CN111372144B

CN111372144B - 组播视频码流的链路备份系统及方法

Info

Publication number: CN111372144B
Application number: CN202010205975.3A
Authority: CN
Inventors: 宛硕; 杜键; 魏学渊
Original assignee: Beijing Digibird Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Digibird Technology Co ltd
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2040-03-23
Also published as: CN111372144A

Abstract

本发明属于链路备份技术领域，具体涉及了一种组播视频码流的链路备份系统及控制方法及系统，旨在解决现有备份技术在实时备份切换前提下，会增加组播视频码流或者视频组播流的带宽从而导致成本上升的问题。本发明包括：编码模块、解码模块分别为主备链路的网口配置相同的组播地址；仅发送加组报文和组播视频心跳报文，并建立信息转发通道；解码模块根据码流流水号进行码流报文的查重丢弃处理；检测主备链路的状态，并判定切换条件，编码过程满足条件则切换码流发送链路；解码过程满足条件则对码流接收缓存以视频帧为边界进行切换。本发明不增加核心交换机成本，实现组播码流的链路备份，达到自动、实时、视频无缝的切换效果。

Description

组播视频码流的链路备份系统及方法

技术领域

本发明属于链路备份技术领域，具体涉及了一种组播视频码流的链路备份系统及方法。

背景技术

支持多种压缩制式的视频融合处理系统中，每一个编码节点会同时编码多路组播视频码流，包括浅压缩的高带宽视频码流和深压缩码流。此系统的特点是组播码流转发数量多，码流带宽高。比如1000个编码节点，每个节点编3个组播码流，交换网络里面需要并发转发3000组码流。备份是保证系统安全稳定不间断运行的重要手段，为了增加系统的安全及可靠性，采用高效率、低成本的备份技术显得越来越重要。

一般备份方法有三种：第一种方法是将码流在主链路和备用链路使用不同组播地址同时发送；第二种方法是将码流在主链路和备用链路使用相同组播地址同时发送；第三种方法是当检测到主链路故障后，切到备用链路的非实时备份方式。

但是，上述的第一种方法会导致核心交换机并发转发码流压力翻倍，对核心交换机的性能要求大大提高，既增加了建设成本，也增加了组播码流的管理难度；第二种方法解决了网络中组播码流翻倍的问题，但是需要增加1倍的解码端的网络接收带宽，这对于浅压缩视频码流是不能接受的，浅压缩一路码流典型值为600Mbps，2路带宽为1.2G，千兆接入已经无法承载，此方法增加了接入终端和接入交换机的成本；第三种方法可以解决前面两个问题，但是牺牲了备份切换的实时性，对于视频解码和显示处理来说，极大降低了用户体验。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有备份技术在实时备份切换前提下，会增加组播视频码流或者视频组播流的带宽从而导致成本上升的问题，本发明提供了一种组播视频码流的链路备份系统，该备份系统包括编码模块、解码模块；

所述编码模块为编码过程的主链路、备份链路的网口配置相同的组播地址，并定时发送组播视频码流的加组报文和组播视频心跳报文，网络交换机基于所述报文建立编码过程信息通道；还用于检测编码过程的主链路、备份链路的状态，并基于检测结果选择相应的信息通道将组播视频码流发送至网络交换机；

所述解码模块用于为解码过程的主链路、备份链路的网口配置相同的组播地址，并定时发送组播视频码流的组播码流加组报文和组播视频心跳报文，网络交换机基于所述报文建立解码过程信息通道；还用于依据组播视频码流的码流流水号进行查重丢弃处理，并进行整帧码流接收报文的完整性检查，获得完整的组播视频码流；还用于检测解码过程的主链路、备份链路的状态，并基于检测结果选择相应的信息通道输出所述完整的组播视频码流。

在一些优选的实施例中，所述编码模块包括前级模块、码流发送缓存模块、码流发送链路选择和重传控制模块、第一链路状态检测模块、第一组播协议控制模块、主链路发送模块、备份链路发送模块；

