hvs-003ip監(jiān)控系統(tǒng)之協(xié)議基礎

1IP監(jiān)控系統(tǒng)之協(xié)議基礎 ISSUE3.5 浙江宇視科技有限公司，

2引入

IP監(jiān)控系統(tǒng)中使用了那些標準協(xié)議？

這些協(xié)議使用在監(jiān)控系統(tǒng)的哪些處理過程中？這些協(xié)

議是如何工作的？

3課程目標

學習完本課程，您應該能夠：

熟悉IP監(jiān)控系統(tǒng)中的協(xié)議

掌握SIP、SNMP、ONVIF等協(xié)議的

原理和運行機制

4目錄

IP監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議概述

SIP&SDP

SNMP

RTP&TS&PS

iSCSI

RTSP

ONVIF

音視頻編解碼協(xié)議H.264/MPEG編碼

SNMP管理

SIP業(yè)務控制 H.264/MPEG解碼 IP攝像機 控制流 實時流 存儲流和回放流

查詢/返回結果IP監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議組件

RTSP

URL查詢/

返回結果

RTSP請求/回復

RTSP

URL

RTP/TS回放流

iSCSI檢索/回放

SIP業(yè)務控制RTP/TS實時視頻流

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SIP&SDP

SNMP

RTP&TS&PS

iSCSI

RTSP

ONVIF

音視頻編解碼協(xié)議目錄

SIP&SDP簡介SIP是應用層的會話控制協(xié)議，用于創(chuàng)建、修改和釋放一個或多個參與者參加的會話SIP協(xié)議采用基于文本格式的客戶/服務器模式SIP的基本功能包含用戶定位用戶能力協(xié)商用戶可用性確定會話建立會話管理SDP是會話描述協(xié)議，用于為SIP、RTSP、HTTP等協(xié)議描述會話信息SIP網(wǎng)絡組件Redirect

ServerProxy

Server LocationServer UserAgent

Register

Server

User

Agent

SIP消息SIP消息分為Request消息和Response消息兩類Request消息通過Request-Line中的Method來區(qū)分消息的類別Response消息通過Status-Line中的Status

Code來區(qū)分消息的類別

SIP消息舉例——REGISTER請求消息REGISTER

SIP消息舉例——INVITE請求消息INVITE

SIP消息舉例——200

OK應答消息200

OK

SIP消息舉例——BYE請求消息BYE

SIP消息舉例——NOTIFY1請求消息NOTIFY1

SIP消息舉例——NOTIFY2請求消息NOTIFY2

SIP消息舉例——INFO請求消息INFO

SIP消息舉例——MESSAGE請求消息MESSAGE

SIP注冊過程注冊時可以要求用戶鑒權，用來確定用戶身份的合法性401響應帶回參與鑒權字段及計算好的驗證字UA重新計算驗證字，并將驗證字放在新的注冊請求中帶給Register

ServerRegister

Server比較兩次的驗證字是否一致，來確定用戶身份的合法性User

Agent

Register

Server

REGISTER401

unauthorized

REGISTER

200

OKSIP呼叫模式——直接呼叫主叫在INVITE消息中攜帶自己的SDP被叫在200

OK中攜帶自己的SDP雙方經(jīng)過三次握手，建立通話雙方的媒體控制器通過對方帶來的SDP信息進行媒體協(xié)商后建立媒體傳輸通道UAC TS

UAS

INVITE

100

Trying

180

Ringing200

OK

with

SDP

ACKSIP呼叫模式——代理呼叫呼叫通過ProxyServer完成User

AgentProxy

ServerUser

Agent INVITE INVITE 100Trying 100Trying 180Ringing 180Ringing 200OKwithSDP 200OKwithSDP ACK ACK TS

SIP呼叫模式——重定向呼叫User

AgentProxy

ServerUser

AgentProxy

Server TS

Redirect

ServerINVITE

200

OK

INVITE

302Moved

Temporarily

ACK

INVITE

200

OKINVITE200

OKACKACKACK

IP監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議概述

SIP&SDP

SNMP

RTP&TS&PS

iSCSI

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ONVIF

音視頻編解碼協(xié)議目錄

SNMP簡介SNMP（Simple

Network

ManagementProtocol，簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議）是對網(wǎng)絡進行管理的一個框架，它提供一組基本的操作來監(jiān)視和維護網(wǎng)絡SNMP可以實現(xiàn)自動化管理并可以屏蔽不同設備的物理差異，實現(xiàn)對不同廠商產(chǎn)品的自動化管理SNMP包含SNMPv1、SNMPv2c和SNMPv3三個版本SNMP網(wǎng)絡管理模型SNMP網(wǎng)絡元素分為NMS和Agent兩種Management

