专利名称：网络音视频监控架构及其通信方法
技术领域：
本发明属于安防技术领域，尤其涉及一种网络音视频监控系统及其通信方法。
背景技术：
基于IP技术的网络音视频监控的产品和解决方案已经发展成为安防领域内的主要方式。现有的网络音视频产品主要包括网络摄像机，网络音视频录像设备以及相应的管理软件如CMS、SMS等。如图1所示为现有的网络音视频应用的主要架构方式，主要包括三大部分前端设备A 图像采集和压缩部分、后端设备C 图像录像和管理部分以及传输部分B，其中传输部分B的协议内置于前端设备A和后端设备C部分中进行处理。前端A设备与后端C设备之间的协议主要以传输协议和管理协议为主，其中传输协议以网络公共协议D为主，包括Dl RTSP+RTP组合协议，D2 :RTSP+RTP+HTTP组合协议和D3 UDP (TCP)+HTTP组合协议等。而管理协议E主要以El 厂家私有协议和E2 标准协议，其中以ONVIF和PSIA两大组织的标准为主。基于此传统的架构，前端设备A的功能主要以图像采集、图像处理、编码压缩和网络传送为主，硬件上主要以网络摄像机为主，或者模拟摄像机配套网络编码器设备实现，后端设备C的功能主要以图像录像、解码以及设备管理为主，结构上主要包括网络音视频录像设备和录像管理软件，而传输部分B是普通网络设备，硬件上以以太网交换机、路由器等设备为主。上述架构主要是同一平面内的数据流为主，即音视频流主要由A通过B传送给C， 而管理数据流则由C通过B传送给A，数据流多为双向数据。这样用户不太能够有效地直接访问到A，而是必须通过C才可以访问。例如音视频等数据源的获取则主要通过用户基于访问C设备来获取，但是由于网络延迟等原因，会出现A的数据经过B到达C之后出现很大的延迟。上述架构是一个独立的架构，A和C为同一客户使用，而其他客户无法共享一个网络里面的A的数据，或者即使通过客户许可，可以访问C，也无法任意去配置和查询A的数据。导致上述架构存在诸多问题，主要表现在以下两方面—、上述架构是一个不灵活的架构，也即存在很大的容量和管理瓶颈。首先在容量方面，配置多少数量的A完全取决于C中的设备容量，而从目前的技术水平来看，现在的C 中的设备容量都比较小，一般管理的A的数量不多于200台，难以有更大的突破。另一方面， 如果用户需要进行扩充A，就需要配置相应的C设备。这样会给用户带来管理上的问题。二、上述架构无法支持音视频服务公开的技术和市场要求。一方面现在的设备属于独立的管理系统，无开放的公共接口和协议对外部平台和设备进行有效对接；另外一方面服务支持如计费、流量、存储等方面平台无法在此架构上有效开展
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题在于提供一种网络音视频监控系统的通信方法，旨在通过全新的音视频架构以及相应的数据传输和管理协议来解决目前在网络音视频监控领域内的存在的数据延迟大、扩展不灵活、管理不简便以及无法提供音视频监控服务公开等技术问题。本发明是这样实现的，一种网络音视频监控架构的通信方法，包括如下步骤步骤A，用户端接入云服务端，向云服务端发送音视频数据订阅需求信息，云服务端在收到订阅需求信息后向用户端发送订阅成功的确认信息所述用户端为所述云服务端的注册用户；步骤B，云服务端控制相应的音视频设备端根据用户端的订阅需求向用户端发送所订阅的音视频数据，音视频设备端向云服务端发送收到订阅需求的确认信息；所述音视频设备端为所述云服务端认证的音视频数据提供端；步骤C，音视频设备端直接向用户端发送订阅的音视频数据。进一步地，在步骤C之后，所述通信方法还包括下述步骤步骤D，音视频设备端在将订阅的音视频数据发送给用户的同时，再将发送的音视频数据通知至云服务端。进一步地，在步骤C之后，所述通信方法还包括下述步骤步骤E，云服务端定期通知用户端实际订阅的音视频数据统计信息，或在接收到用户端的查询请求信息后，及时向用户端反馈实际订阅的音视频数据统计信息。进一步地，在步骤A之前，所述通信方法还包括下述步骤步骤F，用户端向云服务端发送配置音视频设备端的请求信息，云服务端在收到所述请求信息后向目标配置音视频设备端发送配置请求；步骤G，目标音视频设备端在收到云服务端发送的配置请求后，向云服务端返回确认配置的信息；步骤H，用户端对目标音视频设备端进行配置。