專利名稱：視頻存儲方法、裝置及網絡視頻監控系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及網絡視頻監控技術領域，尤其涉及一種視頻存儲方法、裝置及網絡視頻監控系統。
背景技術：
視頻監控技術經歷了模擬視頻監控以及數字視頻監控兩個階段后，已經發展到網絡視頻監控階段。新一代網絡視頻監控系統與前兩代視頻監控系統的根本區別在于，其不再局限于簡單地對視頻信號的處理、傳輸和控制，其核心是對基于網際協議(Internet Protocol，IP)網絡的多媒體信息(音頻/視頻/數據)提供一個綜合、完備的管理控制平臺。網絡視頻監控系統以網絡為依托，以數字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心，以智能實用的圖像分析為特色，并與報警系統和門禁系統整合到一個使用平臺上，引發了視頻監控領域的一次技術革命。
視頻監控系統基本功能有兩個，一個是提供實時監控視頻，另一個是對監控的視頻進行存儲，以便事后回放。其中，網絡視頻監控系統對視頻存儲的需求具有以下幾個特點1)對存儲容量需求的彈性比較大，存儲容量的多少隨著畫面質量的提高、畫面尺寸的增大以及視頻線路的增加都會成倍的增加；2)對存儲的性能要求不高，但是需要能夠滿足長時間的連續數據讀寫，數據流量大，但訪問請求低；3)數據保存周期短，一般監控場所的數據在保存一定時間(如一個月)，以后便可以刪除。
現有網絡視頻監控系統的視頻存儲解決方案，一種是采用分布式獨立存儲，參見圖1，為該方案示意圖。此種存儲解決方案中，采用直接附加存儲(Direct Attached Storage，DAS)連接方式為每臺監控服務器直接掛接一臺外置存儲設備供存儲擴展。這種方式一次性采購成本較低，小規模維護成本也在可控范圍內，但不利于擴展，維護成本會隨著監控規模的擴大而迅速增長，已經不能滿足目前存儲海量視頻數據的要求。
隨著基于網絡的小型計算機系統接口(internet Small Computer SystemInterface，iSCSI)協議以及存儲區域網絡(Storage Area Network，SAN)的發展，現有網絡視頻監控系統一般采用集中式存儲方案，這種視頻存儲方案的特點是存儲的數據量大、數據保存周期長、安全性高。參見圖2，為基于集中式存儲方案的網絡視頻監控系統示意圖。整個網絡視頻監控系統包括采集前端201、存儲后端(SAN網絡)202以及在線監控端203，而采集前端201和在線監控端203通過IP網絡204連接，為了簡化起見，圖中僅以一個編碼器2011和一個解碼器2031為例，實際的監控系統中，往往存在多個編碼器2011和解碼器2031。其中，監控前端201至少包括編碼器2011，編碼器2011會將生成的視頻流分別向存儲后端202和IP網絡204發送，達到視頻存儲以及在線監控的目的，圖中分別表示為存儲流和在線監控流。對于視頻存儲，編碼器2011通過自身的SAN接口與存儲后端202提供的存儲設備2021建立iSCSI連接，將視頻流以數據塊的方式寫入存儲設備2021的目標存儲空間(target)，其中，采集前端201是基于傳輸控制協議(Transmission ControlProtocol，TCP)承載iSCSI、采用單播方式向存儲后端202傳輸視頻流的。此外，編碼器2011按照為自身配置的組播地址向給網絡設備2041再發送一份在線監控流，由網絡設備2041以組播形式發送給在線監控端203的解碼器2031，最終實現在線監控。