Station，網(wǎng)絡管NMS（Network

理站）Agent是駐留在設備上的一個進程，負責接收、

處理來自NMS的請求報文Agent NMS

MIBGet/Set

requests

Get/Set

responsesand

TrapsMIB簡介MIB（Management

Information

Base，管理信息庫）指代理進程包含的、能夠被管理進程進行查詢和設置的所有信息的集合MIB是以樹狀結構進行存儲的1address（1）

3

name（1）EC1101-HFinfo（2）

uptime（2）

300sAddress:Object

ID

=

1.1Object

Instance

=

1.1.0Value

of

Instance

=

3Name:Object

ID

=

1.2.1 ObjectInstance= ValueofInstance=EC1101-HF

SNMP操作-Get/GetNext/GetBulkGet操作用于獲取一個或多個變量的值

get-request

get-responseGetNext操作用于獲取下一MIB節(jié)點的實例名稱和取值

get-next-request

get-responseGetBulk操作等價于多次執(zhí)行GetNext操作SNMP操作-Set和TrapSet操作用于給一個已經(jīng)存在的變量賦值或者在表中創(chuàng)建一個新的實例

set-request

set-responseTrap操作用于向指定的管理站報告某個事件的發(fā)生，Trap不需要確認 trap

IP監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議概述

SIP&SDP

SNMP

RTP&TS&PS

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RTP協(xié)議RTP（Real-Time

Transport

Protocol，實時傳輸協(xié)議）是一個傳輸層的、基于UDP的協(xié)議。RTP協(xié)議被用來為音視頻等實時數(shù)據(jù)提供端到端的網(wǎng)絡傳輸，傳輸?shù)哪Ｐ涂梢允菃吸c傳送或是多點傳送。RTP協(xié)議是為支持實時業(yè)務而設計的，保證業(yè)務的接收和發(fā)送在很短時間內完成。RTP并不保證服務質量，也沒有提供資源預留?？梢酝ㄟ^控制協(xié)議RTCP的補充來實現(xiàn)大規(guī)模業(yè)務時對傳輸數(shù)據(jù)的監(jiān)視功能。并通過RTCP提供一些控制和識別流的功能。

30RTP報文結構VPXCCMPTsequencenumbertimestampsynchronizationsource（SSRC）identifiercontributingsource（CSRC）identifierdata

V：版本P：填充標志X：擴展CC：貢獻者計數(shù)M：標記PT：凈荷類型前12個字節(jié)是每個RTP頭都有的，CSRC字段只有當MIXER插入時才產(chǎn)生。RTP分組格式

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

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0

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8

9

0

1

2

32實際的RTP音頻包RTP分組是由RTP的報文頭和負載組成的

33RTCP簡介RTP和RTCP包通過使用不同的端口號來區(qū)分，隨著與會者的增加，每個與會者減少RTCP包的發(fā)送以限制流量。RTCP協(xié)議規(guī)定，源和目的之間需交換多媒體信息的報告報文。報告包含發(fā)送包的數(shù)目，丟失的數(shù)目，抖動間隔時間等信息。用來修正發(fā)送者的發(fā)送速率以及信息診斷。

34RTCP功能提供數(shù)據(jù)分發(fā)服務質量反饋，反饋功能主要通過“接受者報告”和“發(fā)送者報告”實現(xiàn)。提供RTP規(guī)范名，用來對同一源的不同的SSRC進行關聯(lián)。確定RTCP分組發(fā)送速率和傳輸間隔，目前協(xié)議建議RTCP的傳輸間隔最小為5秒，且RTCP占用的會話帶寬固定為5％；此外為了避免所有的終端在同一時間發(fā)送RTCP包，終端在加入會議后，其第一個RTCP會隨機延遲0到1/2傳輸間隔。

TSMPEG-2

part

1定義了如何把多個流（video、audio、data）復用成一個節(jié)目（program），并同步解碼輸出。定義了傳輸流（Transport

Stream，TS）和節(jié)目流（Program

Stream，PS）。TS定義了一種類似于AVI/MP4/ASF的封裝容器（Container

Format）。

TS、PS的生成打包器TS復用器PS復用器打包器視頻編碼器視頻數(shù)據(jù)基本流

ES音頻數(shù)據(jù)

基本流

ES音頻編碼器視頻

PES音頻

PES節(jié)目流

PS輸出傳送流

TS輸出PES分組層TS、PS分組層TS、PS的區(qū)別 TS流與PS流的區(qū)別在于TS流的包結構是固定長度的，而 PS流的包結構是可變長度的。 PS流對誤碼率適應性比TS流低，因此，在信道環(huán)境較為惡 劣，傳輸誤碼較高時，一般采用TS碼流；而在信道環(huán)境較 好，傳輸誤碼較低時，一般采用PS碼流。 對PS流而言，每個PES包頭含有PTS和DTS流識別碼，用 于區(qū)別不同性質ES

IP監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議概述

SIP&SDP

SNMP

RTP&TS&PS

iSCSI

RTSP

ONVIF

音視頻編解碼協(xié)議目錄iSCSI概述 iSCSI由IBM，Cisco，HP發(fā)起，2003-2作為正式的IETF 標準。 Microsoft在2003年5月宣布正式支持iSCSI技術，并提供 iSCSIInitiator驅動程序。 iSCSI是基于IP協(xié)議的存儲技術標準，是SCSI協(xié)議的一種， 主要由RFC3720描述。

iSCSI幀封裝iSCSI

發(fā)送端將SCSI命令和數(shù)據(jù)封裝到

TCP/IP

包中再通過網(wǎng)絡轉發(fā)，接收端收到

TCP/IP

包

之后，將其還原為SCSI命令和數(shù)據(jù)并執(zhí)行。整個過程在用戶看來，使用遠端的存儲設備就象訪問本地的

SCSI設備一樣。IP頭TCP頭iSCSI頭SCSI命令和數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡層