所述前级模块连接至所述码流发送缓存模块；

所述码流发送缓存模块连接至所述码流发送链路选择和重传控制模块；

所述码流发送链路选择和重传控制模块分别连接至所述主链路发送模块、备份链路发送模块；

所述第一组播协议控制模块分别连接至所述主链路发送模块、备份链路发送模块；

所述主链路发送模块、备份链路发送模块分别连接至所述第一链路状态检测模块、网络交换机；

所述第一链路状态检测模块连接至所述链路选择和重传控制模块

在一些优选的实施例中，所述前级模块对获取的组播视频码流进行视频预处理，并发送至所述码流发送缓存模块；

所述码流缓存模块将接收的组播视频码流发送至所述码流发送链路选择和重传控制模块；

所述第一组播协议控制模块分别为主链路、备份链路配置相同组播地址，并定时发送组播视频码流的加组报文和组播心跳报文，网络交换机基于所述报文构建编码过程信息通道；

所述第一链路状态检测模块用于检测主链路、备份链路的状态，并将检测结果发送至所述码流发送链路选择和重传控制模块；

所述码流发送链路选择和重传控制模块依据所述第一链路状态检测模块的检测结果，选择相应的信息通道将组播视频码流发送至所述主链路发送模块或备份链路发送模块以及在组播视频码流传输过程中进行重传控制；

所述主链路发送模块、备份链路发送模块分别将所述码流发送链路选择和重传控制模块发送的组播视频码流发送至网络交换机。

在一些优选的实施例中，所述解码模块包括第二组播协议控制模块、主链路接收模块、备份链路接收模块、第二链路状态检测模块、第一码流报文查重模块、第二码流报文查重模块、第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块、码流接收缓存切换模块、后级模块；

所述第二组播协议控制模块分别连接至所述主链路接收模块、备份链路接收模块；

所述主链路接收模块分别连接至所述第一码流报文查重模块、第二链路状态检测模块；

所述备份链路接收模块分别连接至所述第二码流报文查重模块、第二链路状态检测模块；

所述第二链路状态检测模块连接至所述码流接收缓存切换模块；

所述第一码流报文查重模块、第二码流报文查重模块分别连接至所述第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块；

所述第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块连接至所述码流接收缓存切换模块；

所述码流接收缓存切换模块连接至所述后级模块。

在一些优选的实施例中，所述第二组播协议控制模块分别为主链路、备份链路配置相同组播地址，并定时发送组播视频码流的加组报文和组播心跳报文，网络交换机基于所述报文构建解码过程信息通道；

所述主链路接收模块、备份链路接收模块分别将所述报文发送至所述第一码流报文查重模块、第二码流报文查重模块；

所述第一码流报文查重模块、第二码流报文查重模块分别基于所述报文中组播视频码流的码流流水号进行查重丢弃处理，并分别发送至所述第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块；

所述第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块分别基于所述解码过程的信息通道，获取相应链路发送的组播视频码流并发送至所述码流接收缓存切换模块；

所述第二链路状态检测模块用于检测主链路、备份链路的状态，并将检测结果发送至所述码流接收缓存切换模块；

所述码流接收缓存切换模块基于所述第二链路状态检测模块的检测结果进行主链路、备份链路切换判断，通过相应信息通道获取组播视频码流，并将获取的组播视频码流发送至所述后级模块；

所述后级模块用于显示组播视频码流。

本发明的另一方面，提出了一种组播视频码流的链路备份方法，基于上述的组播视频码流的链路备份系统，该方法包括：

步骤B10，分别为组播视频码流传输过程中的编码过程、解码过程的主链路网口、备份链路网口配置相同的组播地址；

步骤B20，编码过程、解码过程分别定时发送所述组播视频码流中组播码流的加组报文和组播视频的心跳报文，网络交换机基于所述报文分别建立主链路信息转发通道、备份链路信息转发通道；

步骤B30，编码过程检测主链路、备份链路的状态，并根据检测结果选择相应的信息转发通道将所述组播视频码流发送至网络交换机；

步骤B40，解码过程根据所述报文中的组播视频码流的流水号进行查重丢弃处理，获得完整的组播视频码流；

步骤B50，解码过程检测主链路、备份链路的状态，并根据检测结果选择相应的信息转发通道输出并显示所述完整的组播视频码流。

在一些优选的实施例中，所述组播视频码流传输中的编码过程的启动配置以及主链路、备份链路切换过程包括：

步骤C10，分别为主链路、备份链路网口配置相同的组播地址，并分别启动主链路、备份链路网口的组播协议；

步骤C20，主链路、备份链路网口定时发送获取的组播视频码流的加组报文、视频心跳报文，交换机基于所述报文建立编码过程信息通道；

步骤C30，选择主链路网口对应的信息通道发送所述组播视频码流；

步骤C40，进行主链路、备份链路的状态检测，并基于检测结果判断是否达到切换条件，若是，则获取当前链路故障检测的超时时间；

步骤C50，基于所述当前链路故障检测的超时时间确定重传起点对应的报文；

步骤C60，基于所述重传起点对应的报文确认重传起点，切换链路后通过当前链路对应的信息通道从所述重传起点进行组播视频码流的传输，并跳转步骤C40直至组播视频码流编码传输过程完毕。

