CN111930244B - 一种多功能光纤传输kvm远程控制管理系统 - Google Patents

一种多功能光纤传输kvm远程控制管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多功能光纤传输KVM远程控制管理系统，包括：前端：包括第一光口和处理器，所述处理器包括第一收发模块、视频编码模块和USB解码模块，所述视频编码模块和所述USB解码模块分别连接所述第一收发模块，所述第一收发模块与所述第一光口连接；后端：包括第二光口和控制器，所述控制器包括第二收发模块、视频解码模块和USB编码模块，所述视频解码模块和所述USB编码模块分别连接所述第二收发模块，所述第二收发模块与所述第二光口连接；所述第一光口和所述第二光口通过光纤连接。采用前后端两个分立设备，通过光纤互连将二者部署在距离较远的两个地方使用，不再局限于同一空间内，大大增加了使用的场景的灵活性。

Description

一种多功能光纤传输KVM远程控制管理系统
技术领域
本发明涉及通信、多媒体技术领域，具体地，涉及一种多功能光纤传输KVM远程控制管理系统。
背景技术
KVM是Keyboard Video Mouse的缩写，KVM通过直接连接一组键盘、视频和鼠标端口，能够访问和控制计算机。近年来KVM Over IP技术的应用，使得可从KVM客户端管理软件轻松的直接访问位于多个远程位置的服务器和设备，具备完善的多地点故障转移功能、符合新服务器管理标准(IPMI)的直接界面，以及将本地存储媒体映射至远程位置的功能。
但当前通用的KVM设备不满足对USB大容量存储设备的应用场景，且不可灵活配置VGA视频编解码的算法格式，且通用的KVM设备一般以网络电口居多，使用时KVM设备的操作控制端与机房服务器被控制端的距离受限。
专利文献CN102968184A公开了一种KVM远程管理系统，其结构包括控制台、计算机接口模块和被控服务器,计算机接口模块与被控服务器之间通过鼠标线、键盘线和VGA线缆连接；计算机接口模块和控制台通过控制总线连接；计算机接口模块可对被控服务器的信号和被控服务器的开关机状态进行监控并记录；控制台通过计算机接口模块来查询获取所监控的被控服务器的信号和被控服务器的开关机状态,并且输出。该专利文献同样存在上述的缺陷。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多功能光纤传输KVM远程控制管理系统。
根据本发明提供的一种多功能光纤传输KVM远程控制管理系统，包括：
前端：包括第一光口和处理器，所述处理器包括第一收发模块、视频编码模块和USB解码模块，所述视频编码模块和所述USB解码模块分别连接所述第一收发模块，所述第一收发模块与所述第一光口连接；
后端：包括第二光口和控制器，所述控制器包括第二收发模块、视频解码模块和USB编码模块，所述视频解码模块和所述USB编码模块分别连接所述第二收发模块，所述第二收发模块与所述第二光口连接；
所述第一光口和所述第二光口通过光纤连接。
优选地，所述视频编码模块包括：
视频通道选通子模块：对不同服务器的VGA视频通道进行选通；
编码子模块：包括多种不同算法格式的编码功能，对从当前VGA视频通道获取的视频数据进行编码；
协议转换子模块：对编码后的视频数据进行协议转换并传输至所述第一收发模块。
优选地，所述USB解码模块包括：
USB通道切换子模块：对不同服务器的USB视频通道进行切换；
USB解码模块：对从当前USB视频通道获取的视频数据进行解码；
协议转换模块：对编码后的视频数据进行协议转换并传输至所述第一光口。
优选地，所述视频解码模块包括：
视频解码子模块：包括多种不同算法格式的解码功能，对获取的视频数据进行解码；
通道切换子模块：根据面板输入或者网页配置获取的视频通道和编解码模式信息对相应的视频通道进行切换；
