P2P網路攝像機

P2P網路攝像機可以使用戶在任意地點，使用能夠接入Internet的PC機進行遠程監控

基本介紹

• 中文名：P2P網路攝像機
• 系統：視頻監控系統
• 對象：結構在數據處理
• 優勢：網路傳輸方面有一定的優勢

產品介紹

視頻監控系統被廣泛套用於日常生活的各個方面，傳統的模擬信號監控系統已經日趨完善，並且逐漸向數字視頻監控系統方向過渡。逐漸興起了一個新的研究方向——P2P網路攝像機。P2P網路攝像機可以使用戶在任意地點，使用能夠接入Internet的PC機進行遠程監控。網路監控系統主要是由網路攝像機（或者攝像機和視頻伺服器)完成視頻採集和網路傳輸任務。這種結構在數據處理，網路傳輸方面有一定的優勢，但是存在著不容忽視的問題，例如，需要為網路攝像機分配靜態的IP位址，硬體的投資大，系統很難更新等。P2P技術改變了傳統的C/S模式，P2P網路提供了一種可擴展的和容錯的機制，不需要維護巨大的路由表信息，就可以定位網路上的任何節點，這使得P2P在很多領域都獲得了套用。根據需求，設計了基於Skype(Skype是很流行的一種P2P網路協定)的PC機平台上的網路監控系統，充分利用ADSL等寬頻接入技術和PC機處理能力。可將圖像採集、遠端設備的控制信號直接連入Intranet/Internet。被授權的用戶通過PC機就可以在具有Intenet接入能力的世界上的任何地方對遠端進行遠程監控。在系統內部，不需要為監控點分配靜態的IP位址

P2P 技術助力 IP Camera 突破區域網路限制

近幾年來, 監控技術正在由模擬向數字轉換, IP 攝像頭( IP Camera ) 已經占到市場的 15% 左右, 並且呈現爆炸增長的趨勢. IP 攝像頭使用大量生產使用的網際網路設備和技術, 系統的維護和管理對比傳統模擬技術具有明顯的優勢. 特別對於高清視頻 ( 720P 1080P) 的套用, IP 技術更是唯一的選擇.
但是, IP Camera 一直以來, 源於其技術原因, 受限於區域網路. 它只能套用於傳統的工程市場, 這個市場是模擬 Camera 盤據的主要市場. 當系統升級到 IP 網路後, 市場的需要也發生了變化, 第一變化便是, 走出區域網路! 在全球網際網路上分布和監控. 問題來了, IP Camera 沒有辦法做到這一點.
為了解決這個問題, 各種新的技術被套用. 例如, 動態域名技術( DDNS ), 會話發起協定( SIP )，甚至 MSN 也被用來解決這個問題. 但這些解決方案都只是解決了部分問題, 沒有解決根本問題. 例如, 以 DDNS 為基礎的所謂 P2P 技術, 聲稱可以讓你的 IP camera 走出局網, 真的可以嗎? 當然可以. 不過你的區域網路內只能有1台 camera. 第2台就不行了. 你還需要學習什麼叫 ip, 什麼叫 port, 什麼叫 port-mapping.
所謂的 DDNS 不過解決了動態 IP 的問題. 如果仍然套用傳統的流媒體 ( RTSP/RTP ) 技術, 它仍然不能走出區域網路. 要真正地走出區域網路, 必須拋棄 RTSP/RTP/DDNS 這些傳統的技術, 而使用真正的完整的 P2P 技術, 從根本上解決問題.
以真正 P2P 技術傾力打造的 P2P Camera 完美地突破區域網路限制, 它做到
1 ) 保證你的 Camera 在全球網際網路 100% 看得見.
2 ) 保證你很容易地看得見. 不需要學習任何專門技術和專門名詞. 它實現了最終用戶即插即用.
你可以通過電腦 ( Windows )和智慧型手機 ( Android 和 iPhone, iPad ) 來監控 Camera.
有了真正的 P2P Camera, 你可以隨時隨地通過全球網際網路監控你的 Camera, 它可能在辦公室, 在商場, 在家裡, 在馬路上.
走出區域網路的 P2P Camera 極大地拓展了 IP Camera 的潛力市場. 例如消費市場: 小型商店, 家居, 辦公室, 都可以安裝 P2P Camera, 一台兩台都可以, 插上電, 插上網線, 全球都可看得見!

