摄像机传输协议简析.doc

1.传输协议概述网络摄像机又叫TP CAMERA (简称TPC)由网络编码模块和模拟摄像机组合而成网络 编码模块将模拟摄像机采集到的模拟视频信号编码压缩成数字信号，从而可以直接接入网络 交换及路由设备网络摄像机内置一个嵌入式芯片，采用嵌入式实时操作系统网络摄像机 是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品摄像机传送来的视频信号数字化后由高 效压缩芯片压缩，通过网络总线传送到Web服务器网络上用八可以直接用浏览器观看Web 服务器上的摄像机图像,授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作 网络摄像机能更简单的实现监控特别是远程监控、更简单的施工和维护、更好的支持音频、 更好的支持报警联动、更灵活的录像存储、更丰富的产品选择、更高清的视频效果和更完美 的监控管理另外，IPC支持WIFI无线接入、3G接入、卩0E供电(网络供电)和光纤接入网络摄像机提供很多的基于TP网络的传输协议，以尽可能地保证音视频数据，PTZ控 制数据网络传输质量实时视频流经过IP网络传输，通过多种协议组合，适应各种复杂的 网络传输环境RTP(Realtime Transport Protocol),实时传输协议，其专门针对实时流媒体而设计， RTP的基本功能是将几个实时数据流复用到一个UDP分组流中，这个UDP流可以被发送给一 台主机(单播模式)，也可以被传送给多台FI标主机(多播模式)。

因为RTP仅仅封装成常 规的UDP,理论上路由器不会对分组有任何特殊对待，但现在高级的路由设备都有针对RTP 协议优化选项o RTP协议的时间戳机制，不仅减少了抖动的影响，而且也允许多个数据流相 互之间的同步，这样可以很方便地基于I/O事件对视频图像进行字幕添加，网络摄像机往往 将音视频编码数据封装成RTP分组RTCP(Realtime Transport Control Protoco 1)实时传输控制协议,其是RTP的姊妹协 议，它处理反馈、同步和用户界而等，但是不传输任何数据它的主要功能是用来向源端提 供有关延迟、抖动、带宽、拥塞和其它网络特性的反馈信息，编码进程可以充分利用这些信 息因此当网络状况较好时，可以提高数据速率(从而达到更好的质量)，而当网络状况不 好时，它可以减少数据速率通过连续的反馈信息，编码算法可以持续地作相应的调整，从 而在当前条件下尽可能地提供最佳的质量RTSP(Real Time Streaming卩rotocol)实时流协议，RTSP协议利用推式服务器(push server)方法，让音视频浏览端，发出一个请求，网络摄像机只是不停地向浏览端推送封装 成RTP分组的音视频编码数据，网络摄像机可以用很小的系统开销实现流媒体传输。

HTTP (HyperText Transfer Protocol)超文本传输协议，网络摄像机通过HTTP协议提供 Web访问功能，很方便地将咅视频数据经过复杂网络传输，但实时音视频支持很不理想UDP(User Datagram Protoco 1)数据报协议，是最基本的网络数据传输协议，利用IP 协议提供网络无连接服务，常用来封装实时性强的网络音视频数据，即使网络传输过程中发 生分组丢失现象，在客户端也不会影响音视频浏览TCP (Transmission Control Protocol)传输控制协议，利用IP协议提供面向连接网络 服务，为在不可靠的互联网络上提供一个可靠的端到端字节流而设计TCP协议往往要在服 务端和客户端经过多次“握手”才能建立连接，因此利用TCP传输实时性较强的音视频流开 销较大，如果网络不稳泄，咅视频抖动的现象明显利用其可靠性常用来传输网络摄像机管 理命令,如PTZ, I/O设备控制命令2.传输协议组合网络摄像机往往应用RTSP、RTP、RTCP、HTTP、UDP、TCP协议的不同组合来传输实时性 较强的音视频流常见的协议组合如下RTP+RTSP协议组合，这种协议组合（RTP可以用TCP、UDP协议封装，RTSP用TCP协议 封装），在正常网络环境里，可以保证客八端浏览实时音视频，厂商往往推荐网络摄像机采 用这种协议组合。

一些网络设备也常常支持RTP+RTSP多播模式RTP/RTSP协议组合，RTP分组封装成RTSP分组，有些网络防火墙只让RTSP协议分组通 过但网络摄像机乂要以RTP协议提供实时音视频这种组合方式在没有办法的情况下增加 了网络负载和客户端管理系统的复杂度RTP/RTSP/IITTP协议组合，在RTP/RTSP的数据基础上增加了 HTTP封装，这种协议组合 主要是为了适应网络防火墙只允许使用HTTP协议的网络环境虽然网络负载加大，但网络 摄像机可以适应更复杂的互联网环境UDP（TCP）协议，一些网络摄像机为了适应国内网络带宽状况不佳的状况，没有利用 RTP+RTSP应用层协议封装音视频数据，对音视频流只采用UDP或TCP传输层协议封装这 样音视频流就可以利用很小的网络带宽传输流媒体这种协议组合也可以提供类似 RTP+RTSP高级功能，但对网络路由设备基于RTP+RTSP组合优化特性不能利用UDP （TCP）/HTTP协议组合，将音视频流数据封装成HTTP数据分组，然后用UDP（TCP）协 议传输到客户端这种协议方式可适应复杂的互联网环境，可以穿透大多数网络防火墙各种传输层协议组合保证了音视频和PTZ数据实时传输的可靠性,但网络摄像机内置的 处理器计算能力限制，导致并发访问的用户数量有限。

