TWI573448B - 串流連線管理方法及串流資料連線系統 - Google Patents

串流連線管理方法及串流資料連線系統 Download PDF

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Description

串流連線管理方法及串流資料連線系統
本揭露有關於一種可有效利用串流中繼伺服器的資料連線方法及其系統。
以現今之監控系統主要分為閉路電視(Closed Circuit Television，CCTV)與網路監控攝影機(Internet Protocol Camera，IPCAM)，而IPCAM於目前逐漸成為整個監控產業的主流。以IPCAM來說，又主要採用開放式網路影像介面論壇(Open Network Video Interface Forum，ONVIF)或實體安全互通聯盟(Physical Security Interoperability Alliance，PSIA)兩種國際標準。IPCAM可透過網路提供多個用戶端媒體串流之服務，用戶端可以是例如內容管理系統(Content Management System，CMS)、儲存伺服器或一般個人電腦。
而IPCAM目前可連接用戶端數目與品質，仍取決於IPCAM之內部硬體效能，但當連接之用戶端數目大於IPCAM之可接受的臨界範圍時，則容易發生問題，例如無法連線、掉封包、漏秒、斷線或系統當機等等問題。依照現行主要的兩種解決方案，其一方法為重新啟動IPCAM，但由於重新啟動IPCAM後，多數用戶端連線進入主要仍採用先登入系統先享有服務之限制，因此無法達到解決問題之功效。另一方法則為使用更高階的IPCAM之硬體， 但並無法真正達到解決用戶端數目超量之功效，只能延緩問題發生的時機。
本揭露內容提供一種串流連線管理方法，在多個實施例其中之一，此串流連線管理方法，包括由一串流源經第一中繼伺服器建立多個連線請求，並由此第一中繼伺服器提供第一串流資料。判斷與此第一中繼伺服器建立連線的一數量，其中，當與第一中繼伺服器建立連線的該數量大於或等於該第一中繼伺服器的第一中繼臨界值時，執行一資料平衡方法，以得到一第二中繼臨界值，其中，此第一中繼伺服器調整為提供一第二串流資料，其中第一串流資料之畫素值高於第二串流資料之畫素值。
本揭露提供一種串流資料連線系統，包括一串流源與一第一中繼伺服器。此在串流資料連線系統中，串流源經由第一中繼伺服器建立多個連線請求，並由此第一中繼伺服器提供一第一串流資料。若串流源接收到至少另一或多個連線請求時，則根據這些連線請求與第一中繼伺服器建立連線，當第一中繼伺服器建立連線的一數量大於或等於該第一中繼伺服器的第一中繼臨界值時，執行資料平衡方法，以得到一第二中繼臨界值，其中，該第一中繼伺服器調整為提供一第二串流資料，其中該第一串流資料之畫素值高於該第二串流資料之畫素值。
為讓本揭露之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本揭露的實施例提出一種串流連線管理方法及系統。此方法依據用戶端的連線請求數目，有效利用串流源或與中繼伺服器建立連線，因此不會影響連線品質的條件下，提供用戶端足夠的串流資料。
本揭露可透過串流源與中繼伺服器建立連線，以達到有效增加可接受用戶端之連線請求數目，以將串流資料輸出至各用戶端，亦可透過連線請求與串流資料平衡方法，輸出較低畫素之串流資料，進而減少額外與另一中繼伺服器建立連線之必要性。
茲以一實施例進行說明，但並非以此為限制。
圖1是依照本揭露一實施例之資料連線系統的方塊示意圖。請參考圖1，資料連線系統100包括用戶端110、串流源120以及中繼伺服器140。用戶端110分別透過例如網際網路(Internet)傳送連線請求至串流源120。若串流源120目前的連線請求數目並未超過其最大負載或可提供服務之連線數量，則接受用戶端110之連線請求，並直接回傳用戶端110所需的串流資料封包。串流源120可提供用戶端110所需要的串流資料格式，舉例而言，MPEG-4、H.264或M-JPEG等其中之一，但不以此為限。
然而，當串流源120判斷目前連線數目超過串流源120可提供服務之連線數量，例如以一臨界值為限時，則串流 源120會以一自動連線方法(未編號)將用戶端110所提出的連線請求轉分配(Dispatching)給中繼伺服器140其中的一個中繼伺服器140_1建立連線，以提供用戶端110串流資料。若中繼伺服器140_1之連線數目亦超過其可提供服務之連線數量時，則此中繼伺服器140_1可執行一資料平衡方法以降低欲輸出至用戶端110的串流資料之畫素值或畫面資料量，以提高中繼伺服器140_1可提供服務之連線數量，例如在此可採用臨界值作為判斷的依據。