工作原理

當監控主機（指電腦、手機等顯示設備或者NVR等錄像設備）M1(M1，M2，M3為任意不同的監控主機)連線到網路以後，自動發一個數據包通知伺服器S（伺服器S可以是某台監控主機，也可以是另外獨立的專用伺服器，假設M3作為伺服器S)，伺服器S把當前正在工作的監視器（指網路攝像機）C1、C2、C3...的IP位址返回給監控主機Ml，監控主機M1選擇部分或全部的監視器（如C1，C2）並將信息反饋給受控點伺服器S，伺服器S將監控主機Ml的IP加上其所選的監視器（如C1，C2）的lP作為一條記錄保存下來。此後，當有監控主機M2也需要監控與Ml同樣的部分監視器（如C1，C2）時，伺服器S對M2的請求和所保存的記錄進行比較以後，將監控主機Ml的IP發給M2，則M2可以直接到M1上獲得所需的數據，而無需連線到對應的監視器（如C1，C2）上，從而減少了監視器（如C1，C2）的負擔．同時也充分利用了每台監控主機的閒置資源．提高了整個系統的性能。P2P的特點是當連線的數量越多，工作得越好。

所以當在P2P網路攝像機進行多畫面監控時，整個監控系統將工作得更好。監視器的結構設計：監視器一端通過Intenet連線監控主機。另一端通過RS一485匯流排連線控制器，所以P2P網路攝像機監視器的設計優劣程度決定了整個系統的功能實現和整體性能。監視器由六大模組組成：攝像頭模組f圖像感測器+數據壓縮處理器)、網路模組、步進電機模組、微處理器模組、存儲模組和電源模組。其中攝像頭模組主要負責現場圖像的採集和處理，步進電機作為攝像頭的輔助模組，它使攝像頭能達到全方位多視角的圖像監視，網路模組完成監視器Internet的物理連線，網路收和傳送：存儲模組包括兩類：一類是用於存儲網路參數和用戶記錄信息的EEPROM，一類是用作網路收發快取的靜態隨機存儲器SRAM。

攝像頭模組

P2P網路攝像機攝像頭模組包含圖像感測器和數據壓縮處理器兩部分。圖像感測器採用的是OmniVision公司推出的CMOS彩色圖像感測器0V7620，該感測器的最大解析度為664x492。它不但能工作在逐行掃描方式下，而且能工作在隔行掃描方式下。可通過12c匯流排配置片內暫存器，使0V7620輸出RGB原始數據。664像素×492像素的圖像陣列掃描輸出原始的RGB彩色圖像信號，經模擬處理電路進行曝光、校正、自電平調整等處理後根據輸出要求可轉換成YUV等多種信號輸出形式，其模擬視頻信號經兩路10位視頻A/D轉換器轉換後由視頻接口輸出16位的YUV4：2：2或RGB4：2：2格式的標準數字視頻圖像信號。數據壓縮處理器採用OmniVision公司生產的專用DSP-OV528作為圖像數據壓縮處理晶片。OV528一款單片低功耗、小體積、高性能的DSP．完成色校正、JPEG壓縮和編碼等，然後把數據送到SRAM儲存或直接通過接口傳輸到上位機。OV528支持的接口有兩種：一種是RS一232，波特率範圍在9．6．920kb/s之間，常用的波特率設定值是115．2kbls，230．4kb/a和460名kb/s；另一種是SPI，可以獲得更高的傳輸速率，達到2—4Mb/s。

