CN103763139B - 一种自动故障恢复直播时移传输系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动故障恢复直播时移传输系统，该自动故障恢复直播时移传输系统数据源检查模块、信令控制模块、数据传输模块、数据选路模块、选路备份模块；其中，数据源检查模块用于检测该系统若干直播源，并将若干直播源中一直播源输入至数据传输模块；数据传输模块用于接收并分组化直播源的数据，并通过数据传输模块在各个服务器之间传输，将该直播源的数据传输至一边缘节点；数据选路模块用于确定分组数据的传输路径，且所述数据传输模块按所述数据选路模块选择的传输路径传输所述直播源的数据；选路备份模块用于备份存储多条传输路径；通过信令控制模块发送和接收信令。通过本发明有效实现数据传输过程的自动故障恢复和时移传输。

Description

一种自动故障恢复直播时移传输系统及其方法

技术领域

本发明涉及媒体传播设备领域，尤其涉及一种自动故障恢复直播时移传输系统及其自动故障恢复直播时移传输方法。

背景技术

随着IP网络的迅速发展，流媒体正逐步成为一项主要业务，尤其是直播流的时移回看业务。在直播时移回看系统中，直播数据被采集并保存在IDC数据中心，然后将数据下发到各省或者地方的区域IDC中心，在由区域IDC中心将数据下发到各个边缘节点，为用户提供服务，因此对直播数据的传输质量和性能要求极高。在直播的时移系统中，如何在现有网络上改善、提高直播流的传输质量，以满足多媒体业务的QoS要求，保证用户观看回看、时移、直播等节目的流畅性，是一项非常有意义的研究课题。

现有的直播数据传输技术，主要是采用中心节点直接将数据下发到目的服务器上面，这样导致的问题就是目的服务器对中心服务器的依赖性很高。当中心服务器和目的服务器间网络出现故障或者在网络高峰期、网速波动大的时候，目的服务器对直播的数据会出现延迟、丢包等情况，并且在出现这个情况时，不仅对实时直播有影响，还对后期用户进行直播回看的时候也有影响，从而得不到自动恢复。

因此，针对直播流业务具有数据量大、连续性传输，实时性和可靠性要求高，以及直播时移系统的分层传输等特点，我们有必要提出一种自动故障恢复直播时移传输系统；通过该自动故障恢复直播时移传输系统充分运用系统中各个数据中心间的带宽，降低目的数据节点对中心数据节点的依赖性，保证数据传输的实时性和可靠性。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明旨在提供降低目的数据节点对中心数据节点的依赖性，保证数据传输的自动故障恢复直播时移传输系统。

为了达到上述目的，本发明公开了一种自动故障恢复直播时移传输系统，所述自动故障恢复直播时移传输系统包括数据源检查模块、信令控制模块、数据传输模块、数据选路模块、选路备份模块；其中，所述数据源检查模块连接若干直播源和所述数据传输模块，所述数据源检查模块用于检测所述直播源的数据，并将所述若干直播源中一直播源输入至所述数据传输模块；所述数据传输模块连接所述数据源检查模块，所述数据传输模块接收并分组所述直播源的数据，将所述直播源的数据在各个服务器之间传输，并将所述直播源的数据发送至一边缘节点；所述数据选路模块连接所述数据传输模块和所述选路备份模块，所述数据选路模块用于选择所述直播源的分组数据的传输路径，且按该传输路径传输所述分组数据；所述选路备份模块连接所述数据选路模块，所述选路备份模块用于备份存储多条传输路径，并供所述数据选路模块获取所述传输路径；所述信令控制模块分别连接所述数据选路模块和所述选路备份模块，所述数据选路模块和所述选路备份模块均通过所述信令控制模块发送和接收信令。通过该自动故障恢复直播时移传输系统使直播源数据传输过程中能够根据该数据选路模块和选路备份模块在传输过程中将直播源数据在空闲的传输路径传输，避免数据丢失和网络拥堵。

较佳地，所述数据源检查模块连接若干外部的直播源，所述数据源检查模块用于检测所述直播源的质量，并确定一质量稳定的直播源作为所述数据传输模块的输入，并将该质量稳定的直播源输入至所述数据传输模块。

