专利名称：一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法
技术领域：
本发明涉及视频图像传输在不同无线通信网络中进行切换的技术，特别是涉及在 视频传输中WiFi与3G自动切换的方法。
背景技术：
目前，随着公共安全要求的日益提高，视频监控越来越受到重视，其中无线监控具 有成本低，安装方便灵活，应用性强等优点而得到广泛的应用。3G技术作为第三代移动通信技术，最重要的特征是在网络速度上的提升。3G技术 的广泛应用对于实时无线视频监控来说是一个重要实现方式。视频编码就是指通过特定的压缩技术，将某个视频格式的文件转换成另一种视频 格式文件的方式。视频编码技术是视频处理和传输的前提，对于高质量视频的传输具有相 当大的意义。目前视频编码技术、3G技术和WiFi技术目前得到了极大发展，各种技术得到了广 泛的应用。特别是基于WiFi技术的无线视频监控越来越得到重视和广泛应用，同时，3G作 为与WiFi形成互补的技术，也得到了广泛的应用。针对两种无线网络通信技术应用的不断 加深，如何更好的将视频编解码技术和两种无线网络通信技术有机结合，提高无线网络视 频传输的可靠性和适应性成为了我们需要面对的一个问题。
发明内容
本发明提供一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，能实现视频传输时WiFi 网络和3G网络的自由切换并同时保证视频传输的高质量。本发明的技术方案为一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，包括如下步 骤(1)终端设备检测WIFI信号强度；(2)视频服务器判断检测到的WiFi信号强度是否大于或等于预设的阀值 Th ((threshold)),当WiFi信号强度大于或等于预设的阀值Th时，视频服务器切换至WiFi 网络，当WIFI信号小于阀值Th时，视频服务器切换至3G网络。所述阀值(Th)确定方法Th = l/k*Pn其中K为阀值驱动系数，Pn为当前WiFi无线电信号的强度。所述Pn的检测方法如下首先终端设备检测接收装置上产生的WiFi无线电感应电流；然后通过解调器将感应电流转换为数字信号，所述终端设备获得数字信号的强度 Pn。通过电磁感应定律，即不论任何原因，当穿过闭合导体回路所包围面积的磁通量 Φπι发生变化时，在回路中都会出现感应电动势ε i，而且感应电动势的大小总是与磁通量对时间t的变化率f成正比。可知在天线上会产生一个感应电流，电流的大小通过下述
公式体现
_7] Ii = -I^接受天线的感应电流通过解调器(DA转换器)转换为相应的数字信号。终端设备 就获得了当前无线电数字信号的强度(Pu)。所述阀值驱动系数K与WiFi无线电损耗和视频传输的最低网络带宽相关，具体 为K = 1/(无线电损耗*n+最低网络带宽*m)其中!11和η分别为量纲系数。如果设备在无线电损耗比较大的环境中使用，阀值 就会相应的加大。如果要求视频传输带宽比较高的环境中如高清视频传输，那么阀值也会 相应的增大。阀值根据用户的需求会做动态的调整。WiFi无线电在空间传输，会出现一定的损耗。WiFi无线电在空间传输损耗的计算 公式如下无线电损耗(以dB为单位)=32. 5+20*[Iogltl (频率，以Ghz为单位)+Iogltl (距 离以米为单位)]+ [环境影响损耗]其中环境影响损耗与终端设备的使用环境有很大关系，终端设备的使用环境包括 传播方式、电波频率、传输距离、媒质的电磁参量、地形等。从上述公式可以看出终端设备(这里指的是带有无线网卡的设备装置)在频率一 定的情况下，离接入点(即WiFi接入点)越远，损耗就越大，无线电信号就越弱，传输速度 就越慢。而最低网络带宽则是由接入点AP负载所决定的。WiFi是由AP (Access Point)和 无线网卡组成的无线网络。AP—般称为网络桥接器或者接入点。AP(ACCesS Point)的负 载定义为结点每秒发送的数据，即结点发送数据时所占用的AP带宽，其单位可以为bits/s 或packets/s ；而在AP上的网络流量不但包括上行数据，下行数据和协议开销也会占用AP 带宽资源，因此，最低网络带宽应以当前的流量来计算如下最低网络带宽P = AP吞吐率+AP发送的数据量+协议开销…网络传输速率即无线AP的负载，由于AP发送的数据只占到AP负载中很少的一部 分。