CN112532946A - 一种基于多协议的流媒体系统设计方法 - Google Patents

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李刚
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Abstract

本发明的内容为一套包含多协议设备接入，多协议信令服务器，流媒体服务器集群，支持权限控制、流量控制、流量统计等功能的流媒体管理系统。本发明主要包括以下步骤，首先实现三套信令服务器分别接入GB28181，JT/T1078，静态拉流设备，信令服务器对外提供统一的设备控制接口；采用集群方式管理流媒体服务器，核心调度收到用户的播放请求后，通过哈希算法，得出该设备的视频资源需要推到哪台流媒体服务器上；核心调度根据哈希算法，找出流媒体服务器对应地址，并生成流媒体地址返回给客户；由前置网关负责用户端的权限控制、流量控制、流量统计功能。

Description

一种基于多协议的流媒体系统设计方法
技术领域
本发明涉及国、部标设备接入以及流媒体技术领域，是一种包含多协议设备接入与管理，视频传输与编码的分布式视频监控平台系统。
背景技术
视频监控是当今社会安全防范系统中的重要手段，可以直观、及时、准确的还原事件的发生过程，给事后的处理工作带来极大的帮助。近年来随着网络技术，图像处理与传输技术的飞速发展，视频监控技术也受到极大的利用和发展。
国家和交通部相继出台了国标GB28181监控标准和对车辆视频监控的JT/T1078标准，同时市场上还有大量的通过固定地址访问的监控设备，三种标准的设备与使用范围都非常广泛，目前市面上缺乏能够同时接入这三种设备的流媒体平台，同时拥有三种设备的用户往往需要同时部署三套系统才能同时管理和监控视频。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种能够同时接入GB28181，JT/T1078，静态拉流三类设备的管理系统，并且该系统具备按需拉流，闲置关流，流量统计，权限验证等功能。
为实现上述目的，本发明提供了基于多协议的流媒体系统，其组成为：
一套多协议视频监控设备组，包涵根据国标GB28181协议，部标JT/T1078协议，rtmp协议分别开发的GB28181设备，JT/T1078设备，静态拉流设备的三大类设备。
一个信令服务器组，与多协议视频监控设备组远程连接，三种设备分别被各自的信令服务器所管理，实现三类协议设备的模块化管理，对外保证统一的调用接口。
一个流媒体服务器与对应的网关的集群，与多协议视频监控设备组的设备逐一远程连接，实现视频流的解析、协议转换、持久性存储等管理功能，以及推流、关流、回放等视频功能。
一个核心调度服务器，与信令服务器组和流媒体服务器远程连接，实现多协议设备组与视频流的管理。用户通过与核心调度统一控制设备交互，以操作多协议设备组和观看视频。
作为本方案的优选方案，流媒体服务器与对应的网关的集群采用ConsistentHash算法保证集群稳定，保证同一视频监控设备始终对应同一台流媒体服务器。
作为本方案的优选方案，流媒体服务器对应的网关提供HTTP访问，实现了视频访问时的权限验证，流量控制，流量统计功能。
作为本方案的优选方案，流媒体服务器接收到设备推流信息后，将其转码为hls协议的视频资源并持久化到硬盘中。
作为本方案的优选方案，用户通过设备编号请求核心调度服务器查询，核心调度通过对设备编号进行ConsistentHash计算得出该设备的资源位于某台流媒体服务器上，然后在该流媒体的已注册网关中根据负载均衡算法找出空闲的网关用于服务，之后用户使用HTTP协议方位该网关下的设备编号即可。
作为本方案的优选方案，当网关在收到用户请求未与流媒体服务器相连接的视频监控设备的资源时，由核心调度模块定位其来源，并通过信令服务器操作视频监控设备，让视频监控设备推流给流媒体服务器。
