CN102710745B - 一种实况轮切方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实况轮切方法，该方法包括：根据VM发送的实况轮切表生成本地轮切表，其中所述本地轮切表中包括多个EC的地址以及对应的源端网络设备的隧道接口地址，并根据隧道接口地址建立隧道连接；在轮切时间点到达时在与前一个组播组上发送组播离开报文，并在下一个组播组上发送组播加入请求报文；将所述组播加入请求报文或组播离开报文封装隧道报文中发送出去，并将接收到的隧道报文解封装得到组播数据报文。本发明将实况轮切与隧道技术有机地结合起来，避免了消耗中间大量网络设备的有限的组播表项资源。

Description

一种实况轮切方法及装置

技术领域

本发明涉及实况轮切方法及装置，尤其涉及一种通过组播技术实现的实况轮切方法及装置。

背景技术

IP技术已经成为如今主流的网络技术，基于IP技术的视频监控已经成为目前视频监控的主流。IP组播技术虽然有着悠久的历史且各种标准日趋完善，但在实际应用却较少，而在IP监控中，组播技术天然的优越性却得到了广泛的应用。要在监控网络中使用组播技术，需要网络中的网络设备支持组播协议并进行相应的配置部署。

请参考图1，监控管理中心通常包括各种监控业务服务器，一般会部署在中心区域，而每一个区域都会有监控摄像头以及视频客户端VC接入(未图示)。中心区域(也算是一个分支区域)的客户端需要点播分支区域(其他分支区域)摄像头上的实况视频时，则中间网络设备(路由器或三层交换机)需要部署PIM组播协议，并需要生成特定的组播表项来完成实况数据流的组播转发。

实况轮切是一种典型的监控业务应用。VC按照预定的时间间隔(或者其他规则)依次查看前端多个摄像头的实况。如果采用组播来传输每个摄像头上的实况，VC则需要对应依次多个组播组(每一路实况对应到一个组播组)。因此VC在轮切应用下，需要不断地在下一个组播组上发送组播加入请求报文来实况数据引过来，相应地网络中各个网络设备(路由器或三层交换机)就需要不断地为VC生成相应的组播转发表项。

当VC轮切时间间隔较短且需要轮切的前端视频流比较多时，就会导致大量的组播转发表项不断地创建与删除，亦即网络设备上的表项需要频繁地变化，而且可能因为表项来不及老化而带来组播表项的浪费，严重影响设备性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种实况轮切装置，应用于监控网络的视频解码端中，其中该监控网络包括视频管理服务器VM、视频编码设备以及将视频编码设备接入网络的源端网络设备，其中每个视频编码设备作为组播源均分别对应一个组播组，该装置包括：

控制处理单元，用于根据VM发送的实况轮切表生成本地轮切表，其中所述本地轮切表中包括多个视频编码设备的地址以及与各个视频编码设备对应的源端网络设备的隧道接口地址；

隧道处理单元，用于根据隧道接口地址与源端网络设备建立隧道连接，并将业务处理单元发送的组播加入请求报文或组播离开报文封装隧道报文中发送出去，并用于将接收到的隧道报文解封装得到组播数据报文并将该组播数据报文提交给业务处理单元；

轮切处理单元，用于在轮切时间点到达时控制所述业务处理单元在与前一个视频编码设备对应的组播组上发送组播离开报文，并控制所述业务处理单元在与下一个视频编码设备对应的组播组上发送组播加入请求报文；

业务处理单元，用于发送组播请求报文以及组播离开报文，并用于从组播数据报文中获得实况数据然后将该实况数据解码。

本发明还提供一种实况轮切方法，应用于监控网络的视频解码端中，其中该监控网络包括视频管理服务器VM、视频编码设备以及将视频编码设备接入网络的源端网络设备，其中每个视频编码设备作为组播源均分别对应一个组播组，该方法包括：

A、根据VM发送的实况轮切表生成本地轮切表，其中所述本地轮切表中包括多个视频编码设备的地址以及与各个视频编码设备对应的源端网络设备的隧道接口地址，并根据隧道接口地址与所述源端网络设备建立隧道连接；

B、在轮切时间点到达时在与前一个视频编码设备对应的组播组上发送组播离开报文，并在与下一个视频编码设备对应的组播组上发送组播加入请求报文；

C、将所述组播加入请求报文或组播离开报文封装隧道报文中发送出去，并将接收到的隧道报文解封装得到组播数据报文；

D、从组播数据报文中获得实况数据然后将该实况数据解码。

本发明在实况轮切业务中将实况轮切与隧道技术有机地结合起来，避免了消耗中间大量网络设备的有限的组播表项资源，大幅度减小了实况轮切业务对网络所造成的巨大冲击。由于中间网络设备不会收到冲击，减小了某个薄弱点因为冲击无法正常工作从而影响用户实况轮切业务体验的问题。

