专利名称：一种基于域控制服务器的声像综合控制系统的制作方法
一种基于域控制服务器的声像综合控制系统
背景技术：
日益完善的通讯网络为远程图像和声音的传输提供了载体，通信技术的成熟和发
展解决了声像信息传输过程中的距离、互通和带宽瓶颈等问题，使图像和声音信息的实时 远距离传输成为可能。声像信息的传输已经由最初的广播式信号传输发展成为当今双方 向、网络化、交互式、多功能、综合性的声像传输体系。基于综合化的声像传输体系，我们可 以开展视频会议、视频监控、可视调度、可视指挥、远程教学等众多形式的声像业务，为我们 的工作和生活带来更多的便捷和效率。虽然视频图像的传输应用已经较为广泛应用，然而 受网络技术发展的历史条件制约，视频/音频在网络上的实时传输一直以来缺乏成熟和完 备的条件，因而导致这些系统的实现机制混乱，无统一标准可依，形式多样且互不兼容。这 样一来，不同系统之间无法互联，图像无法互通，各级部门之间的图像无法相互调用，设备 无法相互控制，最终形成一个个声像信息的"孤岛"。因此，当前最迫切需要的是对视频图像 和音频的网络化传输建立统一的传输标准和互联机制，并有效解决自动化的传输控制和网
络管理的问题，真正实现一个类似于Internet的声像资源互联共享的网络环境，做到"随 时随地、畅通无阻"地实时获取网络中各类声像信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于域控制服务器的声像综合控制系统，它包括一个或 一个以上的域，各域包括一个或多个域控制服务器，各域控制服务器通过网络相连，各终端 设备通过网络与各自所属的域的域控制服务器相连。 所述网络是一个独立的基于TCP/IP传输协议的网络或由多个子网互联构成的互 联网络。 所述网络中还配置有一个或多个路由定位服务器，所述路由定位服务器位于整个
域网络结构的中心位置，它适时接收每个域控制服务器实时发送来的连接关系配置信息，
按照一定的算法进行路由计算，确定整个网络的域路由关系和媒体路由路径。 由于它基于域控制服务器形成域联网结构和媒体路由能力，可以实现"确定信号
源和信号目标，即可透明建立该源和目标之间的声像传输交换通道，实现两点之间的声像
传输"。这种传输原则上只要路径可达、格式兼容或可转换，则无论信号源、信号目标处于何
种位置、使用何种传输方式，传输都可透明进行。从这种意义上说，它所构建的是一个真正
意义上的"声像传输网络"，如同计算机TCP/IP网络一样，有完整意义上的通信协议(SIP)、
寻址机制(SIP寻址)、路由机制(SIP呼叫路由和媒体路由)，具有开放的互联接口 (SIP协
议和体系的开放性，平台中模块的开放性)，则有标准化的身份验证和安全控制机制，可实
现不同环境、不同体系、不同协议的声像系统的互联互通。
图1为不包括路由定位服务器的系统原理示意图；
图2为包括路由定位服务器的系统原理示意3
图3为系统控制流程原理示意图； 图4为系统控制流程中"计算呼叫请求应转发到的目标域控制服务器"的流程示 意图； 图5为域的非严格层次化联网结构原理示意图；
图6为多个域之间的声像信息连接关系示意；
图7为引入路由定位服务器后的联网呼叫实例；
图8为域控制服务器结构原理示意图。 其中1、业务接口层2、身份验证服务模块3、SIP外呼代理服务模块4、SIP注册服 务模块5、 SIP重定向服务模块6、媒体路由控制逻辑模块7、 SIP终端模拟逻辑模块8、域配 置管理模块9、非标准SIP声像系统接口
具体实施例方式
在一个复杂的网络互联环境中，我们通常会将该网络划分为若干域(domain)。域 的基本概念是通过将空间位置、管辖范围或功能逻辑相同和相近的网络元素，从逻辑上将 它们组织在一起，形成一个域；通过一定的域管理机制对它们进行逻辑管理，形成一个相对 独立的网络组成单元。 在我们的声像信息综合控制平台网络体系中，一个域通常代表一个部门、一个机 构或一个声像应用系统所管理、所涉及的视频/音频设备、传输信道及中心设备所组成的 集合。例如，省公安厅指挥中心管理了两套基于IP网络的视频会议系统，一套模拟视频监 控系统和一套基于矩阵的图像传输系统，那么，如果我们把这些系统从逻辑上组织为一个 声像信息综合控制平台的网络单元，这就是一个域。域的结构原则上是分散式的，任意两个 域与域之间都可以构成关联关系。但是，过于复杂的域关联关系会导致管理上混乱，不利于 网络的管理。因此域的体系结构组织成层次状结构(树状结构)，这不仅能满足管理上的需 要，同时也符合公安系统实际的机构组织结构。 SIP终端指遵照RFC3261协议标准设计的视频、音频终端设备，例如视频会议终