因此在满足视频信号传输完整性的情况下需要一个的最低网络带宽P，该带宽要能满足 上述公式的要求，而阀值Th需要>最低网络带宽P。所述视频服务器切换至WIFI网络的方法为A、终端设备向视频服务器发送WIFI注册信息，视频服务器认证注册信息，认证通 过后关闭3G网络，并保存终端设备和视频服务器的状态信息。B、在视频服务器上的缓存区存放注册认证时间段的视频数据；C、终端设备自动设置IP信息，视频服务器控制路由器切换到WiFi网络；D、视频服务器上的平台软件自动切换到WiFi网络设置状态。当终端设备检测到WiFi网络的信号强度高于阀值的时候，通过WiFi向服务器提 出注册申请，然后关闭3G网络接口，同时开通WiFi网络的路由，系统缓存图像信息。这样 就完成系统从3G网络向WiFi网络的路由切换。
视频服务器切换到WiFi网络后，根据网络带宽情况，通过设置终端设备上的视频 编码器的编码参数来动态调整视频传输的码流值，以适应不同网络带宽的要求。所述视频服务器切换至3G网络的方法为A、终端设备向3G网络服务提供商发送拨号信息；拨号成功后，终端设备向视频服 务器发送3G注册信息；视频服务器认证注册信息，认证通过后关闭WiFi网络接口，并保存 终端设备和视频服务器的状态信息；B、在视频服务器上的缓存区存放拨号和注册时间段的视频数据；C、终端设备自动设置IP信息，视频服务器控制路由器切换到3G网络；D、视频服务器上的平台软件自动切换到3G网络设置状态。视频服务器切换到3G网络后，根据网络带宽情况，通过设置终端设备上的视频编 码器的动态编码参数实现动态调整视频传输的码流值，以适应不同网络带宽的要求。本发明的方法通过判断WIFI信号强度大小是否超过阀值来进行视频传输中的 WIFI与3G自动切换，自动选择信号稳定的网络传输数据，并且还根据网络带宽动态调整视 频传输的码流值，保证了视频传输的高质量。
图1是实现本发明所需要的系统结构示意图；图2是本发明实施例的流程示意图；图3是实施例中3G网络向WiFi网络切换的流程示意4是实施例中从WiFi网络向3G网络切换的流程示意图
具体实施例方式本实施例的方法针对的系统是视频监控系统，见图1。该系统包括终端设备，如摄 像装置111，其配备WiFi模块100和3G模块104两个通信接口，两个通信接口分别跟WiFi 网络102和3G网络105进行通信，WiFi网络102通过WiFi网关(又称WiFi热点)103和 因特网107进行相连，这样视频服务器108就能通过因特网107和WiFi网络102获得摄像 头111的数据信息。3G网络105通过3G网关(又称3G基站)106和因特网107进行相连， 这样视频服务器108通过因特网107和3G网络105获得了摄像头111的数据信息。用户110通过客户端109就可以查看到视频服务器108上的视频信息。本发明的目的是在上述系统中，根据网络的稳定性，实现视频传输在WiFi网络和 3G网络中的自动切换，并根据网络带宽，动态调整视频传输的码流值，从而保证视频传输的 质量。其方法如下一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，包括如下步骤(1)摄像装置111检测WiFi接收信号强度；接收信号强度为接收信号强度=发射功率+接收信号增益+发射天线增益_电线和缆头的衰 减-自由空间损耗(2)视频服务器判断检测到的WiFi信号强度是否大于或等于预设的阀值 Th ((threshold)),当WiFi信号强度大于或等于预设的阀值Th时，视频服务器切换至WiFi网络，当WiFi信号小于阀值Th时，视频服务器切换至3G网络。阀值(Th)的公式为Th = l/k*Pn (1)其中K为阀值驱动系数，Pn为当前WiFi无线电信号的强度。Pn的检测方法如下首先终端设备检测接收装置上产生的感应电流，感应电流大小 _0] ⑵然后通过解调器将感应电流转换为数字信号，所述终端设备获得数字信号的强度 Pn。K的计算公式为K = 1/(无线电损耗*n+最低网络带宽*m) (3)其中m和η分别为量纲系数。而无线电损耗的公式为无线电损耗(以dB为单位)=32. 5+20*[Iogltl (频率，以Ghz为单位)+Iogltl (终 端设备到WIFI接入点之间的距离，以米为单位)]+ [环境影响损耗](4)其中环境影响损耗与终端设备的使用环境有很大关系，终端设备的使用环境包括 传播方式、电波频率、传输距离、媒质的电磁参量、地形等。