CN109120971B - Arm嵌入式播控盒、pis播控网络架构及播控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种ARM嵌入式播控盒、PIS播控网络架构及播控方法，该PIS播控网络架构包括：虚拟化服务器端、全光口交换机和若干路信息播放控制支路；所述虚拟化服务器端，通过全光口交换机分别连接至各路信息播放控制支路，用于下发需要播放的视频和字幕信息；每路信息播放控制支路，均包括ARM嵌入式播控盒和LCD显示屏；所述ARM嵌入式播控盒输入端连接所述全光口交换机，输出端连接所述LCD显示屏。本发明具有设计科学、实用性强、维护简便、可靠性高、生产成本低和超低能耗的优点。

Description

ARM嵌入式播控盒、PIS播控网络架构及播控方法
技术领域
本发明涉及轨道交通PIS系统领域，具体的说，涉及了一种ARM嵌入式播控盒、PIS播控网络架构及播控方法。
背景技术
近年来城市轨道交通呈爆发式增长态势，使得人们对地铁的服务质量和传媒运营水平的要求不断提高。由于地铁环境的特殊性，乘客信息系统（Passenger InformationSystem，PIS）播放控制器和信号传输设备的稳定性对设备要求更高。所以，必须通过对乘客信息系统播放控制器进行专门的软硬件设计、减少故障节点，使其符合地铁特殊的工作环境，确保其在地铁的环境中安全稳定地播出，降低乘客及广告商的投诉，避免造成不必要的经济损失。
目前，城市轨道交通PIS播控传输方案主流技术有全光路传输和传统HDMI光路传输，车站服务器接收到中心下发的垫播视频、模板文件及时钟同步信息等通过专用传输网络和交换机发送给各LCD控制器（上行、下行、站厅），LCD控制器再通过光电转换设备将视频信号转换成光路信号进行传输，经过高清接收器或OPS板卡解码后输出至LCD显示屏进行播放。
全光路传输方案采用LCD显示屏嵌入OPS板卡方式进行播放，但LCD显示屏需要厂家定制生产，LCD显示屏造价较高，备件价格也存在垄断现象；若采用传统HDMI光路传输方案，故障节点多达5处，致使PIS系统可靠性下降，维护工作量增大，运营成本增高。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、实用性强、维护简便、可靠性高、生产成本低和超低能耗的ARM嵌入式播控盒、PIS播控网络架构及播控方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种ARM嵌入式播控盒，该ARM嵌入式播控盒包括壳体，以及设置在壳体内的cortex A53芯片、内存RAM、Nand FLASH存储器、SFP光接口、HDMI接口、Sd卡插槽和USB接口，所述cortex A53芯片分别连接所述内存RAM、所述Nand FLASH存储器、所述SFP光接口、所述HDMI接口、所述Sd卡插槽和所述USB接口。
一种应用上述ARM嵌入式播控盒的PIS播控网络架构，包括虚拟化服务器端、全光口交换机和若干路信息播放控制支路；
所述虚拟化服务器端，通过全光口交换机分别连接至各路信息播放控制支路，用于下发需要播放的视频和字幕信息；
每路信息播放控制支路，均包括ARM嵌入式播控盒和LCD显示屏；
所述ARM嵌入式播控盒输入端连接所述全光口交换机，输出端连接所述LCD显示屏。
基于上述，所述虚拟化服务器端中硬件层包括：若干物理服务器、FC光纤交换机、核心交换机；
以及存储阵列，用于存储各物理服务器的数据；
以及管理终端，对虚拟化服务器进行管理和监控，ARM嵌入式播控盒的在线状态进行监控，具备远程操作ARM嵌入式播控盒的功能；
以及若干直播数字编码器，用于将实时接收到的广告商发送的视频源信号通过组播方式转换成TS流格式；
以及媒体编辑终端，用于对垫播视频素材文件进行制作和视频播放列表进行编辑；
以及发布终端，用于下发编辑好的LCD播控模板、字幕信息和垫播视频；