端、视频服务器设备、数字矩阵、可视电话等。SIP终端应按RFC3261协议规定，支持标准的
SIP INVITE、ACK、OPTIONS、REGISTER、BYE和CANCEL请求及约定的动作处理机制，支持SDP
媒体描述和协商，对于本平台所特殊支持的能力，需要应用这些特殊能力的SIP终端应具
备SIP扩展的支持，但这是可选而不是必须的。实际的媒体传输机制本平台不强行约定，但
从互联互通性考虑，媒体传输应尽可能选择以下协议 RTP/RTCP :用于实时媒体传输(如视频会议、实时监控等应用) RTSP :用于多媒体流传输和定位(如视频点播、录像查看等应用) 模拟图像虚拟传输协议(AGVP):模拟图像的传输与数字网络无关，该协议仅仅定
义了模拟图像传输的交换要求，具体的传输通过控制模拟图像交换设备来完成。作为扩展
协议，标准SIP终端对该协议的支持是可选的。 媒体的数据格式也应当尽可能选择标准的MPEG-4/H. 264。 由于必须考虑对不同声像应用系统的全兼容，要求传输控制协议，一方面能有效 兼容当前的系统环境，另一方面还具有良好的扩展性，这是整个平台建设最为核心的技术 问题。SIP(SessionInitialization Protocol,会话初始化协议，RFC3261)是一种能满足这种应用需要的协议。当前，SIP协议已经成为基于IPv4/IPv6网络实现多媒体传输控制 的事实标准，大量IP电话、视频会议、视频服务器等产品均支持该协议；新一代的3G移动通 信网络，也以SIP协议作为IP多媒体子系统中提供多媒体业务的核心技术；同时，SIP协议 也是公安部《城市监控报警联网系统通用技术要求》中所推荐采用的标准通信协议。该协 议良好的体系结构和优秀的扩展能力，使其在多媒体通信领域既能保持一致的标准、又能 针对不同情况进行特例化处理和扩展/扩充。 非标准一标准SIP协议的转换与抽象层实现对于现存的大量基于数字化传输的 声像应用系统，其传输控制协议是不基于标准SIP协议的。这些系统，有基于早期多媒体通 信国际化标准协议H. 323，更有大量基于厂商自定义传输协议。要解决非标准协议应用系统 到标准SIP协议声像信息综合控制平台的兼容，我们可以引入一个中间层(主要以软件或 专用网关设备实现)。该中间层将这些应用系统的各类终端抽象成标准SIP终端，向平台提 供标准化的传输控制接口 ；内部实现由SIP传输控制到与系统相关的特定传输控制方式的 转换。该机制可使得平台的使用者无需关心特定系统的具体实现形式，一概将平台中的声 像信息终端(视频源、音频源、视频目标、音频目标等)统一视为标准的SIP终端，通过标准 的SIP协议进行访问控制。 模拟和其它形式声像传输协议一标准SIP协议的转换与抽象层实现本层的实现 原理同"非标准一标准SIP协议的转换与抽象层实现"，通过引入一个中间层，将模拟的声 像信息终端抽象为标准的SIP终端，进而可以采用标准的SIP协议进行访问控制。与数字 化传输方式的应用系统不同之处在于，模拟声像应用系统的视频/音频信息无法直接向数 字传输网传输，而SIP应用体系原则上都是针对数字化视/音频媒体形式的。
解决这一问题有两种方式，且两种方式可以同时应用 第一，通过对SIP协议的媒体描述部分进行扩展/重定义，约定对于抽象出的模拟 声像传输SIP终端，其媒体传输格式是特定的、专用的形式，不支持与数字化传输的兼容。 这样，模拟声像传输只支持在模拟声像传输网络中进行。事实上，这种应用是十分普遍的。 例如，基于模拟传输的城市监控视频，我们典型的需求是将不同地点的视频图像通过模拟 传输网络切换到某个监视器上进行查看。 第二，对整个平台定义声像信息路由体系，将"模拟-数字"转换设备(如视频编 解码器、视频服务器等)作为模拟到数字的路由接入点，并将该转换设备同样抽象为SIP终 端。数字化的SIP终端如需直接访问模拟终端，通过平台的路由转换体系，可将访问过程 分成两大环节第一，模拟视频网络部分的交换，使模拟终端的声像信息准确交换到转换设 备；第二，控制转换设备，基于SIP传输协议向数字化SIP终端提供转换后的数字声像信息。