在一些优选的实施例中，所述组播视频码流传输中的解码过程的稳态控制过程包括：

步骤S10，交换机基于获取的组播视频码流的加组报文、视频心跳报文建立解码过程信息通道；

步骤S30，基于所述报文中CRC校验码进行网口组播视频码流接收的报文完整性检查，并基于所述报文中组播视频码流的流水号进行报文查重丢弃处理；

步骤S40，根据所述报文中组播视频码流的流水号对查重丢弃处理后的报文做整帧码流接收报文的完整性检查，若完整，则更新写缓冲标志位，允许使用此帧报文解码；否则，不更新写缓冲标志位，不允许使用此帧报文解码。

在一些优选的实施例中，所述组播视频码流传输中的解码过程的主链路、备份链路切换过程包括：

步骤D10，进行解码过程的主链路、备份链路状态检测，并基于所述检测结果判断是否达到切换条件，若是，则组播视频码流在当前链路的视频输出缓冲区静帧；

步骤D20，重选码流缓冲区，并进行整帧码流接收报文的完整性检查，若检查通过，则解除静帧，组播视频码流通过切换后的链路正常输出。

本发明的第三方面，提出了一种处理装置，包括处理器、存储装置；所述处理器，适于执行各条程序；所述存储装置，适于存储多条程序；所述程序适于由处理器加载并执行以实现上述的组播视频码流的链路备份方法。

本发明的有益效果：

(1)本发明组播视频码流的链路备份系统及方法，主链路网口、备份链路网口都配置相同的组播地址，主链路网口、备份链路网口中，备用链路网口只发送占用带宽低的控制报文，不发送高带宽组播视频码流，在没有增加核心交换机建设成本的情况下，依然可以完成组播码流的链路备份；

(2)本发明在主链路网口、备份链路网络的发送端(编码模块)和接收端(解码模块)都支持主链路、备份链路的切换，并通过发送算重传、接收端重做按照完整视频帧切换，保证了自动、实时、视频无缝的切换效果，提升了用户体验。

(3)本发明充分降低了编码和解码在备份处理的耦合性，实现起来简单可靠。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明组播视频码流的链路备份系统的结构框架图；

图2是本发明组播视频码流的链路备份方法的流程示意图；

图3是本发明组播视频码流的链路备份方法组播视频码流传输中的编码过程的启动配置以及主链路、备份链路切换过程示意图；

图4是本发明组播视频码流的链路备份方法组播视频码流传输中的解码过程的稳态控制过程示意图；

图5是本发明组播视频码流的链路备份方法组播视频码流传输中的解码过程的主链路、备份链路切换过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明的一种组播视频码流的链路备份系统，该备份系统包括编码模块、解码模块；

为了更清晰地对本发明组播视频码流的链路备份系统进行说明，下面结合图1对本发明方法实施例中各模块展开详述。

本发明一种实施例的组播视频码流的链路备份系统，包括编码模块、解码模块，各模块详细描述如下：

该备份系统包括编码模块、解码模块：

编码模块为编码过程的主链路、备份链路的网口配置相同的组播地址，并定时发送组播视频码流的加组报文和组播视频心跳报文，网络交换机基于报文建立编码过程信息通道；

编码模块还用于检测编码过程的主链路、备份链路的状态，并基于检测结果选择相应的信息通道将组播视频码流发送至网络交换机。

编码模块包括前级模块、码流发送缓存模块、码流发送链路选择和重传控制模块、第一链路状态检测模块、第一组播协议控制模块、主链路发送模块、备份链路发送模块：

前级模块连接至码流发送缓存模块，用于对获取的组播视频码流进行视频预处理，并发送至码流发送缓存模块；

码流发送缓存模块连接至码流发送链路选择和重传控制模块，将接收的组播视频码流发送至码流发送链路选择和重传控制模块；

码流发送链路选择和重传控制模块分别连接至主链路发送模块、备份链路发送模块，依据第一链路状态检测模块的检测结果，选择相应的信息通道将组播视频码流发送至主链路发送模块或备份链路发送模块以及在组播视频码流传输过程中进行重传控制；