舉例而言，假若中繼伺服器140_1的最大連線數量為300，而目前用戶端之連線請求數目一旦超過此最大連線數量時，將全面地調整串流資料從高解析度至低解析度，以使最大連線數量從300提升到350，如此一來，中繼伺服器140_1提升的連線數量50即可作為用戶端110之連線請求的一緩衝連線數量。
上述的資料平衡方法，在多個實施例其中之一，可以利用下述公式實施例作說明：(RelayReqMax+RelayAdditionReq)*(30-RelayReduceFrame)
RelayReqMax為中繼伺服器可處理的最大連線請求數目。RelayAdditionReq為中繼伺服器額外增加的連線請求處理數目。RelayReduceFrame為中繼伺服器減少的畫框數(Frame)。在本實施例中，一般串流資料以30畫框/每秒(Frame per second，fps)達到最佳的顯示效果，而一般串流資料以15 fps則達到最基本的顯示效果。如果RelayReduceFrame>15時，則表示中繼伺服器已無法在基本的畫面數下處理用戶端的連 線請求，則需要與另一中繼伺服器建立連線，以達到用戶端的連線請求。
繼續參考圖1，若連線請求數目仍大於中繼伺服器140_1之可接受連線請求的臨界值時，則用戶端所提出的連線請求將轉分配並與另一中繼伺服器140_N建立連線，以分別輸出串流資料至用戶端110。舉例而言，假若中繼伺服器140_1的最大連線量為300，如果目前用戶端的連線請求數目已經超過中繼伺服器140_1的最大連線數量外，經資料平衡方法後提升中繼伺服器140_1的最大連線數量為350，然而用戶端的連線請求數目仍繼續增加例如增加一個連線請求，且超過提升後的中繼伺服器140_1的最大連線數量時，則此時串流源120即與中繼伺服器140_N建立連線，並將提升的連線數量50轉給中繼伺服器140_N，而中繼伺服器140_1的最大連線數量亦恢復為300。此時中繼伺服器140_1與140_N傳輸至用戶端110的串流資料即從低解析度的串流資料恢復為原來高解析度的串流資料。在本實施例中，僅以中繼伺服器140_1與140_N作說明，但不以此為限。
圖2是依照本揭露之多個實施例其中之一的連線管理方法的流程示意圖。圖2亦可以參照圖1之相關說明。請參照圖2，首先，串流源接收到用戶端傳送來的連線請求後，串流源先判斷連線請求數目是否大於串流臨界值(步驟S100)。若用戶端的連線請求數目小於串流臨界值時，則串流源會自行處理並傳送串流資料至用戶端；而若用戶端的 連線請求數目大於串流臨界值時，則串流源會進一步判斷用戶端的連線請求數目是否大於中繼伺服器之第一中繼臨界值(步驟S110)。此第一中繼臨界值例如是中繼伺服器的最大連線數量或是其他預先指定的連線數量。若用戶端的連線請求數目大於第一中繼臨界值時，則串流源會直接進行資料平衡方法(步驟S140)；而若用戶端的連線請求數目小於第一中繼臨界值時，則串流源會執行自動連線方式與一中繼伺服器建立連線(步驟S120)。串流源與中繼伺服器建立連線時，即會將用戶端所需的串流資料及用戶端之相關資料傳送至此中繼伺服器，以供中繼伺服器輸出至用戶端。
接下來，串流源若是進一步接到用戶端傳來的連線請求時，例如增加一個連線請求，則再次判斷是否大於第一中繼臨界值(步驟S130)。若用戶端之連線請求數目加一後已經小於第一中繼臨界值時，則此中繼伺服器會直接傳送串流資料至用戶端；若用戶端之連線請求數目加一後已經大於第一中繼臨界值時，則此中繼伺服器會執行一資料平衡方法，以得到一第二中繼臨界值及較低畫素值的串流資料。在一實施例中，第二中繼臨界值之可接收連線請求數目大於第一中繼臨界值之可接收連線請求數目。因為此時中繼伺服器將目前與之連線的用戶端全面地調整傳輸的串流資料解析度，例如從高解析度調整至低解析度，因此可以藉由調整而取得第二中繼臨界值，也就是中繼伺服器可以提升連線的數量，作為接下來用戶端增加的連線請求的 緩衝連線數量。在實施例中之資料平衡方法與圖1所述之資料平衡方法步驟可以相同，因此在此就不再贅述。
最後，串流源判斷用戶端之連線請求數目是否大於第二中繼臨界值(步驟S150)。若用戶端之連線請求數目小於第二中繼臨界值，則串流源則透過中繼伺服器傳送較低畫素值的串流資料至各用戶端；若用戶端之連線請求數目仍大於第二中繼臨界值，則串流源需要再執行自動連線方法與另一中繼伺服器建立連線(步驟S160)，以透過另一中繼伺服器傳送串流資料至各用戶端。此時中繼伺服器140_1與140_N傳輸至用戶端110的串流資料即從低解析度的串流資料恢復為原來高解析度的串流資料。
圖3是依照本揭露之一實施例之自動連線方法的流程示意圖。首先，串流源與欲建立連線之中繼伺服器作身分資料確認(步驟S300)。其中，串流源會先通知所有中繼伺服器串流源所需的中繼伺服器之類型或範圍，則會從多個中繼伺服器中選出最適合的中繼伺服器並回傳中繼伺服器之類型或範圍相關資訊。而串流源在收到上述中繼伺服器之相關資訊後，則才會確認要求更多上述中繼伺服器之相關資訊，例如網路協定(Internet Protocol，IP)位址、名稱、網頁地址(Uniform Resource Locator，URL)或功能等相關資訊，不以此為限。
