CN103780429A

CN103780429A - 一种调整交换机接口工作速率的方法和装置

Info

Publication number: CN103780429A
Application number: CN201410026167.5A
Authority: CN
Inventors: 周迪; 王军
Original assignee: Zhejiang Uniview Technologies Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Uniview Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2034-01-20
Also published as: CN103780429B

Abstract

本发明提供一种调整汇聚交换机接口工作速率的方法，该方法应用于视频管理服务器，该方法包括：A、通过SNMP协议查询汇聚交换机的MAC地址表，获得汇聚交换机各连接接入交换机的接口上学习到的MAC地址；B、根据当前本地记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息，并进一步结合汇聚交换机各接口上学习到的MAC地址信息计算该汇聚交换机各接口的速率；C、将速率小于预设阈值的接口的工作速率调整为100M；将速率大于等于预设的阈值的接口的工作速率调整为1000M。本发明方案，由视频管理服务器根据当前网络中需要承载的码流，坚持适用原则，动态调整汇聚交换机接口的速率，以此解决汇聚交换机出接口的带宽可能不够而导致的丢包问题。

Description

一种调整交换机接口工作速率的方法和装置

技术领域

本发明涉及视频监控网络技术领域，尤其涉及一种调整交换机接口工作速率的方法和装置。

背景技术

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，主要是因为其所承载的IP视频监控数据包有着自身的特点。众所周知，IP视频数据包分为I帧、P帧，有时还包括B帧。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。此时，几路I帧数据的叠加有可能会瞬间超过该网络设备出端口速率，这样将导致视频数据包的丢失，给用户的实际体验就是图像花屏、卡顿不流畅。

请参图1，两个视频编码器发送的I帧数据同时到达了接入层交换机，如果该两路数据需要的发送速率超过该接入层交换机出端口的速率，则接入层交换机将丢掉一些数据包。该技术问题，本申请人在中国专利申请201310541216.4中已经提出了相关解决方法。

现在，本申请人发现，在监控点位较多的监控网络中，不光接入交换机上会存在码流突发瞬间超出接口速率的问题，在汇聚层交换机上也会存在同样的风险。如图2所示的大型视频监控网络，每个汇聚交换机包含众多与接入交换机相连的接口。如果这些接口的媒体流瞬时很大，这样该汇聚交换机的出端口，即与核心交换机相连的端口将无法承受。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种调整汇聚交换机接口工作速率的方法，该方法应用于视频管理服务器，该汇聚交换机和视频管理服务器位于视频监控网络中，该视频监控网络还包括若干接入交换机和监控前端设备；其中若干监控前端设备通过若干接入交换机接入该视频监控网络，所述接入交换机连接到所述汇聚交换机，该方法包括：A、通过SNMP协议查询汇聚交换机的MAC地址表，获得汇聚交换机各连接接入交换机的接口上学习到的MAC地址；B、根据当前本地记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息，并进一步结合汇聚交换机各接口上学习到的MAC地址信息计算该汇聚交换机各接口的速率；C、将速率小于预设阈值的接口的工作速率调整为100M；将速率大于等于预设的阈值的接口的工作速率调整为1000M。

优选地，步骤B包括：B1、确认该汇聚交换机各接口学习到的MAC地址与所述监控前端设备的对应关系；B2、根据当前本地记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息统计汇聚交换机各接口对应到的监控前端设备当前发送的媒体流速率；B3、将汇聚交换机同一接口下的监控前端设备发送的媒体流速率相加得到该汇聚交换机该接口当前的速率。

优选地，所述步骤B在本地记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息变化的条件下触发执行。

优选地，步骤B1具体为：如果所述监控前端设备在向视频管理服务器进行注册的时候携带自身的MAC地址，则根据注册报文中的MAC地址与监控前端设备对应关系将汇聚交换机各接口学习到的MAC地址与所述监控前端设备进行对应。

