网络监控系统MPEG-4视频流实时传输之研究

     随着计算机、网络及多媒体通信技术的发展，视频监控在业界得到了广泛的应用，许多先进的技术被逐渐引入视频监控系统。本文采用了递进的方式，先介绍了IP网络视频监控系统的组成及其关键技术，接着阐述了MPEG-4视频流的RTP分组净荷格式。最后，在视频流的RTP传输中，着重分析了MPEG-4视频流的封装格式，并给出相应的实现方法。 

一、引言
    随着计算机、网络及通信技术的快速发展和成熟，视频监控系统从模拟视频监控系统逐渐转向以数字化和网络化为特色的网络数字视频监控系统。早期的模拟视频监控系统主要应用于闭路电视的监控，监控的范围仅限于本地网络。近十多年来，市场对视频监控业务的需求量越来越大，特别是需求形式越来越广泛。计算机系统处理能力的提升，图像压缩技术的更加完善，以及互联网应用的蓬勃兴起，这些技术的进步为视频监控的发展提供了保证，给视频监控系统带来了巨大商机。受到市场和技术的驱动，视频监控的应用领域和应用的灵活性也已经远远超出传统的安防监控所定义的范畴，其应用面得到了大大地推广，逐步渗透到许多对视频业务有极大需求的新兴行业市场。如银行监控、交通监控、医疗监护、通信机房监控等系统，给人们的生活和工作带来了极大的便利。

    视频监控系统既可以采用专线组网，也可用IP方式组网。采用专线组网的视频监控系统具有带宽充足、图像质量好、易维护等特点，但是费用高。TCP/IP网络是面向全球用户，资源共享是TCP/IP最大的优点。TCP/IP是目前最流行采用的互联网技术，而且使用价格低廉，满足大众化的需求，其应用前景十分广阔。因此，采用IP组网是视频监控系统朝网络化发展的趋势。下文主要介绍IP网络视频监控系统的特点及其采用的关键技术。

二、IP网络监控系统结构
    IP网络视频监控系统主要由视频监控端、服务器端和客户端组成。其中视频监控端包括若干台摄像机、一台矩阵切换器和一台MPEG-4编码器；服务器端由一个主控中心组成，包括用于业务平台管理和调度的网络服务器，MPEG-4解码器和显示设备；客户端包括一个接入IP网的集线器和各个PC机终端。各部分通过以太网相连接。

   从网络视频监控系统可以看出，系统中主要存在两种数据流：视频监控端向客户端发送的媒体流和客户端向视频监控端发送的控制信息流。系统的数据流程如图1所示。

图1系统数据流程图

    传输两种数据流所采用的协议是不一样的。控制信息流对服务器平台业务管理、客户端与视频端的接入、调度及解码显示等都是十分重要的，可见在控制信息流的传输过程中不允许有丢包，因此采用面向连接、可靠传输的TCP协议传输控制信息。然而TCP传输需要的网络开销较大，通过降低有效性来换取传输的可靠性，不能达到实时传输媒体流的目的。UDP协议是面向无连接、不可靠传输的控制协议，传输之前不需要先建立连接，在传输时延及带宽利用率方面都要强于TCP，正好满足了媒体流实时性的特点，通常采用UDP作为媒体流的传输协议。不过，采用UDP传输媒体流同样存在不可靠性的问题：UDP数据包没有编号，无法提供差错控制，也不保证包不丢失，更不能加载媒体流的时间信息。导致在客户端显示的视频图像存在延时和抖动，在一定程度上仍然不能达到实时传输的效果。表1给出的是中国电信有关IP承载网络端到端通信质量要求，可供参考。

表1网络通信质量要求