接下來，串流源與欲建立連線之中繼伺服器作身分資料確認之步驟後，串流源會將欲建立連線之中繼伺服器之相關資料新增並儲存於一服務對照表(Service Mapping Table)中(步驟S310)。同樣地，中繼伺服器亦會新增並儲存串流源例如IP位址、名稱、URL或功能之相關資訊於一服務註冊表(Service Registry Table)中(步驟S320)。之後串流源則開始對中繼伺服器發出串流資料封包以及多個用戶端所發出的連線請求及IP給欲建立連線的中繼伺服器。最後，中繼伺服器則會依據接收到的多個用戶端所發出的連線請求及IP，對那些用戶端傳送串流資料封包。
請參照圖4，為說明本揭露所提出多個實施例其中之一的服務對照表(Service Mapping Table)示意圖。串流源對於將建立連線之中繼伺服器之相關資料新增並儲存於此服務對照表中。此服務對照表例如包括中繼伺服器的伺服器位址、編碼器的類型(MPEG-4、H.264、M-JPEG等)、開始時間、期間(天數、小時數、或秒數)、最大請求連線數量、連線數、加入連線數、已經降低畫框傳輸的數量等資訊。
請參照圖5，為說明本揭露所提出多個實施例其中之一服務註冊表(Service Registry Table)示意圖。在中繼伺服器中會儲存此服務註冊表(Service Registry Table)。此服務註冊表包括用戶端的資訊、串流源的IP位址、目前已經降低畫框的數量、URL或功能之相關資訊。
請參照圖6A~6B，為說明本揭露的多個實施例其中之一所提出串流連線管理方法及系統，是建置在用於網路監控攝影機(Internet Protocol Camera，IPCAM)中的開放式網路影像介面論壇(Open Network Video Interface Forum，ONVIF)架構下的示意圖。
請先參照圖6A，此ONVIF為一網路視訊監控系統標準，根據ONVIF 2.1.1標準規格(Specification)所定義的標準網路視訊監控系統裝置，其中ONVIF可包含網路視頻傳輸器(Network Video Transmitter，NVT)、網路視頻儲存器(Network Video Storage，NVS)、網路視頻分析器(Network Video Analytics，NVA)或網路視頻顯示器(Network Video Display，NVD)等元件。而連線管理方法也可以是使用於符合閉路電視監控系統(Closed Circuit Television Monitoring System，CCTV)之架構。
符合ONVIF標準的網路監控攝影機(IPCAM)包括一串流分配管理器(Streaming Dispatch Manager)，用以例如管理連線的請求與分配。透過此中繼伺服器，可以將串流資料傳送到符合ONVIF標準的網路視頻顯示器(NVD)，或是網路視頻儲存器(NVS)，或是網路視頻分析器(NVA)。
請先參照圖6B，為配合上述圖6A的架構進行說明。首先，用戶端610、612或614其中之一透過網路視頻用戶(Network Video Clients，NVC)介面611與NVT介面621傳送連線請求到影音串流源620。影音串流源620連線請求後，串流源620先判斷連線請求數目是否大於串流臨界值，若串流源620目前處理的連線請求數目小於一預定值，例如是一串流臨界值時，則串流源620自行處理並傳送串流資料至發出連線請求的用戶端。
若串流源620目前處理的連線請求數量大於串流臨界值時，也就是超過了串流源620可以處理的串流連線數量時，則串流源620會進一步判斷連線請求數量是否大於中 繼伺服器640之第一中繼臨界值。
若用戶端的連線請求數量小於第一中繼臨界值時，則串流源會執行中繼伺服器的自動連線方法632與一中繼伺服器640建立連線。串流源620與中繼伺服器640建立連線時，即會將用戶端所需的串流資料及用戶端之相關資料，傳送至此中繼伺服器640。此串流資料進一步經過影像轉碼634執行影像轉換以符合使用端要求的格式內容傳送到中繼伺服器640。中繼伺服器640則是透過NVC介面613輸出至用戶端，例如圖示的用戶端610、612或614其中之一。若用戶端的連線請求數量大於第一中繼臨界值時，則串流源620進行資料平衡方法，也就是圖中所標示的連線請求與品質平衡方法642。
