專(zhuān)利名稱：基于嵌入式Linux裁剪系統(tǒng)的流媒體服務(wù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種基于嵌入式Linux裁剪系統(tǒng)的流媒體服務(wù)器，適用電力 系統(tǒng)變電站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用需求，屬網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變電站網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(亦稱“遙視系統(tǒng)”)初步解決了變電站“無(wú)人值守”后 的遠(yuǎn)程監(jiān)視問(wèn)題。通過(guò)在監(jiān)控中心架設(shè)流媒體服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)多個(gè)變電站同時(shí)在線遠(yuǎn)程視頻 監(jiān)控?；赬86PC架構(gòu)Windows操作系統(tǒng)的傳統(tǒng)流媒體服務(wù)系統(tǒng)在安全性、穩(wěn)定性、執(zhí)行效 率功耗方面均有所欠缺，在現(xiàn)代化的供電系統(tǒng)中，變電所管理的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動(dòng)化是 電力發(fā)展要求的必然趨勢(shì)，變電所的無(wú)人值守、綜合管理和安全管理是電網(wǎng)現(xiàn)代化的必由 之路。國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)在建設(shè)以遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)-“四遙”技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)人值守變電 站時(shí)，由于調(diào)度無(wú)法了解現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境情況，無(wú)法解決現(xiàn)場(chǎng)防火、防盜、防爆、防漬等問(wèn)題，很 多按“無(wú)人值守”建設(shè)的變電站采用了“少人值守”模式運(yùn)行。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù) 及通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，“四遙”的基礎(chǔ)上增加的第五遙_ “遙視”，對(duì)于實(shí)現(xiàn)變電站“無(wú)人值 守”具有十分重要的意義。變電站安防及環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要通過(guò)變電站網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng) (亦稱“遙視系統(tǒng)”)應(yīng)用體現(xiàn)，主要以視頻監(jiān)控為主的安全防范系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施，達(dá)到對(duì)電力 運(yùn)行設(shè)備、變電站環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)視。變電站一般提供El (2. 048Mbps)、100M快速以太網(wǎng)等網(wǎng) 絡(luò)接口，在多路并發(fā)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控訪問(wèn)時(shí)，為解決前端設(shè)備并發(fā)處理瓶頸和網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸， 需要在監(jiān)控中心架設(shè)流媒體服務(wù)器，充分利用監(jiān)控中心交換機(jī)的背板帶寬和包轉(zhuǎn)發(fā)能力， 達(dá)到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)客戶端并發(fā)訪問(wèn)效果。在遙視系統(tǒng)中，目前運(yùn)行于PC機(jī)上的流媒體轉(zhuǎn)發(fā)軟件 已實(shí)現(xiàn)了流媒體數(shù)據(jù)的接收和復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)功能，有效的解決了監(jiān)控系統(tǒng)中出現(xiàn)熱點(diǎn)訪問(wèn)連接 時(shí)的有效帶寬不足以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)連接的問(wèn)題。隨著流媒體轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用和 普及，流媒體轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性與可靠性要求日益突出，其是否能夠穩(wěn)定可靠的運(yùn) 行將直接影響到整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行。在PC服務(wù)器、Windows操作系統(tǒng)上 運(yùn)行的Observer Star網(wǎng)絡(luò)流媒體服務(wù)軟件，能夠滿足小規(guī)模流媒體視頻監(jiān)控應(yīng)用需要，其 安全性、穩(wěn)定性與可靠性總體上可以適用于大部分小規(guī)模項(xiàng)目。由于Windows系統(tǒng)存在眾 所周知的安全性、穩(wěn)定性與可靠性問(wèn)題，目前的流媒體服務(wù)器實(shí)現(xiàn)方案不能適應(yīng)大規(guī)模監(jiān) 控項(xiàng)目的應(yīng)用需求。