进一步地，在步骤H之后，所述通信方法还包括步骤I，在用户端完成对目标音视频设备端的配置后，目标音视频设备端向用户端返回配置成功或失败的确认信息。本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种音视频数据订阅请求的处理方法，包括如下步骤步骤J，云服务端接收接入其中的用户端发送的音视频数据订阅需求信息，并向用户端发送订阅成功的确认信息；所述用户端为所述云服务端的注册用户；步骤K，云服务端控制相应的音视频设备端根据用户端的订阅需求向用户端发送所订阅的音视频数据；所述音视频设备端为所述云服务端认证的音视频数据提供端。本发明所要解决的第三个技术问题在于提供一种音视频数据订阅请求的处理方法，包括如下步骤步骤L，音视频设备端接收云服务端发送的用户端的音视频数据订阅需求信息，并向云服务端发送收到订阅需求的确认信息；所述音视频设备端为所述云服务端认证的音视频数据提供端；所述用户端为所述云服务端的注册用户；步骤M，音视频设备端直接向用户端发送订阅的音视频数据。
本发明所要解决的第四个技术问题在于提供一种网络音视频监控系统，包括用户端；音视频设备端，用于采集音视频数据，并向所述用户端直接发送订阅的音视频数据；云服务端，用于对所述用户端进行注册并在所述用户端请求接入时对用户端进行鉴权，还用于对所述音视频设备端进行认证；在收到接入中的用户端的音视频数据订阅需求信息后向用户端发送订阅成功的确认信息，然后控制相应的音视频设备端根据用户端的订阅需求向用户端发送所订阅的音视频数据。进一步地，所述云服务端还用于对用户端实际订阅的音视频数据信息进行统计、
计费管理。进一步地，所述云服务端还用于定期通知用户端实际订阅的音视频数据统计信息，或在接收到用户端的查询请求信息后，及时向用户端反馈实际订阅的音视频数据统计 fn息ο进一步地，所述用户端还用于向云服务端发送配置音视频设备端的请求信息，所述云服务端还用于在收到所述请求信息后向目标配置音视频设备端发送配置请求；所述目标音视频设备端还用于在收到云服务端发送的配置请求后，向云服务端返回确认配置的信息，然后接受用户端的配置。本发明所要解决的第五个技术问题在于提供一种云服务端，所述云服务端用于对用户端进行注册并在所述用户端请求接入时对用户端进行鉴权，还用于对音视频设备端进行认证；在收到接入中的用户端的音视频数据订阅需求信息后向用户端发送订阅成功的确认信息，然后控制相应的音视频设备端根据用户端的订阅需求向用户端发送所订阅的音视频数据。本发明所要解决的第六个技术问题在于提供一种音视频设备端，所述音视频设备端接收云服务端发送的用户端的音视频数据订阅需求信息后，直接向用户端发送订阅的音视频数据；所述音视频设备端为所述云服务端认证的音视频数据提供端；所述用户端为所述云服务端的注册用户。本发明提供的网络音视频监控架构具有如下的几大优点1.减少了前端设备对以太网交换机、路由器等传输部分的依赖，并且易于扩展。
2.采用云服务技术中的分布运算，减少集中运算，可以提高整体的运算能力，而且便于管理。用户端接入方式较为灵活，可以通过广域网、WIFI、3G或者LTE等无线接入，并且支持免配置接入。3.实现了独立网络到公共网络的升级，任何注册用户均可以自由接入网络。4.应用的技术性降低，实现即插即用的应用。5.自由支持音视频监控服务公开，并有非常好的保密支持。6.架构灵活，升级和扩容简易，没有性能上的具体要求。
图1是现有的网络音视频监控的架构原理图；图2是本发明提供的网络音视频监控架构的原理图3是本发明提供的网络音视频监控架构的通信流程图；图4是本发明实现的用户管理协议(VUMP)的流程图；图5是本发明实现的音视频管理协议(VDMP)的流程图；图6是本发明实现的M2M互联控制协议(VDCP)的流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参照图2，本发明所提供的网络音视频监控架构包括用户端、音视频设备端、云服务端三部分，三个部分之间任意两个均可进行信息交互，且各自的信息交互遵循相应的接口协议，详述如下。音视频设备端用于采集音视频数据，以音频、音视频等数据为主，硬件上可采用以网络摄像机或者模拟摄像机配套编码器件设备实现。可以在云服务端的控制下通过网络传输协议传输所有的音视频等数据给用户端，供用户浏览音视频数据，并将采集到的音视频数据存储至云服务端。