串流源620進一步接到用戶端傳來的連線請求時，例如增加一個連線請求，則再次判斷與中繼伺服器640建立連線請求的數量是否大於上述的第一中繼臨界值，以判斷是否採用資料平衡方法。若用戶端之連線請求數目加一後小於第一中繼臨界值時，則此中繼伺服器640會直接傳送串流資料至用戶端。若用戶端之連線請求數目加一後大於第一中繼臨界值時，則此中繼伺服器640可執行資料平衡方法，也就是連線請求與品質平衡方法642，以得到一第二中繼臨界值及較低畫素值的串流資料。在一實施例中，第二中繼臨界值之可接收連線請求數目大於第一中繼臨界值之可接收連線請求數目。在實施例中之資料平衡方法與圖1所述之資料平衡方法步驟可以相同，因此在此就不再 贅述。
最後，串流源620判斷用戶端之連線請求數目是否大於對應於中繼伺服器640的第二中繼臨界值。若用戶端之連線請求數量小於第二中繼臨界值，則串流源則透過中繼伺服器640傳送較低畫素值的串流資料至各用戶端。若用戶端之連線請求數目仍大於第二中繼臨界值，則串流源需要再執行自動連線方法與另一中繼伺服器650建立連線(步驟S160)，以透過另一中繼伺服器傳送串流資料至各用戶端。
綜上所述，本揭露依據用戶端連線請求數目判斷串流源是否需要與中繼伺服器建立連線。若用戶端連線請求數目超過串流源之臨界值，則會進一步判斷是否超過中繼伺服器之臨界值。若用戶端連線請求數目超過中繼伺服器之臨界值，則才與多個中繼伺服器其中之一建立連線。而若連線請求數目加一亦超過中繼伺服器之臨界值，則再透過減少串流資料的輸出品質，以達到增加中繼伺服器可接收連線請求之臨界值。若連線請求數目仍超過此臨界值，則再與另一中繼伺服器建立連線。如此一來，即可利用此最有效率的方式達到用戶端所需的連線請求及串流資料，進而減少額外與另一中繼伺服器建立連線之必要性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧資料連線系統
110‧‧‧用戶端
120‧‧‧串流源
130‧‧‧影像轉換單元
140、140_1、140_N‧‧‧中繼伺服器
S100、S110、S120、S130、S140、S150、S160‧‧‧步驟
S300、S310、S320‧‧‧步驟
610、612或614‧‧‧用戶端
611、613‧‧‧NVC介面
620‧‧‧影音串流源
621‧‧‧NVC介面
632‧‧‧中繼伺服器自動連線方法
634‧‧‧影像轉碼
640、650‧‧‧中繼伺服器
642‧‧‧連線請求與品質平衡方法
圖1是依照本揭露一實施例之資料連線系統的方塊示意圖。
圖2是依照本揭露之一實施例之連線管理方法的流程示意圖。
圖3是依照本揭露之一實施例之自動連線方法的流程示意圖。
圖4為說明本揭露所提出多個實施例其中之一的服務對照表(Service Mapping Table)示意圖。
圖5為說明本揭露所提出多個實施例其中之一服務註冊表(Service Registry Table)示意圖。
圖6A~6B為說明本揭露的多個實施例其中之一所提出串流連線管理方法及系統，建置在用於網路監控攝影機(IPCAM)中的開放式網路影像介面論壇(ONVIF)架構下的示意圖。
S100、S110、S120、S130、S140、S150、S160‧‧‧步驟

Claims (19)

  1. 一種串流連線管理方法，包括：由一串流源經一第一中繼伺服器建立多個連線請求，並由該第一中繼伺服器提供一第一串流資料；以及判斷與該第一中繼伺服器建立連線的一數量，其中，當與該第一中繼伺服器建立連線的該數量大於或等於該第一中繼伺服器的一第一中繼臨界值時，執行一資料平衡方法，以得到一第二中繼臨界值，其中，該第一中繼伺服器調整為提供一第二串流資料，其中該第一串流資料之畫素值高於該第二串流資料之畫素值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之串流連線管理方法，更包括：進一步判斷與該第一中繼伺服器建立連線的該數量，其中，當與該第一中繼伺服器建立連線的該數量大於或等於該第一中繼伺服器的該第二中繼臨界值時，該串流源經由一第二中繼伺服器建立其他後續的連線請求，而該第一中繼伺服器則將該第二中繼臨界值大於該第一中繼臨界值的該些連線轉給該第二中繼伺服器進行連線，並且該第一中繼伺服器回復提供該第一串流資料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之串流連線管理方法，其中該串流源經由該第一中繼伺服器建立該些連線請求之前，更包括；根據該串流源的該些連線請求數量，決定是否執行一自動連線方法，若決定執行該自動連線方法，則要求該些 連線請求與該第一中繼伺服器建立連線。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之串流連線管理方法，其中自動連線方法包括：該串流源與該第一中繼伺服器做一身分資料確認；新增並儲存該第一中繼伺服器之資訊於一服務對照表；以及新增並儲存該串流源之資訊於一服務註冊表。