显示驱动子模块：将切换的视频通道的视频数据传输至显示器进行驱动显示。
优选地，所述USB编码模块包括：
USB编码子模块：对从USB键鼠设备和存储设备中获取的视频数据进行编码；
协议转换子模块：对编码后的视频数据进行协议转换，并传输至所述第二收发模块。
优选地，所述第一光口和所述第二光口均包括：第一光模块和第二光模块，将光信号转换为电信号，以及将电信号转换为光信号；
所述第一光模块和所述第二光模块互为备份。
优选地，所述后端还包括控制面板，所述控制面板与所述控制器连接，能够输入视频通道和编解码模式信息。
优选地，还包括网页端，所述网页端与所述控制器连接，能够输入视频通道和编解码模式信息。
优选地，所述网页端包括权限管理模块，能够根据用户权限提供对应的控制功能。
优选地，所述第一收发模块和所述第二收发模块均包括：
网络收发子模块：连接相应的所述第一光口或所述第二光口；
协议解析子模块：连接所述网络收发子模块，并与相应的所述处理器或所述控制器连接。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)本发明能够将普通KVM设备改进为“前端”和“后端”两个分立设备，通过光纤互连将二者部署在距离较远的两个地方使用，不再局限于同一空间内，大大增加了使用的场景的灵活性。
2)本发明依托原有的KVM设备通用功能，除了USB键盘鼠标和VGA显示通道外，还额外增加了USB大容量存储设备通道。扩展了基础功能，使用更便利。
3)本发明依托原有的KVM设备通用功能，除了USB键盘鼠标和VGA显示通道外，还额外增加了VGA视频编解码功能，对于高分辨率的视频格式更高效快捷，且增加了视频数据流的传输安全性。
4)本发明依托原有的KVM设备通用功能，改进了常用KVM Over IP技术的网络传输方式由电网络信号为光网络信号，且硬件加设冗余通道设计，使设备通信数据的传输更安全可靠。
5)本发明依托原有的KVM设备通用功能，可通过操作控制室内后端设备上的面板按键和WEB网页两种方式去配置KVM通道切换、USB大容量存储设备读写、VGA视频编解码格式等，WEB界面采用权限管理模式，提高了系统的安全性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构框图；
图2为处理器的软件架构图；
图3为控制器的功能流程图；
图4为本发明的使用方式示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明涉及远程网络中的管理设备,借助操作控制台上一组USB键盘、鼠标设备、USB大容量存储设备和VGA显示器，通过控制台上的面板按键或者WEB页面，完成对远程位置的多台服务器多对一的通道切换、视频编解码格式选择和远程管理，是对通用KVM设备在实际应用场合下改进。
如图1和图4所示，本实施例提供的一种多功能光纤传输KVM远程控制管理系统，包括：前端和后端。
前端包括第一光口和处理器，处理器包括第一收发模块、视频编码模块和USB解码模块，视频编码模块和USB解码模块分别连接第一收发模块，第一收发模块与第一光口连接。后端包括第二光口和控制器，控制器包括第二收发模块、视频解码模块和USB编码模块，视频解码模块和USB编码模块分别连接第二收发模块，第二收发模块与第二光口连接。二者中间通过光纤光交换机互连，解决远距离传输问题。
视频编码模块对不同服务器的VGA视频通道进行选通，提供多种不同算法格式的编码功能，对从当前VGA视频通道获取的视频数据进行编码，对编码后的视频数据进行协议转换并传输至第一收发模块。
USB解码模块对不同服务器的USB视频通道进行切换，对从当前USB视频通道获取的视频数据进行解码，对编码后的视频数据进行协议转换并传输至第一光口。
前端实现对N个服务器的USB键盘、鼠标、大容量存储设备的枚举、通道切换、USB解码和VGA通道的视频通道选通，编码模式选择、视频数据流与网络数据流的协议转换、协议解析等。
