CN102984507A - 一种视频监控系统中的网络协管及兼管装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网络协管及兼管装置，分别应用于视频管理服务器以及前端设备上，其中兼管装置包括：信息收集单元，用于前端设备信令报文中获取接入交换机IP地址以及接入端口标识；接入管理单元，用于生成针对该视频前端设备对应的接入端口的网络管理命令，并将该网络管理命令携带在网络管理报文中下发到该接入交换机。所述协管装置包括：邻居监听单元，用于通过邻居发现协议从接入交换机获取接入交换机的IP地址以及自身的接入端口标识；信息上报单元，用于将所述接入交换机的IP地址以及所述接入端口标识携带在视频监控信令报文中发送给所述视频管理服务器。本发明通过联动对接入交换机进行管理，有效地将监控业务与网络融合起来。

Description

一种视频监控系统中的网络协管及兼管装置

技术领域

本发明涉及视频监控技术，尤其涉及一种视频监控系统中的网络协管及兼管装置。

背景技术

最近几年，IP网络技术在视频监控中取得了广泛应用。监控业务本身的发展对网络中的相关设备的要求也越来越高。在IP视频监控的传输网络中，对网络设备的传输要求与传统的要求有较大区别，主要是因为所承载的IP视频监控数据报文有其独特的一面。

众所周知，IP视频数据报文承载的视频帧根据数据类型可分为I帧、B帧、P帧三种。对于承担视频数据传输的网络设备来说，流量负载最大的情况就是多路视频流的I帧数据同时蜂拥而来。请参考图1的流量模型，I帧的同时涌入，通常是网络设备面对流量负载最大的时候，这有可能导致瞬间超出端口的额定速率，从而引发报文丢弃等问题，给用户的实际体验就是图像卡顿不流畅。针对这样的问题，目前有几种方案可以解决如下问题：

第一种方案是在接入交换机连接视频前端设备的端口上启用流控功能，交换机拥塞时，流控机制能及时通知视频前端设备降低发包速率。通常情况下，有经验的网络管理员都知道流控功能只能在接入交换机的接入端口上启用，如果在汇聚层交换机上启用有可能带来灾难性的后果。一台接入交换机的一个接入端口之前规划是启用流控功能的，现在由于扩容，下面又下挂一台交换机，此时原来的接入交换机就变成了汇聚交换机，此时需要在此段扩关闭流控功能，同时在下挂的交换机上启用流控功能。因此为视频监控业务而开启流控功能会给网络扩容带来配置繁琐的问题。

第二种方案是在接入交换机上加大缓存，在交换机拥塞时把视频数据报文缓存下来而不是粗暴地丢弃。在交换机上加大缓存看起来是个不错的方法，但是其成本问题不得不考虑，因为接入交换机的数量通常比核心交换机多几十倍甚至上百倍，每个接入交换机都增加缓存，所带来的成本增加通常是几十乃至数百倍。

第三种方案是优化视频前端设备所发出的I帧和P帧等，从而使I帧携带的数据量变小。优化视频前端设备所发出的I帧和P帧，本质上是牺牲图像质量、对视频流畅性也会有巨大的冲击，只有极少数对业务质量要求不高的场景才可以考虑采用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种网络兼管装置，应用于视频监控系统的视频管理服务器上，其中该监控系统还包括视频前端设备以及与视频前端设备相连的接入交换机，该装置包括信息收集单元以及接入管理单元，其中：

信息收集单元，用于接收视频前端设备发送的预定监控业务信令报文，并从该信令报文中获取接入交换机IP地址以及接入端口标识，并将该视频前端设备标识、接入交换机IP地址以及接入端口标识对应保存在接入管理表中；

接入管理单元，用于在有面向视频前端设备的管理需求时，生成针对该视频前端设备对应的接入端口的网络管理命令，并将该网络管理命令携带在网络管理报文中下发到该接入交换机。

本发明还提供一种网络协管装置，应用于视频监控系统的视频前端设备上，其中该监控系统还包括视频管理服务器以及与视频前端设备相连的接入交换机，该装置包括邻居监听单元以及信息上报单元，其中：