如图8所示，域控制服务器包括基于标准RFC3261 SIP协议栈的业务接口层1、身 份验证服务模块2、 SIP外呼代理服务模块3、 SIP注册服务模块4、 SIP重定向服务模块5、 媒体路由控制逻辑模块6、 SIP终端模拟逻辑模块7、域配置管理模块8和非标准SIP声像 系统接口 9，其中标准RFC3261 SIP协议栈接收来自网络的标准RFC3261SIP协议数据，业 务接口层1完成对数据的分析并转换成对所述身份验证服务模块2、SIP外呼代理服务模块 3、 SIP注册服务模块4、 SIP重定向服务模块5、媒体路由控制逻辑模块6、 SIP终端模拟逻 辑模块7、非标准SIP声像系统接口 9的具体调用指令，域配置管理模块8完成对SIP重定 向服务模块5、媒体路由控制逻辑模块6、 SIP终端模拟逻辑模块7的支持，SIP外呼代理服务模块3基于身份验证服务模块2进行身份验证，SIP终端模拟逻辑模块7根据非标准SIP 声像系统接口 9提供的接口对各终端进行控制。 所述业务接口层1还要接收来自图形控制界面的控制信号。
其控制方法包括以下步骤
第一步，终端设备初始化； 第二步，由SIP注册服务模块完成终端设备的注册； 第三步，由SIP外呼代理服务模块完成按照RFC3261协议进行呼叫； 第四步，判断终端设备间的连接类型； 第五步；按照终端设备间的数字终端对数字终端、或模拟终端对模拟终端、或数字
终端对对模拟终端、或模拟终端对数字中断四种不同的连接类型进行分类呼叫。 以域基本模型为基础，将多个域控制服务器以RFC3261约定的SIP多级代理机制
关联起来，可以构成本平台的域联网结构。图l展示了由5个域、三级层次构成的一个域网
络结构。一种基于域控制服务器的声像综合控制系统，它包括一个或一个以上的域，各域包
括一个或多个域控制服务器，各域控制服务器通过网络相连，各终端设备通过网络与各自
所属的域的域控制服务器相连。所述网络是一个独立的基于TCP/IP传输协议的网络或由
多个子网互联构成的互联网络。 图1所示的域联网结构由5个域、三级层次结构构成。1为第一级域控制服务器； 2、3为第二级域控制服务器，层次关系上隶属于1 ;4和5为第三级域控制服务器，层次关系 上4隶属于2，5隶属于3。每一个域控制服务器的内部结构都符合……标准。图l还包括 两个SIP终端(数字或模拟的皆可)1001隶属于1级域控制服务器1，2001隶属于3级域 控制服务器5。 图l所代表的是一个典型网络结构，实质上，每一级的域控制服务器均可以为1台 或多台，形成分布式控制结构。 当SIP终端1001要呼叫2001时，按标准的SIP协议呼叫过程，1001终端将其呼叫 请求发送到其所属域控制服务器1的外呼代理模块，l的外呼代理模块通过路由选择，发现 该呼叫请求应转发至域控制服务器3上；同理，域控制服务器3通过路由选择，将该呼叫转 换至域控制服务器5，然后域控制服务器5通过注册服务查找到目标，按域控制服务器所定 义的终端之间的呼叫过程完成对终端2001的呼叫请求。
该过程的流程如图3所示。 在该过程中，域控制服务器1如何准确知道对终端2001的呼叫请求应该转发到域 控制服务器3，而不是转发到域控制服务器5呢？ —个简单的策略是根据域的层次化关系，即通过域名关系进行推测。 在本域联网方案模型中，每一个域均要求设置符合互联网DNS体系的域名，例如
domainl. com。 一个域的下级域，其域名的命名应遵循在上级域名的基础上加前缀的格式，
例如domainl. com的下级域应命名为subdomain2. domainl. com。以此类推。 在域中的每一个终端，其完整的命名格式为〈终端名>@〈所隶属的域名 >。如图
1示例中的终端1001，如果其所隶属的域控制服务器的域名为domainl. com，则终端的完整
命名为100，domainl.com;同理，终端2001，如果所隶属的域控制服务器的域名为sub5.