较佳地，所述信令控制模块通过服务器间直接TCP协议发送所述信令，即服务器间的信令是点对点直接发送，而不会通过服务器中转发送，从而保证信令的完整性和及时性。

较佳地，所述数据传输模块用于接收所述直播源的数据，并将所述直播源的数据分组，且所述数据传输模块通过UDP流控传输服务器间直播源的数据。

较佳地，所述数据传输模块包括数据实时发送单元和数据完整发送单元；其中，所述数据实时发送单元用于控制数据的发送缓存、数据队列长度和数据发送路径并实时发送所述数据源的数据；所述数据完整发送单元用于检查接收的实时分组数据的数据丢失情况，且数据丢失时通过所述数据完整发送单元向所述实时分组数据的同级节点或父节点请求重发所述实时分组数据；通过该数据实时发送单元和数据完整发送单元进行传输数据，不仅可以减少上层节点到下层节点的网络带宽，充分使用同层服务器之间的带宽，而且还能减少下层节点对上层节点的网络稳定性的依赖，并保证所述实时分组数据接收的完整性，从而提高整个系统的稳定性。

较佳地，通过所述数据选路模块用于选择确定所述直播源的分组数据的传输路径以及所述传输路径中数据发送的比率；所述数据选路模块通过该比率确定各个分组数据的传输路径，且所述数据选路模块转发各个分组数据；从而通过该数据选路模块确定分组数据的传输路径，实现整个系统中服务器间带宽的均衡负载。

较佳地，通过所述选路备份模块用于备份多条数据传输路径，所述数据传输模块和所述数据选路模块在网络故障时分别选择备用的数据传输路径并通过该备用的数据传输路径传输数据；即该数据选路模块和数据传输模块切换到备份的数据传输路径上，从而保证系统能够立即恢复，从而不会导致某个节点出现数据丢失的情况。

本发明还提出一种自动故障恢复直播时移传输方法，利用自动故障恢复直播时移传输系统进行自动故障恢复，包括如下步骤：

S1：通过数据源检查模块对一编码系统的输出的数据源进行质量检查，并将该系统中质量稳定的数据源作为数据输入；

S2：通过该数据传输模块根据该数据源检查模块选定的数据源进行数据源数据在相邻服务器之间进行数据发送和接收；

S3：该数据源数据传输过程中，通过该数据选路模块对该数据源数据进行分组，并对该分组后的分组数据进行路径选择，对每一组分组数据指定路径传输；

S4：该数据备份模块在该系统稳定传输数据过程中，备份数据传输的传输路径，并在系统发生故障时，该数据备份模块将分组数据切换到备份的数据传输路径上进行传输，从而保证该系统能够立刻恢复数据，并保证数据完整实时传输。

较佳地，所述步骤S4进一步包括：首先通过该数据备份模块备份多条带宽空闲的数据传输路径，并选择其中一条最短路径进行数据传输，其余路径保存作为备用路径；如果当前传输路径网络带宽流量不足，则中心服务器从备用路径中选择出多条数据传输路径同时发送数据，并在多条传输路径中进行流量均衡处理。

较佳地，所述步骤S4还包括：所有传输路径发生断网等情况时，所述数据选路模块重新确定并选择一条数据传输路径用于数据传输，从而保证该数据源数据在数据传输进行路径传输时能够快速切换并保证数据源数据的完整性和实时性。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明的自动故障恢复直播时移传输系统通过编码转码系统，将普通的电视信号输出为流，对其进行数据分组，并根据相邻层次的服务器的实时流量速度及带宽质量，导向数据包的发送路径，使直播数据能快速分发到边缘服务器，为用户提供直播、时移、回看等服务，并通过控制各层服务器之间的流量，采用数据、信令的管理来分配整个系统服务器间流量等资源。

2、本发明的自动故障恢复直播时移传输系统通过数据传输模块和数据选路模块，其通过不同的数据传输路径，使数据实现最短路径的实时传输和完整传输，不仅有效提高了数据传输的可靠性，而且通过同一分组数据能够有不同的传输路径的选择，大大提高了系统网络流量的均衡负载。

附图说明

图1为本发明自动故障恢复直播时移传输系统的结构框图。

具体实施方式：

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细的描述本发明。然而，本发明可以以不同形式、规格等实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使更多的有关本技术领域的人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚可见，可能放大或缩小了相对尺寸。