但是，圖2所示的基于集中式存儲的網絡視頻監控系統存在一些難以克服的問題(1)編碼器2011每次都要對視頻流進行重復傳輸，也就是分別向存儲后端202和網絡設備2041傳輸，而且是分別采用單播和組播兩種方式，這無疑給編碼器2012增加了負擔，造成了編碼器2012開銷大的問題；(2)分別采用單播和組播方式進行同一份視頻流傳輸，實際上是對網絡資源的一種浪費，理論上，浪費了50％網絡帶寬；(3)從采集前端201到存儲后端202采用TCP承載iSCSI進行視頻流的傳輸，由于TCP自身的可靠性機制，能夠保證視頻流的完整性和準確性(但是正如前面對視頻存儲要求的介紹，視頻存儲對存儲性能要求不高)，這是它的一個優勢，然而，這些都是建立在TCP利用繁多的控制信息來保證的基礎上，那么相應地，由于這些控制信息的信令開銷，勢必造成了傳輸緩慢、實時性差以及存儲效率低下等問題。而正如前面對視頻存儲要求的介紹，視頻存儲需要存儲海量數據，而且往往是連續傳輸，如果傳輸速度慢，很難滿足上述要求。
此外，由于視頻的存儲流和在線監控流分兩路傳輸，需要構建兩路傳輸通道，對于網絡設備的重復利用率很低，整個系統的構建成本增加。
發明內容
有鑒于此，本發明在現有基于集中式視頻存儲的網絡視頻存儲系統的基礎上，提供一種視頻存儲方法、裝置及網絡視頻監控系統，以解決現有視頻存儲中存在的信令開銷大、網絡資源浪費以及傳輸效率低下的問題。
為此，本發明實施例采用如下技術方案一種視頻存儲方法，包括步驟存儲設備向網絡設備發送組播加入報文，申請加入編碼器的組播地址對應的組播組；網絡設備接收到所述加入報文后，為存儲設備建立轉發表項；網絡設備接收到編碼器以組播地址為目的地址的視頻流后，按照所述轉發表項，將視頻流以組播的形式發送給存儲設備。
上述方法還包括所述存儲設備建立與組播地址對應的存儲空間，并將接收到的視頻流寫入所述存儲空間。
上述方法還包括所述存儲設備利用自身SAN接口將接收到的視頻流緩存后進行解析，封裝成iSCSI報文后，順序寫入所述存儲空間。
上述方法還包括對存入存儲空間的視頻流進行維護控制；所述維護控制包括設置視頻流的保存時間、對視頻流進行加密處理，或者，設置存儲空間的訪問權限。
上述方法還包括通過對在線監控端的圖像檢測，判斷是否出現視頻流丟包，如果是，降低所述編碼器的編碼率。
所述編碼器按照TCP向所述網絡設備發送視頻流。
一種視頻存儲裝置，包括SAN接口和存儲空間；所述存儲空間與組播地址相對應；所述SAN接口，負責向網絡設備發送組播加入報文，申請加入存儲空間對應的組播地址的組播組；而且，負責接收網絡設備發送來的視頻流，并將所述視頻流寫入到存儲空間。
所述存儲空間為多個，一個組播地址至少與一個存儲空間相對應；所述SAN接口為安裝有initiator軟件的系統平臺。
一種網絡視頻監控系統，包括編碼器、解碼器、網絡設備以及存儲設備；所述編碼器，配置有組播地址，并負責以組播地址為目的地址向網絡設備發送視頻流；所述存儲設備，用于向網絡設備發送組播加入報文，申請加入所述編碼器的組播地址對應的組播組；而且，還負責接收并存儲網絡設備發送的視頻流；所述網絡設備，在收到所述存儲設備的組播加入報文后，為存儲設備建立轉發表項；并負責在接收到所述編碼器的視頻流后，按照所述轉發表項，將視頻流以組播形式發送給所述存儲設備。
所述存儲設備包括SAN接口和存儲空間；所述存儲空間與組播地址相對應；所述SAN接口，負責向網絡設備發送組播加入報文，申請加入存儲空間對應的組播地址的組播組；而且，負責接收網絡設備發送來的視頻流，并將所述視頻流寫入到存儲空間。
對于上述技術方案的技術效果分析如下(1)與現有技術中編碼器分別以單播和組播形式發送存儲流和在線監控流不同，本發明中編碼器只需發送一份視頻流，從而減少了編碼器的開銷；(2)本發明將存儲流和在線監控流統一起來，只需一份視頻流即可實現存儲與在線監控，提高了網絡帶寬利用率；(3)編碼器采用用戶數據報協議(User Datagram Protocol，UDP)作為傳輸機制將視頻流發送給網絡設備，由于UDP自身低時延的優勢，提高了數據傳輸的實時性以及存儲效率，更好地滿足了視頻監控系統存儲海量數據以及連續存儲的要求；(4)不需要構建編碼器與存儲設備的傳輸通道，而是由網絡設備統一以組播形式發送存儲流和在線監控流，提高了網絡設備利用率，降低了整個網絡監控系統的構建成本。