邻居监听单元，用于通过邻居发现协议从接入交换机获取接入交换机的IP地址以及自身的接入端口标识；

信息上报单元，用于将所述接入交换机的IP地址以及所述接入端口标识携带在视频监控信令报文中发送给所述视频管理服务器。

本发明通过视频前端设备与网络管理服务器的联动，通过对接入交换机进行感知和管理，有效地将监控业务与网络之间深度融合起来，可达到缓解业务流量冲击交换机，保障用户关心的视频数据传输以及监控系统安全性的效果。

附图说明

图1是本发明一种I帧突发冲击接入交换机的示意图。

图2是本发明一种典型的应用场景抽象组网图。

图3是本发明一种实施方式中网络兼管装置以及网络协管装置的逻辑结构图。

图4是LLDP报文的TLV格式图。

具体实施方式

对于视频监控系统来说，事实上其包括两部分系统，一部分是负责承载数据的监控网络，另一部分运行在网络之上的监控业务系统。如果将监控业务系统比做交通运输工具组成的物流系统，那么监控网络就可以理解为道路交通系统，为前者提供承载服务。在传统的技术中，这两套系统各司其职。在本发明中，利用监控业务系统的特点，将监控业务系统与网络进行一定程度的融合，解决现有技术面临的技术难题。

请参考图2所示本发明应用环境，该应用环境为视频监控系统的简单抽象，该视频监控系统包括视频管理服务器、视频前端设备以及接入交换机。事实上视频监控系统中可能还包括数据管理服务器、网络存储设备、媒体转发服务器以及网络路由器等，由于本发明对这些设备未有改动，因此以下描述不再详细提及。视频前端设备可以为编码终端EC或者网络摄像机IPC等，其主要作用是将前端摄像机采集到的图像进行包括编码在内的各种处理，然后将视频数据封装在报文中输出，交换机主要用于将视频前端设备输出的数据报文通过网络发送到其他监控业务节点，比如媒体转发服务器、后端解码终端或者网络存储设备等等。

请参考图3，以计算机软件实现为例，本发明提供一种网络兼管装置，应用在视频管理服务器上，该装置与应用在视频前端设备上的网络协管装置相配合。其中所述网络兼管装置包括信息收集单元以及接入管理单元。所述网络协管装置包括邻居监听单元以及信息上报单元。

步骤101，邻居监听单元通过邻居发现协议从接入交换机获取接入交换机的IP地址以及自身的接入端口标识；

步骤102，信息上报单元将所述接入交换机的IP地址以及所述接入端口标识携带在视频监控信令报文中发送给所述视频管理服务器。

步骤103，信息收集单元从所述视频监控信令报文中获取接入交换机的IP地址以及所述接入端口标识，并将接入交换机的IP地址、所述接入端口标识以及视频前端设备标识保存在接入管理表中；

步骤104，在有面向视频前端设备的管理需求时，接入管理设备生成针对该视频前端设备对应的接入端口的网络管理命令，并将该网络管理命令携带在网络管理报文中下发到该接入交换机。

在本发明优选方式中，邻居监听单元使用LLDP协议来获取接入交换机的相关信息，本发明并不排除其他厂商的私有协议，比如CDP（CiscoDiscovery Protocol）以及EDP协议（Extreme Discovery Protocol）等等。LLDP协议（Link Layer Discovery Protocol，链路层发现协议）是目前在主流交换机产品中被最为广泛地支持的标准协议。交换机上电之后通常都会定期通过各个端口向邻居发送LLDP协议报文，将自身的各种信息携带在TLV中通告给邻居，请参考图4所示的LLDP报文的TLV格式。

本实施方式利用这一特点在视频前端设备上按照LLDP协议的要求对接入交换机发出的LLDP的协议报文进行监听，从接入交换机发送的LLDP协议报文获得接入交换机的IP地址以及接入端口标识。需要说明的是，这个接入端口是视频前端设备的接入端口，并且该标识是接入交换机上定义的标识。另外，视频前端设备在网络中的地位类似与PC或者服务器，是实际通信的起点和终点。本发明优选的方式中，并不需要在视频前端设备上实现完整的LLDP协议，邻居监听单元只需要能够解析LLDP协议报文即可完成基本目的。