优选地，步骤B1具体为：在所述监控前端设备在向视频管理服务器进行注册的时候不携带自身的MAC地址而携带IP地址时，利用RARP协议获得汇聚交换机各接口上学习到的MAC地址和IP地址的对应关系，从而建立各接口上学习到的MAC地址和各监控前端设备的对应关系。

基于同样的构思，本发明还提供一种调整汇聚交换机接口工作速率的装置，该装置应用于视频管理服务器，该汇聚交换机和视频管理服务器位于视频监控网络中，该视频监控网络还包括若干接入交换机和监控前端设备；其中若干监控前端设备通过若干接入交换机接入该视频监控网络，所述接入交换机连接到所述汇聚交换机，该装置包括：MAC地址获取模块，用于通过SNMP协议查询汇聚交换机的MAC地址表，获得汇聚交换机各连接接入交换机的接口上学习到的MAC地址；接口速率计算模块，用于根据当前本地记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息，并进一步结合汇聚交换机各接口上学习到的MAC地址信息计算该汇聚交换机各接口的速率；接口速率调整模块，用于将速率小于预设阈值的接口的工作速率调整为100M；将速率大于等于预设的阈值的接口的工作速率调整为1000M。

优选地，接口速率计算模块在计算接口速率时，执行以下步骤：B1、确认该汇聚交换机各接口学习到的MAC地址与所述监控前端设备的对应关系；B2、根据当前本地记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息统计汇聚交换机各接口对应到的监控前端设备当前发送的媒体流速率；B3、将汇聚交换机同一接口下的监控前端设备发送的媒体流速率相加得到该汇聚交换机该接口当前的速率。

优选地，接口速率计算模块在视频管理服务器记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息变化的条件下执行接口速率的计算。

优选地，接口速率计算模块按照如下方式执行步骤B1：如果所述监控前端设备在向视频管理服务器进行注册的时候携带自身的MAC地址，则根据注册报文中的MAC地址与监控前端设备对应关系将汇聚交换机各接口学习到的MAC地址与所述监控前端设备进行对应。

优选地，接口速率计算模块按照如下方式执行步骤B1：在所述监控前端设备在向视频管理服务器进行注册的时候不携带自身的MAC地址而携带IP地址时，利用RARP协议获得汇聚交换机各接口上学习到的MAC地址和IP地址的对应关系，从而建立各接口上学习到的MAC地址和各监控前端设备的对应关系。

相较于现有技术，本发明实施例方案，由视频管理服务器来统一管理网络交换机的接口协商速率，根据当前网络中需要承载的码流，坚持适用原则，动态调整汇聚交换机接口的速率，以此解决若干接入交换机的突发码流在某一时刻迭加，超过汇聚交换机出接口的带宽而导致丢包的问题。

附图说明

图1是视频流量突发示例图。

图2是现有的一种视频监控组网图。

图3是本发明装置逻辑结构图。

图4是本发明实施例流程图。

图5是MAC地址表示例。

图6是SIP信令报文图。

具体实施方式

在大型的视频监控网络中，包括众多的监控前端设备。为了将这些监控前端设备接入到视频监控网络中，需要部署各类交换机。第一类为将监控前端设备接入视频监控网络的接入交换机；第二类为将各接入交换机进行汇聚的汇聚交换机；第三类为处于核心层的核心交换机。在该大型的视频监控网络中，同时存在的监控业务各相交错。比如说监控前端设备向存储设备开展的存储业务；监控后端设备针对某一个或多个监控前端设备发起实况业务等等。为了保证各种监控业务都顺利开展，需要具有良好的网络环境。针对存储流和实况流来讲，即在该等数据流传输过程中不出现丢包，使得实况播放不花屏，不卡顿，存储流准确完整。为此本发明提出了一种调整汇聚交换机接口工作速率的方案。以下通过具体实施例来描述该方法。