作为本方案的优选方案，网关检测到一个资源长时间无人访问时会发出回调给核心调度，实现流无人播放时自动关闭推流，实现了节省资源的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；
图1为基于多协议的流媒体系统的体系结构图；
图中：101为多协议视频监控设备组，102为信令服务器组，103为流媒体服务器与对应的网关的集群，104为核心调度服务器，1011-101N为视频监控设备，1031-103M为流媒体服务器。
图2为流媒体平台集群的管理方案流程图；
图3为系统使用流程图；
具体实施
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施中的技术方案进行清楚、完整地描述，基于本发明中的实施，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例一提供的基于多协议的流媒体系统的体系结构图，如图1所示基于多协议的流媒体系统，包括：
多协议视频监控设备组101：包涵根据国标GB28181协议，部标JT/T1078协议，rtmp协议分别开发的GB28181设备，JT/T1078设备，静态拉流设备的三大类设备。
信令服务器组102：用于与多协议视频监控设备组远程连接，三种设备分别被各自的信令服务器所管理，实现三类协议设备的模块化管理，对外保证统一的调用接口。
流媒体服务器与对应的网关的集群103：用于与多协议视频监控设备组的设备逐一远程连接，实现视频流的解析、协议转换、持久性存储等管理功能，以及推流、关流、回放等视频功能。
核心调度服务器104：用于与信令服务器组和流媒体服务器远程连接，实现多协议设备组与视频流的管理。用户通过与核心调度统一控制设备交互，以操作多协议设备组和观看视频。
具体地，流媒体服务器与对应的网关的集群103，采用ConsistentHash算法保证集群稳定，保证同一视频监控设备始终对应同一台流媒体服务器。
具体地，流媒体服务器对应的网关1031，提供HTTP访问，实现了视频访问时的权限验证，流量控制，流量统计功能。
进一步地，流媒体服务器对应的网关1031的权限验证功能：用户通过网关访问视频资源时，需要携带验证过的令牌表明自己的身份信息，其中令牌由用户通过登录操作获取，且令牌保存在缓存中，网关在收到用户的访问请求后根据令牌去判断用户身份，如果用户身份合法则提供服务。
进一步地，流媒体服务器对应的网关1031的流量统计功能：用户访问视频资源时，网关会记录该次请求资源的大小，并和用户身份信息一起存储到持久化数据库中，实现用户拉流的流量统计。
具体地，视频的访问逻辑，用户通过设备编号请求核心调度服务器查询，核心调度通过对设备Id进行ConsistentHash计算得出该设备的资源位于某台流媒体服务器上，然后在该流媒体的已注册网关中根据负载均衡算法找出空闲的网关用于服务，之后用户使用HTTP协议方位该网关下的设备编号即可。
具体地，当网关在收到用户请求未与流媒体服务器相连接的视频监控设备的资源时，由核心调度模块定位其来源，并通过信令服务器操作视频监控设备，让视频监控设备推流给流媒体服务器。
具体地，网关检测到一个资源长时间无人访问时会发出回调给核心调度，实现流无人播放时自动关闭推流，实现了节省资源的目的。
图2为本发明实施例二提供的流媒体平台集群的管理方案流程图，如图2所示流媒体平台集群的管理方案，包括：
S101、流媒体集群注册：集群中每台流媒体都定时的向核心调度发送注册请求，直到注册成功才停止，核心调度通过此方法获知有多少流媒体服务器资源。
S102、流媒体网关注册：每台网关都定时的向核心调度发送注册请求，注册时表明自己为哪台流媒体服务器提供访问服务，核心调度收到注册后，根据网关所属流媒体服务器来进行管理。
S103、视频监控设备注册：视频监控设备通过信令服务器向核心调度服务器请求注册流媒体服务，核心调度服务器用ConsistentHash算法匹配流媒体服务器与多媒体设备。