圖1為現有技術分布式獨立視頻存儲方案示意圖；圖2為現有技術基于集中式存儲的網絡視頻監控系統示意圖；圖3為本發明視頻存儲方法流程圖；圖4為本發明實施例網絡視頻監控系統示意圖；圖5為本發明實施例視頻存儲方法流程圖；圖6為本發明實施例視頻存儲裝置內部結構示意圖。
具體實施例方式
本發明將視頻存儲與組播技術結合起來，提出一種全新的視頻存儲解決方案。
與現有技術分別利用單播和組播來實現視頻流的存儲和在線監控不同，本發明將存儲流和在線監控流統一起來，也就是編碼器只需向網絡設備發送一份視頻流，而由網絡設備以組播形式發送視頻流發送給存儲設備的視頻流用于實現視頻存儲，發送給解碼器的視頻流用于實現視頻在線監控。
在具體實施時，在采集前端，每個編碼器與一個組播地址相對應，當發送視頻流時，編碼器以組播地址為目的地址向網絡設備發送；在存儲后端和IP網絡端，存儲設備首先向網絡設備發送加入報文，申請其選擇加入的組播組，這個組播組也就是編碼器對應的組播地址確定的，然后，網絡設備會為存儲設備建立轉發表項，以便后續向其發送視頻流。
參見圖3，為本發明視頻存儲流程圖，包括步驟301存儲設備向網絡設備發送組播加入報文，申請加入編碼器的組播地址對應的組播組；步驟302網絡設備接收到所述加入報文后，為存儲設備建立轉發表項；步驟303網絡設備接收到編碼器以組播地址為目的地址的視頻流后，按照所述轉發表項，將視頻流以組播的形式發送給存儲設備。
與現有技術中編碼器分別以單播和組播形式發送存儲流和在線監控流不同，本發明中編碼器只需發送一份視頻流，從而減少了編碼器的開銷；而且由于將存儲流和在線監控流統一起來，只需一份視頻流即可實現存儲與在線監控，提高了網絡帶寬利用率；此外，由于不需要構建編碼器與存儲設備的傳輸通道，而是由網絡設備統一組播存儲流和在線監控流，提高了網絡設備利用率，降低了整個網絡監控系統的構建成本。
為了對本發明有一個全局理解，請參見圖4，為本發明實施例中的網絡視頻監控系統示意圖。
與現有技術中基于集中式存儲的網絡視頻監控系統類似，本發明實施例中的網絡視頻監控系統仍包括采集前端401、IP網絡端402、存儲后端403以及在線監控端404，但是，采集前端401、IP網絡端402和存儲后端403各部分功能以及他們之間的通信關系發生了很大變化，特別是采集前端401和存儲后端403在軟硬件構成也與現有技術中的方案有所差異，現分別介紹如下第一，采集前端401不需要再和存儲后端403建立通信采集前端401不需要以分別向存儲后端403發送存儲流、向IP網絡端402發送在線監控流，而是只向IP網絡端發送一份視頻流即可；第二，IP網絡端402與存儲后端402建立通信包括存儲后端403申請加入網絡設備4021的組播組，以及，網絡設備4021將從采集前端401接收到的視頻流以組播形式發送給存儲設備4031；其中，網絡設備4021可以是路由器或三層交換機等設備。
第三，將現有編碼器的SAN接口轉移到存儲設備4031上，存儲設備4031利用SAN接口接收網絡設備4021以組播形式發送來的視頻流。
其中，SAN接口可以是安裝有initiator軟件的系統平臺。
下面結合圖5，對本發明實施例的詳細流程進行說明，包括步驟501為編碼器4011配置組播地址；步驟502在存儲設備4031上建立目標存儲空間(target)，該target與編碼器4011的組播地址相對應；一般而言，存儲設備4031上可建立多個target，各target以不同組播地址為標識，也即各target負責存儲來自不同編碼器4011的視頻流，可以理解為各target與各組播地址具有綁定關系。或者，也可將多個target綁定起來，與一個組播地址相對應，也就是將來自一個編碼器4011的視頻流分別按照需要存儲于不同的target，例如，按照時間順序，分別存儲于不同的target。
