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3 RTP协议封装及改进
本文采用RTP协议，提供了端对端传输服务的实时传输协议，用来支持在单播和多播网络服务中传输实时数据，而实际数据的传输则由RTCP控制协议来监视和控制。RTP协议一般要求与RTCP一起使用，来保证数据传输质量。这种结构在本次设计无线环境会遇到两个问题：
(1)如果增加RTCP，那么增加了复杂度，降低了实时性。
(2)RTP协议没有加密信息，容易被非授权用户浏览到视频数据。
针对第一个问题，本文提出一个策略，即在编码端RTP打包时，在每个NAL单元头的前面加上4个字节的帧的长度，解码端只要根据NAL单元的长度，即可判断是否在传输中有错误，如果有将该NAL单元丢弃，此时无需采用RTCP来向监控端反馈信息，从而降低实现复杂度；此时虽然丢弃了一个NAL单元，但是监控端的帧率是20帧／s，根据人眼视觉残留的效应，这基本上不会引起人眼的察觉。这里还要说明，当NAL单元的帧长大于MTU时，为了避免底层驱动将其分包，需要应用层采用分片打包方式，而此时只需在NAL单元的第一个分包增加4个字节的帧长度信息，而无需在每个分包上都加上该字段。这样在手机端无需返回RTCP包等反馈信息，降低了实现复杂度，增强了实时性。
针对第二个问题，本文提出了一个简单加密方案，具体采用的策略是在关键帧后加上自定义加密信息，本设计为3 b的自定义信息，在解码端只要判断该RTP分包是关键帧，去掉RTP头，然后去掉4个字节帧长度信息，再去掉自定义3 b信息，而其他帧不做任何改变。当解码端收到RTP包时，对于非关键帧虽然能正常解包，但是它并不能独立解码，它必须依赖关键帧，因此关键帧加密后，只要关键帧不解密，其他帧都不能正常播放。这种方法无需在所有帧上都加入加密信息，只在关键帧RTP打包增加了几个bit，就达到了比较好的加密效果，在应用中要注意效率和复杂度的权衡来调整相应方案。

4 无线视频传输的健壮性研究
由于本文提出的视频监控系统，需要在3G无线网络中传输，这势必会受到各种因素的影响，这种干扰，轻微时不会淹没正常图像，而严重时图像就无法观看，或者由于无法捕捉到关键信息而无法显示图像。下面首先分析这种故障产生的原因：
(1)视频编码端本身的问题。视频编码端传输线屏蔽性能差造成信号产生较大衰减。此外，编码端也可能受到辐射、设施腐化等不定因素的影响，这也会产生同样的问题。
(2)无线传输环境的影响。无线信道中存在着Rayleigh衰减和多用户干扰，会在传输位流中产生突发性错误(Burst Error)。但压缩后的码流在无线信道中传输仍然存在一些棘手的问题，一方面，这些压缩后的码流对信道比特误码非常敏感；另一方面，无线信道由于多径反射和衰落引入了大量的随机误码和突发误码，结果在解码端将失去与编码端的同步，同时预测编码技术会将错误扩散到整个视频序列中，降低了重建图像的质量。因此，为了实现良好质量的视频传输，必须结合无线信道的传输特性，采取一定的容错措施。
基于以上方面的考虑，以及断续无法重连的问题，本文提出一种方案，并在实践中得到良好的验证，有效地解决了以上问题：即在编码端得到编码序列后周期性地发送两个参数集，即序列参数集和图像参数集，由于它们包含了解码需要的大部分关键信息，包括图像大小、量化参数、NAL单元类型等，因此即使在解码端第一次无法与编码端同步，也可以在后续过程中通过上述两个参数集重新同步。未插入参数集之前、插入参数集之后的示意图如图3，图4所示。

本文的具体方案是在编码端周期性地发送上面的两个序列集，会遇到一个问题，即发送间隔设置，这里提出H．264中一个重要概念IDR帧，由于编码器算法是隔30帧编码一个IDR帧，那么可以在这一个IDR帧之前加入上述两个参数集，当然也可以设置间隔为60，90帧，但这会引入更大延时，由于监控产品严格的实时性要求，所以本文选定了隔30帧周期性发送，那么实际的关键帧间隔则变为32帧。同时可以调整RTP协议里面的时间戳字段，使其配合关键帧间隔的变化。

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关键词： 3G视频 监控系统 关键技术