CN109982121B - 一种机顶盒、云端虚拟系统以及设备重定向方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机顶盒、云端虚拟系统以及设备重定向方法，涉及融合视讯技术领域。该机顶盒包括：外设管理模块，用于和机顶盒的硬件驱动层对接；根据外设信息，分配外设ID，维护所述机顶盒的外设节点信息；重定向客户端模块，用于为每个外设建立TCP套接字到云端，以及传递重定向协议包；重定向协议控制模块，用于根据设备重定向协议流程，构造发包和解析回包，完成重定向流程状态机的运行；数据处理模块，用于从外设管理模块中，获得外设ID和实时操作数据，将实时操作数据按设备重定向协议规定进行封包操作。本发明的机顶盒、云端虚拟系统以及设备重定向方法，能高效的实现实时操作数据的发送和接收，更能自主的控制整个重定向流程。

Description

一种机顶盒、云端虚拟系统以及设备重定向方法
技术领域
本发明涉及融合视讯技术领域，具体涉及一种机顶盒、云端虚拟系统以及设备重定向方法。
背景技术
近年来，随着我国通信产业的高速发展，大数据业务特别是视频业务也呈现高速增长态势，中国广电、中国电信、中国移动、中国联通和各OTT视频厂商都大力发展视频业务。
随着网络带宽和传输速率的不断提升，4K高清视频、8K超高清视频、3D游戏、虚拟现实VR(Virtual Reality)业务都将逐步商用。
上述大带宽的视频业务，受限于本地机顶盒的移动图形处理器GPU(GraphicsProcessing Unit)渲染能力，无法达到用户希望的良好视频效果，所以往往借助于云计算(Cloud Computing)技术，实现机顶盒云端虚拟化，利用云端服务器提供的高性能GPU渲染计算能力，在云端实现大视频业务实时渲染和编码，然后通过高速稳定的网络，发送给本地机顶盒解码、显示。在上述过程中，本地机顶盒仅需要实现网络传输和云渲染压缩编码后的解码工作，因此能大大降低对本地机顶盒GPU能力的要求，为实现低成本，高用户体验的大视频业务的开展提供了基础。
采用机顶盒虚拟化技术后，大视频业务上移到云端虚拟系统中运行，故需要将连接于本地机顶盒的外设重定向到云端虚拟系统中，实现设备人机交互操作。对于有强交互的业务(例如：3D游戏，VR游戏)来讲，人机交互是关键的一环，只有良好，及时的人机交互，才能保证强交互视频业务的高可用性和良好的用户体验。
市场中现有技术方案包括：
1)Citrix公司的ICA协议(Independent Computing Architecture，)、VMware公司的PCoIP协议、Microsoft公司的RDP协议，这些技术方案由于入门费用、版权使用许可费用昂贵，且技术方案未开源，无法自主开发。
2)RedHat公司的SPICE协议(Simple Protocol for Independent ComputingEnvironment，独立计算环境简单协议)，目前该协议RedHat公司已经开源公布，但由于SPICE协议和Linux QEMU以及VDI框架绑定过于紧密，必须用KVM作为核心基础组件，导致其性能较差；另一方面，由于QEMU效率上的不足，导致自主开发优化极为困难。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种机顶盒、云端虚拟系统以及设备重定向方法，能高效的实现实时操作数据的发送和接收，更能自主的控制整个重定向流程。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种机顶盒，包括：
外设管理模块，用于和机顶盒的硬件驱动层对接；根据外设信息，分配外设ID，以及维护所述机顶盒的外设节点信息；重定向客户端模块，用于为每个外设建立单独的TCP套接字到云端，以及传递重定向协议包；重定向协议控制模块，用于根据设备重定向协议流程，构造发包和解析回包，完成重定向流程状态机的运行；数据处理模块，用于从外设管理模块中，获得外设ID和实时操作数据，以及将所述实时操作数据按设备重定向协议规定进行封包操作。
在上述技术方案的基础上，所述外设管理模块还用于：在通过硬件驱动层检测出外设拔出时，获得外设信息，确认外设ID；以及在收到重定向协议设备删除完毕消息后，删除对应外设节点信息，并申请断开对应的TCP套接字；所述重定向协议控制模块还用于：根据外设ID，制作重定向协议设备拔出消息包；所述重定向客户端模块还用于：从对应的TCP套接字发出重定向协议设备拔出消息包；以及申请断开对应的TCP套接字。
本发明还提供一种如前所述的机顶盒的设备重定向方法，包括：