subdomain3. domainl. com ，贝U终端的完整命名为2001@sub5. subdomain3. domainl. com。
6
当1001呼叫2001时，域控制服务器1通过分析1001呼叫的目标终端2001的完 整命名(2001@sub5. subdomain3. domainl. com)，可立即推测最邻近的域为subdomain3. domainl. com。该策略实现简单，如果网络结构为严格的层次化关系，则该策略也是准确可 靠的。然而，如果网络结构是如图5非严格的层次模型，则利用该策略进行推测是不可靠 的。图5中2级域控制服务器3和6同为第三级域控制服务器4的上级域，图5中箭头代 表隶属关系。在这样一个层次结构的网络中，域控制服务器1将无法依据域名推断1001呼 叫2001时呼叫请求的转发目标。 本方案采用另一种可靠策略利用路由定位服务器。网络中还配置有一个或多个 路由定位服务器，所述路由定位服务器位于整个域网络结构的中心位置，它适时接收每个 域控制服务器实时发送来的连接关系配置信息，按照一定的算法进行路由计算，确定整个 网络的域路由关系和媒体路由路径。 域控制服务器可以对本域所有声像应用系统的设备连接关系进行配置。 每个域控制服务器通过"域配置管理"功能，可配置本域中的设备连接关系，如
domainl. hnga. gov. cn中，模拟的SIP终端1000@domainl. hnga. gov. cn (对应模拟视频摄
像头)连接到视频矩阵l，视频矩阵1连接到视频矩阵2，视频矩阵2则通过通讯链路(如
光端机设备)连接至Ll domain2. hnga. gov. cru 同理，domain2. hnga. gov. cn、domain3. hnga.
gov. cn和domain4. hnga. gov. cn均可对其连接关系进行配置。毫无疑问，通过综合分析这
些连接关系，我们可以推导出网络的路由关系 domainl. hnga. gov. cn可以直达domain2. hnga. gov. cn domainl. hnga. gov. cn可以通过domain2. hnga. gov. cn至U达domain4. hnga. gov. cn domain3. hnga. gov. cn可以直达domain4. hnga. gov. cn
domainl. hnga. gov. cn不可至U达domain3. hnga. gov. cn
domain2. hnga. gov. cn不可至U达domain3. hnga. gov. cn 同时，我们还可以推导出每个SIP终端之间要传输图像，所需要经历的媒体路由
路径。例如1000@domainl. h卿.gov. cn与4000@domain4. h卿.gov. cn之间要传输图像，
则必须经过"视频矩阵1"的交换、"视频矩阵2"的交换、"视频矩阵3"的交换、SIP编码器
(2001@domain2. h卿.gov. cn)的编码到达4000@domain4. h卿. gov. cru 为实现这种自动路由关系推导，平台体系中，设有"路由定位服务器"。路由定位服
务器位于整个域网络结构的中心位置，每个域控制服务器需实时地将其连接关系配置信息
发送到路由定位服务器，路由定位服务器内部按照一定的算法进行路由计算，确定整个网
络的域路由关系和媒体路由路径。路由定位服务器在本平台中的地位如图2所示。 在大型的网络结构中，为缓解路由定位服务器的工作压力，路由定位服务器可采
用分布式同步复制技术，通过群集多台服务器来完成。 依赖路由定位服务器，域控制服务器互联模式下的呼叫过程流程图中，"计算呼叫 请求应转发到的目标域控制服务器"的细节过程如图4流程图所描述。 呼叫请求的路由转发借助路由定位服务器，当域控制服务器的外呼代理发现某 个呼叫的目标SIP终端不属于本域时，立即查询路由定位服务器，以确定该呼叫请求的下 一个转发目标。呼叫过程中的媒体路由依据域控制服务器的实现细节定义，当域控制服务器没有配置媒体路由关系时，不同性质的SIP终端呼叫将会失败。通过引入路由定位服务 器，域控制服务器中的SIP外呼代理模块可以查询两个终端之间所需要经历的媒体路由路 径，如果路径可行，则SIP外呼代理将为呼叫过程建立媒体路由路径，如果必要的话，可能 需要进行SIP呼叫的重定位。 