另外，流媒體服務(wù)器的特長(zhǎng)在于擁有高帶寬提供高速流媒體數(shù)據(jù)傳輸， 對(duì)主機(jī)其它硬件資源(如CPU、內(nèi)存和存儲(chǔ)等)使用相對(duì)較少，采用高性能的通用服務(wù)器作 為硬件平臺(tái)造成了資源閑置和浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提出的是基于嵌入式Linux裁剪系統(tǒng)的流媒體服務(wù)器，可有效解決直 接從前端設(shè)備獲取遇到的網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，前端設(shè)備視頻流發(fā)送能力不足等問(wèn)題。可從前端 設(shè)備數(shù)字視頻服務(wù)器或者網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中獲取實(shí)時(shí)視頻流，并將其分發(fā)到任何一個(gè)申請(qǐng)視頻 流的客戶端中。[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案其結(jié)構(gòu)是包括核心控制模塊POWERPC、高速通信模 塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、低速通信模塊、電源控制模塊，其中核心控制模POWERPC的第一輸出/ 輸入端與高速通信模塊的輸入/輸出端對(duì)應(yīng)相接，核心控制模塊POWERPC的第二輸出/輸 入端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的輸入/輸出端對(duì)應(yīng)相接，核心控制模塊POWERPC的第三輸出/輸入 端與低速通信模塊的輸入/輸出端對(duì)應(yīng)相接，電源控制模塊的電源輸出端與核心控制模塊 POWERPC的電源輸出入端對(duì)應(yīng)相接，電源控制模塊的電源輸出端與高速通信模塊的電源輸 出入端對(duì)應(yīng)相接，電源控制模塊的電源輸出端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的電源輸出入端對(duì)應(yīng)相接， 電源控制模塊的電源輸出端接低速通信模塊的電源輸出入端。針對(duì)實(shí)際使用環(huán)境，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明首次在電力系統(tǒng)變電站遠(yuǎn)程 監(jiān)控系統(tǒng)中的對(duì)視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用中使用了通信領(lǐng)域中交換機(jī)路由器等產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛 的網(wǎng)絡(luò)處理器POWERPC。相對(duì)于使用PC機(jī)，windows操作系統(tǒng)以及流媒體服務(wù)軟件的傳統(tǒng) 的流媒體服務(wù)器來(lái)說(shuō)，本發(fā)明成本低廉，在相同性能的情況下，本發(fā)明的成本低于PC機(jī)的 50%。本發(fā)明穩(wěn)定性高，屬嵌入式產(chǎn)品，硬件模塊均設(shè)計(jì)在同一塊PCB中，不存在PC機(jī)常有 的兼容性穩(wěn)定性問(wèn)題。2)本發(fā)明安全性高，使用裁剪Iinux內(nèi)核技術(shù)，安全性較windows系 統(tǒng)大為提高。3)本發(fā)明在高速通信模塊中針對(duì)電力系統(tǒng)視頻監(jiān)控應(yīng)用特點(diǎn)增加了網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 質(zhì)量控制管理(QoS)功能，用于處理當(dāng)同時(shí)并發(fā)的視頻數(shù)據(jù)非常多時(shí)，確保重要的視頻數(shù) 據(jù)優(yōu)先處理。4)本發(fā)明在高速通信模塊中增加了流媒體會(huì)話故障自動(dòng)重聯(lián)機(jī)制，當(dāng)前端視 頻采集設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，高速通信模塊能夠記錄下此故障點(diǎn)，并在恢復(fù)后采取相應(yīng)的措施， 恢復(fù)與此視頻采集設(shè)備的通信。

附圖1是基于嵌入式Linux裁剪系統(tǒng)的流媒體服務(wù)器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是核心控制模塊與高速通信模塊的連接的部分原理圖附圖3是核心控制模塊與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的連接的部分原理圖附圖4是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元部分原理圖。附圖5是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的配置信息存儲(chǔ)單元部分原理圖。附圖6高速通信模塊部分原理圖。附圖7是低速通信模塊部分原理圖。
具體實(shí)施方式