本发明的方法应用于视频管理服务器上。视频管理服务器作为视频监控网络的管理者，控制着各监控设备的接入以及监控业务的开展。各监控前端设备、监控后端设备等首先需要在视频管理服务器进行注册；在进行监控业务的时候，信令层面的交互都将有视频管理服务器的参与。同时，一些主流厂商的视频管理服务器还具备管理视频监控网络中的网络设备的能力。本发明实施例的调整汇聚交换机接口速率的装置运行在该视频管理服务器上。请参图3，以软件实现该装置为例，其包括：MAC地址获取模块、接口速率计算模块、接口速率调整模块。

进一步参图4的本发明实施例流程图。

S1、MAC地址获取模块通过SNMP协议查询汇聚交换机的MAC地址表，获得汇聚交换机各连接接入交换机的接口上学习到的MAC地址。

S2、接口速率计算模块根据当前本地记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息，并进一步结合汇聚交换机各接口上学习到的MAC地址信息计算该汇聚交换机各接口的速率。

S3、接口速率调整模块将速率小于预设阈值的接口的工作速率调整为100M；将速率大于等于预设阈值的接口的工作速率调整为1000M。

MAC地址获取模块通过标准的SNMP（简单网络管理协议）协议获取到网络中汇聚交换机的MAC地址表。以图2为例，假设获取到的汇聚层交换机1的MAC地址表的如图5。

在汇聚层交换机上，MAC地址学习在同一个以太网接口的，就可以判断这些MAC地址对应的监控前端设备是连接在同一台接入交换机上的，即这台汇聚交换机的该以太网接口上连接有这些监控前端设备。所以，根据图5，在此汇聚交换机的接口GigabitEthernet2/0/12上，连接有一接入交换机，该接入交换机下连接有MAC地址为000f-e22b-6c5c、3cd9-2bec-9488的监控前端设备；同样地，在该汇聚交换机的接口GigabitEthernet2/0/7上连接有一接入交换机，该接入交换机下连接有MAC地址为0000-0000-5182、000f-1019-1246、000f-e23f-a333、000f-e2aa-2556、48ea-6303-9675、5866-ba1e-8bca的监控前端设备。同样地可以得到该汇聚交换机其他接口上连接的监控前端设备。这个步骤可以在各监控前端设备上电启动，向视频管理服务器注册后执行。因为监控前端设备发送注册报文时，其MAC地址将被学习在汇聚交换机对应的接口上。采用标准的SNMP协议来实现步骤S1，网络设备无需修改即可达到目的，简单易于实现。

在得到汇聚交换机每个接口对应的MAC地址后，如何将这些MAC地址和具体的监控前端设备关联起来是需要进一步考虑的问题。监控前端设备在向视频管理服务器注册的时候会携带自身的设备名称、设备ID、IP地址等信息。在监控前端设备自动向视频管理服务器注册的情况下，监控前端设备在向视频管理服务器注册的时候携带的设备ID就是其自身的MAC地址。在这种情况下，将汇聚交换机每个接口上的MAC地址和具体的监控前端设备关联就顺理成章的完成了。在监控前端设备手动向视频管理服务器进行注册时，监控前端设备所携带的自身的设备ID是用户自定义的，该设备ID与MAC地址无关。在这种情况下，可以基于RARP协议来进行MAC地址和具体监控前端设备的关联。RARP协议是一个将主机的MAC地址转换为IP地址的协议。所以，通过RARP协议就得到了汇聚交换机各接口上MAC地址对应的IP地址。由于监控前端设备在向视频管理服务器注册的时候携带监控前端设备的IP地址，所以IP地址作为桥梁将MAC地址关联到了具体的监控前端设备。

如前文所述，视频管理服务器作为监控业务的管理者，监控前端设备的所有存储流以及实况流都是在视频管理服务器的信令控制下进行发送的。该控制信令的内容包括流的速率、承载协议等。例如，某监控后端设备需要实况某一路网络摄像机的视频图像，视频管理服务器会下发控制信令，该信令报文里会明确告知需要每秒多少速率的数据流，承载的协议是什么。请参图6的SIP协议报文中的信令内容。该监控信令中携带的媒体流速率是2048kb/s，承载的协议为UDP协议。

