基于定制light-udp协议的物联网医疗系统的视频通信方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于定制Iight-Udp协议的物联网医疗系统的视频通信方法，更具体的说，尤其涉及一种客户端采用直接通信的方式进行音视频数据传输的基于定制11 ght-udp协议的物联网医疗系统的视频通信方法。
【背景技术】
[0002]物联网健康医疗是一个以医疗物联网为核心，信息高度移动和高度共享的健康医疗信息化生态系统。基于云的物联网健康医疗整体方案，通常采用四层架构技术体系，来实现物联网医疗的实际运行，分别是感知层、传输层、云平台及云应用层，这四层的交互协作，实现物联网医疗从感知到云服务及云应用的功能。
[0003]在该系统的使用过程中，由于当事人在使用医疗传感器采集医疗数据时可能需要与医生沟通交流，并且医生可能做出实时诊断，因此语音及视频通信功能就变得十分必要。通过与医生的沟通交流，当事人可以在医生的指导下有针对性地测量某几项体征数据，以获得更好的使用效果。
[0004]由于现有网络环境的复杂性，视频通信功能的实现往往需借助专用视频服务器进行视频流转发。通信双方登录到视频服务器进行用户鉴权后，服务器会记录双方的公网IP以及端口号，并建立服务关系表；当一方通过摄像头采集的视频流发送到视频服务器后，月艮务器可查表并将该视频流转发至另一方。
[0005]基于视频服务器转发视频流的视频通信方案具有实现方便、系统复杂度低等优点，但对视频服务器的要求较高，尤其在高并发的情况下，将导致服务器资源的快速消耗；且由于视频流需要中转，通信双方实时性无法得到保障。
【发明内容】
[0006]本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于定制light-udp协议的物联网医疗系统的视频通信方法。
[0007]本发明的基于定制light-udp协议的物联网医疗系统的视频通信方法，物联网医疗系统由web服务器以及与web服务器通过路由器通信的多个用户端组成，每个用户端均连接有对用户进行视频数据采集的摄像头；其特征在于，所述视频通信方法通过以下步骤来实现:a).用户认证，每个用户通过向web服务器注册获取具有自身唯一标识的用户ID，web服务器根据用户端注册信息，形成已认证用户端的用户列表，用户列表中的每条记录记载有用户端的公网IP、light-upd端口号和用户ID，并且每条记录以ID为唯一标识；b).light-udp通道的建立，用户端通过请求web服务器的用户列表来选择视频通信的对象，通信对象选定后向服务器发送请求通信指令，并同时发送light-udp数据包；web服务器接收到发起方用户端的请求通信指令后，提取接收方用户端的ID并向其发送请求通信指令；接收方收到指令后，提取通信发起方的公网IP及light-udp端口号，向发起方返回light-udp数据包；至此完成light-udp通道的建立；c).数据传输，在发起方和接收方建立起light-udp通道后，双方通过路由器经Internet网络进行视频流的传送，无需经过web服务器和视频服务器的中转，降低了视频通信双方的音视频延迟，保证了视频通信的实时性；d).数据校验，发起方用户端与接收方用户端之间发送的light-udp数据包依次由源端口字节、目的端口字节、数据包长度、校验和以及数据域组成，双方对接收到的light-udp数据包只进行数据域中前8个字节的校验，以避免接收的数据包因少量字节错误而造成整个数据包被丢弃现象的发生，降低了视频通信时跳帧现象，保证了视频通信的时效性；e).视频播放，发起方用户端与接收方用户端分别对接收到的视频数据进行播放，由于双方采用light-udp协议传输数据，无需web服务器和视频服务器的参与，且只对数据域中的前8个字节进行校验，保证了视频通信的时效性，降低了视频通信时的跳帧现象，更加适用于对实时性要求较高的健康医疗领域。