视频解码模块包括：提供多种不同算法格式的解码功能，对获取的视频数据进行解码。根据面板输入或者网页配置获取的视频通道和编解码模式信息对相应的视频通道进行切换。将切换的视频通道的视频数据传输至显示器进行驱动显示。
USB编码模块对从USB键鼠设备和存储设备中获取的视频数据进行编码，对编码后的视频数据进行协议转换，并传输至第二收发模块。
后端实现对实际的终端设备(包括USB键盘、鼠标、大容量存储设备)的USB编码、协议转换、根据面板按键输入或者网页配置获取的当前主机通道和编解码模式信息对相应的VGA通道进行通道选通，解码、视频数据流与网络数据包的协议转换、协议解析、VGA视频驱动输出等。
面板按键输入采用控制面板，控制面板与控制器连接，能够输入视频通道和编解码模式信息。网页配置采用网页端，网页端与控制器连接，能够输入视频通道和编解码模式信息。网页端包括权限管理模块，能够根据用户权限提供对应的控制功能。
第一光口和第二光口均包括：第一光模块和第二光模块，将光信号转换为电信号，以及将电信号转换为光信号，第一光模块和第二光模块互为备份。前后端设备对外的数据传输通道网路光口均采用双冗余设计，从硬件和软件上支撑冗余功能，当其中一路故障，另一路可顺利接管通信，大大提高系统安全可靠性能。
第一收发模块和第二收发模块均包括网络收发子模块和协议解析子模块，网络收发子模块连接相应的第一光口或第二光口，协议解析子模块连接网络收发子模块，并与相应的处理器或控制器连接。
如图2所示，本实施例的前端部分采用海思处理器实现，整个软件架构由海思HI3559A平台UBOOT、操作系统层、操作系统适配层、网络协议处理层、媒体软件处理平台、USB软件处理平台以及相关应用组件组成。其中媒体软件处理平台包括视频采集、视频处理、视频编码、视频流输出及视频缓存池；USB软件处理平台包括USB设备枚举、通道控制、数据解析、数据输出；应用包括视频切换、视频压缩、USB数据转发、WEB应用、用户权限管理、固件更新等功能。
如图3所示，本实施例的后端部分采用FPGA控制器实现，采用FPGA特有的IP方式，结合外围配套的硬件功能电路，完成包括网络收发、网络数据协议解析、视频处理、存储控制、显示控制、显示输出及USB HOST枚举交互、USB编码、USB与网络协议转换等所有功能。
附图4为本发明专利的使用方式示意图。其中KVM前端设备放置在机房内，通过相关线缆连接各服务器的VGA视频通道、USB键盘、鼠标及优盘/硬盘大容量存储设备的通道，连接正常工作所需的电源，KVM前端设备连接光纤。KVM后端设备放置在操作控制室内，连接设备正常工作所需的电源，连接VGA显示器、USB键盘设备、鼠标设备及优盘/硬盘等大容量存储设备，同时连接光纤，其中光纤均经过光交换机互联。操作控制室内的操作员可以直接根据后端设备面板按键进行通道切换、视频编解码格式选择等管理配置；同时，分散在各处的用户可根据各自的权限登陆WEB页面进行配置，可以查看、修改各配置参数，完成服务器KVM控制通道切换、视频编解码格式选择、USB大容量存储设备数据读写等的控制，一定程度上保证了视频数据流、USB数据流与网络数据流之间的数据转换和传输安全。
通过光纤分隔成“前端”和“后端”两个独立部分，满足机房内的前端设备和操作控制室内的后端设备可以相距很远同时可以通过WEB配置视频解压缩格式，增加了系统传输数据的安全性，同时，USB数据流、视频数据流与网络数据流的协议转换部分整合在“前端”和“后端”模块内，通过海思多媒体处理器和FPGA以嵌入式方式进行软硬件的处理，产品的耦合度更高、更小巧便捷。
针对于现有技术的缺陷，本发明：
1)针对通用KVM设备不满足对USB大容量存储设备的应用场景，添加USB大容量存储设备通道，使得使用场景更广泛、使用更便捷。