视频管理服务器在控制监控前端设备发送实况流、存储流后在本地记录流的相关信息。该信息可以包括：发送流的监控前端设备名称、IP地址、端口号；流的速率、承载协议；接收流的设备IP地址、端口号等等。一个媒体流表的示例如表1。

前端设备名	源IP地址	源端口号	速率	协议	目的IP地址	目的端口号
							IPC1	128.1.0.1	57420	2048kb/s	UDP	128.1.1.1	65821
IPC1	128.1.0.1	57421	2048kb/s	UDP	128.1.1.2	66475
							IPC1	128.1.0.1	68425	1024kb/s	TCP	128.1.2.3	69512
IPC2	128.1.0.2	56520	2048kb/s	UDP	128.1.1.4	64123
							IPC2	128.1.0.2	65213	1024kb/s	TCP	128.1.2.5	63254
IPC3	128.1.0.3	65481	2048kb/s	TCP	128.1.2.6	67562
							IPC4	128.1.0.4	57462	2048kb/s	TCP	128.1.2.7	56981

表1

有了上述流信息后，就可以汇总每个监控前端设备接口发送的速率。以表1为例，监控前端设备IPC1的接口速率为5120kb/s；IPC2的接口速率为3072kb/s；IPC3和IPC4的接口速率均为2048kb/s。

由于VM上的媒体流表根据监控业务的变化将进行更新。比如说，当前表1中IPC1往不同的接收端发送了三份媒体流，但是下一时刻，可能只需要发送两份（比如说一路实况被释放），这样汇聚交换机上相应接口下的流量总速率将发生变化。另外，同一个流的速率被调整后，也会导致汇聚交换机相应接口下流量总速率发生变化。由于监控业务都被视频管理服务器所管理，所以监控业务的任何变化视频管理服务器都能知晓。所以汇聚交换机某一端口下的监控业务发生变换时，视频管理服务器触发接口速率计算模块进行汇聚交换机该接口上流量总速率的计算。

接口速率计算模块进一步地计算汇聚交换机每个接口上的流量总速率。每个接口上流量总速率为该接口上所连接的监控前端设备发送的流量速率总和。假设汇聚交换机接口1上连接的监控前端设备为IPC1、IPC2、IPC3、IPC4，结合上述每个监控前端设备接口流量的汇总结果可以计算得到汇聚交换机接口1上的总速率约为10.2Mb/s。

接口速率调整模块将汇聚交换机接口速率小于预设阈值的接口的工作速率调整为100M，将速率大于等于预设阈值的接口的工作速率调整为1000M。比如说这里的阈值设置为70Mb/s，那么对于上述汇聚交换机接口1的工作速率将被设置为100M。接入交换机和汇聚交换机上电启动后各网络接口速率都为自协商模式，当汇聚交换机的某一接口的速率被设置为100M后，接入交换机和汇聚交换机该接口相连的接口速率会自动地调整为100M；同样的，当汇聚交换机的某一接口的速率被设置为1000M后，接入交换机和汇聚交换机该接口相连的接口速率会自动地调整为1000M。

实际上，设置接入交换机接口速率，让汇聚交换机自适应的根据接入交换机接口速率调整自身对应接口速率也是可以的。只是汇聚交换机相对于接入交换机更高端，基本上都属于可管理得交换机，而有些接入交换机属于无管理交换机，不支持接口速率的设置。因此调整汇聚交换机接口的速率相对更通用一些。

本发明实施例方案，由视频管理服务器来统一管理网络交换机的接口协商速率，根据当前网络中需要承载的码流，坚持适用原则，动态调整汇聚交换机接口的速率，以此解决若干接入交换机的突发码流在某一时刻迭加，超过汇聚交换机出接口的带宽而导致丢包的问题。