附图说明

图1是一种典型的监控网络组网图；

图2是本发明一种实施方式下业务流向示意图；

图3是本发明一种实施方式下实况轮切装置逻辑结构图；

图4是本发明一种实施方式下的实况轮切业务流程图。

具体实施方式

本发明在实况的源端以及实况的后端之间构建隧道，并将轮切控制与构建的隧道配合起来，从而让源端与后端之间的大量网络设备无法感知到组播业务的存在，本质上避免了组播表项浪费以及影响网络设备性能等问题。以下结合附图以计算机程序实现为例对本发明进行详细描述。

请参考图2，在一个典型的监控业务流程中，摄像头采集到的实况视频流(也可以简称为实况或实况数据)经过视频编码设备(如编码器EC或者IPC)编码，然后通过网络传输到后端的解码器(如图中的XP软件解码器或DC硬件解码器等)，然后再将解码后的实况在显示设备上呈现给用户。当然这是实况业务数据的传输过程，而信令部分则需要解码器与视频管理服务器VM配合来实现。无论是业务数据的传输以及信令的交互，本发明在以下实施方式中未有提及的均都可以参考现有技术的设计来实现。

请进一步参考图2，在具体实现中需要先在源端网络设备上使能隧道特性以及组播协议(如PIM-SIM协议等)，以下将以非常流行并被广泛支持的GRE(Generic Routing Encapsulation)隧道技术为例进行说明，本领域普通技术人员可以根据实际组网的需要来使用其他二层或者三层隧道技术来实现，具体原理是一致的。所谓源端网络设备是指将EC接入网络的网络设备，比如路由器或者三层交换机。在优选的实施方式，可以选择更加靠近EC的网关(以路由器为例)作为源端网络设备。需要补充说明的是，本发明的源端网络设备并不一定是EC的接入网关，完全可以是网关的上一级网络设备等其他网络设备。源端网络设备使能GRE隧道特性后，显然还需要配置GRE隧道接口IP地址。

请进一步参考图3以及图4，本发明实况轮切装置应用在解码器上，以计算机程序实现为例，该装置包括控制处理单元、隧道处理单元、轮切处理单元以及业务处理单元。所述轮切装置用来与源端路由器配合来实现本发明的实况轮切处理流程。

步骤101，将EC的源端路由器的隧道接口IP地址下发给EC。

步骤102，EC向VM发起注册并将其对应的隧道接口IP地址携带在注册报文中发送给所述VM。

步骤101以及步骤102充分利用了EC在监控业务流程中的注册过程来将源端路由器的隧道接口IP地址携带到VM上来，比如说携带在注册报文的Contact域或者其他预先约定好的的字段中；其实也可以通过手工的方式在VM直接进行配置。

步骤103，VM从各个EC的注册报文中获得信息构建VM上的实况轮切表；

本发明中VM上的实况轮切表是为VC而准备的，其中对于轮切业务来说，必须要知道在哪些EC之间轮切，因此需要在实况轮切表中保存EC的基本信息如EC名称和/或EC的IP地址，一般来说轮切的时间间隔也可能需要VM来定义(当然也可以由解码器来定义)。在本发明中VM的实况轮切表还需要保存EC对应的隧道接口IP地址，具体表项可以参考表1所示。

轮切EC	时间间隔	EC地址	GRE Tunnel Address	……
					ECA	10S	IPA	IP1A	……
ECB	10S	IPB	IP1B	……
					……	……	……	……	……

表1

步骤104，解码器接收VM下发的实况轮切表并保存起来；步骤104由控制处理单元执行。

步骤105，选取实况轮切表中的当前隧道接口IP地址(初始为第一个表项中的隧道接口IP地址)并指示隧道处理单元向该隧道接口IP地址发起隧道连接。

步骤106，隧道处理单元根据隧道接口地址与源端网络设备建立隧道连接。

步骤107，业务处理单元发送组播请求报文并提交给隧道处理单元。

步骤108，隧道处理单元将业务处理单元发送的组播加入请求报文封装隧道报文中发送出去。

步骤109，源端路由器将组播数据报文封装在隧道报文中发送到解码器的隧道接口上。

步骤104到步骤108描述了解码器通过组播方式对当前EC引流的过程。组播加入请求报文通过隧道发送到源端路由器之后，源端路由器解封装得到了该组播加入请求报文，路由器处理该报文所申请加入的组播组，并将该组播组的视频流(也就是实况)引下来。源端路由器可能因为之前其他用户申请加入同样的组播组早已将视频流引下来了，此时路由器可以简单修改一下组播表项，然后将视频流放在组播数据报文中发给解码器。如果之前没有将该组播组的视频流引下来，路由器可以通过PIM-SM等组播路由协议进行引流操作。组播组的视频流引流已经被本领域普通技术人员所广泛知晓，此处不再一一细述。

