CN102946525A - 一种组播业务管理装置及转发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种组播业务管理装置以及对应的转发装置，该转发装置包括：业务控制单元，接收VM发送的业务调度指令，获取该指令携带的编码终端使用的组播地址、编码终端的IP地址以及解码终端的IP地址，根据编码终端IP地址确定编码终端所属分支机构的接入端口，从所述编码终端对应的接入端口发送IGMP Report报文请求加入对应的组播组，以获取编码终端发送的组播流；根据解码终端IP地址确定解码终端所属分支机构的接入端口，并生成对应的组播转发表项，将该表项添加到组播转发表中；业务转发单元，用于在收到编码终端发送的组播流时，查询组播转发表将组播流转发给解码终端。本发明有效地解决了组播流量向总部接入链路泛滥的问题。
Description
技术领域
本发明涉及视频监控领域，尤其涉及一种组播业务管理装置及转发装置。
背景技术
相对于传统的模拟视频监控方案，当前的IP视频监控系统在很多方面都取得了巨大进步，在大规模联网、海量数据管理、长距离传输等方面，与传统的模拟监控相比有巨大的优势。请参考图1，在一种典型的IP视频监控系统的组网中，很多分支机构会通过专线采用二层组网的方式接入总部的网络。然而由于物理/虚拟专线租用的费用不菲，因此其租用的接入链路带宽往往不大。
在这样的背景下，当分支机构部署监控网络后，由于前端设备的性能限制，用户一般采用组播发送视频流量，以减轻前端设备的压力。但是由于IGMP查询器一般部署在总部监控中心，这将导致本地点播的组播流量会往查询器复制一份，这意味着视频组播流量一定会泛滥到前述接入链路，由于视频组播流量会消耗较多带宽，必然对原本就不宽裕的接入带宽造成较大冲击，请参考图1中的组播流量泛滥示意图，其对正常的数据通信和总部单播调阅分支机构的视频图像有着很大的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种组播业务管理装置，应用于视频监控系统的管理服务器上，其中该视频监控系统包括多个分支机构，至少一个分支机构为总部分支机构，其他分支机构通过二层链路接入到总部分支机构的多媒体交换机上，每一分支机构包括解码终端或编码终端中至少一种监控终端以及接入交换机，所述每一分支机构均部署有组播查询器，所述多媒体交换机被配置为禁止转发IGMP协议报文；该装置包括信令分析单元以及业务调度单元，其中：
信令分析单元，用于从监控终端发送的注册报文中获取监控终端的设备标识、设备IP地址以及所述分支机构标识并保存；在收到解码终端发送的实况点播请求时获取该点播请求中携带的解码终端的设备标识、编码终端的设备标识以及编码终端的IP地址；并根据点播请求中编码设备以及解码设备的设备标识确定编码终端与解码终端所属分支机构标识，判断编码设备与解码设备是否属于相同的分支机构，并将判断结果通知业务调度单元；
业务调度单元，用于在判断结果为相同时通知编码终端发送组播流，并通知解码终端接收该组播流，并用于在所述判断结果为不同时进一步向多媒体交换机发送业务调度指令，其中该指令携带有编码终端使用的组播地址、编码终端的IP地址以及解码终端的IP地址。
本发明还提供一种组播业务转发装置，应用于视频监控系统的媒体交换机多媒体交换机上，其中该视频监控系统包括多个分支机构，至少一个分支机构为总部分支机构，总部分支机构包括管理服务器VM；其他分支机构通过二层链路接入到总部分支机构的多媒体交换机上，每一分支机构包括解码终端或编码终端中至少一种监控终端以及接入交换机，所述每一分支机构均部署有组播查询器，所述多媒体交换机被配置为禁止转发IGMP协议报文，该装置包括业务控制单元以及业务转发单元，其中：
业务控制单元，用于接收VM发送的业务调度指令，获取该指令携带的编码终端使用的组播地址、编码终端的IP地址以及解码终端的IP地址；
