微波视频监控系统的RTP协议设计

1 引 言

微波站通常位于高山上，设施被盗问题一直非常突出，给微波系统的正常工作带来严重影响。如能利用图像监控系统将微波站图像实时传输到通信网管中心，这样就会大大提高微波站设施的安全性，保障系统的正常工作。

本系统采用微波通信链路，提出了一种微波视频监控系统的RTP传输协议设计。在实际应用中，由于视频数据的信息量巨大，必须对视频信号进行有效的压缩。因此，针对基于微波链路的视频压缩技术对系统的性能有着重要的影响。

2视频压缩技术的选择

目前最权威，应用最为广泛的两个压缩标准算法分别为MPEG4和H.264。MPEG4覆盖的技术范围太广，是一种面向对象的、交互式的编码，一般都只能用到SimpleVideo Coding和Advanced Simple Video Coding，而且压缩性能比H.264要低3 dB左右。

H.264是目前世界上公认最好的视频压缩标准，2003年，ISO／IEC的运动图像专家组(MPEG)与ITU-T的视频编码专家组(VCEG)联手制定了最新的第三代视频编码标准H.264／AVC，其主要目的就是为了提供更高的编码效率和更好的网络适应性。在相同重构图像质量下，与H.263+和MPEG-4 ASP标准相比，能节约50％的码流；采用分层模式，定义了视频编码层(VCL)和网络提取层(NAL)，后者专为网络传输设计，能适应不同网络中的视频传输，进一步提高网络的"亲和性"。H.264引入了面向IP包的编码机制，有利于网络中的分组传输，支持网络中视频的流媒体传输，具有较强的抗误码特性，特别适应、丢包率高、干扰严重的无线视频传输要求。

3软件系统

3.1基本软件平台与操作系统

采用基于达芬奇的软件开发平台DVSDK，即数字视频开发平台，是由Monta Vista公司提供的。他包括：

(1)eXpress Configure Kit：他可将各个不同的软件模块集成为一个可执行文件，避免手工集成包括ARM和DSP上的软件，以及如何协调他们的工作。

(2)TMS320C644x SoC Analyzer：他是一个单一的图形化系统，使开发人员发现系统运行的瓶颈，找出问题并加以解决。他包括：系统集成、负载分布、数据输入输出等各种行为。 (3)Monta Vista操作系统：Monta Vista是公认的十分稳定的Linux操作系统，但DVSDK中专为数字视频应用而进行了大量的优化，使其成为支撑视频处理最优秀的作业系统。

3.2 H.264压缩算法

H.264既保留了以往压缩技术的优点和精华，又具有其他压缩技术无法比拟的许多优点。

低码流(Low Bit Rate) 和MPEG2和MPEG4 ASP等压缩技术相比，在同等图像质量下，采用H.264技术压缩后的数据量只有MPEG2的1／8，MPEG4的1／3。显然，H.264压缩技术的采用将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。

高质量的图像 H.264能提供连续、流畅的高质量图像(DVD质量)。

容错能力强 H.264提供了在不稳定网络环境下容易发生的丢包等错误的必要解决工具。

网络适应性强 H.264提供了网络适应层(NetworkAdaptation Layer)，使得H.264的文件能容易地在不同网络上传输(例如互联网，CDMA，GPRS，WCDMA，CDMA2000等)。

H.264的基本流程是编码器先将图像分割成图片，图片再分为宏块，对于每个宏块根据帧的类型分别加以处理。对于独立(I)帧，采用所谓的帧内预测；对非独立帧，采用帧间预测，即所谓的运动搜索，然后进行预测。并对预测采用DCT变换，最后采用熵编码(算术或变码长编码)。H.264由于采用了以下技术使压缩比大幅提高：

(1)1／4，1／8运动搜索技术，使运动搜索的匹配精度提高；
(2)多参考帧技术；
(3)帧内的精细预测技术；
(4)4×4小块预测技术，使图块更加容易匹配。

3.3 RTP传输协议

实时传输协议RTP是针对多媒体数据在单播和多播网络上实时传输的传输层协议，由IETF提议标准协议是RFC1889，其在音频／视频应用中的框架协议是RFC1890。实时传输协议与实时传输控制协议(RTCP)配合使用，实现在非宽带网络中媒体流的传输、控制和质量反馈，保证数据传输的服务质量。 4实时传输协议RTP的设计

4.1 RTP协议基本原理

在有线网络上经常使用的两种传输协议TCP和UDP对无线视频来说都不是很合适。TCP需要大量重传，因而会导致很大的时延，而且还会因为误码后反复需要重传而导致信道阻塞，从而导致系统瘫痪。对于UDP来说，由于没有任何QoS的保证，很容易导致丢包后无法恢复数据，从而导致解码失败。由于无线信道的误码率很高，所以UDP也很不合适。

RTP的一个基本应用的机制如图1所示。

RTP协议包含了两部分：

实时传输协议(Real-time Transport Protocol，RTP)：用来携带具有实时数据。

实时传输控制协议(Real-time Control Protocol，RTCP)：用来提供服务品质(QoS)保证、身份验证。

来源：《现代电子技术》