在本发明优选的实施方式中，隧道处理单元使用GRE隧道技术。GRE隧道技术与是一个虚拟的点对点的连接，提供了一条通路使封装的数据报文能够在这个通路上传输，并且在一个隧道的两端分别对数据报进行封装及解封装。组播报文(包括组播加入请求，组播离开以及组播数据报文等)要想穿越IP网络在隧道中传输，组播报文先进行GRE封装，再封装IP报文头后，设备根据此IP包的目的地址(也就是源端路由器隧道接口地址)发送出去，而中间的网络设备会将此隧道报文理解为发送给源端路由器的单播IP报文，通常查找单播路由表进行转发即可。值得注意的是，由于本发明的组播加入请求报文被封装在隧道报文中，由于隧道报文是单播报文，其在途经中间大量网络设备过程中，这些网络设备不会知道该隧道报文内部封装的内容(即组播加入请求报文)，因此也就不会因为解码器发送组播加入请求报文建立任何对应的组播表项。而现有技术中并没有通过隧道来屏蔽中间大量网络设备对组播业务的感知，这无形中加重了中间网络设备对组播任务的处理，而在实况轮切业务下，通常可能不到10秒就会切换一次EC，如果需要轮切的EC总数很多，那么中间网络设备在短时间内所产生的组播表项会呈现暴发性地增长。值得注意的是：本发明也没有给源端路由器引入过多处理压力，相较于现有技术仅仅是增加了隧道处理部分的工作，但却节约了中间网络设备的大量的组播表项资源。

步骤201，隧道处理单元将隧道接口上收到的隧道报文进行解封装得到其内的组播数据报文并提交给业务单元处理。从隧道上收到组播数据报文后业务处理单元的处理可以参考现有技术，通常是将其中的实况数据进行解码然后呈现。

步骤202，轮切处理单元在轮切时间点到达时控制所述业务处理单元在与前一个EC对应的组播组上发送组播离开报文，并控制所述业务处理单元在与下一个EC对应的组播组上发送组播加入请求报文。

在本发明中所谓的轮切时间点是触发轮切到下一个EC的时间点，其并不一定依赖于一个固定或可变的时间间隔(比如定时器)来触发，也可能会依赖一些特定的事件，比如用户的操作等，本发明并不关心到下一个EC轮切的触发机制。

轮切到下一个EC，简单来说就是用户需要查看下一个EC的视频流，也就意味着解码器的业务处理单元需要退出当前这个组播组(对应当前EC)，然后加入到下一个组播组(对应下一个EC)以接收来自下一个EC的实况。此时从业务处理单元的组播处理上来说，需要在当前组播组上发送一个组播离开报文(如IGMP Leave报文)，还需在下一个EC对应的组播组上发送一个新的组播加入请求报文；但这里需要说明的是：在较佳的实施方式中，可以先在在当前组播组上发送组播离开报文，然后再在下一个组播组上发送组播加入请求报文；然而并不需要严格遵循这样的先后关系，也可以先发送组播加入请求报文，然后再发送组播离开报文，只要不影响用户的观看实况的体验，不会造成源端路由器的组播表项资源构成过大压力即可。

进一步来说，由于下一个EC所对应的隧道接口地址可能与当前EC所对应的并不相同，也就是说EC分别挂在不同的路由器下面，因此轮切处理单元可以根据实况轮切表的对应的两个表项内容先判断一下两个EC对应的隧道接口地址是否相同，如果相同可以继续使用当前的隧道，如果不同，此时需要再次像步骤106那样向下一个EC对应的隧道接口地址发送连接以建立新的隧道连接，在建立新的隧道连接之前可以先将原来的隧道连接拆除掉。