步驟503存儲設備4031向網絡設備4021發送組播加入報文，例如，互聯網組管理協議(Internet Group Multicast Protocol，IGMP)組成員加入報文，申請加入編碼器4011的組播地址對應的組播組；步驟504網絡設備4021為存儲設備4031建立(S，G)轉發表項；在組播協議中，由(S，G)標識一個組播最短路徑樹(Shortest Path Tree，SPT)，其中(G)表示一個特定的IP組播組地址，而(S)表示發向組播組G的特定源的IP地址。
以上步驟501至504，可以認為是方法實施準備階段，也即存儲策略準備階段，是后續步驟實現視頻存儲的前提。
在實際操作中，圖4所示網絡視頻監控系統還可包含一個存儲策略控制器，來完成上述存儲策略準備階段的實施；也可以采用手工配置的方式完成。
步驟505編碼器4011將視頻流以UDP報文形式、以其對應的組播地址為目的發送給網絡設備4021；利用UDP作為傳輸機制具有很多優勢，例如，實現簡單、低時延，從而可以提高數據傳輸的實時性，能夠滿足視頻存儲對效率和速度的要求。
步驟506網絡設備4021按照(S，G)表項，將視頻流發送給存儲設備4031；當然，網絡設備4021除了向存儲設備4031發送視頻流外，仍和現有技術一樣，向解碼器4041發送視頻流，以實現在線監控視頻。
步驟507存儲設備4031利用SAN接口接收視頻流，并將視頻流進行緩存；假如SAN接口是initiator，首先由initiator將緩存的數據報文進行拆分，然后根據iSCSI協議進行封裝。
步驟508存儲設備4031對緩存的視頻流作排序，最后寫入組播地址對應的target。
至此，即可實現本發明提供的視頻存儲方法。
需要說明的是，為了進一步優化實施效果，本發明實施例進一步考慮了傳輸過程中有可能存在的丟包問題。在編碼器2011到網絡設備2021的視頻流傳輸過程中，在每一路視頻流都能保證足夠帶寬的網絡中，基本可以保證數據報文按時完整到達；但在不可靠的網絡中，則不一定能完全保證報文的完整性，此時，可通過調整編碼器2011的編碼率來降低丟包的概率。具體是，當在線監控端204出現由跳幀引起的圖像跳躍時，即可確認出現丟包的問題，此時，可降低編碼器2011的編碼率，從而降低UDP報文發送的速率，以減少丟包。
還需要說明的是，本發明旨在提供一種將視頻流發送至存儲設備2031進行視頻存儲的解決方案，對于在存儲后端203如何對存儲的視頻流進一步維護控制，例如，視頻流安全策略、視頻保存周期的控制以及存儲空間的訪問權限設置等，都可以在利用本發明實現視頻存儲的基礎上進一步實施。
與本發明提供的網絡視頻監控系統以及視頻存儲方法相對應，本發明還提供一種視頻存儲設備，也即圖4中的存儲設備4011。
參見圖6，為視頻存儲設備的內部結構示意圖，包括SAN接口601和存儲空間(target)602。存儲空間602可有多個，一個組播地址至少與一個存儲空間602相對應。SAN接口602可以是安裝有initiator軟件的系統平臺，主要負責向網絡設備4021發送組播加入報文，申請加入存儲空間602對應的組播地址所在組播組；而且，負責接收網絡設備4021發送來的視頻流，并將視頻流寫入到視頻流組播地址所對應的存儲空間602。
當然，本發明提供的視頻存儲設備還可以在上述基礎上對視頻流進行進一步維護控制，例如，視頻流安全策略、視頻保存周期的控制以及存儲空間的訪問權限設置。
最后，以一個簡單直觀的實例對本發明進行進一步形象說明。
1、為現場監控區X的編碼器A配置組播地址224.1.1.1；2、存儲設備B欲存儲現場監控區X的視頻流在存儲設備B上建立target_1，命名為224.1.1.1；3、存儲設備B利用自身SAN接口向網絡設備C發送組播加入報文，申請加入224.1.1.1組播組；4、網絡設備C為存儲設備B建立轉發表項；