音视频设备端的合法性需要通云服务端的认证，音视频设备端与云服务端的信息交互基于音视频数据公共传输协议、设备管理协议和音视频管理协议， 三大协议之间相互独立，其中音视频数据公共传输协议依然采取目前的网络传输协议如 RTP+RSTP, RTP+RSTP+HTTP或者UDP (TCP) +HTTP组合协议，设备管理协议支持目前主流的开放接口协议如ONVIF和PSIA两大协议，云服务端对音视频设备端所有的认证和连接协议通过标准设备管理协议ONVIF和PSIA协议定义，包括设备扫描、设备注册、配置信息等，而音视频管理协议(VDMP)为本发明所提出的独特协议，主要实现音频设备端和云服务端在数据交互方面的协议，主要实现云服务端对音视频设备端的订阅和指令信息，其协议具体定义的信息交互方式如图5所示，将在下文中描述。用户端用于供用户查看音视频，硬件上可采用智能手机、PDA、电脑、便携式电脑等终端设备。主要负责用户的接入云服务端、数据浏览、下载，数据查看，对音视频设备端的配置、以及接收来自音视频设备端发送的订阅数据。用户端与音视频设备端之间采用本发明提出的端到端(M2M)互联协议(VDCP)，即主要完成用户端对音视频设备端的配置信息以及音视频设备端的订阅数据的传送给用户端，供用户端浏览、下载音视频数据。云服务端用于实现对X部分和Z部分的管理和数据存储，用户端可从云服务端现在音视频数据，是整体架构中的核心。具体可对所述用户端进行注册并在所述用户端请求接入时对用户端进行鉴权，还用于对所述音视频设备端进行认证；在收到接入中的用户端的音视频数据订阅需求信息后向用户端发送订阅成功的确认信息，然后控制相应的音视频设备端根据用户端的订阅需求向用户端发送所订阅的音视频数据。结构上以支持云存储的服务器和管理软件为主。云服务端承载所有的设备管理信息、用户管理信息、数据信息等， 设备管理主要是对整体架构中的音视频端设端的管理，数据信息主要以统一存储的音视频等数据，而用户管理信息则主要是对用户端进行管理，包括认证、鉴权、计费等信息。云服务端与用户端之间的协议通过用户管理协议(VUMP)实现，实现云服务端与用户端在用户注册、配置更新、视频下载、鉴权信息、计费等的数据交换。因此，云服务端还用于对用户端实际订阅的音视频数据信息进行统计、计费管理，并可以接收用户端对音视频设备端的配置请求，并在收到请求信息后向目标配置音视频设备端发送配置请求，而目标音视频设备端在收到云服务端发送的配置请求后，向云服务端返回确认配置的信息，然后直接接受用户端的配置。进一步地，为便于用户端查询云服务端的计费情况，云服务端还用于定期通知用户端实际订阅的音视频数据统计信息，或在接收到用户端的查询请求信息后，及时向用户端反馈实际订阅的音视频数据统计信息。综上，在上述架构中，除音视频设备端与云服务端之间的网络传输协议和设备管理协议为公共协议外，其他协议如音视频设备端与云服务端之间的音视频管理协议 (VDMP)、云服务端与用户端之间用户管理协议(VUMP)、音视频设备端与用户端直接的M2M 互联协议(VDCP)为本发明提出的管理协议，其中VDMP和VUMP属于控制协议，主要处理所有的控制和配置信息，而UDCP则属于数据交换协议，主要实现用户数据的交换。。另外，还需统一交换的命令字，图2中以数据交换协议(VDSP)表示，主要涉及到音视频设备端、用户端、云服务端三部分之间的数据交换命令字的格式。图3示出了本发明提供的网络音视频监控架构的通信方法，其包括如下步骤步骤A，用户端接入云服务端，向云服务端发送音视频数据订阅需求信息，云服务端在收到订阅需求信息后向用户端发送订阅成功的确认信息；所述用户端为所述云服务端的注册用户。图4示出了用户端在云服务端的从注册、接入到请求数据、下线的完整过程。首先是用户的注册，由用户端发出注册请求，云服务端予以响应，并由用户端给出相应的鉴权信息，如用户名、密码、用户级别等。完成后由云服务端发送相关的注册信息给予用户端，如用户级别，存储空间、时长要求等。第二是用户的接入要求，由用户端发出接入请求和相应的鉴权信息给云服务端，由云服务端判断是否接受用户端的接入。第三是用户请求数据的申请，云服务端定期通知用户端实际订阅的音视频数据统计信息，如订阅数据、费用查询、音视频下载、回放等，或在接收到用户端的查询请求信息后，及时向用户端反馈实际订阅的音视频数据统计信息。