其中业务控制单元进一步用于执行编码侧处理：根据编码终端IP地址确定编码终端所属分支机构的接入端口，从所述编码终端对应的接入端口发送IGMP Report报文请求加入对应的组播组，以获取编码终端发送的组播流；并进一步执行解码侧处理：根据解码终端IP地址确定解码终端所属分支机构的接入端口，并生成对应的组播转发表项，将该表项添加到组播转发表中，其中该表项包括解码终端使用的组播地址以及对应的所述组播出端口；
业务转发单元，用于在收到编码终端发送的组播流时，查询组播转发表获得对应的组播出端口，通过组播出端口将组播流转发给解码终端。
本发明通过对组播流量转发控制，有效地解决了组播流量向总部接入链路泛滥的问题，减轻接入链路上的流量压力，避免泛滥问题影响到分支机构其他网络业务的使用体验。
附图说明
图1是本发明一种典型的视频监控系统组网图。
图2是本发明一种实施方式中视频监控系统组网图。
图3是本发明一种实施方式中组播业务管理装置以及组播业务转发装置的逻辑结构图。
具体实施方式
请参考图1，在监控系统中，该监控系统包括总部监控中心、分支机构1以及分支机构2，其中监控中心也可以理解为特殊的分支机构。图1仅仅是示例性的组网，在现实的组网环境中，分支机构可能多达几十个甚至更多。其中总部监控中心包括管理服务器VM、多媒体交换机（Media switch）以及各种监控终端（比如编码终端EC或者解码终端DC）。各分支机构至少包括监控终端以及接入交换机。
本发明通过改进VM以及多媒体交换机的逻辑结构来实现本发明的目的。请参考图3，以计算机程序实现为例，本发明一种实施方式中提供一种组播业务管理装置，该装置应用于VM上，包括：信令分析单元以及业务调度单元。在本实施方式中，还对应提供一种组播业务转发装置，该装置应用于多媒体交换机上，包括业务控制单元以及业务转发单元。改造后的VM与多媒体交换机配合在图1的应用场景中执行如下的处理流程。
步骤101，对设备进行业务配置，将各个分支机构的接入交换机上的IGSP特性开启并将查询器部署在本分支机构内；
步骤102，配置多媒体交换机使多媒体交换机禁止转发IGMP报文；
步骤101以及步骤102是实施本发明之前的配置工作。由于IGSP广泛被支持，有时候可能是默认开启的，因此分支机构的接入交换机可能无需配置。而步骤102则可以通过下发一些报文处理规则（比如广泛被支持的ACL）来实现配置工作。由于分支机构之间是二层互通的，因此分支机构内部署的查询器会互相感知到对方的存在。当两个查询器互相感知到对方存在时，双方会按照协议要求进行竞争，以确保网络中只有一个查询器；竞争的过程是通过IGMP协议报文来实现的。所以当上述多媒体交换机不再转发IGMP报文时，各分支机构的查询器竞争过程就不再进行，各分支机构的查询器认为自身就是竞争成功的查询器，承担本分支机构中的IGMP查询功能。
当一个分支机构的查询器在竞争中胜出，这意味着另一个分支机构的组播源会持续将组播流量向该查询器发送，由于跨分支机构发送，因此发送过程必然导致组播流量泛滥到分支机构的接入链路上。步骤102的配置可以确保各个分支机构内部的查询器不会互相感知到，各个分支机构内的组播源只会将流量发送给本地的查询器。因此步骤102这一配置可以确保组播流量不会泛滥到接入链路上去。后续步骤是本发明解决这种配置下如何实现业务正常运作的处理方案。
步骤103，监控终端以及多媒体交换机向VM发起注册，VM信令分析单元保存监控终端注册报文中的至少设备标识、设备IP地址以及设备所属分支机构标识。
步骤104，解码终端向VM发送针对解码终端上视频流的实况点播请求，信令分析单元获取该点播请求中携带的解码终端的设备标识、编码终端的设备标识以及编码终端的IP地址；
步骤105，VM的信令分析单元根据步骤104中的编码设备以及解码设备的设备标识确定两者所在的分支机构标识，并判断编码设备与解码设备是否属于相同的分支机构，将判断结果通知业务调度单元，如果判断结果是相同则转步骤109处理，否则转步骤106处理；
步骤106，VM的业务调度单元向多媒体交换机发送业务调度指令，其中该指令携带有编码终端使用的组播地址、编码终端的IP地址以及解码终端的IP地址；
步骤107，对于编码侧的处理来说，多媒体交换机的业务控制单元根据编码终端IP地址确定编码终端所属分支机构的接入端口，从所述编码终端对应的接入端口发送IGMP Report报文请求加入对应的组播组，以获取编码终端发送的组播流；