例如图7所示的域关系，SIP终端4000@domain4. hnga. gov. cn需要呼叫1000@ domainl. hnga. gov. cn，其过禾呈为 4000@domain4. h卿.gov. cn发出呼口L]请求(目标1000@domainl. h卿.gov. cn) 至lj domain4. hnga. gov. cn的夕卜呼代理； domain4. hnga. gov. cn的外呼代理查询路由定位服务器，明确到domainl. hnga. gov. cn 的路由下一 目标为domain2. hnga. gov. cn，因此，呼口H请求转发至Ll domain2. hnga. gov. cn ; domain2. hnga. gov. cn的外呼代理收到呼叫请求，查询路由定位服务器，明确到 domainl. hnga. gov. cn 的路由下一 目标为domainl. hnga. gov. cn j domain2. hnga. gov. cn 的外呼代理查询路由定位服务器，发现4000@domain4. hnga. gov. cn所需的媒体传输形式与1000@domainl. hnga. gov. cn的媒体传输形式不一致， 因此需通过路由定位服务器确定其媒体路由路径； domain2.hnga. gov. cn准备建立媒体路由路径，同时继续将呼叫请求转发到 domainl. hnga. gov. cn 5 domainl. hnga. gov. cn按相同的呼叫逻辑将呼叫请求最终转发到1000@domainl. hnga. gov. cn， 1000@domainl. hnga. gov. cn的媒体协商过程确定建立模拟矩阵的切换(视 频矩阵1、视频矩阵2); domain2. h卿.gov. cn在确定1000@domainl. h卿.gov. cn的媒体协商成功后，建 立视频矩阵3的切换到SIP编码器； domain2. hnga. gov. cn回复应答到4000@domain4. hnga. gov. cn，告知呼口L]被重定 向至lj 2001@domain2. hnga. gov. cn 5 4000@domain4. h卿.gov. cn重新建立到2001@domain2. h卿.gov. cn的呼口L]， 按标准的数字媒体传输方式从2001@dOmain2. hnga. gov. cn获得视频，而这时的视频即是 1000@domainl. h卿.gov. cn的视频。 由此可见，通过引入路由定位服务器，整个声像信息综合控制平台真正意义上实 现了不同声像网络的互联互通！ 另外，上述过程虽然十分复杂，但这些工作全部由域控制服务器和路由定位服务 器自动完成，作为使用者而言，这些细节是完全透明的。 它所构建的是一个完全符合RFC3261 SIP规范的呼叫控制网络，任何复杂的网络 寻址、路由细节均由平台的核心域控制服务器、路由定位服务器等自动完成，用户在使用 本平台时，无需了解这些细节，只需确定信号源、信号目标，发出信号源/目标到信号目标/ 源的SIP呼叫即可。呼叫的结果只有两种确定结果成功，或者失败。这如果我们通过电信 网络拨打电话一样，虽然电信网络的内部实现机制十分复杂，但我们使用电话却是如此简 单只需拨打目标号码，结果要么是拨打成功，要么拨打失败。 基于标准的SIP协议，任何一个SIP终端设备(例如SIP可视电话机)或SIP软件
8终端(例如SIP软可视电话)，通过身份验证登录到本平台后，都可以在平台网络上呼叫任 意声像目标，无论这些目标是真正SIP终端，还是一个模拟摄像头，或是一个视频编码器。 的确，用户操作使用就是如此简单！
权利要求
一种基于域控制服务器的声像综合控制系统，其特征在于它包括一个或一个以上的域，各域包括一个或多个域控制服务器，各域控制服务器通过网络相连，各终端设备通过网络与各自所属的域的域控制服务器相连。
2. 如权利要求l的一种基于域控制服务器的声像综合控制系统，其特征在于所述网络 是一个独立的基于TCP/IP传输协议的网络或由多个子网互联构成的互联网络。
3. 如权利要求1或2的一种基于域控制服务器的声像综合控制系统，其特征在于所述 网络中还配置有一个或多个路由定位服务器，所述路由定位服务器位于整个域网络结构的 中心位置，它适时接收每个域控制服务器实时发送来的连接关系配置信息，按照一定的算 法进行路由计算，确定整个网络的域路由关系和媒体路由路径。
全文摘要
一种基于域控制服务器的声像综合控制系统，它包括一个或一个以上的域，各域包括一个或多个域控制服务器，各域控制服务器通过网络相连，各终端设备通过网络与各自所属的域的域控制服务器相连。网络中还配置有一个或多个适时接收每个域控制服务器实时发送来的连接关系配置信息，按照一定的算法进行路由计算，确定整个网络的域路由关系和媒体路由路径的路由定位服务器，构建了一个真正意义上的声像传输网络，有完整意义上的通信协议(SIP)、寻址机制(SIP寻址)、路由机制(SIP呼叫路由和媒体路由)，具有开放的互联接口(SIP协议和体系的开放性)，可实现不同环境、不同体系、不同协议的声像系统的互联互通。
文档编号H04L29/06GK101741828SQ20091004404
公开日2010年6月16日 申请日期2009年8月7日 优先权日2009年8月7日
发明者喻芳, 左振宇, 李勇, 莫中明, 陈文林 申请人:株洲华通科技有限责任公司