上述音视频数据订阅需求信息中包含有订阅时间段信息、用户端ID信息、用户端屏幕的分辨率信息以及订阅时长(如订阅一个月或一个星期)等。步骤B，云服务端控制相应的音视频设备端根据用户端的订阅需求向用户端发送所订阅的音视频数据，音视频设备端向云服务端发送收到订阅需求的确认信息；所述音视频设备端为所述云服务端认证的音视频数据提供端。图5为云服务端和音视频设备端的协议流程。云服务端和音视频设备端之间的协议VDMP主要实现云服务端对音视频设备端的音视频订阅数据指令的下发，主要实现两个主要指令流程。第一是用户订阅数据的处理首先由音视频设备端接受来自云服务端的用户订阅的数据请求，并确认是否成功接收到。云服务端定期接收来自音视频设备端发送的实际发送给用户的数据统计结果，用于做用户管理和计费等作用。另外一个是用户配置的处理云服务端发送用户的配置请求，并有音视频设备端确认。确认过程完成后，由音视频设备端与Z通过UDCP实现配置信息的更新。步骤C，音视频设备端直接向用户端发送订阅的音视频数据。图6是用户端和音视频设备端之间的M2M互联协议(UDCP)的处理流程。UDCP主要实现两个终端之间的数据传送。由X发出Z需求的数据，包括用户订阅的数据以及配置请求。进一步地，如图6所示，在步骤C之后，所述通信方法还包括下述步骤步骤D，音视频设备端在将订阅的音视频数据发送给用户的同时，再将发送的音视频数据通知至云服务端。进一步地，用户端还可以对音视频设备端进行分辨率、音视频数据存储方式等工作参数的设置。在需要配置时，在步骤A之前，所述通信方法还包括下述步骤步骤F，用户端向云服务端发送配置音视频设备端的请求信息，云服务端在收到所述请求信息后向目标配置音视频设备端发送配置请求；步骤G，目标音视频设备端在收到云服务端发送的配置请求后，向云服务端返回确认配置的信息；步骤H，用户端对目标音视频设备端进行配置。进一步地，在步骤H之后，所述通信方法还包括步骤I，在用户端完成对目标音视频设备端的配置后，目标音视频设备端向用户端返回配置成功或失败的确认信息。上述协议所定义的通信方法可以用来对数据的信息进行分布式地交换，从而减轻了对三部分设备性能的要求。另外，实现了数据和控制信息的分离，即最后数据由VDCP直接发送给VUMP，而所有的控制信息则由VDMP进行控制，这样可以对用户的数据进行统计、
计费等。本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例提供的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该存储介质可以为ROM/RAM、磁盘、光盘等。综上所述，本发明提供的网络视频监控的架构和接口协议基于云计算平台和架构，实现了灵活、方便和基于用户使用计费模式的网络视频监控应用，解决了目前网络视频监控应用领域中存在的视频管理、用户管理以及公共服务的技术问题。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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权利要求
1.一种网络音视频监控架构的通信方法，其特征在于，包括如下步骤步骤A，用户端接入云服务端，向云服务端发送音视频数据订阅需求信息，云服务端在收到订阅需求信息后向用户端发送订阅成功的确认信息；所述用户端为所述云服务端的注册用户；步骤B，云服务端控制相应的音视频设备端根据用户端的订阅需求向用户端发送所订阅的音视频数据，音视频设备端向云服务端发送收到订阅需求的确认信息；所述音视频设备端为所述云服务端认证的音视频数据提供端；步骤C，音视频设备端直接向用户端发送订阅的音视频数据。
2.如权利要求1所述的网络音视频监控架构的通信方法，其特征在于，在步骤C之后， 所述通信方法还包括下述步骤步骤D，音视频设备端在将订阅的音视频数据发送给用户的同时，再将发送的音视频数据通知至云服务端。
3.如权利要求1所述的网络音视频监控架构的通信方法，其特征在于，在步骤C之后， 所述通信方法还包括下述步骤步骤E，云服务端定期通知用户端实际订阅的音视频数据统计信息，或在接收到用户端的查询请求信息后，及时向用户端反馈实际订阅的音视频数据统计信息。