以及预览机，用于在所述发布终端下发信息前进行监视预览；
所述物理服务器、所述直播数字编码器、所述管理终端、所述发布终端、所述媒体编辑终端和所述预览机分别与所述核心交换机通讯互联，所述物理服务器还通过所述FC光纤交换机连接所述存储阵列。
基于上述，所述核心交换机通过专用传输设备与所述全光口交换机通讯互联。
基于上述，所述ARM嵌入式播控盒的输入端通过SFP光模块连接所述全光口交换机，输出端通过HDMI线缆连接所述LCD显示屏。
基于上述，所述SFP光模块采用华三H3C公司的SFP-GE-LX-SM1310-A。
基于上述，所述全光口交换机采用华三H3C公司的S5024FV2-EI系列以太网交换机。
基于上述，所述全光口交换机设置在车站机房。
一种应用上述PIS播控网络架构的播控方法，所述ARM嵌入式播控盒的分层架构包括硬件层、核心层、中间件层和用户界面层；所述核心层采用ubuntu12.04操作系统和linux3.4.39内核；每个ARM嵌入式播控盒设置唯一ID识别码，
播控方法包括以下步骤：
步骤1，启动虚拟化服务器端、全光口交换机、ARM嵌入式播控盒和LCD显示屏；
步骤2，所述ARM嵌入式播控盒自动搜寻控制中心的分线中心机房物理服务器IP，进行设备ID识别码认证；
步骤3，通过认证后，所述物理服务器为该ARM嵌入式播控盒自动分配相应IP地址；
步骤4，所述ARM嵌入式播控盒自动加载所述中间件层的播控程序，加载SD卡上存储的LCD播控模板；
步骤5，所述ARM嵌入式播控盒进行光功率检测，以获得当前网络信号质量；若根据光功率检测结果判定网络连接正常，则用户界面层自动同步将LCD播控模板与控制中心的分线中心机房物理服务器发来的NTP时间、ATS到站信息、视频直播TS流和实时字幕信息合成后，发送至LCD显示屏进行播放；否则转步骤6；
步骤6，若根据光功率检测结果判定网络连接中断，则所述ARM嵌入式播控盒将SD卡中预先存储的默认字幕信息及垫播视频发送至LCD显示屏进行播放。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明提供一种ARM嵌入式播控盒、PIS播控网络架构及播控方法，该PIS播控网络架构包括虚拟化服务器端、全光口交换机和若干路信息播放控制支路；所述虚拟化服务器端，通过全光口交换机分别连接至各路信息播放控制支路，用于下发需要播放的视频和字幕信息；每路信息播放控制支路，均包括ARM嵌入式播控盒和LCD显示屏；
本发明与现有技术相比，采用该PIS播控网络架构，减少了故障节点，提高了PIS系统的可靠性，减少了维护工作量；另外，LCD显示屏无需专门定制，大大降低了地铁运营成本，降低了车站机房的电能消耗；
本发明具有设计科学、实用性强、维护简便、可靠性高、生产成本低和超低能耗的优点。
附图说明
图1是本发明的ARM嵌入式播控盒的分层架构。
图2是本发明的ARM嵌入式播控盒的结构示意图。
图3是本发明的PIS播控网络架构的示意图。
图4是本发明的虚拟化服务器端的分层架构。
图中，1.全光口交换机；2.ARM嵌入式播控盒；3.LCD显示屏；4.光纤；5.光口。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如附图1和附图2所示，一种ARM嵌入式播控盒的分层架构包括硬件层、核心层、中间件层和用户界面层，所述ARM嵌入式播控盒2的硬件层由CPU（Cortex-A53）、RAM（2GB DDR3内存）、Nand FLASH（16GB eMMC存储器）、LAN（SFP光模块）接口、USB接口、HDMI接口、SD Card接口等组成；所述核心层采用ubuntu12.04操作系统（linux3.4.39内核）。