S104、视频解码与持久化：视频监控设备连接到流媒体服务器后开始推流，流媒体服务器接收到设备推流信息后，将其转码为hls协议的视频资源并持久化到硬盘中。
S105、按需拉流：当网关在收到用户请求未与流媒体服务器相连接的视频监控设备的资源时，由核心调度模块定位其来源，并通过信令服务器操作视频监控设备，让视频监控设备推流给流媒体服务器。
S106、闲置关流：网关检测到一个资源长时间无人访问时会发出回调给核心调度，实现流无人播放时自动关闭推流，实现了节省资源的目的。
图3为本发明实施例三提供的系统使用流程图，如图3所示系统使用方案，包括：
S201、用户登录：当需要观看某设备的视频时，需先在核心调度服务器上登录，并由核心调度服务器分配令牌。
S202、设备地址计算：核心调度对设备编号进行ConsistentHash计算，得出该设备的资源位于哪台流媒体服务器上。
S203、资源地址计算：核心调度根据负载均衡算法从注册过来的流媒体网关中，选出空闲的网关并让其提供访问服务，则该设备的视频资源实际播放地址为http：//网关地址/设备编号.m3u8。
S204、视频访问：用户通过实际播放地址访问视频资源，且需要携带验证过的令牌表明自己的身份信息，网关在收到用户的访问请求后根据令牌去判断用户身份，如果用户身份合法则提供服务。
S1：本系统支持国标GB28181协议，部标JT/T1078以及静态拉流三种设备的接入与管理，包括设备注册，鉴权，心跳，实时推流与停止推流，历史推流与停止推流，历史资源查询，云台转动，布防，设备报警等功能。
S2：通过SIP协议开发GB28181设备的信令服务器，实现与GB28181设备的通信。
S3：通过JT808协议开发JT/T1078设备的信令服务器，实现与JT/T1078设备的通信。
S4：通过将静态设备功能封装，将其抽象成一台具有以上功能的设备，接入静态设备信令服务器。
S5：三种设备分别被各自的信令服务器所管理，信令服务器封装了设备协议细节，对外提供统一的设备访问接口，其接口包括但不限于实时视频推流与停止推流，历史资源查询，历史视频推流与停流，云台转动，设备报警等。
S6：设备通过管理系统录入Mysql数据库，当系统需要对某台设备做出操作时，系统先查出设备记录，获取其设备类型，该设备类型对应的信令服务器地址，然后给该设备的信令服务器发出操作命令，信令服务器将操作命令发送给设备并将应答结果返回给调用者。
S7：为了防止单台流媒体服务器宕机导致服务不可用，本发明对流媒体服务器采用了集群管理，流媒体服务器启动时，将自身的IP+端口注册到核心调度模块中，核心调度采用ConsistentHash算法管理流媒体服务器集群，设备需要推流时核心调度对设备编号(唯一)进行ConsistentHash计算后映射到流媒体服务器集群中的一台上，保证了在集群不变的情况下，一台推流设备可以对应唯一一台流媒体服务器，后续访问设备的视频资源时同法可以计算出资源位于集群中哪台流媒体服务器上。
S8：流媒体服务器开启端口接收GB28181的视频数据，在给设备发送推流命令时指定ssrc字段为ConsistentHash(设备编号)，流媒体服务器在收到视频
数据后，将这段视频编码为名称为ssrc的HLS并存放到指定的目录下。
S9：流媒体服务器开启端口接收JT/T1078的视频数据，在给设备发送推流命令时指定ssrc字段为设备编号，流媒体服务器在收到视频数据后，将这段视频编码为名称为ssrc的HLS并存放到指定的目录下。
S10：流媒体服务器采用rtmp协议接收静态拉流设备的视频数据，其中推流时rtmp的目的地址为ConsistentHash(设备编号)，流媒体服务器接收到数据后，将这段视频编码为名称为ssrc的HLS并存放到指定的目录下。
S11：本系统提供了网关模块对外提供视频访问鉴权，流量拉取统计，按需拉流，闲置关流等功能，每台流媒体服务器都搭配多个网关，网关启动时会将自身的IP+端口注册到核心调度，核心调度保存了流媒体服务器与网关的对应关系。