进一步来说，如果当前的EC是实况轮切表中的最后一个EC，也就是说轮切处理单元发现下一个EC不存在，这表明本次轮切业务已经结束，轮切处理单元通知业务处理单元在当前EC对应的组播组上发送组播离开报文，并通知隧道处理单元将当前建立的隧道连接拆除掉。为了让用户有更好的业务体验，可以在拆掉当前的隧道连接之后，通知业务处理单元再次向当前EC(也就是最后一个EC)发送组播加入请求报文。由于此时隧道已经被拆除，此时组播加入过程将不再使用隧道，而是使用普通的IP网络，相当于再一次通过IP网络将当前EC的实况引下来，这样一来用户轮切到最后一个EC后会自动停止轮切，但最后一个EC的实况又被引下来可以确保实况一直呈现在用户面前，此刻就好像日常生活中用户快速地翻看电视节目，到达最后一个频道停止时这个频道节目是在正常播放的，确保用户良好的体验，并顺利将用户的业务从隧道承载牵引到普通的IP承载中来。

本发明在实况轮切业务中将实况轮切与隧道技术有机地结合起来，避免了消耗中间大量网络设备的有限的组播表项资源，大幅度减小了实况轮切业务对网络所造成的巨大冲击。由于中间网络设备不会收到冲击，减小了某个薄弱点因为冲击无法正常工作从而影响用户实况轮切业务体验的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种实况轮切装置，应用于监控网络的视频解码端中，其中该监控网络包括视频管理服务器VM、视频编码设备以及将视频编码设备接入网络的源端网络设备，其中每个视频编码设备作为组播源均分别对应一个组播组，其特征在于，该装置包括：

控制处理单元，用于根据VM发送的实况轮切表生成本地轮切表，其中所述本地轮切表中包括多个视频编码设备的地址以及与各个视频编码设备对应的源端网络设备的隧道接口地址；

隧道处理单元，用于根据隧道接口地址与源端网络设备建立隧道连接，并将业务处理单元发送的组播加入请求报文或组播离开报文封装隧道报文中发送出去，并用于将接收到的隧道报文解封装得到组播数据报文并将该组播数据报文提交给业务处理单元；

轮切处理单元，用于在轮切时间点到达时控制所述业务处理单元在与前一个视频编码设备对应的组播组上发送组播离开报文，并控制所述业务处理单元在与下一个视频编码设备对应的组播组上发送组播加入请求报文；

业务处理单元，用于发送组播请求报文以及组播离开报文，并用于从组播数据报文中获得实况数据然后将该实况数据解码。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轮切处理单元进一步用于在下一个视频编码设备对应的组播组上发送组播请求报文前，根据所述本地轮切表判断该视频编码设备与上一个视频编码设备对应的源端网络设备是否相同，如果是则继续，否则通知隧道处理单元拆除当前隧道连接，使用与该下一个视频编码设备对应的隧道接口地址与下一个源端网络设备隧道连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轮切处理单元进一步用于在轮切结束时在最后一个视频编码设备对应的组播组上发送组播离开报文，在该组播离开报文发送之后通知隧道处理单元拆除与最后一个视频编码设备对应的源端网络设备之间的最后一个隧道连接。

4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述轮切处理单元进一步用于，在最后一个隧道连接拆除后通知所述业务处理单元在最后一个视频编码设备EC对应的组播组上发送组播加入请求报文。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隧道为GRE隧道，所述各个地址均为IP地址。

6.一种实况轮切方法，应用于监控网络的视频解码端中，其中该监控网络包括视频管理服务器VM、视频编码设备以及将视频编码设备接入网络的源端网络设备，其中每个视频编码设备作为组播源均分别对应一个组播组，其特征在于，该方法包括：

A、根据VM发送的实况轮切表生成本地轮切表，其中所述本地轮切表中包括多个视频编码设备的地址以及与各个视频编码设备对应的源端网络设备的隧道接口地址，并根据隧道接口地址与所述源端网络设备建立隧道连接；

B、在轮切时间点到达时在与前一个视频编码设备对应的组播组上发送组播离开报文，并在与下一个视频编码设备对应的组播组上发送组播加入请求报文；

C、将所述组播加入请求报文或组播离开报文封装隧道报文中发送出去，并将接收到的隧道报文解封装得到组播数据报文；

D、从组播数据报文中获得实况数据然后将该实况数据解码。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B还包括：在下一个视频编码设备对应的组播组上发送组播请求报文前，根据所述本地轮切表判断该视频编码设备与上一个视频编码设备对应的源端网络设备是否相同，如果是则继续，否则使用与该下一个视频编码设备对应的隧道接口地址与下一个源端网络设备隧道连接。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤B进一步包括：在轮切结束时在最后一个视频编码设备对应的组播组上发送组播离开报文，在该组播离开报文发送之后拆除与最后一个视频编码设备对应的源端网络设备之间的最后一个隧道连接。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：在最后一个隧道连接拆除后在最后一个视频编码设备EC对应的组播组上发送组播加入请求报文。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述隧道为GRE隧道，所述各个地址均为IP地址。