CN110121051B

CN110121051B - 一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法及装置

Info

Publication number: CN110121051B
Application number: CN201810116621.4A
Authority: CN
Inventors: 李含; 林杰; 沈建
Original assignee: Zhejiang Uniview Technologies Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Uniview Technologies Co Ltd
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2038-02-06
Also published as: CN110121051A

Abstract

本发明公开了一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法及装置，通过接收客户端的视频流查看请求，获取视频流查看请求中携带的目标数据源，然后判断目标数据源剩余视频流转发路数是否满足所请求的视频流路数，如果满足，则建立目标数据源与客户端的视频流连接，否则查看其他数据源的剩余视频流转发路数，选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源，最后通知目标数据源复制一路视频流发送给转发数据源，通知转发数据源接收目标数据源视频流并将接收的视频流转发给客户端。本发明采用其他有空闲转发能力的网络摄像机来进行视频流的转发，实现了分布式流媒体转发，大大的降低了系统成本和系统方案的集成门槛。

Description

一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法及装置

技术领域

本发明属于视频监控转发技术领域，尤其涉及一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法及装置。

背景技术

目前视频监控系统解决方案中，单台网络摄像机IPC受限于性能，最多支持几十路视频码流并行发送，单台网络硬盘录像机NVR受限于对应接入设备的个数和网口性能，最多支持百路视频码流并行发送(1000Mbps带宽的网卡，最理想情况下为转发4Mbps1080P视频信息256路，实际产品中受限于性能，实际带宽只有200Mbps)。

例如一个应用于校园班级(60人)视频监控系统，部分应用场景下每个学生的家人都来访问班级中的摄像机，按照“4-2-1的家庭结构”即4个老人、2个中年人、1个学生本人的家庭情况，需要同时获取某一路网络摄像机上的视频数据，至少转发360份视频拷贝。在该类需求场景下，单台网络摄像机和单纯的“NVR+IPC”的组网应用无法满足需求。

目前针对中小型网络监控系统中，“NVR+IPC”无法满足足够多的视频流并行发送的情况下，都是通过在视频监控组网中增加专用的流媒体转发服务器解决。专用流媒体转发服务器，一般以PC机或者是其他形式的硬件设备实现。新增的专用流媒体转发服务器先通过获取网络摄像机上的一路视频并拷贝信息，在等到接收到外部的视频数据请求时，进行额外的视频数据拷贝，实现多流并行发送，满足应用需求。

现有技术通过新增额外的专用流媒体转发服务器，来解决这类应用需求。而增加专用的流媒体转发服务器，整个网络监控系统不仅工程安装的实施难度还大幅增加了系统方案的成本，同时也增加了系统维护成本和管理复杂度。不同的专用流媒体转发服务器，具有不同的转发能力，但都存在一个最高路数限制，路数越高，成本增加越显著。此外，目前业内的NVR，在大量接入网络设备的同时，对应的流媒体转发性能也会明显下降，从而影响对应的存储和管理业务功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法及装置，用于解决现有技术“NVR+IPC”视频监控系统中视频流并行多发路数要求较多时采用媒体流服务器转发，系统成本高、组网复杂、维护成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法，应用于视频监控网络中的管理设备，所述基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法，包括：

接收客户端的视频流查看请求，获取视频流查看请求中携带的目标数据源；

判断目标数据源剩余视频流转发路数是否满足所请求的视频流路数，如果满足，则建立目标数据源与客户端的视频流连接，否则查看其他数据源的剩余视频流转发路数，选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源；

通知目标数据源复制一路视频流发送给转发数据源；

通知转发数据源接收目标数据源视频流并将接收的视频流转发给客户端。

本发明的一种实现方式，所述选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源，包括：

根据目标数据源剩余视频流转发路数和所请求的视频流路数，计算需要转发的视频流路数；

根据需要转发的视频流路数，从其他数据源中选择剩余视频流转发路数满足所述需要转发的视频流路数的数据源来作为转发数据源。

进一步地，所述从其他数据源中选择剩余视频流转发路数满足所述需要转发的视频流路数的数据源来作为转发数据源，是选择剩余视频流转发路数最大的数据源。

本发明的另一种实现方式，所述选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源，包括：

根据需要转发的视频流路数，从其他数据源中选择剩余视频流转发路数之和满足所述需要转发的视频流路数的多个数据源来作为转发数据源。

进一步地，所述通知目标数据源复制一路视频流发送给转发数据源，时，目标数据源采用组播发送给转发数据源。

本发明还提出了一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发装置，应用于视频监控网络中的管理设备，所述基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发装置，包括：

