一种基于全IP的多媒体应急指挥通信系统设计

陈仿杰

（安徽四创电子股份有限公司，合肥　230031）

一种基于全IP的多媒体应急指挥通信系统设计

陈仿杰

（安徽四创电子股份有限公司，合肥230031）

本文对应急指挥信息系统的需求进行了深入的分析，将应急指挥系统中音频、视频及通信模块进行了有机的融合，提出了一种全IP化的多媒体应急指挥通信系统的设计方案，分析了系统的架构和关键技术，以及系统的实现方式。

全IP；流媒体；多媒体会议化

1　引言

随着科技的不断发展，多媒体网络化技术的不断提高。应急指挥通信对于数字化、高清化、网络化、一体化的要求也越来越强烈，前期市场上已有的应急指挥信息系统主要采用分立模块集成的方式实现，音频处理、视频处理及通信方式分属不同的系统，在实际使用中操作复杂，设备种类繁多，可靠性差。此外，前期的应急指挥系统，视频及音频信号采用纯模拟的方式处理，难以实现多媒体信息间的复合与控制，随着音视频编解码技术的发展，以及各类音视频处理芯片和软件的处理，多媒体信号的全IP化处理必然是未来发展的主流方向［1］。因此，亟待一种可实现多媒体信号互联和信息交互，同时具有较强的信息处理和数据通信能力，软硬件高度集成，稳定可靠的全IP化多媒体应急指挥信息系统来克服上述缺陷。

2　全IP多媒体应急通信系统设计方案

全IP多媒体应急指挥信息系统主要完成多媒体信息的采集、处理、传输、存储、视通及控制。通过信息处理分机和终端交换分机实现模拟、IP高清、VGA的视频采集及模拟音频采集，通过编码实现在IP网络中的多媒体数据传输，采用全IP化系统架构实现高清多媒体应急指挥通讯。系统具备指挥、通信、音视频处理、显示播放功能［2］。

本文设计的系统主要由信息处理分机、终端交换分机、视频显示模块和综合管理软件平台组成。硬件部分主要是在信息处理分机内部集成了主控板、交换机、视频编解码模块、音视频存储模块等设备，终端交换分机内部集成了集团电话接入网关、音频处理设备和音箱以及用于各种通信方式接入的各类网关，其中主控板用于运行综合管理软件平台。系统所有的音视频接入统一转化为IP信号后由综合管理软件进行处理，交换机可用于网络摄像机接入，视频编码设备用于模拟和数字视频信号的接入，视频解码设备主要用于视频信号的输出，视频存储模块主要用于音视频的复合存储，集团电话主要用于内外部模拟电话接入，通信网关主要用于其他通信手段的接入，音频处理设备主要实现模拟音频的输入和输出，以及音频的混音功能，音箱主要用于本地音频输出，视频显示模块主要用于综合管理软件平台的显示。系统架构如图1所示。

图1　系统架构

图2　系统软件拓扑图

综合管理软件采用CS架构，主要用来实现三大功能：本地监控、视频会议、地图指挥。本地监控，实现本地会议的显示、视频通道切换；视频会议，实现跟远程会场的图像、声音互通；地图指挥，实现对某个地区的指定资源进行整合、管理。系统软件拓扑图如图2所示，软件分为五层分别是：应用层为面向用户设计，主要功能为构建用户界面和接收用户输入，其中包括了本地监控，系统配置、录像管理、远程视频会议以及地图资源管理等业务模块。业务逻辑处理层实现多媒体信号的核心处理功能，它通过对数据的具体逻辑处理，形成多个业务模块。数据接口层为面向第三方SDK开发包设计，主要功能为调用第三方提供的数据接口提供数据操作和处理功能，以达到数据获取和设备控制的功能。应用支撑层主要为设备采集层数据服务提供支持，保证采集层数据的上传、音视频远程或本地播放等。采集层主要是采集本地的音视频信息。

3　系统关键技术

3.1全IP化信息处理技术

系统内部信息采用全IP化处理，基于嵌入式硬件架构将模拟和数字视频数据经过AD变换后统一转换为YUV数据，再通过压缩编码算法实现视频数据压缩，从而使得视频信号满足在网络带宽下传输，音频数据也经过AD变换后转换为PCM数据，并经过压缩后与视频信息进行统一封包处理，从而满足音视频的复合传输和存储以及后端的同步解码输出。

3.2流媒体转发技术

本文基于流媒体［3］基础架构实现了软件化的多媒体信息转发功能，流媒体转发功能主要实现从硬件编码器取得原始的压缩后的RTSP码流，经过解复用模块实现音频和视频RTP包的提取，再经过封包处理实现RTSP的推模式和拉模式转发，通过流媒体转发处理解决了硬件编码器流媒体转发路数受硬件功能限制的问题。

3.3基于ONVIF协议的多媒体会议

本文基于ONVIF协议［4］，借鉴SIP通信会话流程［5］，实现了相同设备间的点对点音视频会议功能，两台设备在同一网段时，可实现类似于视频会议终端间进行点对点会议的功能，信令控制功能包括注册、呼叫、应答、多媒体流对接等。

4　系统实现

通过对全IP多媒体应急指挥通信系统软硬件架构和关键技术的分析，最终完成整个系统的实现，系统主要包括信息处理分机、终端交换分机和视频显示模块，三大模块组成，系统示意如图3所示。

综合管理软件架构是基于CS架构的。综合管理软件运行于信息处分机的主控板上，主要实现本地视频监控、远程视频会议、地图指挥、在线设备搜索、录像查询、通道接入管理、全局系统配置等功能，软件界面如图4所示。

图3　系统示意图

图4　综合管理软件界面

5　结束语

本文基于全IP化信息处理技术、流媒体转发技术和基于ONVIF协议的多媒体视频会议技术，设计了一种基于全IP化的多媒体应急指挥通信系统，基于CS架构设计了综合管理软件，实现了通过一套硬件设备即可接入多模态的音视频信号并且兼容多种通信方式的接入。系统经测试，在各类应急指挥通信场合可实现快速架设，满足多种多媒体信号接入，集中处理与指挥调度，多媒体信号本地显示和远程传输及视频会议功能。系统具有硬件高度集成，软件功能丰富的特点，为相关部门在应急指挥通信领域提供了新的解决方案。■

［1］张英.基于IP网络的多媒体视频处理［J］.电脑与电信，2008（8）：44-45

［2］周鸿喜，焦阳，魏伟，张娜.应急指挥通信系统的功能与特点［J］.电力系统通信，2011，32（4）：1-5

［3］宋文举.数字流媒体监控系统及应用［J］.华东科技，2015（6）：4-4

［4］马宇昌，沈苏彬，欧阳志友.基于ONVIF标准的设备发现的设计与实现［J］.计算机技术与发展，2013（11）：224-228

［5］苏翊.基于SIP的视频会议系统设计与实现［J］.中国科技博览，2015（48）：118-118

A Multimedia Emergency Command Communication System Design Based on IP Technology

Chen Fangjie
（AnHui SunCreate Electronics Co.，Ltd.，HeFei，230031）

In this article，The demand for emergency communication system are analyzed，This system integration of audio，video and communication modules in the emergency command system.A design scheme of all IP Multimedia Emergency Command and communication system is presented.The architecture and key technologies of the system are analyzed，And proposed the way of realizing the system.

IP technology；media streaming；multimedia conferencing

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.09.004

U675.75

A

1672-7274（2016）09-0013-04

陈仿杰，男，1965年生，高级工程师，现任安徽四创电子股份有限公司副总经理。