步骤108，对于解码侧的处理来说，业务控制单元根据解码终端IP地址确定解码终端所属分支机构的接入端口，并生成对应的组播转发表项，将该表项添加到组播转发表中，其中该表项包括编码终端使用的组播地址以及对应的所述组播出端口；
步骤109，VM的业务调度单元通知编码终端发送组播流，并通知解码终端接收该组播流。
步骤110，业务转发单元在收到编码终端发送的组播流时，查询组播转发表获得对应的组播出端口，通过组播出端口将组播流转发给解码终端。
在本实施方式中，编码终端是组播源，组播流的发送者；解码终端是组播流的接收者。从接收组播流的解码终端的角度来看，解码终端发送实况点播请求给VM以获取编码终端的实况视频流。VM的信令处理单元接受该请求后，由于编码终端采用组播发送视频流，因此VM会通过响应报文通知解码终端准备接收组播流，并将编码终端使用的组播地址携带在响应报文中。这样解码终端就可以正确获知自身该接收哪个组播地址对应的组播流了。
解码终端在得到组播地址后，会发送IGMP Report报文申请加入该组播组。IGMP Report报文到达本分支机构的接入交换机之后，由于接入交换机使能的IGSP功能，因此接入交换机从其他端口，比如本地编码终端处，收到组播流时会复制一份给该解码终端。但是IGMP Report报文到达多媒体交换机时会因为多媒体交换机禁止转发IGMP报文而被丢弃，也就是说如果解码终端要获取其他分支机构的编码终端发送的视频流时，其获取到的组播流并不是因为该解码终端通过IGMP Report报文进行标准的组播引流而获取到的，因为IGMP Report报文已经在中途被丢弃了。当然这一点对于解码终端来说，其是无法感知到组播流不是其自身引流动作获得的。
如前所述，对于跨分支机构的组播流分发过程中，由于IGMP Report报文被丢弃，因此本发明需要对此进行特别的处理。在本发明中，VM是业务运转的控制者，其需要了解到业务参与者的基本信息，才能进行合理的业务调度。调度的基本原则是：先判断组播发送者与组播接收者是不是在同一个分支机构，如果是通知双方发送与接收即可。如果双方不再同一个分支机构，此时VM需要通知多媒体交换机来进行协助。对于VM来说，其判断双方是否在同一个分支机构的方法是根据收发两个监控终端的设备标识对应的分支机构标识，如果两者相同则是同一个分支机构，否则不属于同一个分支机构。VM的处理相对来说比较灵活，设备标识也比较丰富，比如说信令报文中设备ID，设备IP地址均可以作为设备标识，理论上来说，使用设备ID相对更为可靠一些，当然由于本发明主要处理二层接入的情形，因此设备IP地址作为设备标识使用也有较高的可靠度。因此本发明中需要特别说明的是，当采用设备IP地址作为设备标识时，设备标识与设备IP地址是相同的，此时获取设备标识与设备IP地址并不是获取两个信息，而仅仅是获取设备IP地址。
请参考图2，当组播流需要跨分支机构分发时，多媒体交换机会收到VM发送的业务调度指令，指令中携带两个监控终端--解码终端以及编码终端的IP地址。多媒体交换机可以分别通过向两个IP地址发送ARP报文请求来确定对应的入端口与出端口。由于各个分支机构是通过二层链路接入的，因此收到ARP应答的端口就是所述出端口。比如说，针对编码终端的IP地址IP1发送ARP请求，如果在Port1收到编码终端的ARP应答，则说明编码终端在分支机构1内，组播的入端口。同样的道理，由于在Port2上收到IP2（解码终端的IP地址）的ARP应答，则说明Port2是组播出端口。
确定对应的组播入端口以及出端口之后，MS多媒体交换机就可以开始引流和转发组播流了。在引流操作上，MS多媒体交换机可以从对应的组播入端口（比如Port1）发送IGMP Report请求以请求加入对应的组播组；分支机构1内的接入交换机收到该请求后，同样会通过IGSP功能生成对应的组播转发表项指导转发。由于查询器通常也会部署在接入交换机上，因此多媒体交换机可以顺利地将组播流引到组播入端口。在组播流的转发上，多媒体交换机需要下发组播转发表项以正确将入端口收到组播流转发出去。在具体实现上来说，如果多媒体交换机是一个二层设备，如果MS多媒体交换机为二层设备，则业务控制单元在本地生成组播MAC转发表项，比如说（MAC1，Port2）；或者生成出端口为Port2的(*,G)表项或者（S，G）端口的组播转发表项。