網路模組

P2P網路攝像機網路模組為監視器連線到Internet提供物理接口，用以實現TCP/IP連線的建立，接收來自P2P網路攝像機的網路數據包並解封裝存儲在接收快取中，等待微處理器的處理同時負責將採集到的圖像數據打包後傳送給監控主機。在網路模組的設計中，主要由硬體協定棧晶片W3100A和網卡晶片RTL8201協調工作來實現監視器在Intemet上的套用。W3100A是韓國wizllet公司專門為乙太網互聯和嵌入式設備推出的硬體TCP/IP協定棧晶片，其硬體TCP/IP協定棧包含了TCP、UDP、IP、ARP和ICMP協定。W3100A硬體協定棧則可以在占用極低系統資源的條件下快速完成網路通信。它支持硬體乙太網協定DLC和MAC；同時支持四路獨立的網路連線；支持PING命令；協定處理速度達到全雙工4～5Mbps；支持In—tel/Motorola MCU匯流排接口；支持12C接口；帶有標準的MII接口，可連線底層乙太網可提供SocketAPI加速應用程式開發；支持全雙工模式；其內建16KB雙口RAM可作為數據緩衝區採用0．35pmCMOS製造工藝。

RTL8201是帶有媒體獨立接口MII(MediaIndependent Intor-face)的單口10/100Mb/s乙太網收發器，從硬體的角度看，乙太網接口電路主要由MAC控制器和物理層接口(Physical Layer,PHY)兩大部分構成，超低耗和小於180Ma/3．3V操作電壓，全雙工和半雙T操作，提供一個LED顯示器指示一個網路迴環存在。網路模組中．W3100A採用非直連匯流排模式與MCU相連，採用MII與RTL8201相連。

外部存儲器

在監視器的設計中．存儲器分為兩類：上類是用作網路數據收發快取的靜態隨機存儲器SRAM；一類是用於存儲網路參數和用戶記錄信息的E2PROM。靜態RAM採用IS61C1024作為網路數據的收發快取。IS61C1024是128Kx8的島速CMOS靜態RAM；E2PROM在監視器上需要存儲網路模組的網路參數（IP位址、子網掩碼、網關)和用戶記錄信息，本系統採用I2C匯流排控制的存儲晶片，E2PROM型號為24C02，當以後需要擴大存儲容量時，不需要再另外占用單片機的I/0口資源，只需按地址操作，互不衝突。

電源及應用程式

RS--485匯流排套用於監視器和控制器之間的連線。RS-485匯流排的特性是線路設計簡單、價格低廉、控制方便：其信號採用差分方式進行，有很強的抗干擾能力。本設計中的485接口轉換晶片選用MAX485；監視器中各個模組的工作電壓不盡相同，有5v和3．3v兩種。利用LM317，通過外接電阻可以很方便地將5V降為3．3V。監控主機應用程式, 應用程式的總體設計按照應用程式的功能劃分為八大功能模組。應用程式界面顯示模組：應用程式的整體框架。界面中選單、工具列、狀態欄的布局，各個子視窗之間的相互聯繫，界面的刷新等；2)身份驗證模組：包含用戶名和密碼輸入對話框和驗證結果的信息提示框；3)系統管理模組：管理員的專用模組。通過它可以對用戶一記錄進行管理，包括用戶記錄的添加、刪除、許可權等級的設定：修改等；4)操作控制模組：用戶的操作平台。包括改變攝像頭的採集模式和採集解析度，採集燈光的調節，雲台的轉動角度，傳送給控制器的控制命令等；5)網路傳輸模組：監控主機應用程式與遠端艙視器的連線“接口”，是實現網路控制的核心部分。實現網路數據包的傳送和接收；6)圖像顯示模組：自動跟蹤圖像變化，模擬現場環境，構築監控圖像界面，根據用戶的操作對圖象的顯示區域進行調整，對顯示界面進行分割或切換。

在同步現場圖像變化的同時，監控方的一切鍵盤及滑鼠操作要反映在現場圖像上，能對圖像的局部區域進行處理，比如局部放大，縮小；7)圖像保存模組：以資料庫形式保存收到的圖像數據、發fI；的控制命令和管理員的管理操作記錄等：8)查詢回放模組,供日後系統維護，記錄查詢之用，圖像數據的調用查看等；