對(duì)照附圖1，其結(jié)構(gòu)是包括核心控制模塊POWERPC、高速通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模 塊、低速通信模塊、電源控制模塊，其中核心控制模塊POWERPC的第一輸出/輸入端與高 速通信模塊的輸入/輸出端對(duì)應(yīng)相接，高速通信模塊通過(guò)Gigabit Media Independent Interface (千兆介質(zhì)無(wú)關(guān)接口)連接至核心控制模塊的Enhanced Tree-Speed Ethernet Controller (增強(qiáng)三速率以太網(wǎng)控制器)上，高速通信模塊將千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為4bit 并行數(shù)據(jù)發(fā)送給核心控制模塊，同時(shí)將核心控制模塊發(fā)送來(lái)的4bit并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為千兆 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中，核心控制模塊POWERPC的第二輸出/輸入端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 的輸入/輸出端對(duì)應(yīng)相接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的各個(gè)子單元分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的接口接至核心控 制模塊，視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子單元通過(guò)SATA數(shù)據(jù)線接至核心控制模塊的SATA控制器接口，通過(guò)SATA硬盤(pán)實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子單元連接至核心控制模塊的DDR內(nèi) 存控制器，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子單元通過(guò)Local bus (本地總線)連接至核 心控制模塊的Enhanced Local bus controller (增強(qiáng)型本地總線控制器)，實(shí)現(xiàn)控制系 統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，配置信息存儲(chǔ)子單元通過(guò)I2c總線連接至核心控制模塊的I2c控制器，實(shí) 現(xiàn)上電配置信息存儲(chǔ)，核心控制模塊POWERPC的第三輸出/輸入端與低速通信模塊的輸 入/輸出端對(duì)應(yīng)相接，低速通信模塊通過(guò)3線TTY電平與核心控制模塊dual universal asynchronousreceiver/transmitters (UART)相連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息監(jiān)視。電源控制模塊的 電源輸出端與核心控制模塊POWERPC的電源輸出入端對(duì)應(yīng)相接，電源控制模塊向核心控制 模塊提供3. 3v, 1. 8v, 1. Ov等工作電壓，電源控制模塊的電源輸出端與高速通信模塊的電 源輸出入端對(duì)應(yīng)相接，電源控制模塊向高速通信模塊提供3. 3v, 1. 5v工作電壓，電源控制 模塊的電源輸出端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的電源輸出入端對(duì)應(yīng)相接，電源控制模塊向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模 塊提供3. 3v, 1. 8v工作電壓，電源控制模塊的電源輸出端與低速通信模塊的電源輸出入端 對(duì)應(yīng)相接，電源控制模塊向低速通信模塊提供3. 3v工作電壓。采用了 POWERPC的主控制模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，為滿足對(duì)高速，多路視頻數(shù)據(jù) 流的實(shí)時(shí)處理，同時(shí)滿足大容量視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及低速控制數(shù)據(jù)通信。要求系統(tǒng)的主控制 模塊有較高的工作頻率，多個(gè)高速以太網(wǎng)接口以及高速串行硬盤(pán)控制器。流媒體服務(wù)器系 統(tǒng)核心控制模塊使用了飛思卡爾公司的PowerQUICC II系列高性能通信處理器powerpc 8379，工作頻率高達(dá)666Mhz，同時(shí)擁有兩個(gè)G比特以太網(wǎng)通信控制器，以及4個(gè)SATA串行硬 盤(pán)控制器。對(duì)照附圖2，核心控制模塊由其“心臟”P(pán)OWERPC以及其他外圍的時(shí)鐘，電源濾波等 輔助電路組成，其最重要的接口部分就是與高速通信模塊的接口。其中G1_RXD0 G1RXD3 為核心控制模塊到高速通信模塊千兆網(wǎng)控制器1的4bit并行數(shù)據(jù)接收信號(hào)線，G1_TXD0 G1TXD3為核心控制模塊到高速通信模塊千兆網(wǎng)控制器1的4bit并行數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)線，同 理其中G2_RXD0 G2RXD3為核心控制模塊到高速通信模塊千兆網(wǎng)控制器2的4bit并行數(shù) 據(jù)接收信號(hào)線，G2_TXD0 G2TXD3為核心控制模塊到高速通信模塊千兆網(wǎng)控制器2的4bit 并行數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)線。MDC與MDIO為GMII總線的時(shí)鐘線與數(shù)據(jù)線，核心控制模塊通過(guò)它們 控制高速通信模塊的千兆以太網(wǎng)控制器的收發(fā)。C0L，CRS，RX_ER等信號(hào)線則用來(lái)完成沖突 探測(cè)，載波偵聽(tīng)，接收錯(cuò)誤探測(cè)等任務(wù)。對(duì)照附圖3，核心控制模塊擁有4個(gè)SATA控制器(附圖3)，圖中S_RXP0，S_RXN0， S_TXP0, S_TXN0分別為SATA控制器0的收發(fā)的兩對(duì)差分信號(hào)線。同理SATAl 3控制器。 