解析模块，用于接收客户端的视频流查看请求，获取视频流查看请求中携带的目标数据源；

判断模块，用于判断目标数据源剩余视频流转发路数是否满足所请求的视频流路数，如果满足，则建立目标数据源与客户端的视频流连接，否则查看其他数据源的剩余视频流转发路数，选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源；

目标数据源控制模块，用于通知目标数据源复制一路视频流发送给转发数据源；

转发数据源控制模块，用于通知转发数据源接收目标数据源视频流并将接收的视频流转发给客户端。

本发明所述判断模块在选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源时，执行如下操作：

或，所述判断模块在选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源，执行如下操作：

进一步地，所述通知目标数据源复制一路视频流发送给转发数据源时，目标数据源采用组播发送给转发数据源。

本发明提出的一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法及装置，在目标网络摄像机剩余能力不足时，采用其他有空闲转发能力的网络摄像机来进行视频流的转发，实现了分布式流媒体转发。本发明大大的降低了系统成本以及系统组网复杂度和集成配置复杂度，大幅度降低了系统方案的集成门槛。在已经完成布局的“NVR+IPC”视频监控网络，通过系统软件升级的方式，就大大提高流媒体并发流的路数。

附图说明

图1为本发明实施例视频监控系统组网结构示意图；

图2为本发明一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。

如图1所示，针对采用“NVR+IPC”组网的中小型视频监控系统，数据源IPC1～IPCN负责视频采集编码和视频流发送，IPC1～IPCN、NVR通过出口路由器组网，出口路由器接入网络，客户端通过网络查看视频监控。本技术方案的总体思路是：在网络中某一数据源被请求的并发数据流超过其最大并发能力的时候，通过管理网络内的其他数据源IPC来进行该数据源的数据转发工作，替代专用的流媒体转发服务器。理论上，一个数据源不仅是数据源提供者，同时也承担其他数据源的数据转发工作，数据源理论上可以无限扩容，实现分布式的超多路的并行数据流转发工作。

容易理解的是，IPC受限于自身性能的影响，存在最多Z路视频流并行发送的限制，Z≤X/Y，X(Mbps)表示IPC最大的视频流发送码率限制，Y(Mbps)表示单路流的最大码率，IPC并行发送视频流的路数Z的值一般都较小，最多几十路。

如图2所示，本技术方案一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法，应用于视频监控系统中的管理设备，包括：

通知目标数据源复制一路视频流发送给转发数据源；

具体地，以图1的视频监控系统为例，当客户端请求某路IPC的视频流时，发送视频流查看请求，视频流查看请求携带所请求的目标数据源信息、客户端信息。例如请求IPC1的视频流，此时IPC1为目标数据源。这里的客户端可以是一个用户，也可以是多个用户来请求IPC1的视频流。

NVR作为管理设备，接收客户端发送的视频流查看请求，解析视频流查看请求，获知目标数据源，例如为IPC1。本实施例管理设备可以是以是网络硬盘录像机NVR，也可以是VMS(VideoManageSystem)服务器，本实施例以网络硬盘录像机NVR为例进行说明。

NVR同时还可以获取视频流查看请求所请求的视频流路数，当多个客户端发起对目标数据源IPC1的视频流请求时，此时所请求的视频流路数具有多路。

此时，NVR要判断目标数据源剩余视频流转发路数是否满足所请求的视频流路数，来看是否由目标数据源自己来进行视频流的转发，还是通过其他数据源来帮忙转发。

容易理解的是，NVR可以统计得到目标数据源IPC1的当前并发视频流的路数。目标数据源IPC1的当前并发视频流的路数可以是不断有客户端发来请求，进行逐渐累加的结果，即当前目标数据源已经在进行转发的视频流路数。在获取到目标数据源IPC1的当前并发视频流的路数后，根据所支持的最大视频流路数Z，则可计算出IPC1的剩余视频流转发路数。

