本發(fā)明涉及應(yīng)用于HFC網(wǎng)絡(luò)的同軸交換機(jī)設(shè)備，尤其涉及一種同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

背景技術(shù)：

在寬帶光纖網(wǎng)絡(luò)完成廣域和全面覆蓋的基礎(chǔ)之上，以傳統(tǒng)閉路系統(tǒng)(CCTV)的同軸電纜作為監(jiān)控前端設(shè)備的接入網(wǎng)絡(luò)并結(jié)合光纖骨干網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了面向視頻監(jiān)控系統(tǒng)的用戶提供高清監(jiān)控和遠(yuǎn)程服務(wù)的HFC網(wǎng)絡(luò)。在光纖骨干網(wǎng)的基礎(chǔ)上，視頻監(jiān)控的覆蓋范圍有效延伸，信號(hào)質(zhì)量可以達(dá)到高清要求，滿足實(shí)時(shí)化遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制和附加服務(wù)的要求，并且充分利用了現(xiàn)有的同軸電纜線路和硬件傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了資源利用的合理化。

現(xiàn)有的高清視頻監(jiān)控HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示，前端高清攝像機(jī)1001拍攝的高清視頻信號(hào)和其他類型監(jiān)控設(shè)備采集的監(jiān)控信號(hào)復(fù)用后通過(guò)同軸電纜布線連接至同軸交換機(jī)1002，并且同軸交換機(jī)1002通過(guò)光纖介質(zhì)連接到光纖骨干網(wǎng)1003，同軸交換機(jī)1002將同軸電纜線路上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為可在光纖介質(zhì)傳輸?shù)男盘?hào)，并且經(jīng)光纖骨干網(wǎng)1003發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器1004。在此基礎(chǔ)上，以遠(yuǎn)程服務(wù)器1004作為遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)的中樞，通過(guò)功能擴(kuò)展，可以為接入該服務(wù)器的用戶終端1005實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控視頻的廣播或點(diǎn)播、對(duì)前端高清攝像機(jī)的互動(dòng)控制、語(yǔ)音通話等。同時(shí)，遠(yuǎn)程服務(wù)器日益成為高清監(jiān)控視頻的媒體中樞，可以安裝存儲(chǔ)服務(wù)器或數(shù)字矩陣等設(shè)備。其中，存儲(chǔ)服務(wù)器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)平臺(tái)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的云存儲(chǔ)，以達(dá)到備份等目的。

為了保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和可靠性，在同軸電纜一側(cè)，同軸交換機(jī)1002為每臺(tái)前端高清攝像機(jī)1001預(yù)設(shè)固定的上、下行帶寬分配，其中保留較多的帶寬用于高清視頻信號(hào)的上行發(fā)送，而設(shè)置相對(duì)較低的下行帶寬以實(shí)現(xiàn)控制指令或配置信息的傳輸。前端高清攝像機(jī)的信號(hào)通過(guò)同軸電纜接口接入同軸交換機(jī)。在光纖骨干網(wǎng)絡(luò)一側(cè)，同軸交換機(jī)1002配置百兆或千兆以上以太網(wǎng)光纖接口若干，以實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的并行傳輸。在帶寬匹配的基礎(chǔ)上，同軸交換機(jī)1002實(shí)現(xiàn)若干路同軸電纜接口到一路以太網(wǎng)光纖接口的復(fù)用。

當(dāng)監(jiān)控平臺(tái)足夠龐大因而包含的前端高清攝像機(jī)1001足夠多時(shí)，單獨(dú)一臺(tái)同軸交換機(jī)1002有限的交換和收發(fā)能力無(wú)法滿足全部高清視頻信號(hào)的傳輸需求，因而就要設(shè)置多層交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，一般可以形成接入層、匯聚層、核心層組成的三層架構(gòu)。其中，所述同軸交換機(jī)位于接入層，其下接若干臺(tái)前端高清攝像機(jī)的同軸電纜線路，并且通過(guò)光纖上接匯聚層的二層交換機(jī)，當(dāng)下接的前端高清攝像機(jī)較少時(shí)，接入層的同軸交換機(jī)可選用百兆級(jí)上接接口，當(dāng)下接的前端高清攝像機(jī)較多時(shí)則采用千兆級(jí)上接接口。匯聚層的二層交換機(jī)下接接入層的同軸交換機(jī)，上接核心層的核心交換機(jī)，匯聚層的上接接口和下接接口均采用光纖接口，并且上接接口需要采用千兆級(jí)接口。核心交換機(jī)下接匯聚層的二級(jí)交換機(jī)，上接監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程服務(wù)器1004以及存儲(chǔ)服務(wù)器等設(shè)備；核心交換機(jī)一般選用上下全千兆級(jí)光纖接口。

通過(guò)上述HFC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控平臺(tái)可以滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)的需要，但同時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)搭建的硬件成本高昂，高清視頻信號(hào)傳輸?shù)拈_(kāi)銷較大，并且由于負(fù)荷重、帶寬配置不足的原因經(jīng)常出現(xiàn)卡頓、延時(shí)的現(xiàn)象。事實(shí)上，視頻監(jiān)控的絕大多數(shù)視頻數(shù)據(jù)未攜帶關(guān)鍵畫(huà)面，可用度不高，遠(yuǎn)程訪問(wèn)率較低，占用云存儲(chǔ)空間的意義不大?？梢酝ㄟ^(guò)接入層的同軸交換機(jī)或者匯聚層的二級(jí)交換機(jī)為所屬的監(jiān)控前端掛載硬盤(pán)存儲(chǔ)器等本地設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的本地備份等功能。根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)的需要，可以通過(guò)同軸交換機(jī)或者二級(jí)交換機(jī)的交換建立數(shù)據(jù)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬盤(pán)存儲(chǔ)器中的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)或者前端高清攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。