4.如权利要求1所述的网络音视频监控架构的通信方法，其特征在于，在步骤A之前， 所述通信方法还包括下述步骤步骤F，用户端向云服务端发送配置音视频设备端的请求信息，云服务端在收到所述请求信息后向目标配置音视频设备端发送配置请求；步骤G，目标音视频设备端在收到云服务端发送的配置请求后，向云服务端返回确认配置的信息；步骤H，用户端对目标音视频设备端进行配置。
5.如权利要求4所述的网络音视频监控架构的通信方法，其特征在于，在步骤H之后， 所述通信方法还包括步骤I，在用户端完成对目标音视频设备端的配置后，目标音视频设备端向用户端返回配置成功或失败的确认信息。
6.一种音视频数据订阅请求的处理方法，其特征在于，包括如下步骤步骤J，云服务端接收接入其中的用户端发送的音视频数据订阅需求信息，并向用户端发送订阅成功的确认信息；所述用户端为所述云服务端的注册用户；步骤K，云服务端控制相应的音视频设备端根据用户端的订阅需求向用户端发送所订阅的音视频数据；所述音视频设备端为所述云服务端认证的音视频数据提供端。
7.—种发送被订阅音视频数据的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤L，音视频设备端接收云服务端发送的用户端的音视频数据订阅需求信息，并向云服务端发送收到订阅需求的确认信息；所述音视频设备端为所述云服务端认证的音视频数据提供端；所述用户端为所述云服务端的注册用户；步骤M，音视频设备端直接向用户端发送订阅的音视频数据。
8.—种网络音视频监控架构，其特征在于，包括用户端；音视频设备端，用于采集音视频数据，并向所述用户端直接发送订阅的音视频数据；云服务端，用于对所述用户端进行注册并在所述用户端请求接入时对用户端进行鉴权，还用于对所述音视频设备端进行认证；在收到接入中的用户端的音视频数据订阅需求信息后向用户端发送订阅成功的确认信息，然后控制相应的音视频设备端根据用户端的订阅需求向用户端发送所订阅的音视频数据。
9.如权利要求8所述的网络音视频监控架构，其特征在于，所述云服务端还用于对用户端实际订阅的音视频数据信息进行统计、计费管理。
10.如权利要求9所述的网络音视频监控架构，其特征在于，所述云服务端还用于定期通知用户端实际订阅的音视频数据统计信息，或在接收到用户端的查询请求信息后，及时向用户端反馈实际订阅的音视频数据统计信息。
11.如权利要求8所述的网络音视频监控架构，其特征在于，所述用户端还用于向云服务端发送配置音视频设备端的请求信息，所述云服务端还用于在收到所述请求信息后向目标配置音视频设备端发送配置请求；所述目标音视频设备端还用于在收到云服务端发送的配置请求后，向云服务端返回确认配置的信息，然后接受用户端的配置。
12.—种云服务端，其特征在于，所述云服务端用于对用户端进行注册并在所述用户端请求接入时对用户端进行鉴权，还用于对音视频设备端进行认证；在收到接入中的用户端的音视频数据订阅需求信息后向用户端发送订阅成功的确认信息，然后控制相应的音视频设备端根据用户端的订阅需求向用户端发送所订阅的音视频数据。
13.一种音视频设备端，其特征在于，所述音视频设备端接收云服务端发送的用户端的音视频数据订阅需求信息后，直接向用户端发送订阅的音视频数据；所述音视频设备端为所述云服务端认证的音视频数据提供端；所述用户端为所述云服务端的注册用户。
全文摘要
本发明适用于安防技术领域，提供了一种网络音视频监控系统的通信方法，包括如下步骤步骤A，用户端接入云服务端，向云服务端发送音视频数据订阅需求信息，云服务端在收到订阅需求信息后向用户端发送订阅成功的确认信息；所述用户端为所述云服务端的注册用户；步骤B，云服务端控制相应的音视频设备端根据用户端的订阅需求向用户端发送所订阅的音视频数据，音视频设备端向云服务端发送收到订阅需求的确认信息；所述音视频设备端为所述云服务端认证的音视频数据提供端；步骤C，音视频设备端直接向用户端发送订阅的音视频数据。本发明提供的网络视频监控架构于云计算平台和架构，实现了灵活方便和基于用户使用计费模式的网络视频监控应用。
文档编号H04N21/643GK102547251SQ20121005001
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者林青 申请人:林青