第一组播协议控制模块分别连接至主链路发送模块、备份链路发送模块，分别为主链路、备份链路配置相同组播地址，并定时发送组播视频码流的加组报文和组播心跳报文，网络交换机基于报文构建编码过程信息通道；

主链路发送模块、备份链路发送模块分别连接至所述第一链路状态检测模块、网络交换机，分别将码流发送链路选择和重传控制模块发送的组播视频码流发送至网络交换机；

第一链路状态检测模块连接至链路选择和重传控制模块，用于检测主链路、备份链路的状态，并将检测结果发送至码流发送链路选择和重传控制模块。

解码模块用于为解码过程的主链路、备份链路的网口配置相同的组播地址，并定时发送组播视频码流的组播码流加组报文和组播视频心跳报文，网络交换机基于报文建立解码过程信息通道；

解码模块还用于依据组播视频码流的码流流水号进行查重丢弃处理，并进行整帧码流接收报文的完整性检查，获得完整的组播视频码流；

解码模块还用于检测解码过程的主链路、备份链路的状态，并基于检测结果选择相应的信息通道输出完整的组播视频码流。

解码模块包括第二组播协议控制模块、主链路接收模块、备份链路接收模块、第二链路状态检测模块、第一码流报文查重模块、第二码流报文查重模块、第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块、码流接收缓存切换模块、后级模块：

第二组播协议控制模块分别连接至主链路接收模块、备份链路接收模块，分别为主链路、备份链路配置相同组播地址，并定时发送组播视频码流的加组报文和组播心跳报文，网络交换机基于所述报文构建解码过程信息通道；

主链路接收模块分别连接至第一码流报文查重模块、第二链路状态检测模块，备份链路接收模块分别连接至第二码流报文查重模块、第二链路状态检测模块，分别将报文发送至第一码流报文查重模块、第二码流报文查重模块；

第二链路状态检测模块连接至码流接收缓存切换模块，用于检测主链路、备份链路的状态，并将检测结果发送至码流接收缓存切换模块。

第一码流报文查重模块、第二码流报文查重模块分别连接至第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块，分别基于报文中组播视频码流的码流流水号进行查重丢弃处理，并分别发送至第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块。

第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块连接至码流接收缓存切换模块，分别基于解码过程的信息通道，获取相应链路发送的组播视频码流并发送至码流接收缓存切换模块。

码流接收缓存切换模块连接至后级模块，基于第二链路状态检测模块的检测结果进行主链路、备份链路切换判断，通过相应信息通道获取组播视频码流，并将获取的组播视频码流发送至后级模块。

后级模块用于显示组播视频码流。

本发明第二实施例的组播视频码流的链路备份方法，基于上述的组播视频码流的链路备份系统，如图2所示，该方法包括：

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

如图3所示，为本发明组播视频码流的链路备份方法组播视频码流传输中的编码过程的启动配置以及主链路、备份链路切换过程示意图，具体包括：

如图4所示，为本发明组播视频码流的链路备份方法组播视频码流传输中的解码过程的稳态控制过程示意图，具体包括：

如图5所示，为本发明组播视频码流的链路备份方法组播视频码流传输中的解码过程的主链路、备份链路切换过程示意图，具体包括：

需要说明的是，上述实施例提供的组播视频码流的链路备份方法，仅以上述各步骤的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的步骤来完成，即将本发明实施例中的步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的步骤可以合并为一个步骤，也可以进一步拆分成多个子步骤，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

本发明第三实施例的一种处理装置，包括处理器、存储装置；处理器，适于执行各条程序；存储装置，适于存储多条程序；所述程序适于由处理器加载并执行以实现上述的组播视频码流的链路备份方法。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种组播视频码流的链路备份系统、其特征在于，该备份系统包括编码模块、解码模块；

2.根据权利要求1所述的组播视频码流的链路备份系统，其特征在于，所述编码模块包括前级模块、码流发送缓存模块、码流发送链路选择和重传控制模块、第一链路状态检测模块、第一组播协议控制模块、主链路发送模块、备份链路发送模块；