2)针对通用KVM设备一般以网络电口居多，而如今高速网络数据传输的大力发展，本发明将网络电口改进为网络光口，通过光纤连通光交换机实现机房内与各服务器连接的“前端”和远处操作控制室内与各终端设备互连的“后端”之间的通信控制，大大增加了传输距离和信号质量，改进了设备的实际使用体验。同时，“前端”设备和“后端”设备的网络光口均采用冗余设计方案，从硬件和软件驱动上支撑冗余功能，保证数据传输通道的安全可靠。
3)针对通用KVM设备对VGA视频通道仅进行通道切换这一情况，本发明添加了对VGA视频通道进行不同算法格式的视频编解码功能，使得设备使用起来更加灵活多样。
4)针对当前安全、高速的处理要求，本设计增加了WEB登陆界面的权限管理，根据权限查看、修改各参数配置，完成对服务器通道切换、视频编解码格式选择、USB大容量存储设备数据读写等的控制和管理，一定程度上保证了视频数据流、USB数据流与网络数据流之间的数据转换和传输安全。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种多功能光纤传输KVM远程控制管理系统，其特征在于，包括：
前端：包括第一光口和处理器，所述处理器包括第一收发模块、视频编码模块和USB解码模块，所述视频编码模块和所述USB解码模块分别连接所述第一收发模块，所述第一收发模块与所述第一光口连接；
后端：包括第二光口和控制器，所述控制器包括第二收发模块、视频解码模块和USB编码模块，所述视频解码模块和所述USB编码模块分别连接所述第二收发模块，所述第二收发模块与所述第二光口连接；
所述第一光口和所述第二光口通过光纤连接；
所述视频编码模块包括：
视频通道选通子模块：对不同服务器的VGA视频通道进行选通；
编码子模块：包括多种不同算法格式的编码功能，对从当前VGA视频通道获取的视频数据进行编码；
协议转换子模块：对编码后的视频数据进行协议转换并传输至所述第一收发模块；
所述USB解码模块包括：
USB通道切换子模块：对不同服务器的USB视频通道进行切换；
USB解码模块：对从当前USB视频通道获取的视频数据进行解码；
协议转换模块：对编码后的视频数据进行协议转换并传输至所述第一光口；
所述视频解码模块包括：
视频解码子模块：包括多种不同算法格式的解码功能，对获取的视频数据进行解码；
通道切换子模块：根据面板输入或者网页配置获取的视频通道和编解码模式信息对相应的视频通道进行切换；
显示驱动子模块：将切换的视频通道的视频数据传输至显示器进行驱动显示；
所述USB编码模块包括：
USB编码子模块：对从USB键鼠设备和存储设备中获取的视频数据进行编码；
协议转换子模块：对编码后的视频数据进行协议转换，并传输至所述第二收发模块。
2.根据权利要求1所述的多功能光纤传输KVM远程控制管理系统，其特征在于，所述第一光口和所述第二光口均包括：第一光模块和第二光模块，将光信号转换为电信号，以及将电信号转换为光信号；
所述第一光模块和所述第二光模块互为备份。
3.根据权利要求1所述的多功能光纤传输KVM远程控制管理系统，其特征在于，所述后端还包括控制面板，所述控制面板与所述控制器连接，能够输入视频通道和编解码模式信息。
4.根据权利要求1所述的多功能光纤传输KVM远程控制管理系统，其特征在于，还包括网页端，所述网页端与所述控制器连接，能够输入视频通道和编解码模式信息。
5.根据权利要求4所述的多功能光纤传输KVM远程控制管理系统，其特征在于，所述网页端包括权限管理模块，能够根据用户权限提供对应的控制功能。
6.根据权利要求1所述的多功能光纤传输KVM远程控制管理系统，其特征在于，所述第一收发模块和所述第二收发模块均包括：
网络收发子模块：连接相应的所述第一光口或所述第二光口；
协议解析子模块：连接所述网络收发子模块，并与相应的所述处理器或所述控制器连接。
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