5、編碼器A以224.1.1.1為目的地址向網絡設備C發送視頻流；6、網絡設備C按照轉發表項，將視頻流發送給存儲設備B；7、存儲設備B利用SAN接口接收視頻流，最后寫入到target_1中。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種視頻存儲方法，其特征在于，包括存儲設備向網絡設備發送組播加入報文，申請加入編碼器的組播地址對應的組播組；網絡設備接收到所述加入報文后，為存儲設備建立轉發表項；網絡設備接收到編碼器以組播地址為目的地址的視頻流后，按照所述轉發表項，將視頻流以組播的形式發送給存儲設備。
2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，還包括所述存儲設備建立與組播地址對應的存儲空間，并將接收到的視頻流寫入所述存儲空間。
3.根據權利要求2所述方法，其特征在于，還包括所述存儲設備利用自身存儲區域網絡接口將接收到的視頻流緩存后進行解析，封裝成iSCSI報文后，順序寫入所述存儲空間。
4.根據權利要求3所述方法，其特征在于，還包括對存入存儲空間的視頻流進行維護控制；所述維護控制包括設置視頻流的保存時間、對視頻流進行加密處理，或者，設置存儲空間的訪問權限。
5.根據權利要求1至4中任一項所述方法，其特征在于，還包括通過對在線監控端的圖像檢測，判斷是否出現視頻流丟包，如果是，降低所述編碼器的編碼率。
6.根據權利要求1至4中任一項所述方法，其特征在于，所述編碼器按照用戶數據報協議向所述網絡設備發送視頻流。
7.一種視頻存儲裝置，其特征在于，包括存儲區域網絡接口和存儲空間；所述存儲空間與組播地址相對應；所述存儲區域網絡接口，負責向網絡設備發送組播加入報文，申請加入存儲空間對應的組播地址的組播組；而且，負責接收網絡設備發送來的視頻流，并將所述視頻流寫入到存儲空間。
8.根據權利要求7所述裝置，其特征在于，所述存儲空間為多個，一個組播地址至少與一個存儲空間相對應；所述存儲區域網絡接口為安裝有initiator軟件的系統平臺。
9.一種網絡視頻監控系統，包括編碼器、解碼器、網絡設備以及存儲設備；所述編碼器，配置有組播地址，并負責以組播地址為目的地址向網絡設備發送視頻流；其特征在于，所述存儲設備，用于向網絡設備發送組播加入報文，申請加入所述編碼器的組播地址對應的組播組；而且，還負責接收并存儲網絡設備發送的視頻流；所述網絡設備，在收到所述存儲設備的組播加入報文后，為存儲設備建立轉發表項；并負責在接收到所述編碼器的視頻流后，按照所述轉發表項，將視頻流以組播形式發送給所述存儲設備。
10.根據權利要求9所述系統，其特征在于，所述存儲設備包括存儲區域網絡接口和存儲空間；所述存儲空間與組播地址相對應；所述存儲區域網絡接口，負責向網絡設備發送組播加入報文，申請加入存儲空間對應的組播地址的組播組；而且，負責接收網絡設備發送來的視頻流，并將所述視頻流寫入到存儲空間。
全文摘要
本發明公開了一種視頻存儲方法，包括步驟存儲設備向網絡設備發送組播加入報文，申請加入編碼器的組播地址對應的組播組；網絡設備接收到所述加入報文后，為存儲設備建立轉發表項；網絡設備接收到編碼器以組播地址為目的地址的視頻流后，按照所述轉發表項，將視頻流以組播的形式發送給存儲設備。應用本發明，能夠減少編碼器的開銷，并提高網絡帶寬利用率。與上述方法相對應，本發明還提供一種視頻存儲裝置，以及一種網絡視頻監控系統。
文檔編號H04L12/56GK101087409SQ200710112449
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月26日 優先權日2007年6月26日
發明者彭科, 周迪 申請人:杭州華三通信技術有限公司