[0008]本发明的基于定制light-udp协议的物联网医疗系统的视频通信方法，步骤b)中所述的light-udp通道的建立通过以下步骤来实现:b_l).生成随机数K，web服务器利用随机函数，生成作为通信密钥的随机数K，利用自身私钥对K做签名，形成q，利用用户端公钥对K进行加密，形成m，并将q、m形成的信息发送至用户端；b_2).用户端利用web服务器公钥验证接收到的信息是否为web服务器的签名，如果不是，则要求重新发送；如果是，则执行步骤b-3) ;b_3).用户端解密获得K，即用户端利用自身私钥解密出随机数K，用其作为对称密码体制的通信密钥；b_4).用户端向服务器请求用户列表，以选择建立light-udp通道的对象；b-5).服务器端接收到用户端的用户列表请求，返回用户列表；b-6).用户端此时作为视频请求的发起方选择视频通信对象，将对方的身份标识ID与自身的身份标识ID加密后连同视频请求发送到WEB服务器，并根据对方的公网IP及light-udp端口号向对方发送light-udp数据包；b-7).服务器接收到视频请求发起方的请求后，解密出接收方的身份标识ID，查找接收方的公网IP及light-udp端口号，对发起方的身份标识ID加密后连同视频请求返回接收方；b-8).接收方解密出发起方的身份标识ID，查找用户列表得出发起方的公网IP及light-udp端口号，向发起方发送light-udp数据包，开始发送视频流；b-9).发起方接收到接收方的light-udp数据包，证明light-udp通道已经建立，开始发送视频流。
[0009]本发明的有益效果是:本发明的基于定制light-udp协议的物联网医疗系统的视频通信方法，发起方和接收方用户端通过web服务器查找对方的网络ID、公网IP和light-upd端口号建立light-udp通道，在医疗视频数据的传送过程中，通过路由和Internet网络进行视频数据的收发，无需web服务器和视频服务器的中转，保证了视频传输的时效性，避免了以往视频高并发的情况下因服务器快速被消耗而导致视频数据时效性差的情形发生，满足了医疗视频对时效性的要求。同时，发起方和接收方用户端对接收的视频数据包进行校验时，只对数据域中的前8个字节进行校验，与以往的数据域中全部字节校验相比较，避免了因少量字节错误而造成整个数据包被丢弃现象的发生，进一步保证了数据的时效性。
[0010]本发明的健康医疗服务系统，在实现对人体生理信号采集、传输、处理、保存的同时，基于light-udp协议实现了用户端的视频通信功能，便于当事人与医生的沟通交流，有效提高了诊断的实时性和有效性。本发明的健康医疗服务系统的视频通信方法，实现了用户端不借助视频服务器而直接进行视频通信的通信方法，有效避免了传统视频通信方式给服务器带来的巨大负担，尤其在高并发环境下，显著降低了服务器负载；同时，由于视频流直接发送到对方而不经过服务器中转，降低了视频通信双方的音视频延迟，使通信的实时性得到了保障。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的基于定制light-udp协议的物联网医疗系统的原理图；
图2为本发明的基于定制light-udp协议的物联网医疗系统的视频通信方法的流程图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0013]如图1所示，给出了本发明的基于定制light-udp协议的物联网医疗系统的原理图，light-udp的含义为轻量级udp协议，udp为用户数据报协议，在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。所示的多个用户端通过路由器与web服务器通信连接，每个用户端均连接有摄像头和相应的音频采集设备，以实现用户端现场的音视频数据的采集。
[0014]发起方用户端通过web服务器建立与接收方用户端的light-upd通道连接，以便将采集的用户端现场数据和人体生理参数通过light-upd通道进行传输，而无需web服务器和视频服务器的中转，解决了视频高并发时服务器被快速消耗而导致视频实时性不能保证的问题，确保了医疗视频的实时性。
[0015]如图2所示，给出了本发明的基于定制light-udp协议的物联网医疗系统的视频通信方法的流程图，其通过以下步骤来实现:
a).用户认证，每个用户通过向web服务器注册获取具有自身唯一标识的用户ID，web服务器根据用户端注册信息，形成已认证用户端的用户列表，用户列表中的每条记录记载有用户端的公网IP、light-upd端口号和用户ID，并且每条记录以ID为唯一标识；
b).light-udp通道的建立，用户端通过请求web服务器的用户列表来选择视频通信的对象，通信对象选定后向服务器发送请求通信指令，并同时发送light-udp数据包；
web服务器接收到发起方用户端的请求通信指令后，提取接收方用户端的ID并向其发送请求通信指令；