编码设备使用组播地址（通常是预先分配的）发送组播流，组播流经过本分支机构内的交换机转发到Port1上，多媒体交换机查找自身的组播转发表发现Port2是组播流的出端口，于是向Port2复制一份组播流。分支机构2的接入交换机收到组播流后，由于接入交换机使能了IGSP，因此其向解码终端复制一份组播流，解码终端收到组播流后从中获得实况视频图像并显示在屏幕（比如TV墙）上。同样的道理，如前所述总部监控网络也是一种特殊的分支机构。如果总部监控网络中解码终端或编码终端参与到跨分支机构组播流分发流程中来时，比如说解码终端参与进来时，Port0则可以作为组播入端口；如果编码终端参与进来，Port0则可以作为组播出端口。需要补充说明的是，无论是判断结果相同，还是不同，步骤109都需要执行；而步骤106-108则是在判断结果为不同时才需要进一步执行的。
在前述实施方式中，多媒体交换机每次需要发送ARP请求报文来确定监控终端属于哪个分支机构（即明确分支机构对应的端口）。在优选的方式中，VM在步骤106的指令中可以进一步携带解码终端所属的分支机构标识以及组播源标识来协助多媒体交换机减轻压力和处理组播流释放流程。而多媒体交换机则相应在本地维护组播汇总表。请参考表1所示，组播汇总表主要包括，组播源标识、解码终端所述分支机构标识以及解码终端数量。其中组播源标识可以是组播地址，也可以是编码终端的设备标识，因为编码终端是组播源。
多媒体交换机收到业务调度指令时，先根据组播源标识查询组播汇总表，如果已经存在，则说明组播流已经引过来了，步骤107的编码侧的处理就不再需要了。当后续有同一个分支机构的其他解码终端再次针对同一个编码终端发起实况点播请求时，多媒体交换机会发现此前已经将该组播流发送给该分支机构了，该其他解码终端肯定能收到该组播流，因此不用进行再次执行步骤108解码侧的处理了。多媒体交换机的业务控制单元只需要更新本地记录的组播汇总表的解码终端数量，将解码终端数量加1。
| 组播源标识 | 分支机构ID | 解码终端数量 |
| A | 1 | 5 |
| A | 2 | 4 |
| B | 2 | 3 |
| C | 1 | 3 |
表1
以上描述的是组播流引流的过程，以下再描述实况点播结束后的释放流程。需要说明的是，以下改进后释放流程并不是必须的过程，其完全可以通过老化等常规机制处理。
步骤201，当解码终端结束实况点播之后，VM的业务调度单元向多媒体交换机发出业务结束指令，其中该指令中携带有解码终端所属分支机构标识。
步骤202，多媒体交换机的业务控制单元在收到业务结束指令时，根据分支机构标识以及组播源标识确定组播汇总表中对应的表项，将该表项中解码终端数量减1；
步骤203，业务控制单元在步骤202的基础上判断表项中当前的解码终端数量是否为零，如果是则将向与分支机构的接入端口发送IGMP Leave报文，以释放引入到接入端口的组播流。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 (8)
1.一种组播业务管理装置，应用于视频监控系统的管理服务器上，其中该视频监控系统包括多个分支机构，至少一个分支机构为总部分支机构，其他分支机构通过二层链路接入到总部分支机构的多媒体交换机上，每一分支机构包括解码终端或编码终端中至少一种监控终端以及接入交换机，所述每一分支机构均部署有组播查询器，所述多媒体交换机被配置为禁止转发IGMP协议报文；该装置包括信令分析单元以及业务调度单元，其特征在于：
信令分析单元，用于从监控终端发送的注册报文中获取监控终端的设备标识、设备IP地址以及所述分支机构标识并保存；在收到解码终端发送的实况点播请求时获取该点播请求中携带的解码终端的设备标识、编码终端的设备标识以及编码终端的IP地址；并根据点播请求中编码设备以及解码设备的设备标识确定编码终端与解码终端所属分支机构标识，判断编码设备与解码设备是否属于相同的分支机构，并将判断结果通知业务调度单元；