傳輸層包含如何解析SCSI命令和數(shù)據(jù)

PhysicaliSCSI協(xié)議棧Initiator

SCSI

iSCSI

TCP

IP

linkTarget

SCSI

iSCSI

TCP

IP

link

iSCSI

InitiatoriSCSI

TargetiSCSI協(xié)議業(yè)務流程

iSCSI

數(shù)據(jù)流

IP監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議概述

SIP&SDP

SNMP

RTP&TS&PS

iSCSI

RTSP

ONVIF

音視頻編解碼協(xié)議目錄RTSP協(xié)議RTSP

（Real

Time

Stream

Protocol，實時流媒體協(xié)議）：是TCP/IP協(xié)議體系中的一個應用層協(xié)議，在體系結構上位于RTP和RTCP之上。 使用TCP或RTP完成數(shù)據(jù)傳輸 定義了如何有效地通過IP網(wǎng)絡傳送多媒體數(shù)據(jù)。

RTSP協(xié)議應用視頻客戶端數(shù)據(jù)管理服務器基于RTSP協(xié)議與客戶端進行交互，實現(xiàn)點播過程控制。

視頻管理

服務器 存儲設備

回放流iSCSI

IP網(wǎng)數(shù)據(jù)管理

服務器RTSPVOD功能原理 Setup Ok200 Play(Scale=1) Ok200 媒體流 RTSPCommand Ok200

客戶端和數(shù)據(jù)管理服務器之間交互的RTSP

命令包括Setup、Play、Options、Teardown、Pause。

IP監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議概述

SIP&SDP

SNMP

RTP&TS&PS

iSCSI

RTSP

ONVIF

音視頻編解碼協(xié)議目錄

ONVIF簡介Onvif規(guī)范于2008年提出，定義了網(wǎng)絡視頻的模型、接口、數(shù)據(jù)類型以及數(shù)據(jù)交互的模式。并復用了一些現(xiàn)有的標準。Onvif規(guī)范目標是實現(xiàn)一個網(wǎng)絡視頻框架協(xié)議，使不同廠商所生產(chǎn)的網(wǎng)絡視頻產(chǎn)品（包括攝錄前端、錄像設備等）完全互通。Onvif規(guī)范的基本功能定義有→→→→→實時音視頻設備發(fā)現(xiàn)管理攝像頭云臺控制錄像控制視頻內容分析Web

ONVIF功能定義SOAP/HTTPOnvif基于WSDL+XML方式開發(fā)，視頻設備管理和控制部分所定義的接口均以web

service的形式提供。ONVIF中的其他部分比如音視頻流則通過RTP/RTSP進行控制

。Web

service

基于SOAP消息封裝成HTTP消息請求發(fā)給客戶端，客戶端收到消息后根據(jù)標準的WSDL規(guī)范進行響應。

Web

ServiceClientWeb

Service

Web

Server

Service

WS

DLONVIF協(xié)議組件NVT

,

網(wǎng)絡視頻終端NVD,

網(wǎng)絡視頻解碼端NVS,

網(wǎng)絡視頻存儲NVA,

網(wǎng)絡視頻分析

NVT(IPC/EC)

NVS(IPSAN)NVA(IPC/后臺智能 分析)

NVD(DC)管理臺（VM）NVCNVCNVCNVC

ONVIF業(yè)務交互流程能力交互初始化設置

媒體建立設置設備發(fā)現(xiàn)

實時流傳輸

服務控制媒體控制

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RTP&TS&PS

iSCSI

RTSP

ONVIF

音視頻編解碼協(xié)議目錄

視頻編解碼

H.264聯(lián)合視頻組（JVT，Joint

Video

Team）開發(fā)的數(shù)字視頻編碼標準。DPCM加變換編碼的混合編碼模式。采用“回歸基本”的簡潔設計，不用眾多的選項，獲得比H.263更高的壓縮性能。加強了對各種信道的適應能力，采用“網(wǎng)絡友好”的結構和語法，有利于對誤碼和丟包的處理。應用目標范圍較寬，以滿足不同速率、不同解析度以及不同傳輸（存儲）場合的需求。MPEG壓縮運動圖像及其伴音的視音頻編碼標準，采用了幀間壓縮，僅存儲連續(xù)幀之間有差別的地方

，從而達到較大的壓縮比。 MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4

M-JPEGMotion

JPEG，采用幀內編碼方式，不使用幀間編碼。高圖像質量，易于視頻剪輯、碼率不會應為圖像運動變化產(chǎn)生較大波動。需要高帶寬、大存儲容量。視頻壓縮技術比較Tempete

CIF

30Hz323130292827262538373635343305001000150020