机顶盒通过多个TCP套接字分别连接云端外设节点，建立机顶盒接入的外设与所述云端外设节点的映射关系；实时获得接入外设的操作数据，打包后通过相应的TCP套接字发送给映射的云端外设节点。
在上述技术方案的基础上，所述方法还包括：
在发现外设接入时，根据外设硬件信息，生成外设ID，创建本地外设节点；通过TCP套接字发送本地外设节点信息，在云端虚拟化生成对应所述外设ID的云端外设节点，获取外设重定向成功应答；获取实时外设操作数据，打包发至云端，通过TCP套接字将操作数据与云端外设节点对应；获取云端设备重定向成功应答。
在上述技术方案的基础上，还包括：
在通过硬件驱动层检测出外设拔出时，获得外设信息，确认外设ID；根据外设ID，制作重定向协议外设拔出消息包，并从对应的TCP套接字发出；在收到重定向协议外设删除完毕消息后，删除对应外设节点信息，并申请断开对应的TCP套接字。
本发明还提供一种云端虚拟系统，包括：
业务应用模块，用于获取解析的操作数据，并作出交互响应；数据分配模块，用于在收到解析操作数据时，通过回调方式通知设备重定向SDK；设备重定向SDK，用于在接收到所述数据分配模块通知时，提供SDK API给业务APP进行适配，并向业务APP提供外设操作数据；重定向协议操作模块，用于根据外设ID，生成对应唯一ID的云端外设节点，回复外设重定向成功应答；重定向服务端模块，用于与本地机顶盒创建TCP套接字连接，以及从TCP套接字接收外设重定向请求包，以及接收重定向协议操作数据包并解析出对应的外设分类信息和操作数据。
在上述技术方案的基础上，重定向服务端模块还用于：在收到重定向协议外设拔出消息包后，删除云端外设节点信息，并返回删除完毕消息；以及在收到断开TCP套接字请求后，断开TCP套接字。
在上述技术方案的基础上，每一个外设都单独使用一个TCP套接字进行数据传输。
本发明还提供一种如前所述的云端虚拟系统的设备重定向方法，包括：与本地机顶盒创建TCP套接字连接；从TCP套接字接收外设重定向请求包并根据外设ID，生成对应唯一ID的云端外设节点，回复外设重定向成功应答；接收重定向协议操作数据包并解析出对应的外设分类信息和操作数据；定义设备重定向SDK，回调供不同业务APP设备重定向适配；根据获取操作数据在各应用中作出交互响应。
在上述技术方案的基础上，还包括：在收到重定向协议外设拔出消息包后，删除外设节点信息，并返回删除完毕消息；在收到断开TCP套接字请求后，断开TCP套接字。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的机顶盒及云端虚拟系统的设备重定向方法没有采用SPICE协议中的QEMU和VDI框架，而是自主定义了数据结构和包结构，能高效的实现实时操作数据的发送和接收，更能自主的控制整个重定向流程。
(2)本发明的虚拟系统的设备重定向方法可通过设备重定向协议和设备重定向SDK屏蔽了外设之间的差异性，提供统一的接口给业务APP进行适配，最终实现设备重定向，解决了外设形态多样，难以兼容控制的问题，统一了遵循协议的标准。
附图说明
图1为本发明实施例中虚拟系统的设备重定向系统的架构图；
图2是本发明实施例机顶盒的设备重定向方法中设备重定向连接流程图；
图3是本发明实施例机顶盒的设备重定向方法中设备重定向数据操作流程图；
图4是本发明实施例机顶盒的设备重定向方法中设备重定向断开流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
参见图1所示，本发明实施例提供一种机顶盒，包括：
外设管理模块，用于和机顶盒的硬件驱动层对接；根据外设信息，分配外设ID，以及维护所述机顶盒的外设节点信息；
重定向客户端模块，用于为每个外设建立单独的TCP套接字到云端，以及传递重定向协议包；
重定向协议控制模块，用于根据设备重定向协议流程，构造发包和解析回包，完成重定向流程状态机的运行；
数据处理模块，用于从外设管理模块中，获得外设ID和实时操作数据，以及将所述实时操作数据按设备重定向协议规定进行封包操作。
实施例2
本实施例提供一种机顶盒，其与实施例1所述机顶盒基本相同，区别在于：所述外设管理模块还用于：在通过硬件驱动层检测出外设拔出时，获得外设信息，确认外设ID；以及在收到重定向协议设备删除完毕消息后，删除对应外设节点信息，并申请断开对应的TCP套接字；
所述重定向协议控制模块还用于：根据外设ID，制作重定向协议设备拔出消息包；
所述重定向客户端模块还用于：从对应的TCP套接字发出重定向协议设备拔出消息包；以及申请断开对应的TCP套接字。