本实施例给出了一种ARM嵌入式播控盒的具体实施方式，ARM嵌入式播控盒代替传统的LCD播控器及音视频光电转换设备。所述ARM嵌入式播控盒2包括壳体，以及设置在壳体内的Cortex-A53芯片、SFP光接口、两个HDMI接口、Sd卡插槽和USB接口，所述cortex A53芯片分别连接所述SFP光接口、所述HDMI接口、所述Sd卡插槽和所述USB接口。所述cortex A53芯片通过所述SFP光接口连接所述全光口交换机1，通过所述HDMI接口连接HDMI线缆。所述ARM嵌入式播控盒2通过Sd卡插槽安装存储卡，用于存储下发的垫播视频、LCD播控模板及字幕信息等。
具体的，所述ARM嵌入式播控盒2具备系统自动升级、光功率检测等功能，均能通过控制中心的管理终端来远程监控和操作。
所述ARM嵌入式播控盒2输出端，同时输出2路HDMI信号通过HDMI线缆连接LCD显示屏3，站厅处的LCD显示屏3是单独悬挂的，站台处的LCD显示屏3是两个背靠背悬挂的，使用时，可根据具体情况进行接线。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：如附图3所示，本实施例给出了一种PIS播控网络架构，包括虚拟化服务器端、全光口交换机1和若干路信息播放控制支路；
所述虚拟化服务器端，通过光纤4与专用传输设备进行连接，专用传输设备通过光纤4与车站机房的所述全光口交换机1进行连接，所述全光口交换机1通过光纤4分别连接至各路信息播放控制支路，每路信息播放控制支路，均包括ARM嵌入式播控盒2和LCD显示屏3；
所述ARM嵌入式播控盒2输入端通过光口5连接所述全光口交换机1，输出端连接所述LCD显示屏3；
所述虚拟化服务器端将需要播放的垫播视频、LCD播控模板和字幕信息，依次通过专用传输设备、所述全光口交换机1和所述ARM嵌入式播控盒2，下发至相应的所述LCD显示屏3进行展示。
具体的，具体的，所述全光口交换机1为24光口千兆交换机，采用华三（H3C）公司的S5024FV2-EI系列太网交换机。所述专用传输设备采用中兴通讯ZXMP S385。
具体的，所述ARM嵌入式播控盒2的输入端光口5通过SFP光模块连接所述全光口交换机1，输出端通过HDMI线缆连接所述LCD显示屏3；所述SFP光模块采用H3C公司的SFP-GE-LX-SM1310-A。所述ARM嵌入式播控盒2的输入端通过SFP光模块连接所述全光口交换机1，避免了采用光电转换设备，降低了故障率，保证了音视频传输的稳定性。
安装时，每个地铁车站设置一台专用传输设备，各地铁车站的专用传输设备通过光纤4进行连接；OCC分线中心机房的专用传输设备也通过光纤4与站里的传输设备相连。所述服务器虚拟化集群设置在运行控制中心的分线中心机房，所述全光口交换机1设置在车站机房。所述若干路信息播放控制支路设置在站台或者站厅。
本实施例减少了传统PIS播控架构的中间环节及设备，从而降低了故障率和建设成本，节省了人力物力，降低了能耗，为轨道交通公司节省了更多的电能，降低了企业生产成本。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：如附图4所示，所述虚拟化服务器端包括：硬件层、虚拟化层、管理层和接口层；所述硬件层包括多组物理服务器和硬件资源；所述虚拟化层的VMware vSphere 将硬件层的物理服务器虚拟化处理，得到虚拟化服务器；所述管理层VMware vCenter server对虚拟化服务器进行管理；接口层的vSphere Client客户端、vSphere Wed Client客户端及Sdk插件等安装在网管客户端上，以实现虚拟化管理。
在其他实施例中，所述接口层也可以删除，通过在硬件层设置一台工作站，安装vSphere Client客户端、vSphere Wed Client客户端及Sdk插件等，实现虚拟化管理功能。
所述虚拟化服务器端中硬件层包括：管理终端、发布终端、媒体编辑终端、预览机、核心交换机（主备冗余）、直播数字编码器、存储阵列、FC光纤交换机和多台物理服务器，VMware vsphere是安装在物理服务器上，一个VM就相当于一台物理服务器。所述物理服务器、所述直播数字编码器、所述管理终端、所述发布终端、所述媒体编辑终端和所述预览机通过网线分别与所述核心交换机通讯互联；所述物理服务器还通过光纤HBA卡连接所述FC光纤交换机，所述FC光纤交换通过光纤连接所述存储阵列，用于将各物理服务器的数据传输至所述存储阵列进行存储。