監控台界面

通過P2P網路攝像機監控台界面輕鬆的實現監控點的連線、切換．監控視頻的查看和對雲台的遠程控制。同時為了實現多點監控，需要採用多個監控台的工作模式。可以使用屬性頁設計模式，每個屬性頁就是一個監控台。為了統一管理多個屬性頁，需要開發一個頁面管理器。頁面管理器的功能是集中管理屬性頁，把解碼後的媒體檔案，傳給相應的監控台。同時頁面管理器需要接收每個監控台的命令，啟用命令傳送執行緒，向監控點發出控制命令。頁面管理器設計為監控台的基類，實現監控台的基本功能。試驗中開發的監控台界面如圖5所示。使用者可以在屬性頁中選擇不同的監控台。每個監控台上都有監控點的地址列表。通過地址列表可以選擇不同的監控地點。通過雲台速度列表選擇雲台轉速，通過方向鍵，控制雲台的轉向。當然用戶還可以根據需要決定足斷開或最新連線監控點，基於P2P的網路圖像監控系統可以解決系統內部的動態IP問題以及系統更新、升級方面的問題；其次，通過遠近P2P技術，可以直接連線糾其他用戶的計算機，進行資源共享與交換，而不需要連線到伺服器去瀏覽或下載。有效的改善了網路環境和伺服器的負擔。

技術特點

P2P技術與網路中占據主導地位的客戶端/伺服器(Client/Server)結構的一個本質區別是，在整個網路結構中不存在中心節點(或中心伺服器)。P2P技術具有4個主要特點。

(1)去中心化。一個純粹的P2P網路是沒有中心服務節點的，所有的Peer既是客戶機又是伺服器，這是P2P最本質的特徵之一。在P2P技術結構中，中心的意義被大大弱化甚至完全消失，去中心化的特點得到了更為充分地體現，網路結構扁平化的特點也進一步凸顯。由於完全非集中化帶來了實現和管理方面的困難，很多P2P套用採用了混合模式。

(2)可擴展性。可擴展性被認為是P2P網路最重要的特性之一，P2P網路在理論上可以無限擴展。emule在全球擁有幾千萬用戶，BT的用戶數甚至超過了emule，而且仍在快速增長。

(3)健壯性。P2P網路架構天生具有耐攻擊、高容錯的優點。由於服務是分散在各個節點之間進行的，部分節點或網路遭到破壞對其他部分的影響很小，像傳統網路結構中中心節點故障導致所有業務癱瘓的現象幾乎不會出現。

(4)高性價比。採用P2P架構可以有效地利用網際網路中散布的大量普通節點，將計算任務或存儲資料分布到所有節點上，利用其中閒置的計算能力或存儲空間，達到高性能計算和海量存儲的目的，通過利用網路中的大量空閒資源，可以用更低的成本提供更高的計算和存儲能力。

基於上述特點，P2P技術的典型套用主要有：檔案和內容共享，例如Napster、emule、BT等;分散式計算和存儲共享，例如SETI@home、Avaki、Popular Power等;協同處理與服務共享平台，例如JXTA、NET My Service等;通信交流與協作，如Skype、MSN、OICQ等。

區別

1 傳統的流媒體協定的網路攝像機

1> 全部需要DDNS動態域名解析伺服器，不管是廠家自建，還是第三方

2> 如果區域網路內有兩台以上的網路攝像機，必須設定路由器連線埠號.

3> DDNS解析服務極不穩定，經常中斷服務或無法解析，圖像傳輸經常中斷，這是技術所決定的.

4> 通過雲監控，雲計算的服務，建立了視頻轉發機制，由於雲監控分布全球，向每個請求轉發視頻圖像。（按需所取，按需收費）

5> 很多雲監控平台的服務商，看到了DDNS解析服務的技術難題，不能滿足用戶需求，建立專門的雲伺服器群，通過雲計算，為網路攝像機服務，但這個服務不是免費的. 正常的商業模式是按流量收費。

2 P2P底層通信協定的網路攝像機

一種去中心化的服務通信協定，全球只需要一台伺服器，可管理上億台網路攝像機與監控端的通信。 SKYPE就是這種通信模式。

1> 不需要DDNS動態域名解析服務

2> 不需要設定路由器連線埠號.

3> 網路攝像機放在全球任何地方，都可以建立快速的連線及穩定的圖像傳輸。

4> 無需雲監控雲計算

5> 將雲計算雲存儲變成私有雲。NVR可以放在全球任何地方。

6> 視頻傳輸具有不可破解性，徹底保護你的隱私。