现参考图1详细描述根据本发明实施的自动故障恢复直播时移传输系统，如图1所示，本发明提供的自动故障恢复直播时移传输系统包括数据源检查模块、信令控制模块、数据传输模块、数据选路模块、选路备份模块；该数据源检查模块连接若干直播源和数据传输模块，通过该数据源检查模块检查外部输入的若干直播源，并将其中的一个直播源作为数据传输模块的输入，并输入至该数据传输模块；该数据传输模块连接数据源检查模块，该数据传输模块接收该直播源的数据，并将该直播源的数据进行分组形成多个分组数据，该直播源的数据在各个服务器间通过该数据传输模块传输，直至该直播源的数据传输至一边缘节点；该数据选路模块连接数据传输模块和选路备份模块，该自动故障回复直播时移传输系统通过该数据选路模块选择确定该数据传输模块传输的分组数据的传输路径，并通过该数据传输模块按照该数据选路模块选择确定的传输路径进行分组数据传输；该自动故障回复直播时移传输系统通过该选路备份模块备份存储多条传输路径，以供该数据传输模块选择并切换传输路径；该数据选路模块和选路备份模块均通过该信令控制模块发送和接收该系统中用于服务器发送数据请求或检查服务器间带宽的信令，从而通过该信令控制模块对整个系统中服务器的使用情况、网络带宽情况进行统计。且在具体实施过程中，如图1所示，包括该中心节点和边缘节点，该中心节点内分别设置数据源检查模块、信令控制模块、数据传输模块、数据选路模块、选路备份模块，而该边缘节点内设置有信令控制模块、数据传输模块、数据选路模块、选路备份模块；通过该中心节点中的数据源检查模块连接外部的直播源，并检查该直播源，且该中心节点和边缘节点之间分别通过数据传输模块传输分组数据；且通过该信令控制模块分别发送和接收信令；从而该自动故障回复直播时移传输系统将直播源输出为流，并对直播源数据进行数据分组，根据相邻层次的服务器的实时流量速度及带宽质量、导向数据包的发送路径，使直播流的数据能够快速发送至边缘服务器，从而为用户提供直播、时移、回看等服务；并且该自动故障回复直播时移传输系统通过统一分组数据能有不同传输路径的选择，大大提高了系统网络流量的均衡负载。

其中，该数据源检查模块连接该自动故障恢复直播时移传输系统的直播源，通过该数据源检查模块对直播源的质量进行检测，从而选择一质量稳定的直播源作为数据传输模块的输入；由于在多个直播源之间的数据具有一定的差异，为了维护系统中数据的稳定性，只有在数据源检查模块明确检查出该直播源的数据错误时，该系统进行直播源的切换。该信令控制模块主要负责系统中用于服务器发送数据请求或检查服务器间网络带宽等情况的信令的发送和接收，且在本系统中均通过服务期间直接TCP协议发送该信令，即服务器间的信令是点对点直接发送，而不会通过服务器中转发送，从而保证信令的完整性和及时性。

在具体实施过程中，该数据传输模块接收直播源的数据，并将该直播源的数据进行分组化，发送与接收该直播源的数据，且该数据传输模块通过UDP流控传输直播源的数据；而且该数据传输模块还包括数据实时发送单元和数据完整发送单元，通过该数据实时发送单元控制直播源数据的发送缓存、数据队列长度和数据发送路径，从而保证该数据能够实时到达目的节点，而不出现不可接受的数据延迟；通过该数据完整发送单元检查接收到的实时分组数据的数据丢失情况，且在数据丢失时，该数据完整发送单元向该数据实时分组数据的同级节点或父节点请求重新发送该实时分组数据，从而避免数据丢失，保证实时分组数据接收的完整性。而且，在实施过程中，由于现有技术中TCP是基于协议层的端对端的传输控制协议，该协议是一种简单、固定的流控机制，根本不能适应目前广域网带宽波动性大、延迟时间变化大、网络质量不稳定的环境，从而导致传输速度慢；因此需要增加带宽，然而在现有技术中增加相应的带宽却得不到充分使用，且在网络高峰期时，当使用带宽到达出口带宽三分之二的时候会出现比较严重的网络延迟。因此，该自动故障恢复直播时移传输系统通过UDP流控传输保证数据的实时到达。另外，由于该UDP协议是一种无连接的传输层协议，使其数据传输的完整性不能得到保证；从而该数据传输模块通过设置数据完整发送模块；其中，该系统中的服务器从中心到边缘分层划分，确定服务器间的父子节点和区域间子节点的关系，该父节点负载子节点的输出传输，并采用父子数据恢复机制和局部数据恢复机制相结合的方式，保证实时数据的恢复；从而使该数据完整发送模块检测该传输的分组数据中是否有数据丢失，如果有数据丢失，则通过该数据完整发送模块发送一数据请求至该分组数据的同级节点或父节点，使该分组数据重新发送，从而避免数据丢失，保证实施分组数据的完整性，并能够保证自动故障的恢复。通过该数据实时发送单元和数据完整发送单元进行传输数据，不仅可以减少上层节点到下层节点的网络带宽，充分使用同层服务器之间的带宽，而且还能减少下层节点对上层节点的网络稳定性的依赖，从而提高整个系统的稳定性。