在获取到接入交换机的IP地址以及接入端口标识之后，信息上报单元可以将接入交换机的IP地址以及接入端口标识携带在注册报文等各种信令报文中发送给视频管理服务器。本发明有别于传统思路的是，交换机的IP地址（通常也称为管理地址或者管理IP）以及端口标识事实上是网络管理的参数和依据，但本发明将这些参数和依据放在监控业务信令通道中上报给监控业务节点--视频管理服务器。信息收集单元从信令报文时，可以从信令报文中获得接入交换机的IP地址以及接入端口标识，然后将接入交换机的IP地址以及所述接入端口标识，并将接入交换机的IP地址、所述接入端口标识以及视频前端设备标识保存在接入管理表中。

这三者的对应关系允许接入管理设备可以有针对性地对接入交换机的端口进行管理调整。因为视频管理服务器的管理行为始终是与视频前端设备上的监控业务有关联，对接入交换机的管理并非单纯的网络管理；单纯的网络管理通常由网络管理服务器（NMS）实现。正因如此，接入管理表中需要引入视频前端设备的标识。请参考表1的示例，事实上，接入管理表中的任意一个表项表达的含义是：一个特定视频前端设备是通过哪个交换机的哪个接入端口接入到网络中来的。需要注意的是：这里的接入端口标识是示例性的，事实上接入交换机发送过来的接入端口标识是交换机内部的参数。

序号	视频前端设备标识	接入交换机IP	接入端口标识
				1	EC1	192.168.0.102	Eth1
	EC2	192.168.0.103	Eth3
					IPC1	10.0.0.22	Eth8
	IPC2	10.0.0.23	Eth15
				......	......	......	......

表1

视频管理服务器的接入管理单元可以运行SNMP等通用的网络管理协议，当然其并不需要做到网络管理服务器那样很复杂的网络管理功能实现，只要能够进行一些关键性的设备及端口配置即可。视频管理服务器的对接入交换机的管理往往起源于监控业务本身的需求，其启动管理可能来自管理人员的手工触发，也可能是视频管理服务器发现监控业务状况满足预定条件而自动触发的。与监控业务密切相关的网络管理命令包括三种：端口流控命令、端口开关命令或优先级设置命令。

举例来说，视频管理服务器上可以运行一些业务监控程序，一旦发现某个接入交换机业务量较大的时候，其可以分析接入交换机上的接入总速率是否超过阈值，如果是则可以向接入交换机下发一个或者多个端口流控命令，端口流控命令主要是用来开启或者关闭端口流控功能的。在接入总速率过大时，则启动至少部分端口的流控功能，这样就可以缓解接入交换机的接入压力。同样的道理，当接入交换机业务量下降到正常水平或者以下时，则可以通过发送端口流控命令再将至少部分端口上流控功能关闭。

再比如说，当监控业务流量比较大的时候，如果接入交换机上启动流控可能会影响到用户特别关心的视频数据。假设用户特别关心某一路视频数据，其可以视频管理服务器的接入管理单元下发对应的优先级设置命令要求接入交换机将对应的接入端口上收到的报文标记为较高优先级的报文。当然如果用户觉得某些视频数据基本不重要或者在某个时间段内意义不大，则可以下发对应的优先级设置命令要求交换机将对应的接入端口上收到的报文标记为较低优先级的报文。

视频管理服务器除了通过管理接入交换机来实现间接规划业务之外，还可以实现其他效果，最为典型的就是安全功能。在优选的方式中，信息上报单元可以定期上报通过预定的监控业务信令报文接入交换机IP和接入端口标识），视频管理服务器的信息采集单元在预定时间内没有收到该预定的监控业务信令报文时，通知接入管理单元处理。此时接入管理单元可以理解为原来的视频前端设备已经离线。为了防范攻击者恶意拔掉视频前端设备网线，接入攻击者自己的主机来对网络实施攻击，接入管理单元可以在收到通知之后向对应的接入交换机下发对应的网络管理命令，以命令交换机将与该视频前端设备对应的接入端口关闭掉。这样一来，攻击者就算拔掉视频前端设备的网线，插上自己的攻击主机，由于攻击主机不会上报上述信令报文，这将导致其所接入的端口很快被关闭掉。而攻击者想伪造相同的监控业务信令报文也比较困难，首先其必须实现LLDP监听以及上报，而且需要知道预定时间的大小以及视频前端设备标识这些信息，因此难度非常大。