最低网络带宽P = AP吞吐率+AP发送的数据量+协议开销 (5)阀值的确定除和WiFi无线电信号的强度，无线电信号的损耗和WiFi网络的带宽 相关，也可以根据用户的要求进行动态调整。具体的，当系统处于3G网络连通状态下时，需要从3G网络切换到WiFi网络，需要 经过以下步骤(参见图3)A、进行WiFi接入摄像装置111向视频服务器108发送WiFi注册信息，视频服务器108认证注册信 息，认证通过，保存摄像装置111和视频服务器108的状态信息。视频服务器108做好从3G 网络向WiFi网络切换的准备。B、计算WiFi带宽情况，动态适应码流值视频服务器108计算当前WiFi网络的带宽情况，通过设置摄像装置111上的视频 编码器的编码参数来动态调整视频传输的码流值，使其能够稳定可靠的传输视频信息。C、缓存图像资料在系统判断到需要进行网络系统切换时，由于设备在注册认证，网络切换等过程 需要一定的时间，所以在视频服务器108上需要开辟一段缓冲区，用来存放注册认证时间 段的视频数据，防止发生视频传输的数据丢失。D、系统路由切换摄像装置111根据当前的WiFi无线电信号强度的值是否大于当前预设的阀值，当 信号强度大于预设的阀值后，摄像装置111通知视频服务器108网络需要切换到WiFi网络 模式。开始初始化摄像装置111的WiFi模块100，并通过WiFi网络102向视频服务器108 进行注册认证，认证通过后摄像装置111打开WiFi模块100，关闭3G模块104。系统网络就由3G网络向WiFi网络路由切换。E、平台切换当摄像装置111从3G网络向WiFi网络进行路由切换后，摄像装置111通过WiFi 网络102向视频服务器108发送切换成功信息，视频服务器108上的平台软件自动切换到 WiFi网络设置状态，并发送当前网络状态信息到客户端。F、客户端切换客户端109接收视频服务器108发送的网络状态信息，根据该网络状态信息设置 客户端109的网络为WiFi网络设置。并向用户110显示通过WiFi网络传输的视频数据。系统在3G信号状态下时，当系统检测到WiFi网络的信号强度高于阀值的时候，系 统会通过WiFi向服务器提出注册申请，然后通过关闭3G网络，同时通过开通WiFi网络的 路由，系统缓存图像信息，完成系统从3G网络向WiFi网络的路由切换。最终使用户110能 查看到通过WiFi传输的视频信号。当系统的初始状态是处于WiFi网络向视频服务器传输数据的状态时，系统检测 到WiFi网络信号强度降低到阀值Th以下或认为当前已经不在WiFi网络的覆盖范围内，就 需要从WiFi网络切换到3G网络。具体参见图4。如下A、拨号连接3Ga)摄像装置111向3G网络服务提供商发送拨号信息，等待3G拨号信息发送成功。b)当拨号成功后，摄像装置111通过3G网络105向视频服务器108发送3G注册 信息，并保存摄像装置111和视频服务器108的状态信息。视频服务器108做好从WiFi网 络向3G网络切换的准备B、计算3G带宽情况，动态适应码流值视频服务器108计算当前3G网络的带宽情况，通过设置摄像装置111上的视频编 码器的编码参数来动态调整视频传输的码流值，使其能够稳定可靠的传输视频信息。C、视频缓存从WiFi网络向3G网络切换的过程中，由于需要一定拨号时间和注册时间。所以 视频服务器108需要开辟一段缓冲区，以缓存当前的视频数据，防止发生视频传输的数据 丢失。D、系统路由切换视频服务器108认证通过后，初始化摄像装置111的3G模块104后打开该模块， 关闭WiFi模块100。系统就由3G网络向WiFi网络路由切换。E、平台切换在摄像装置111选择从WiFi向3G切换后，视频服务器108上的平台软件自动切 换到3G网络设置状态，并发送当前网络状态信息到客户端。F、客户端切换客户端109接收视频服务器108发送的网络状态信息，根据该网络状态信息设置 客户端109的网络为WiFi网络设置。并向用户110显示通过WiFi网络传输的视频数据。系统在切换过程中，会根据当前网络的带宽情况计算当前视频传输的码流大小， 摄像装置或者现场视频服务器会发送带宽信息到视频服务器，视频服务器调通过设置终端 设备上的视频编码器的编码参数来动态调整视频传输的码流值，做到动态的适应。
权利要求