假设IPC1当前并发视频流的路数是T，则IPC1的剩余视频流转发路数为：Z-T。

如果视频流查看请求所请求的视频流路数为M，M小于等于Z-T的时候，说明IPC1剩余视频流转发路数能够支持所请求的视频流路数，此时NVR按照正常流程建立IPC1与客户端的视频流连接即可，由IPC1向客户端发送视频流。

而当M大于Z-T的时候，说明IPC1剩余视频流转发路数已经不能支持所请求的视频流路数，已经超出了其性能的上限，此时需要将超出部分的请求由其他数据源来进行转发。

此时，NVR查看其他数据源的剩余视频流转发路数，选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源。在图1中，除IPC1外，还具有IPC2～IPCN，NVR查看各IPC的剩余视频流转发路数，从中选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源。

容易理解的是，IPC1所支持的最大并发视频流的路数为Z，其剩余能力为Z-T，所请求的视频流路数为M，由于要预留一路作为复制视频流发送给其他数据源，IPC1所支持的最大并发视频流的路数为Z-1，因此当IPC1剩余视频流转发路数不够时，根据目标数据源剩余视频流转发路数和所请求的视频流路数，计算需要转发的视频流路数，及希望其他数据源代为转发的视频流路数为：

M-((Z-1)-T)＝M+T+1-Z；

例如IPC1最大并发视频流的路数为30，当前已经在进行转发的视频流路数为20路，而所请求的视频流路数为20路，则IPC1所支持的最大并发视频流的路数为Z-1即29路，其剩余视频流转发路数仅为9路，由于所请求的视频流路数为20路，则有11路需要由其他数据源代为转发。

因此，NVR在选择其他有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源时，具有两种情况：

一种是需要转发的视频流路数较少，一个其他转发数据源就可以转发。此时，从其他数据源中选择剩余视频流转发路数满足所述需要转发的视频流路数的数据源来作为转发数据源即可。

例如，可以选择剩余视频流转发路数超过11路的数据源来作为转发数据源，或者直接选择剩余视频流转发路数超过所请求的视频流路数(20路)的数据源来作为转发数据源，或者直接选择一空闲的数据源来作为转发数据源，或者选择剩余视频流转发路数最大的数据源来作为转发数据源。本实施例不限于如何具体地选择转发数据源。

另一种情况，在一个转发数据源还不足以来转发所述需要转发的视频流路数时，本实施例继续寻找另一个数据源来作为转发数据源来进行转发。此时，其他数据源中选择剩余视频流转发路数之和满足所述需要转发的视频流路数的多个数据源来作为转发数据源。

例如，所请求的视频流路数为50路，IPC1剩余9路，则还有41路需要其他数据源转发。此时IPC2、IPC3都为空闲，则选择IPC2转发29路，选择IPC3转发12路；或根据分担负载的原则，选择IPC2转发21路，选择IPC3转发20路。

可见，本实施例选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源时，选择方式灵活多样，NVR根据具体的情况制定相应的规则即可。

本技术方案的一种实施例，当选择有多个转发数据源时，目标数据源复制一路视频流发送给转发数据源时，通过组播发送。这样目标数据源仅需要复制一路视频流，占用的资源最少。

最后，NVR下发命令给转发数据源，通知转发数据源IPC接收目标数据源IPC1的视频流。然后根据所需要转发的视频流路数，对视频流进行复制，并转发给客户端。

例如IPC2作为转发数据源，其需要转发11路视频流，其接收到NVR的通知后，从IPC1接收视频流，复制为11路，根据NVR的指令发送到对应的客户端，完成视频流的转发。

本技术方案充分利用了网络中其他网络摄像机的空闲转发能力，在目标网络摄像机剩余能力不足时，采用其他有空闲转发能力的网络摄像机来进行视频流的转发，实现了分布式流媒体转发。节省了硬件专门流媒体转发服务器，大大的降低了系统成本以及系统组网复杂度和集成配置复杂度，大幅度降低了系统方案的集成门槛。在已经完成布局的“NVR+IPC”视频监控网络，通过系统软件升级的方式，就大大提高流媒体并发流的路数。