实施例3
本实施例提供一种上述实施例中机顶盒的设备重定向方法，包括以下步骤：
本地机顶盒通过多个TCP套接字分别连接云端外设节点，建立机顶盒接入的外设与所述云端外设节点的映射关系；
实时获得接入外设的操作数据，打包后通过相应的TCP套接字发送给映射的云端外设节点。
实施例4
本实施例提供一种机顶盒的设备重定向方法，其与实施例3基本相同，区别在于，还包括以下步骤：
在发现外设接入时，调用硬件驱动层完成连接，并根据外设硬件信息，生成外设ID，创建本地外设节点；
通过TCP套接字发送本地外设节点信息，在云端虚拟化生成对应所述外设ID的云端设备节点，获取设备重定向成功应答；
获取实时外设操作数据，打包发至云端，通过TCP套接字将操作数据与云端外设节点对应；获取云端设备重定向成功应答。
同时，上述步骤不仅包括设备重定向连接或实时数据操作中的步骤，其还可包括在断开重定向操作过程中的相关适配和调整，具体包括：
在通过硬件驱动层检测出外设拔出时，获取外设信息，确认外设ID；随后根据外设ID，制作重定向协议外设拔出消息包，并从对应的TCP套接字发出；在收到重定向协议外设删除完毕消息后，删除对应本地外设节点信息，并申请断开对应的TCP套接字。
实施例5
本实施例提供一种云端虚拟系统，其与本地机顶盒进行交互，实现设备的重定向操作过程，具体包括：
业务应用模块，用于获取解析的操作数据，并作出交互响应；
数据分配模块，用于在收到解析操作数据时，通过回调方式通知设备重定向SDK；设备重定向SDK，用于在接收到所述数据分配模块通知时，提供SDK API给业务APP进行适配，并向业务APP提供外设操作数据；重定向协议操作模块，用于根据外设ID，生成对应唯一ID的云端外设节点，回复设备重定向成功应答；
重定向服务端模块，用于与本地机顶盒创建TCP套接字连接，以及从TCP套接字接收设备重定向请求包，以及接收重定向协议操作数据包并解析出对应的外设分类信息和操作数据。
实施例6
本实施例提供一种云端虚拟系统，其与本地机顶盒进行交互，实现设备的重定向操作过程，该系统与实施例5基本相同，其区别在于：
重定向服务端模块还用于：在收到重定向协议外设拔出消息包后，删除云端外设节点信息，并返回删除完毕消息；以及在收到断开TCP套接字请求后，断开TCP套接字。每一个外设都单独使用一个TCP套接字进行数据传输。
实施例7
本实施例提供一种云端虚拟系统的设备重定向方法，包括：
与本地机顶盒创建TCP套接字连接；
从TCP套接字接收设备重定向请求包并根据设备ID，生成对应唯一ID的设备节点，回复设备重定向成功应答；
接收重定向协议操作数据包并解析出对应的设备分类信息和操作数据；
定义设备重定向SDK，回调供不同业务APP设备重定向适配；
根据获取操作数据在外设的各应用中作出交互响应。
在在收到重定向协议设备拔出消息包后，删除外设节点信息，并返回删除完毕消息；
在收到断开TCP套接字请求后，断开TCP套接字。
实施例8
本实施例提供一种涉及机顶盒与云端虚拟系统的设备交互及设备重定向方法，包括S1、设备重定向连接；S2、设备重定向数据操作；S3、设备重定向断开几步主要流程。
其中，如图2所示，S1设备重定向连接具体包括：
S101：本地机顶盒侧启动，发送启动数据和鉴权信息给EPG server，EPG server鉴权通过后，申请分配云端虚拟系统资源给本地机顶盒，资源分配时采用一对一分配。
S102：本地机顶盒侧外设管理模块通过硬件驱动层，发现有设备接入，然后外设管理模块调用硬件驱动层完成设备连接，并根据设备硬件信息，生成设备ID，创建设备节点。
S103：本地机顶盒侧重定向客户端根据设备ID，创建和云端机顶盒侧设备重定向服务端的TCP socket连接。
S104：本地机顶盒侧重定向协议控制模块产生设备重定向请求包并根据设备ID，通过对应的TCP socket发送给云端虚拟系统重定向服务端。
S105：重定向服务端获得设备重定向连接请求后，重定向协议操作模块根据设备ID，创建设备节点，并回复设备重定向成功应答。
S106：本地机顶盒重定向协议控制模块获得设备重定向成功应答后，确认设备重定向成功。
如图3设备重定向数据操作流程图所示，步骤S2具体包括：
S201：本地机顶盒侧外设管理模块，通过硬件驱动层获得设备操作数据。
S202：根据设备ID，本地机顶盒侧外设管理模块将操作数据打包。
S203：重定向控制协议模块按协议规定，将操作数据包封装成重定向协议操作数据包，根据设备ID，确认对应的socket。
S204：重定向客户端发送协议包到重定向服务端。