一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，包括如下步骤(1)终端设备检测WiFi信号强度；(2)视频服务器判断检测到的WiFi信号强度是否大于或等于预设的阀值Th，当WiFi信号强度大于或等于预设的Th时，视频服务器切换至WiFi网络，当WiFi信号小于阀值Th时，视频服务器切换至3G网络。
2.根据权利要求1所述的视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，其特征在于阀值为Th = l/K*Pn其中K为阀值驱动系数，Pn为当前WiFi无线电感应电信号的强度。
3.根据权利要求2所述的视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，其特征在于所述Pn 的检测方法如下首先，终端设备检测接收装置上产生的无线电感应电流；然后，通过解调器将感应电流转换为数字信号，所述终端设备获得数字信号的强度Ρη。
4.根据权利要求2所述的视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，其特征在于所述阀 值驱动系数K为K= l/(ffiFi无线电损耗*n+最低网络带宽*m)其中m和η分别为量纲系数。
5.根据权利要求4所述的视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，其特征在于无线电 损耗的计算方法为WiFi无线电损耗(以dB为单位)=32. 5+20*[Iogltl(无线电发射频率，以Ghz为单 位)+Iogltl(终端设备到WiFi接入点之间的距离，以米为单位)]+ [环境影响损耗]
6.根据权利要求1所述的视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，其特征在于所述视 频服务器切换至WiFi网络的方法为A、终端设备向视频服务器发送WiFi注册信息，视频服务器认证注册信息，认证通过， 保存终端设备和视频服务器的状态信息；B、在视频服务器上的缓存区存放注册认证时间段的视频数据；C、终端设备自动设置IP信息，视频服务器控制路由器切换到WiFi网络；D、视频服务器上的平台软件自动切换到WiFi网络设置。
7.根据权利要求6所述的视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，其特征在于视频服 务器切换到WiFi网络后，根据网络带宽情况，通过设置终端设备上的视频编码器的编码参 数来动态调整视频传输的码流值。
8.根据权利要求1所述的视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，其特征在于所述视 频服务器切换至3G网络的方法为A、终端设备向3G网络服务提供服务器发送拨号信息；拨号成功后，终端设备向视频服 务器发送3G注册信息；视频服务器认证注册信息，认证通过后保存终端设备和视频服务器 的状态信息；B、在视频服务器上的缓存区存放拨号和注册时间段的视频数据；C、终端设备自动设置IP信息，视频服务器控制路由器切换到3G网络；D、视频服务器上的平台软件自动切换到3G网络设置。
9.根据权利要求8所述的视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，其特征在于视频服务器切换到3G网络后，根据网络带宽情况，通过设置终端设备上的视频编码器的编码参数 来动态调整视频传输的码流值。
全文摘要
本发明公开了一种视频传输中WiFi与3G自动切换的方法，包括如下步骤(1)终端设备检测WiFi信号强度；(2)视频服务器判断检测到的WiFi信号强度是否大于或等于预设的阀值Th，当WiFi信号强度大于或等于预设的Th时，视频服务器切换至WiFi网络，当WiFi信号小于阀值Th时，视频服务器切换至3G网络。本发明的方法通过判断WiFi信号强度大小是否超过阀值来进行视频传输中的WiFi与3G自动切换，自动选择信号稳定的网络传输数据，并且还根据网络带宽动态调整视频传输的码流值，保证了视频传输的高质量。
文档编号H04L29/06GK101951652SQ20101025275
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者代万辉, 李岩 申请人:北京携远天成技术有限公司