而且，在实施过程中，为了保证该数据传输模块传输的直播源的数据能够在较短或较通畅的传输路径传输，该自动故障回复直播时移传输系统设置有数据选路模块和选路备份模块；其中，该数据选路模块根据信令控制模块统计的各个节点间网络带宽使用率、网络带宽稳定性能，为一当前传输的分组数据确定一组数据传输路径以及各个传输路径中数据发送的比率，从而使数据选路模块按这个比率，逐步为每个分组数据确定传输路径，并进行分组数据的转发。在本实施例中，该数据选路模块通过服务器间精确的带宽使用率、数据延迟时间等信息，确定控制分组数据在服务器间的传输路径，从而实现整个系统中服务器间带宽的均衡负载，而且，该数据选路模块将确定数据传输路径和数据转发分离，使得中心节点只需要指定每个分组数据的传输路径，从而允许统一分组数据能够有不同的传输路径，降低了对中心节点的依赖性并大大提高系统网络流量的均衡负载。

另外，在具体实施过程中，由于在数据传输过程中，容易出现网络拥堵等网络故障，因此，该自动故障回复直播时移传输系统设置有选路备份模块，通过该选路备份模块在该系统稳定传输的情况下创建一个备份的传输选路（包括多个传输路径），当系统发生故障，导致分组数据传输不能到达的时候，该系统将切换到备份的传输路径上，保证系统能够立刻恢复，而不会导致某个节点出现数据丢失。而且，在实施过程中，该选路备份模块备份多条带宽比较空闲的传输路径，该分组数据可以选择一条最短传输路径传输数据，并将其他传输路径保存作为备用路径；如果当前路径网络带宽流量不足时，服务器可从备用的传输路径中选择出多条传输路径同时发送分组数据，并在多条传输路径中进行流量均衡；如果主路径出现断网等严重情况时，该数据选路模块可重新确定选择一条主路径用于数据传输，从而保证数据传输过程中能够快速切换传输路径，保证数据的完整性和实时性。

在具体实施过程中，通过多个服务器间该自动故障恢复直播时移传输系统各个模块的连接，可通过该系统进行自动故障回复直播时移，具体包括如下步骤：

S1：通过数据源检查模块对一编码系统的输出的数据源进行质量检查，并将该系统中质量稳定的数据源作为数据输入；

S2：通过该数据传输模块根据该数据源检查模块选定的数据源进行数据源数据在相邻服务器之间进行数据发送和接收；

S3：该数据源数据传输过程中，通过该数据选路模块对该数据源数据进行分组，并对该分组后的分组数据进行路径选择，对每一组分组数据指定路径传输；

S4：该数据备份模块在该系统稳定传输数据过程中，备份数据传输的传输路径，并在系统发生故障时，该数据备份模块将分组数据切换到备份的数据传输路径上进行传输，从而保证该系统能够立刻恢复数据，并保证数据完整实时传输；具体的：首先通过该数据备份模块备份多条带宽空闲的数据传输路径，并选择其中一条最短路径进行数据传输，其余路径保存作为备用路径；如果当前传输路径网络带宽流量不足，则一中心服务器从备用路径中选择出多条数据传输路径同时发送数据，并在多条传输路径中进行流量均衡处理；而且在所有传输路径发生断网等情况时，该数据选路模块重新确定并选择一条数据传输路径用于数据传输，从而保证该数据源数据在数据传输进行路径传输时能够快速切换并保证数据源数据的完整性和实时性。

另外，本发明通过将直播源数据分组，根据相邻层次的服务器的实时流量速度及带宽质量、导向数据包的发送路径，并且通过数据传输模块、数据选路模块和选路备份模块对数据传输路径进行选择、备份和传输，使数据传输过程中可根据数据选路模块选择传输路径，并根据选路备份模块备份多条路径，并在网络故障时能够切换到其他传输路径传输数据，从而使直播源发送到边缘服务器，从而有效避免了数据传输过程中因系统错误或网络故障导致数据丢失及无法恢复。

然而，我们应该认识到，本发明并不以此为限，该数据选路模块和选路备份模块对路径的选择和备份并不以本实施例提出的备份路径为限，可通过备份不同路径，并指定较短路径供数据传输模块传输数据，并且在网络故障时，能够从备份路径中查找和确定备份路径中较短路径，从而对直播源数据进行快速传输。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动在内。

Claims (9)