这样往往不能满足并发访问要求较高 的应用环境，网络摄像机往往利用具备多播功能的网络传输设备，响应更多的并发访问要求 有些网络摄像机客户端软件功能强大，利用数据转发机制，充当对以响应更多并发访问用户 的“虚拟网络摄像机”，这种方式适应于也适应PTZ网络摄像机对大规模数字化视频监控 网络建设有重要意义还有的网络摄像机提供一些FTP（文件传输协议）、SMTP（邮件传输协议）、DDNS（动态域 名解析）协议，以增强网络摄像机在互联网环境应用笔者观点，这些网络协议对安防监控 系统没有太多的帮助，反而要引入好多外部FTP、SMTP、DNS服务器去配合网络摄像机，这 样对整个数字安防监控系统的管理引入了新的复杂性，增加了不稳泄性，可能要花更多的精 力去管理非主要业务°有的网络摄像机也提供一些高级网络管理协议，如ICMP. SNMP. IGMP> ARP协议，帮助用户去管理网络3・应用现状随着有线和无线网络带宽成倍的增加，网络视频传输的带宽成本将越来越小，大规模网 络视频监控系统建设C成为可能网络摄像机通过以太网接口将采集的音视频数据；I/O、 PTZ控制数据经过I卩网络传输到远程管理系统网络摄像机的网络数据传输模块，所具备 的功能决泄了网络摄像机适用的网络类型、网络咅视频延迟和抖动的处理能力、是否具备穿 透防火墙以适应复杂的互联网环境。

4. 以太网供电技术新的室内网络摄像机采用以太网供电技术，减少了网络摄像机外部连接线缆以太网供 电(Power over Ethernet, PoE)是一种将供电集成到标准局域网设备中的技术PoE技术遵 循于IEEE 802. 3af标准，并且在不降低网络数据通讯性能、缩小网络范I韦I的基础上对网络 设备进行供电°这一标准可在交换机端提供15. 4W的电源，摄像机端为最大12. 9W的电源 类似PTZ摄像机和快球的室外摄像机，它们的功率通常会超过上述的值，因而WE功能显得 不太适合一些厂淌也提供了非标進的产品来满足此类应用的需求，但需要注意的是，因为 这些产品是非标准的，在不同品牌的产品间也就没有了互操作性5. 无线网络技术如今，尽管大多数建筑中都己经部署了有线网络，但有时候对客户來讲，无线网络解决 方案在功能性和节约成本方而仍然具有很强的吸引力例如，当网络布线工作必须要对内部 建筑产生破坏才能完成时、或者在一些需要泄期地改变摄像机位置，乂不想每次重新布线的 场所(例如零售商店)，无线网络技术将变得非常有用在另外一种常见应用场景中，无线 网络技术能够方便地将两座建筑物或场所连接起來，而不需要昂贵和复杂的地面施工。

无线通信技术主要分为两大类：无线局域网(Wireless LAN, WLAN)是指跨越距离较短, 通常位于室内的网络无线局域网络标准已经非常完善，不同厂家生产的无线局域网设备也 能够很好的协同工作；无线网桥(Wireless bridges)当需要通过高速链路连接不同的建筑物 或场所时，则必须建立一条能够进行远距离髙速传输的点对点链路微波和激光是实现这种 功能的两种常用技术无线局域网802. llx系列标准,802. llg标准是网络摄像机支持最普遍的无线网络标准, 在室外环境下，它能够提供最大约24 Mbps实际吞吐量，最大有效距离为100米，该标准使 用2. 4 GHz波段，理论带宽可以达到54 Mbpso网络摄像机提供的无线接入功能，由于无线网络通信本质方而的原因，在无线网络所覆 盖的范围内，任何拥有一台无线设备的人都可以连接到网络中并使用共享设备，因此无线网 络必须提供良好的安全机制无线网桥用来连接地域空间跨度比较大和多个无线局域网络, 采用微波技术的设备较多，我们应该着重考虑一下，如果在这样的环境里，网络摄像机是否支持移动IPo6. 安全性网络摄像机的安全性很值得关注，在访问网络摄像机时，一般都提供多级用户管理机制 和ip过滤机制，不同级别的用八（I卩地址）有不同的访问权限，这种机制很好地满足了分布 式网络监控系统的安全高效管理要求。

音视频流通过加密处理，可以有效地防止在公共网路传输过程中被窃听一些网络摄像 机在视频编码时采取了有限的加密措施，但增加了网络传输负载、客户端解码的复杂性和网 络摄像机成本而且政府部门对这种网络摄像机的加密标准未必采纳安防监控行业是否可 以考虑将视频流的加密功能转移到其它辅助系统来完成，减少系统核心设备网络摄像机的工 作负担，增强系统稳定性7. 结语随着网络摄像机快速的普及应用用，安防行业将迎來数字化革命，围绕着核心设备网络 摄像机，将会出现具有更多的高新技术的产品，市场主流的音视频编码方案、具备很强的p TZ或输入输出设备管理能力、网络传输机制简单有效的网络摄像机，用这样的网络摄像机 去建设稳定可靠的数字化安防监控系统，使人们从繁重的安防劳动中解放出来。