本发明方案另辟蹊径，突破常规思维（业界常规做法是终端设备接入交换机协商时不考虑实际承载数据流量大小以及业务类型，总是协商出两端都支持的能力最大集），根据实际网络接口所承载的数据流量大小，以及业务类型，巧妙的降低网络接口速率，遵循够用原则，调整网络接口速率控制具有视频报文突发特征的突发流，以此来避免丢包。本方案简洁、高效、方便。

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

1.一种调整汇聚交换机接口工作速率的方法，该方法应用于视频管理服务器，该汇聚交换机和视频管理服务器位于视频监控网络中，该视频监控网络还包括若干接入交换机和监控前端设备；其中若干监控前端设备通过若干接入交换机接入该视频监控网络，所述接入交换机连接到所述汇聚交换机，其特征在于，该方法包括：

A、通过SNMP协议查询汇聚交换机的MAC地址表，获得汇聚交换机各连接接入交换机的接口上学习到的MAC地址；

B、根据当前本地记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息，并进一步结合汇聚交换机各接口上学习到的MAC地址信息计算该汇聚交换机各接口的速率；

C、将速率小于预设阈值的接口的工作速率调整为100M；将速率大于等于预设的阈值的接口的工作速率调整为1000M。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B包括：

B1、确认该汇聚交换机各接口学习到的MAC地址与所述监控前端设备的对应关系；

B2、根据当前本地记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息统计汇聚交换机各接口对应到的监控前端设备当前发送的媒体流速率；

B3、将汇聚交换机同一接口下的监控前端设备发送的媒体流速率相加得到该汇聚交换机该接口当前的速率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B在本地记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息变化的条件下触发执行。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B1具体为：如果所述监控前端设备在向视频管理服务器进行注册的时候携带自身的MAC地址，则根据注册报文中的MAC地址与监控前端设备对应关系将汇聚交换机各接口学习到的MAC地址与所述监控前端设备进行对应。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B1具体为：在所述监控前端设备在向视频管理服务器进行注册的时候不携带自身的MAC地址而携带IP地址时，利用RARP协议获得汇聚交换机各接口上学习到的MAC地址和IP地址的对应关系，从而建立各接口上学习到的MAC地址和各监控前端设备的对应关系。

6.一种调整汇聚交换机接口工作速率的装置，该装置应用于视频管理服务器，该汇聚交换机和视频管理服务器位于视频监控网络中，该视频监控网络还包括若干接入交换机和监控前端设备；其中若干监控前端设备通过若干接入交换机接入该视频监控网络，所述接入交换机连接到所述汇聚交换机，其特征在于，该装置包括：

MAC地址获取模块，用于通过SNMP协议查询汇聚交换机的MAC地址表，获得汇聚交换机各连接接入交换机的接口上学习到的MAC地址；

接口速率计算模块，用于根据当前本地记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息，并进一步结合汇聚交换机各接口上学习到的MAC地址信息计算该汇聚交换机各接口的速率；

接口速率调整模块，用于将速率小于预设阈值的接口的工作速率调整为100M；将速率大于等于预设的阈值的接口的工作速率调整为1000M。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述接口速率计算模块在计算接口速率时，执行以下步骤：

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，接口速率计算模块在视频管理服务器记录的所述各监控前端设备发送的实况流和存储流信息变化的条件下执行接口速率的计算。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，接口速率计算模块按照如下方式执行步骤B1：如果所述监控前端设备在向视频管理服务器进行注册的时候携带自身的MAC地址，则根据注册报文中的MAC地址与监控前端设备对应关系将汇聚交换机各接口学习到的MAC地址与所述监控前端设备进行对应。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，接口速率计算模块按照如下方式执行步骤B1：在所述监控前端设备在向视频管理服务器进行注册的时候不携带自身的MAC地址而携带IP地址时，利用RARP协议获得汇聚交换机各接口上学习到的MAC地址和IP地址的对应关系，从而建立各接口上学习到的MAC地址和各监控前端设备的对应关系。