具体的，所述管理终端可对虚拟化服务器进行管理和监控，同时对整个PIS系统的ARM嵌入式播控盒2进行在线状态监控和远程操作；所述媒体编辑终端可对垫播视频素材文件进行制作和视频播放列表进行编辑；所述发布终端可以将编辑好的LCD播控模板、字幕信息、垫播视频下发到指定的ARM嵌入式播控盒2上；所述预览机用于发布终端下发信息前的监视预览功能，保证节目信息的准确性。
具体的，所述直播数字编码器分别通过网线与所述核心交换机（主备冗余）进行连接，用于将实时接收到的广告商的视频源信号通过组播方式转换成TS流发送到以太网中，最终由ARM嵌入式播控盒2进行解码输出到LCD显示屏3上。
用户对设置在运行控制中心（OCC）的分线中心机房的多台物理服务器，通过虚拟软件VMware vsphere对物理服务器做虚拟化集群处理，构成虚拟化服务器。当虚拟化服务器一个节点发生故障时，运行在其上的虚拟化服务器（VM）将自动迁移到健康的物理服务器上。虚拟化服务器端将NTP时钟信息、ATS到站信息、以及需要播放的垫播视频、LCD播控模板和字幕信息，依次通过所述专用传输设备和所述全光口交换机1下发至相应的ARM嵌入式播控盒2上。
具体的，所述物理服务器通过千兆网线与所述核心交换机进行连接，所述核心交换机主备冗余，当主用核心交换机故障的情况下，可自动切换到备用核心交换机上，提高了PIS播控网络架构网络的容错性。
具体的，所述物理服务器采用Lenovo System X系列服务器或者HP Proliant DL系列服务器，虚拟软件采用现有技术中的VMware vSphere 5 Enterprise虚拟软件、VMwarevCenter Server 5 Standard管理软件，每个虚拟化服务器（VM）上分别安装WindowsServer 2012 R2（OS）操作系统和PIS应用软件（APP）。
本实施例将PIS系统所有物理服务器集中放置在控制中心OCC的分线中心机房，使用虚拟化技术，将低利用率的物理服务器负载整合到一台物理服务器，每台物理服务器对应多个应用，提高了硬件利用率，降低了物理服务器的采购数量及成本；同时提高了安全性，即使某台物理服务器完全损坏，运行在该物理服务器上的虚拟化服务器会在其他物理服务器上启动，保证业务系统不会中断，降低人员维护成本。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例给出了一种上述PIS播控网络架构的播控方法，所述ARM嵌入式播控盒2的分层架构包括硬件层、核心层、中间件层和用户界面层；所述核心层采用ubuntu12.04操作系统和linux3.4.39内核；每个ARM嵌入式播控盒2设置唯一ID识别码，
播控方法包括以下步骤：
步骤1，启动虚拟化服务器端、全光口交换机1、ARM嵌入式播控盒2和LCD显示屏3；
步骤2，所述ARM嵌入式播控盒2自动搜寻控制中心的分线中心机房物理服务器IP，进行设备ID识别码认证；
步骤3，通过认证后，所述物理服务器为该ARM嵌入式播控盒2自动分配相应IP地址；
步骤4，所述ARM嵌入式播控盒2自动加载所述中间件层的播控程序，加载SD卡上存储的LCD播控模板；
步骤5，所述ARM嵌入式播控盒2进行光功率检测，以获得当前网络信号质量；若根据光功率检测结果判定网络连接正常，则用户界面层自动同步将LCD播控模板与控制中心的分线中心机房物理服务器发来的NTP时间、ATS到站信息、视频直播TS流和实时字幕信息合成后，发送至LCD显示屏进行播放；否则转步骤6；