所述前级模块连接至所述码流发送缓存模块，对获取的组播视频码流进行视频预处理，并发送至所述码流发送缓存模块；

所述码流发送缓存模块连接至所述码流发送链路选择和重传控制模块，将接收的组播视频码流发送至所述码流发送链路选择和重传控制模块；

所述码流发送链路选择和重传控制模块分别连接至所述主链路发送模块、备份链路发送模块，依据所述第一链路状态检测模块的检测结果，选择相应的信息通道将组播视频码流发送至所述主链路发送模块或备份链路发送模块以及在组播视频码流传输过程中进行重传控制；

所述第一组播协议控制模块分别连接至所述主链路发送模块、备份链路发送模块，分别为主链路、备份链路配置相同组播地址，并定时发送组播视频码流的加组报文和组播心跳报文，网络交换机基于所述报文构建编码过程信息通道；

所述主链路发送模块、备份链路发送模块分别连接至所述第一链路状态检测模块、网络交换机，分别将所述码流发送链路选择和重传控制模块发送的组播视频码流发送至网络交换机；

所述第一链路状态检测模块连接至所述链路选择和重传控制模块，用于检测主链路、备份链路的状态，并将检测结果发送至所述码流发送链路选择和重传控制模块。

3.根据权利要求1所述的组播视频码流的链路备份系统，其特征在于，所述解码模块包括第二组播协议控制模块、主链路接收模块、备份链路接收模块、第二链路状态检测模块、第一码流报文查重模块、第二码流报文查重模块、第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块、码流接收缓存切换模块、后级模块；

所述第二组播协议控制模块分别连接至所述主链路接收模块、备份链路接收模块，分别为主链路、备份链路配置相同组播地址，并定时发送组播视频码流的加组报文和组播心跳报文，网络交换机基于所述报文构建解码过程信息通道；

所述主链路接收模块分别连接至所述第一码流报文查重模块、第二链路状态检测模块，所述备份链路接收模块分别连接至所述第二码流报文查重模块、第二链路状态检测模块，分别将所述报文发送至所述第一码流报文查重模块、第二码流报文查重模块；

所述第二链路状态检测模块连接至所述码流接收缓存切换模块，用于检测主链路、备份链路的状态，并将检测结果发送至所述码流接收缓存切换模块；

所述第一码流报文查重模块、第二码流报文查重模块分别连接至所述第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块，分别基于所述报文中组播视频码流的码流流水号进行查重丢弃处理，并分别发送至所述第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块；

所述第一码流接收缓存模块、第二码流接收缓存模块连接至所述码流接收缓存切换模块，分别基于所述解码过程的信息通道，获取相应链路发送的组播视频码流并发送至所述码流接收缓存切换模块；

所述码流接收缓存切换模块连接至所述后级模块，基于所述第二链路状态检测模块的检测结果进行主链路、备份链路切换判断，通过相应信息通道获取组播视频码流，并将获取的组播视频码流发送至所述后级模块；

所述后级模块用于显示组播视频码流。

4.一种组播视频码流的链路备份系统控制方法，其特征在于，基于权利要求1-3任一项所述的组播视频码流的链路备份系统，该方法包括：

5.根据权利要求4所述的组播视频码流的链路备份系统控制方法，其特征在于，所述组播视频码流传输中的编码过程的启动配置以及主链路、备份链路切换过程包括：

步骤C20，主链路、备份链路网口定时发送获取的组播视频码流的加组报文、视频心跳报文，网络交换机基于所述报文建立编码过程信息通道；

6.根据权利要求4所述的组播视频码流的链路备份系统控制方法，其特征在于，所述组播视频码流传输中的解码过程的稳态控制过程包括：

步骤S10，网络交换机基于获取的组播视频码流的加组报文、视频心跳报文建立解码过程信息通道；

步骤S20，解码过程进入稳态，解码过程的主链路、备份链路网口定时发送获取的组播视频码流的加组报文、视频心跳报文；

7.根据权利要求4所述的组播视频码流的链路备份系统控制方法，其特征在于，所述组播视频码流传输中的解码过程的主链路、备份链路切换过程包括：

8.一种处理装置，包括处理器，适于执行各条程序；以及存储装置，适于存储多条程序；其特征在于，所述程序适于由处理器加载并执行以实现权利要求4-7任一项所述的组播视频码流的链路备份方法。