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之串流連線管理方法，其中該資料平衡方法包括：改變該第一串流資料之畫框率，以輸出該第二串流資料；以及將該第一中繼臨界值轉變為該第二中繼臨界值，其中該第二中繼臨界值大於該第一中繼臨界值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之串流連線管理方法，其中該串流源透過開放式網路影像介面論壇(ONVIF)介面接收該連線請求。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之串流連線管理方法，其中該串流源為一網路監控攝影機(IPCAM)。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之串流連線管理方法，其中該連線請求是透過符合開放式網路影像介面論壇(ONVIF)規格的標準網路視訊監控系統裝置的一使用端所傳送。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之串流連線管理方法，其中該使用端包括網路視頻傳輸器(NVT)、網路視頻 儲存器(NVS)、網路視頻分析器(NVA)或網路視頻顯示器(NVD)其中之一。
  10. 一種串流資料連線系統，包括：一串流源；一第一中繼伺服器，其中該串流源經由該第一中繼伺服器建立多個連線請求，並由該第一中繼伺服器提供一第一串流資料，其中，當與該第一中繼伺服器建立連線的一數量大於或等於該第一中繼伺服器的一第一中繼臨界值時，執行一資料平衡方法，以得到一第二中繼臨界值，其中，該第一中繼伺服器調整為提供一第二串流資料，其中該第一串流資料之畫素值高於該第二串流資料之畫素值。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之串流連線管理系統，更包括：一第二中繼伺服器，其中當與該第一中繼伺服器建立連線的該數量大於或等於該第一中繼伺服器的該第二中繼臨界值時，該串流源經由該第二中繼伺服器建立其他後續的連線請求，而該第一中繼伺服器則將該第二中繼臨界值大於該第一中繼臨界值的該些連線轉給該第二中繼伺服器進行連線，並且該第一中繼伺服器回復提供該第一串流資料。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之串流連線管理系統，其中該串流源經由該第一中繼伺服器建立該些連線請求之前，更包括；根據該串流源的該些連線請求數量，決定是否執行一 自動連線方法，若決定執行該自動連線方法，則要求該些連線請求與該第一中繼伺服器建立連線。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之串流資料連線系統，其中自動連線方法包括：該串流源與該第一中繼伺服器做一身分資料確認；新增並儲存該第一中繼伺服器之資訊於一服務對照表內；以及新增並儲存該串流源之資訊於一服務註冊表。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之串流資料連線系統，其中該資料平衡方法包括：改變該第一串流資料之畫框率，以輸出該第二串流資料，並將該第一中繼臨界值轉變為該第二中繼臨界值，其中該第二中繼臨界值大於該第一中繼臨界值。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之串流資料連線系統，其中該串流源透過開放式網路影像介面論壇(ONVIF)介面接收該連線請求。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之串流資料連線系統，其中該串流源為一網路監控攝影機(IPCAM)。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之串流資料連線系統，其中該連線請求是透過符合開放式網路影像介面論壇(ONVIF)規格的標準網路視訊監控系統裝置的一使用端所傳送。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之串流資料連線系統，其中該使用端包括網路視頻傳輸器(NVT)、網路視頻 儲存器(NVS)、網路視頻分析器(NVA)或網路視頻顯示器(NVD)其中之一。
  19. 如申請專利範圍第10項所述之串流資料連線系統，其中該串流源為符合閉路電視監控系統(Closed Circuit Television Monitoring System，CCTV Monitoring System)之單元。
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