1.一种自动故障恢复直播时移传输系统，其特征在于，所述自动故障恢复直播时移传输系统包括数据源检查模块、信令控制模块、数据传输模块、数据选路模块、选路备份模块；

其中，所述数据源检查模块连接若干直播源和所述数据传输模块，所述数据源检查模块用于检测所述若干直播源，并将所述若干直播源中一直播源输入至所述数据传输模块；

所述数据传输模块连接所述数据源检查模块，所述数据传输模块用于接收并分组所述直播源的数据，将所述直播源的数据在各个服务器之间传输，并将所述直播源的数据发送至一边缘节点；

所述数据选路模块连接所述数据传输模块和所述选路备份模块，所述数据选路模块用于选择所述直播源的分组数据的传输路径，且按该传输路径传输所述分组数据；

所述选路备份模块连接所述数据选路模块，所述选路备份模块用于备份存储多条传输路径，并供所述数据选路模块获取所述传输路径；在当前传输路径的网络带宽流量不足时，所述数据选路模块用于从备份传输路径中选择出多条传输路径同时传送数据，并在多条传输路径中进行流量均衡处理，且在系统发生故障时，所述数据选路模块用于将分组数据切换到备份传输路径上进行传输；

所述信令控制模块分别连接所述数据选路模块和所述选路备份模块，所述数据选路模块和所述选路备份模块均通过所述信令控制模块发送和接收信令。

2.根据权利要求1所述的自动故障恢复直播时移传输系统，其特征在于，所述数据源检查模块连接若干外部的直播源，所述数据源检查模块用于检测所述直播源的质量，并确定一质量稳定的直播源输入至所述数据传输模块。

3.根据权利要求1所述的自动故障恢复直播时移传输系统，其特征在于，所述信令控制模块通过服务器间的直接TCP协议发送所述信令。

4.根据权利要求2所述的自动故障恢复直播时移传输系统，其特征在于，所述数据传输模块用于接收所述直播源的数据，并将所述直播源的数据分组，且所述数据传输模块通过UDP流控传输所述直播源的数据。

5.根据权利要求4所述的自动故障恢复直播时移传输系统，其特征在于，所述数据传输模块包括数据实时发送单元和数据完整发送单元；其中，所述数据实时发送单元用于控制数据的发送缓存、数据队列长度和数据发送路径并实时发送所述数据源的数据；所述数据完整发送单元用于检查接收的实时分组数据的数据丢失情况，且通过所述数据完整发送单元向所述实时分组数据的同级节点或父节点请求重发所述实时分组数据。

6.根据权利要求1或5所述的自动故障恢复直播时移传输系统，其特征在于，所述数据选路模块用于选择所述直播源的分组数据的传输路径以及所述传输路径中数据发送的比率；所述数据选路模块通过该比率确定各个分组数据的传输路径，且所述数据选路模块转发所述分组数据。

7.根据权利要求1所述的自动故障恢复直播时移传输系统，其特征在于，所述选路备份模块用于备份多条数据传输路径，所述数据传输模块和所述数据选路模块在网络故障时分别选择备用的数据传输路径并通过该备用的数据传输路径传输数据。

8.一种自动故障恢复直播时移传输方法，利用如权利要求1所述的自动故障恢复直播时移传输系统进行自动故障恢复，其特征在于，包括如下步骤：

S1：通过数据源检查模块对一编码系统的输出的数据源进行质量检查，并将该系统中质量稳定的数据源作为数据输入；

S2：通过该数据传输模块根据该数据源检查模块选定的数据源进行数据源数据在相邻服务器之间进行数据发送和接收；

S3：该数据源数据传输过程中，通过该数据选路模块对该数据源数据进行分组，并对该分组后的分组数据进行路径选择，对每一组分组数据指定路径传输；

S4：该数据备份模块在该系统稳定传输数据过程中，备份数据传输的传输路径，并在系统发生故障时，该数据备份模块将分组数据切换到备份的数据传输路径上进行传输，从而保证该系统能够立刻恢复数据，并保证数据完整实时传输；

所述步骤S4进一步包括：首先通过该数据备份模块备份多条带宽空闲的数据传输路径，并选择其中一条最短路径进行数据传输，其余路径保存作为备用路径；如果当前传输路径网络带宽流量不足，则一中心服务器从备用路径中选择出多条数据传输路径同时发送数据，并在多条传输路径中进行流量均衡处理。

9.根据权利要求8所述的自动故障恢复直播时移传输方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：所有传输路径发生断网情况时，所述数据选路模块重新确定并选择一条数据传输路径用于数据传输，从而保证该数据源数据在数据传输进行路径传输时能够快速切换并保证数据源数据的完整性和实时性。