步骤6，若根据光功率检测结果判定网络连接中断，则所述ARM嵌入式播控盒2将SD卡中预先存储的默认字幕信息及垫播视频发送至LCD显示屏进行播放。ATS到站信息无显示，时间显示来自ARM嵌入式播控盒的时间。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种PIS播控网络架构，其特征在于：包括虚拟化服务器端、全光口交换机和若干路信息播放控制支路；
所述虚拟化服务器端，通过全光口交换机分别连接至各路信息播放控制支路，用于下发需要播放的视频和字幕信息；所述虚拟化服务器端中硬件层包括：若干物理服务器、FC光纤交换机、核心交换机；以及存储阵列，用于存储各物理服务器的数据；以及管理终端，对虚拟化服务器进行管理和监控，ARM嵌入式播控盒的在线状态进行监控，具备远程操作ARM嵌入式播控盒的功能；以及若干直播数字编码器，用于将实时接收到的广告商发送的视频源信号通过组播方式转换成TS流格式；以及媒体编辑终端，用于对垫播视频素材文件进行制作和视频播放列表进行编辑；以及发布终端，用于下发编辑好的LCD播控模板、字幕信息和垫播视频；以及预览机，用于在所述发布终端下发信息前进行监视预览；所述物理服务器、所述直播数字编码器、所述管理终端、所述发布终端、所述媒体编辑终端和所述预览机分别与所述核心交换机通讯互联，所述物理服务器还通过所述FC光纤交换机连接所述存储阵列；
每路信息播放控制支路，均包括ARM嵌入式播控盒和LCD显示屏；该ARM嵌入式播控盒包括壳体，以及设置在壳体内的cortex A53芯片、内存RAM、Nand FLASH存储器、SFP光接口、HDMI接口、Sd卡插槽和USB接口，所述cortex A53芯片分别连接所述内存RAM、所述NandFLASH存储器、所述SFP光接口、所述HDMI接口、所述Sd卡插槽和所述USB接口；
所述ARM嵌入式播控盒输入端连接所述全光口交换机，输出端连接所述LCD显示屏；
每个ARM嵌入式播控盒设置唯一ID识别码，播控方法包括以下步骤：
步骤1，启动虚拟化服务器端、全光口交换机、ARM嵌入式播控盒和LCD显示屏；
步骤2，所述ARM嵌入式播控盒自动搜寻控制中心的分线中心机房物理服务器IP，进行设备ID识别码认证；
步骤3，通过认证后，所述物理服务器为该ARM嵌入式播控盒自动分配相应IP地址；
步骤4，所述ARM嵌入式播控盒自动加载中间件层的播控程序，加载SD卡上存储的LCD播控模板；
步骤5，所述ARM嵌入式播控盒进行光功率检测，以获得当前网络信号质量；若根据光功率检测结果判定网络连接正常，则用户界面层自动同步将LCD播控模板与控制中心的分线中心机房物理服务器发来的NTP时间、ATS到站信息、视频直播TS流和实时字幕信息合成后，发送至LCD显示屏进行播放；否则转步骤6；
步骤6，若根据光功率检测结果判定网络连接中断，则所述ARM嵌入式播控盒将SD卡中预先存储的默认字幕信息及垫播视频发送至LCD显示屏进行播放。
2.根据权利要求1所述的PIS播控网络架构，其特征在于：所述核心交换机通过专用传输设备与所述全光口交换机通讯互联。
3.根据权利要求1所述的PIS播控网络架构，其特征在于：所述ARM嵌入式播控盒的输入端通过SFP光模块连接所述全光口交换机，输出端通过HDMI线缆连接所述LCD显示屏。
4.根据权利要求3所述的PIS播控网络架构，其特征在于：所述SFP光模块采用华三H3C公司的SFP-GE-LX-SM1310-A。
5.根据权利要求3所述的PIS播控网络架构，其特征在于：所述全光口交换机采用华三H3C公司的S5024FV2-EI系列以太网交换机。
6.根据权利要求1所述的PIS播控网络架构，其特征在于：所述全光口交换机设置在车站机房。
7.根据权利要求1所述的PIS播控网络架构，其特征在于：所述ARM嵌入式播控盒的分层架构包括硬件层、核心层、中间件层和用户界面层；所述核心层采用ubuntu12.04操作系统和linux3.4.39内核。
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