S12：访问逻辑，用户通过设备ID请求核心调度查询该设备的视频播放地址，核心调度通过对设备Id进行ConsistentHash计算得出该设备的资源位于某台流媒体服务器上，然后在该流媒体的已注册网关中根据负载均衡算法找出空闲的网关用于服务，视频名称videoname需要根据设备类型得出，如果设备是GB28181或者静态地址，则videoname的计算方法为ConsistentHash(设备Id)，如果设备是JT/T1078则videoname为设备Id，于是视频播放地址就是http：//流媒体绑定的网关地址/videoname.m3u8。
S13：访问鉴权，用户通过网关访问视频资源时，需要携带验证过的token表明自己的身份信息，其中token由用户通过登录操作获取，且token保存在redis中，网关在收到用户的访问请求后根据token去判断用户身份，如果用户身份合法则提供服务。
S14：流量拉取，用户访问视频资源时，网关会记录该次请求资源的大小，并和用户身份信息一起存储到mysql数据库中，实现用户拉流的流量统计。
S15：按需拉流，如果用户访问的视频资源不存在，则会触发按需拉流，网关将发送一条on_stream_not_found的web_hook到核心调度模块，由核心调度模块定位其来源于哪个设备后，发送一条推流命令给设备的信令服务器，让其推流给流媒体服务器。
S16：闲置关流，当网关检测到某一资源一段时间内无人访问，且该资源仍在推流，则发送一条on_stream_need_close的web_hook到核心调度，由核心调度模块查询该资源来自哪个设备后，发送一条停止推流命令给设备的信令服务器，让其停止推流给流媒体服务器。

Claims (6)

1.一种基于多协议的流媒体系统设计方法，其特征在于，包括：
一套多协议视频监控设备组，包涵根据国标GB28181协议，部标JT/T1078协议，rtmp协议分别开发的GB28181设备，JT/T1078设备，静态拉流设备的三大类设备。
一个信令服务器组，与多协议视频监控设备组远程连接，三种设备分别被各自的信令服务器所管理，实现三类协议设备的模块化管理，对外保证统一的调用接口。
一个流媒体服务器与对应的网关的集群，与多协议视频监控设备组的设备逐一远程连接，实现视频流的解析、协议转换、持久性存储等管理功能，以及推流、关流、回放等视频功能。
一个核心调度服务器，与信令服务器组和流媒体服务器远程连接，实现多协议设备组与视频流的管理。用户通过与核心调度统一控制设备交互，以操作多协议设备组和观看视频。
2.根据权利要求1所述的基于多协议的流媒体系统设计方法，其特征在于：流媒体服务器与对应的网关的集群采用ConsistentHash算法保证集群稳定，保证同一视频监控设备始终对应同一台流媒体服务器。
3.根据权利要求1所述的基于多协议的流媒体系统设计方法，其特征在于：流媒体服务器接收到设备推流信息后，将其转码为hls协议的视频资源并持久化到硬盘中。
4.根据权利要求1所述的基于多协议的流媒体系统设计方法，其特征在于：用户通过设备编号请求核心调度服务器查询，核心调度通过对设备编号进行ConsistentHash计算得出该设备的资源位于某台流媒体服务器上，然后在该流媒体的已注册网关中根据负载均衡算法找出空闲的网关用于服务，之后用户使用HTTP协议方位该网关下的设备编号即可。
5.根据权利要求1所述的基于多协议的流媒体系统设计方法，其特征在于：当网关在收到用户请求未与流媒体服务器相连接的视频监控设备的资源时，由核心调度模块定位其来源，并通过信令服务器操作视频监控设备，让视频监控设备推流给流媒体服务器。
6.根据权利要求1所述的基于多协议的流媒体系统设计方法，其特征在于：网关检测到一个资源长时间无人访问时会发出回调给核心调度，实现流无人播放时自动关闭推流。
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