业务调度单元，用于在判断结果为相同时通知编码终端发送组播流，并通知解码终端接收该组播流，并用于在所述判断结果为不同时进一步向多媒体交换机发送业务调度指令，其中该指令携带有编码终端使用的组播地址、编码终端的IP地址以及解码终端的IP地址。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述业务调度指令中还携带有解码终端的分支机构标识。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述业务调度单元进一步用于在解码终端结束实况点播时，向多媒体交换机发送业务结束指令，其中该指令携带有编码终端使用的组播源标识、解码终端的IP地址以及解码终端所属分支机构标识。
4.一种组播业务转发装置，应用于视频监控系统的媒体交换机多媒体交换机上，其中该视频监控系统包括多个分支机构，至少一个分支机构为总部分支机构，总部分支机构包括管理服务器VM；其他分支机构通过二层链路接入到总部分支机构的多媒体交换机上，每一分支机构包括解码终端或编码终端中至少一种监控终端以及接入交换机，所述每一分支机构均部署有组播查询器，所述多媒体交换机被配置为禁止转发IGMP协议报文，该装置包括业务控制单元以及业务转发单元，其特征在于：
业务控制单元，用于接收VM发送的业务调度指令，获取该指令携带的编码终端使用的组播地址、编码终端的IP地址以及解码终端的IP地址；
其中业务控制单元进一步用于执行编码侧处理：根据编码终端IP地址确定编码终端所属分支机构的接入端口，从所述编码终端对应的接入端口发送IGMP Report报文请求加入对应的组播组，以获取编码终端发送的组播流；并进一步执行解码侧处理：根据解码终端IP地址确定解码终端所属分支机构的接入端口，并生成对应的组播转发表项，将该表项添加到组播转发表中，其中该表项包括解码终端使用的组播地址以及对应的所述组播出端口；
业务转发单元，用于在收到编码终端发送的组播流时，查询组播转发表获得对应的组播出端口，通过组播出端口将组播流转发给解码终端。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述业务控制单元进一步用于向解码终端或编码终端发送ARP请求，并通过接收到ARP应答确定解码终端或编码终端所属分支结构的接入端口。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述业务调度指令中还携带有解码终端的分支机构标识；所述业务控制单元进一步用于生成组播汇总表，其中该组播汇总表包括组播源标识、解码终端所述分支机构标识以及解码终端数量，所述业务控制单元在接收到业务调度指令时，在根据编码终端IP地址确定编码终端所属分支机构的接入端口之前，先根据组播源标识查找组播汇总表，如果不存在则继续，如果存在则结束编码侧处理。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，在根据解码终端IP地址确定解码终端所属分支机构的接入端口之前，先根据组播源标识以及解码终端所属分支机构标识查找组播汇总表，如果不存在对应表项则继续，如果存在则结束解码侧处理，并将组播汇总表中对应表项的解码终端数量加1。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述业务控制单元，进一步用于接收VM发送的业务结束指令，其中该业务结束指令携带该指令中携带有解码终端所属分支机构标识以及组播源标识，该业务控制单元根据组播源标识以及解码终端所属分支机构标识查找组播汇总表，并将对应表项中的解码终端数量减1；当解码终端数量为0时，业务控制单元进一步发送IGMPLeave报文以离开对应的组播组。
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| CN102946525B (zh) | 2015-06-10 |
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