h t t p p o s t 请求，被调用的方法 在服务器端执行并将执行结果以x m l 格式编码后返回。 北京邮电人学硕l 论文移动视频监控系统设计及关键技术研究 2 5 1x m l r p c 协议的特点 x m l r p c + + 是c + + 语言对x m l r p c 协议的实现【1 2 】。x m l r p c 协议的 目的是使远程过程调用简单：它编码数据的一个简单的x m l 格式，并使用h t t p 进行通信。x m l r p c + + 的设计可以很容易地纳入的x m l r p c 客户端和服务器 支持到c + + 应用程序。 x m l r p c 的实现是基于h t t pp o s t 方法的，x m l r p c 的传输数据流遵循h 却格 式，它可以是手工建立的，也可以是通过x m l r p c 接口自动生成的是一种网络 编程接口定义规范，因为它封装了h t t p ，实际的数据传输全部由h t t p 完成，通过 这种接口规范，客户端可以指定目标计算机，并将x m l 数据( 包括目标方法和参 数) 传递给它，目标计算机通过x m l r p c 接口得到x m l 数据，处理后将结果值 以同样的方式( x m l 报文格式) 返回给客户端。基于x m l r p c 的方法调用和数据 传递中，客户端与服务器端是完全独立的，x m l r p c 报文是建立二者相互联系的 唯一途径，x m l r p c 对于计算机平台几乎没有限制( 包括操作系统与编程语言) 。 任何一种支持h t t p 协议的编程语言都可以支持x m l r p c 编程。 2 5 2 x m l r p c 协议的格式 1 、请求报头格式要求 报头遵循h t t p 规范，首行中h t t p 动作必须为p o s t 。如果服务器仅处理 x m l r p c 调用，首行中u r i 可以不指定( 为空或一个单斜线) 。但如果服务器处 理的是混合的h 1 v r p 请求，则应使用u r i 指定调用目标路径。用户代理 ( u s e r - a g e n t ) 与主机( h o s t ) 必须指定，消息体格式必须指定为t e x t x m l 。报 头末行必须给出正确的消息体长度( c o 咖t 1 e n g t h ) 。 2 、请求报文格式要求 报文遵循x m l 规范，全部请求应包含在一个 元素中。 元素中必须包含一个子元素 ，该子元素包含一个字 符串，用于描述一个将要调用的远程方法名。如果陔远程方法需要指定参数，则 在 元素中必须包含一个 子元素。 元素中可包含一 到多个 子元素，每个 子元素对应一个输入参数项。 元素 的基本格式为： 输入参数值 。 元素的数据类型可以是简单数据类型，如逻辑型 ( b o o l e a n ) 、整型( i n t 或i 4 ) 、字符串型( s t r i n g ) 、双精度型( d o u b l e ) 、日期时 间型( d a t e - t i m e o s i 8 6 0 1 ) 、二进制编码( b a s e 6 4 ) ，也可以是数组( a r r a y ) 和结构 ( s t r u c t ) 。 北京邮电大学硕上论文 移动视频监控系统设计及关键技术研究 3 、响应报头格式要求 报头遵循h t t p 规范，首行中h t t p 响应信息必须为2 0 0 ，消息体格式必须 指定为t e x t x n d ，报头末行必须给出正确的消息体长度。 4 、响应报文格式要求 报文遵循x m l 规范， 全部请求应包含在一个 元素中，当 h 1 r p 请求处理成功时，返回的 元素中必须包含一个唯一的 子元素， 子元素中又包含一个唯一的 子元素，该子 元素的格式为 返回结果值数据类 型 。当x m l r p c 请求处理失败时，返回的 元 素中必须包含一个 子元素，该子元素中包含一个唯一的 子元素， 元素中又包含一个唯一的 结构类型子元素，在 结构中包含 两个数据元素项，其中一个数据元素名为“f a u l t c o d e ，其值为 格式，指出 请求处理失败的错误代码；而另一个数据元素名为“f a u l t s t r i n g ”，其值为 格式，指出请求处理失败的错误原因。 2 5 3x m l r p c 执行过程 x m l r p c 执行远程调用时，其输入参数与执行结果均封装在 x m l r p c v a l u e 对象中。 l 、执行顺序如下： 1 ) 客户端将需执行的方法，以及方法参数( x m l r p c v a l u e ) 以x m l 格式( 通过h t t p 协议) 传输到服务器端。 2 ) 服务器解析x m l ，获得以x m l r p c v a l u e 封装的参数，在服务器端调 用方法，获得以x m l r p c v a l u e 封装的执行结果，将其以x m l 格式 传输至客户端，客户端解析，获得执行结果( x m m p e v a l u e ) 。也就 是说，所有的数据都是通过x m l r p c v a l u e 格式进行交互。 数据流过程： 客户端： 参数 - x m l r p c v a l u ep a r a m s x m l h t t p 协议传输 一 x m l x m l r p c v a l u ep a r a m s - 月a 务器端参数 服务器端： 执行结果 x m l r p c v a l u er e s u l t - x m l h t t p 协议传输 ) ( m l x m l r p c v a l u er e s u l 客户端 执行结果 2 、内部类执行过程： 服务器支持的调用方法的基类x m l r p c ：x m l r p c s e r v e r m e t h o d ，所有服务器 北京邮电大学硕i ：论文 移动视频监控系统设计及关键技术研究 支持的方法必须继承自x m l r p c s e r v e r m e t h o d 该类包含两个字段： s t d ：s t r i n g n 锄e ：方法名称 x m l r p c s e r v e r s e r v e r ；服务器指针 构造函数为x m l r p c s e r v e r m e t h o d ( s t d ：s t r i n gc o n s t & n a m e ，x m l r p c s e r v e r s e r v e r ) ，其中有一句： i f ( s e r v e r ) s e r v e r - a d d m e t h o d ( t h i s ) ； 这旬是方法向服务器注册本身。 执行的关键则在于其一个纯虚函数： v i r t u a lv o i d e x e c u t e ( x m l r p c v a l u e & p a r a m s ，x m l r p c v a l u e & r e s u l t ) 2 0 调用方法的实现过程就在这个函数内实现。 输入参数为p a r a m s ，从客户端读取而获得；执行结果放入r e s u l t ，执行完毕 后返回给客户端。 2 5 4x m l r p c 类图关系 类图关系如下页图所示： 北京邮电大学硕上论文 移动视频监控系统设计及关键技术研究 各类的请求序列图：