以上描述了几种典型的视频管理服务器兼职网络管理的示例，事实上本发明支持更多的管理应用，开发者可以参考上述示例结合实际需要开发更多的特性，来完善监控业务与网络之间在管理层面上的有机融合。

如前所述，由于很多交换机都支持LLDP协议。在优选的方式中，本发明可在此基础上进行进一步的优化。在优选的方式中，所述协管装置还包括信息发布单元，用于通过邻居发现协议报文向接入交换机发布自身的设备参数。这些设备参数包括但不限于自身的设备名称（通常用作设备标识）、MAC地址、IP地址以及ONvif协议支持信息等。交换机收到LLDP协议报文后，会将视频前端设备视为自身的邻居，将其上述参数保存在自身的MIB中。而相应地，管理服务器上的网络兼管装置可以进一步包括管理查询单元，用于通过网络管理通道查询接入交换机的MIB信息从而获取通过该接入交换机接入网络的视频前端设备的各种参数。这些参数对于视频监控业务来说是有意义的，比如说是否支持ONvif协议就有显著的意义。当视频前端设备不支持这种安防重要互通标准时，管理查询单元可以通知接入管理单元。接入管理单元可以通过管理通道向接入交换机关闭对应的接入端口，不允许该视频前端设备接入网络。当然这里的关闭是指数据层面的关闭，LLDP协议报文的交互不受影响。本发明通过视频前端设备与网络管理服务器的联动，通过对接入交换机进行感知和管理，有效地将监控业务与网络之间深度融合起来，可达到缓解业务流量冲击交换机，保障用户关心的视频数据传输以及监控系统安全性的效果。

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 (9)

1.一种网络兼管装置，应用于视频监控系统的视频管理服务器上，其中该监控系统还包括视频前端设备以及与视频前端设备相连的接入交换机，该装置包括信息收集单元以及接入管理单元，其特征在于：

信息收集单元，用于接收视频前端设备发送的预定监控业务信令报文，并从该信令报文中获取接入交换机IP地址以及接入端口标识，并将该视频前端设备标识、接入交换机IP地址以及接入端口标识对应保存在接入管理表中；

接入管理单元，用于在有面向视频前端设备的管理需求时，生成针对该视频前端设备对应的接入端口的网络管理命令，并将该网络管理命令携带在网络管理报文中下发到该接入交换机。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述网络管理命令包括端口流控命令、端口开关命令或优先级设置命令中的一种。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述信息收集单元，进一步用于在预定时间内没有收到所述预定监控业务信令报文时，通知接入管理单元，所述接入管理单元在收到该通知时，向该接入交换机发送端口关闭命令，以将接入交换机上对应接入端口关闭。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述管理查询单元，进一步用于查询接入交换机的MIB信息，并从中获取所述视频前端设备的设备参数。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述设备参数至少包括ONvif协议的支持信息，当该视频前端设备不支持ONvif协议时，管理查询单元通知接入管理单元，接入管理单元收到该通知时向接入交换机发送端口关闭命令，以将接入交换机上对应接入端口关闭。

6.一种网络协管装置，应用于视频监控系统的视频前端设备上，其中该监控系统还包括视频管理服务器以及与视频前端设备相连的接入交换机，该装置包括邻居监听单元以及信息上报单元，其特征在于：

邻居监听单元，用于通过邻居发现协议从接入交换机获取接入交换机的IP地址以及自身的接入端口标识；

信息上报单元，用于将所述接入交换机的IP地址以及所述接入端口标识携带在视频监控信令报文中发送给所述视频管理服务器。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述邻居发现协议为LLDP协议。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于：还包括：

信息发布单元，用于通过邻居发现协议报文向接入交换机发布自身的设备参数。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述设备参数至少包括ONvif协议的支持信息。

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