与上述方法对应地，本技术方案还给出了一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发装置的实施例，应用于视频监控网络中的管理设备，例如应用在NVR。所述基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发装置，包括：

容易理解的是，本实施例所述判断模块在选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源时，也有两种方式：

方式一，执行如下操作：

与上述方法对应地，优选从其他数据源中选择剩余视频流转发路数满足所述需要转发的视频流路数的数据源来作为转发数据源，是选择剩余视频流转发路数最大的数据源。

方式二，所述判断模块在选择具有剩余视频流转发路数的数据源来作为转发数据源，执行如下操作：

与上述方法对应地，优选地所述通知目标数据源复制一路视频流发送给转发数据源时，目标数据源采用组播发送给转发数据源。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法，应用于视频监控网络中的管理设备，其特征在于，所述基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法，包括：

接收客户端的视频流查看请求，获取视频流查看请求中携带的目标网络摄像机；

判断目标网络摄像机剩余视频流转发路数是否满足所请求的视频流路数，如果满足，则建立目标网络摄像机与客户端的视频流连接，否则查看其他网络摄像机的剩余视频流转发路数，选择具有剩余视频流转发路数的网络摄像机来作为转发网络摄像机；

通知目标网络摄像机复制一路视频流发送给转发网络摄像机；

通知转发网络摄像机接收目标网络摄像机视频流并将接收的视频流转发给客户端。

2.如权利要求1所述的基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法，其特征在于，所述选择具有剩余视频流转发路数的网络摄像机来作为转发网络摄像机，包括：

根据目标网络摄像机剩余视频流转发路数和所请求的视频流路数，计算需要转发的视频流路数；

根据需要转发的视频流路数，从其他网络摄像机中选择剩余视频流转发路数满足所述需要转发的视频流路数的网络摄像机来作为转发网络摄像机。

3.如权利要求2所述的基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法，其特征在于，所述从其他网络摄像机中选择剩余视频流转发路数满足所述需要转发的视频流路数的网络摄像机来作为转发网络摄像机，是选择剩余视频流转发路数最大的网络摄像机。

4.如权利要求1所述的基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法，其特征在于，所述选择具有剩余视频流转发路数的网络摄像机来作为转发网络摄像机，包括：

根据需要转发的视频流路数，从其他网络摄像机中选择剩余视频流转发路数之和满足所述需要转发的视频流路数的多个网络摄像机来作为转发网络摄像机。

5.如权利要求4所述的基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发方法，其特征在于，所述通知目标网络摄像机复制一路视频流发送给转发网络摄像机时，目标网络摄像机采用组播发送给转发网络摄像机。

6.一种基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发装置，应用于视频监控网络中的管理设备，其特征在于，所述基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发装置，包括：

解析模块，用于接收客户端的视频流查看请求，获取视频流查看请求中携带的目标网络摄像机；

判断模块，用于判断目标网络摄像机剩余视频流转发路数是否满足所请求的视频流路数，如果满足，则建立目标网络摄像机与客户端的视频流连接，否则查看其他网络摄像机的剩余视频流转发路数，选择具有剩余视频流转发路数的网络摄像机来作为转发网络摄像机；

目标网络摄像机控制模块，用于通知目标网络摄像机复制一路视频流发送给转发网络摄像机；

转发网络摄像机控制模块，用于通知转发网络摄像机接收目标网络摄像机视频流并将接收的视频流转发给客户端。

7.如权利要求6所述的基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发装置，其特征在于，所述判断模块在选择具有剩余视频流转发路数的网络摄像机来作为转发网络摄像机时，执行如下操作：

8.如权利要求7所述的基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发装置，其特征在于，所述从其他网络摄像机中选择剩余视频流转发路数满足所述需要转发的视频流路数的网络摄像机来作为转发网络摄像机，是选择剩余视频流转发路数最大的网络摄像机。

9.如权利要求6所述的基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发装置，其特征在于，所述判断模块在选择具有剩余视频流转发路数的网络摄像机来作为转发网络摄像机时，执行如下操作：

10.如权利要求9所述的基于网络摄像机实现的分布式流媒体转发装置，其特征在于，所述通知目标网络摄像机复制一路视频流发送给转发网络摄像机时，目标网络摄像机采用组播发送给转发网络摄像机。