S205：云端虚拟系统侧数据处理模块解析收到的包，根据标记，确认是操作数据包，并根据设备ID，解析出对应操作数据。
S206：云端虚拟系统数据处理模块通过回调方式通知设备重定向SDK API，有新操作数据过来。
S207：业务应用模块获得操作数据，并做出交互响应。
如图4设备重定向断开流程图所示，步骤S3具体包括：
S301：本地机顶盒侧外设管理模块通过硬件驱动层检测出外设拔出，获得设备信息，确认设备ID；
S302：根据设备ID，重定向协议控制模块做成重定向协议设备拔出消息包；
S303：根据设备ID，确认对应的TCP socket，重定向客户端发送设备拔出消息包给重定向服务端；
S304：重定向服务端删除设备节点信息，并返回重定向协议设备节点信息删除完毕消息；
S305：收到重定向协议设备节点信息删除完毕消息后，本地机顶盒侧外设管理模块也删除对应节点信息；
S306：本地机顶盒侧重定向客户端申请断开对应的TCP套接字；
S307：TCP套接字断开，设备重定向断开流程完毕。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种机顶盒，其特征在于，包括：
外设管理模块，用于和机顶盒的硬件驱动层对接；在通过硬件驱动层检测出外设拔出时，获得外设信息，确认外设ID；以及在收到重定向协议设备删除完毕消息后，删除对应外设节点信息，并申请断开对应的TCP套接字；根据外设信息，分配外设ID，以及维护所述机顶盒的外设节点信息；
重定向客户端模块，用于为每个外设建立单独的TCP套接字到云端，以及传递重定向协议包；以及从对应的TCP套接字发出重定向协议设备拔出消息包；以及申请断开对应的TCP套接字；
重定向协议控制模块，用于根据设备重定向协议流程，构造发包和解析回包，完成重定向流程状态机的运行；以及根据外设ID，制作重定向协议设备拔出消息包；
数据处理模块，用于从外设管理模块中，获得外设ID和实时操作数据，以及将所述实时操作数据按设备重定向协议规定进行封包操作。
2.一种如权利要求1所述的机顶盒的设备重定向方法，其特征在于，包括：
机顶盒通过多个TCP套接字分别连接云端外设节点，建立机顶盒接入的外设与所述云端外设节点的映射关系；
在发现外设接入时，根据外设硬件信息，生成外设ID，创建本地外设节点；
通过TCP套接字发送本地外设节点信息，在云端虚拟化生成对应所述外设ID的云端外设节点，获取外设重定向成功应答；
实时获得接入外设的操作数据，打包后通过相应的TCP套接字发送给映射的云端外设节点，通过TCP套接字将操作数据与云端外设节点对应；
获取云端设备重定向成功应答。
3.如权利要求2所述的设备重定向方法，其特征在于，还包括：
在通过硬件驱动层检测出外设拔出时，获得外设信息，确认外设ID；
根据外设ID，制作重定向协议外设拔出消息包，并从对应的TCP套接字发出；
在收到重定向协议外设删除完毕消息后，删除对应外设节点信息，并申请断开对应的TCP套接字。
4.一种云端虚拟系统，其特征在于，包括：
业务应用模块，用于获取解析的操作数据，并作出交互响应；
数据分配模块，用于在收到解析操作数据时，通过回调方式通知设备重定向SDK；
设备重定向SDK，用于在接收到所述数据分配模块通知时，提供SDKAPI给业务APP进行适配，并向业务APP提供外设操作数据；
重定向协议操作模块，用于根据外设ID，生成对应唯一ID的云端外设节点，回复外设重定向成功应答；
重定向服务端模块，用于与本地机顶盒创建TCP套接字连接，以及从TCP套接字接收外设重定向请求包，以及接收重定向协议操作数据包并解析出对应的外设分类信息和操作数据；在收到重定向协议外设拔出消息包后，删除云端外设节点信息，并返回删除完毕消息；以及在收到断开TCP套接字请求后，断开TCP套接字。
5.如权利要求4所述的云端虚拟系统，其特征在于：每一个外设都单独使用一个TCP套接字进行数据传输。
6.一种如权利要求4所述的云端虚拟系统的设备重定向方法，其特征在于，包括：
与本地机顶盒创建TCP套接字连接；
从TCP套接字接收外设重定向请求包并根据外设ID，生成对应唯一ID的云端外设节点，回复外设重定向成功应答；
接收重定向协议操作数据包并解析出对应的外设分类信息和操作数据；
定义设备重定向SDK，回调供不同业务APP设备重定向适配；
根据获取操作数据在各应用中作出交互响应；
在收到重定向协议外设拔出消息包后，删除外设节点信息，并返回删除完毕消息；
在收到断开TCP套接字请求后，断开TCP套接字。
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