核心控制模塊通過(guò)這兩對(duì)數(shù)據(jù)線完成對(duì)SATA硬盤(pán)的視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取的工作。對(duì)照附圖4，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括了四個(gè)部分視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單 元，靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以及配置信息存儲(chǔ)單元。以滿足整個(gè)流媒體服務(wù)器系統(tǒng)中的存儲(chǔ)需 要。視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元使用了希捷公司的7200轉(zhuǎn)大容量SATA接口硬盤(pán)，用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)大量 的視頻數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元使了 4片海力士公司的k5ps516 DDR2顆粒。用于操作系 統(tǒng)使用，以及處理視頻數(shù)據(jù)時(shí)使用。靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元使用了 1片三星公司的K9F5608U0D。 該芯片為32M x8bit nand flash，用于存儲(chǔ)流媒體服務(wù)器系統(tǒng)的操作系統(tǒng)以及控制程序。對(duì)照附圖5，配置信息存儲(chǔ)單元使用了 1片ST公司的M24356。該芯片為一顆 256kbit的I2c總線的EEPR0M，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)上電時(shí)的配置信息。
5[0019]對(duì)照附圖6，高速通信模塊是流媒體服務(wù)器系統(tǒng)中除了核心控制模塊以外最重要 的部分。用于大容量實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)流的收取與轉(zhuǎn)發(fā)。高速通信模塊中包含一對(duì)G比特以太 網(wǎng)收發(fā)單元，使用了 Realtek公司的RTL8211。對(duì)照附圖7，低速通信模塊用于流媒體服務(wù)器系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的系統(tǒng)信息的監(jiān)視 以及提供控制信息的通信端口。低速通信模塊使用了 SIPEX的3232RS232芯片。電源控制模塊提供核心控制模塊，存儲(chǔ)模塊以及高速/低速通信模塊所需的一切 電源。主要包含了 220v交流到5V直流的AC/DC單元，以及5V到3. 3V，1. 8V等DC/DC單元。
權(quán)利要求基于嵌入式Linux裁剪系統(tǒng)的流媒體服務(wù)器，其特征是包括核心控制模塊POWERPC、高速通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、低速通信模塊、電源控制模塊，其中核心控制模塊POWERPC的第一輸出/輸入端與高速通信模塊的輸入/輸出端對(duì)應(yīng)相接，核心控制模塊POWERPC的第二輸出/輸入端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的輸入/輸出端對(duì)應(yīng)相接，核心控制模塊POWERPC的第三輸出/輸入端與低速通信模塊的輸入/輸出端對(duì)應(yīng)相接，電源控制模塊的電源輸出端與核心控制模塊POWERPC的電源輸出入端對(duì)應(yīng)相接，電源控制模塊的電源輸出端與高速通信模塊的電源輸出入端對(duì)應(yīng)相接，電源控制模塊的電源輸出端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的電源輸出入端對(duì)應(yīng)相接，電源控制模塊的電源輸出端與低速通信模塊的電源輸出入端對(duì)應(yīng)相接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是基于嵌入式Linux裁剪系統(tǒng)的流媒體服務(wù)器，包括核心控制模塊POWERPC、高速通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、低速通信模塊、電源控制模塊。優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型首次基于網(wǎng)絡(luò)處理器POWERPC在電力系統(tǒng)變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)音視頻流媒體的復(fù)制分發(fā)，POWERPC處理器在通信領(lǐng)域中交換機(jī)路由器產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用。相對(duì)于使用X86平臺(tái)PC系統(tǒng)，Windows操作系統(tǒng)以及傳統(tǒng)的流媒體服務(wù)器來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型成本低廉，在相同性能的情況下，本實(shí)用新型的成本低于PC系統(tǒng)的50％，功耗低于PC系統(tǒng)80％以上。穩(wěn)定性高，屬嵌入式產(chǎn)品，本實(shí)用新型安全性高，使用裁剪linux內(nèi)核技術(shù)，安全性較Windows系統(tǒng)大為提高。
文檔編號(hào)H04N7/18GK201699746SQ201020247818
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者付懷文, 劉智兵, 葉軍, 景文林, 王強(qiáng), 費(fèi)章君, 陳飛凌 申請(qǐng)人:南京南自信息技術(shù)有限公司