現(xiàn)有的基于HFC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控平臺(tái)存在以下不足：同軸交換機(jī)采用固定的接口配置方案進(jìn)行同軸電纜接口與以太網(wǎng)光纖接口之間的數(shù)據(jù)交換，沒(méi)有考慮各路傳輸負(fù)載之間的均衡化，一方面存在傳輸能力閑置的狀態(tài)，另一方面當(dāng)其中某一路的高清視頻信號(hào)得到監(jiān)控平臺(tái)的遠(yuǎn)程調(diào)用時(shí)，又會(huì)因固定分配的帶寬不足而影響實(shí)時(shí)傳輸?shù)馁|(zhì)量；同軸電纜接入網(wǎng)絡(luò)缺乏靈活性，無(wú)法進(jìn)行高清攝像機(jī)等監(jiān)控設(shè)備擴(kuò)展，普遍采用一臺(tái)高清攝像機(jī)對(duì)應(yīng)一條同軸電纜的架構(gòu)，不能實(shí)現(xiàn)線纜的復(fù)用；前端掛載的硬盤(pán)存儲(chǔ)器容易損壞，造成數(shù)據(jù)不可逆的丟失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問(wèn)題，本發(fā)明提出一種同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)同軸電纜信號(hào)與光纖骨干網(wǎng)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，并且在多路同軸電纜信號(hào)接口與多路以太網(wǎng)接口之間實(shí)現(xiàn)信號(hào)交換。本發(fā)明利用前端高清攝像機(jī)進(jìn)行高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)和普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的并行生成，基于接入層的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)和普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的傳輸，對(duì)高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)執(zhí)行本地硬盤(pán)存儲(chǔ)器的備份，普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)用于向監(jiān)控平臺(tái)的遠(yuǎn)程服務(wù)器傳輸，以便支持遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控等服務(wù)。同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)各路同軸信號(hào)接口數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷的監(jiān)測(cè)，并且通過(guò)調(diào)整接口配置方案實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷均衡；特別是當(dāng)需要向監(jiān)控平臺(tái)傳輸前端高清攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集或者本地硬盤(pán)存儲(chǔ)器備份的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)時(shí)，該交換機(jī)調(diào)用預(yù)設(shè)的非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口建立交換通道，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、無(wú)延遲的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)上傳，以實(shí)現(xiàn)高清視頻監(jiān)視畫(huà)面的遠(yuǎn)程監(jiān)看以及云存儲(chǔ)備份；并且該交換機(jī)適應(yīng)性調(diào)整接口配置方案，實(shí)現(xiàn)原非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口承載的數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷的二次分配。本發(fā)明的交換機(jī)支持一定數(shù)量且多類型的前端監(jiān)控設(shè)備共享同軸電纜布線，并且允許靈活的前端監(jiān)控設(shè)備擴(kuò)展，對(duì)于擴(kuò)展引起的數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷的改變，通過(guò)適應(yīng)性調(diào)整接口配置方案再次實(shí)現(xiàn)均衡。

本發(fā)明提供的所述同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，其特征在于，包括：

若干路同軸電纜接口，用于連接自前端高清攝像機(jī)輸入的同軸電纜；通過(guò)所述同軸電纜輸入前端高清攝像機(jī)生成的包括高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)和普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)；

若干路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，每一路所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元連接一路同軸電纜接口，用于對(duì)同軸電纜接口輸入的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、包解析以及包格式轉(zhuǎn)換，從而為來(lái)自每一路前端高清攝像機(jī)的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包附加前端攝像機(jī)ID和交換分配標(biāo)識(shí)；

數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元，用于為每一路同軸電纜接口維護(hù)若干個(gè)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列，其中至少包括第一數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列和第二數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列；根據(jù)每一個(gè)視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包附加的交換分配標(biāo)識(shí)，將該視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包分配給相應(yīng)的數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列進(jìn)行緩存，其中，每一路同軸電纜接口上輸入的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)根據(jù)其交換分配標(biāo)識(shí)被分配給第一數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列，而每一路同軸電纜接口上輸入的普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)則根據(jù)其交換分配標(biāo)識(shí)被分配給第二數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列；

交換模塊，包括物理輸入端口和物理輸出端口，其中，物理輸入端口的數(shù)量與數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元所維護(hù)的數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列的隊(duì)列數(shù)相同，每個(gè)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列向一個(gè)對(duì)應(yīng)的物理輸入端口依序傳輸其緩沖的數(shù)據(jù)；每個(gè)物理輸出端口對(duì)應(yīng)一個(gè)同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上接的以太網(wǎng)接口；所述交換模塊在任一個(gè)物理輸入端口與任一個(gè)物理輸出端口之間建立起數(shù)據(jù)交換鏈路的通道，通過(guò)該數(shù)據(jù)交換鏈路的通道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列中的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)到以太網(wǎng)接口之間的輸出；

若干路以太網(wǎng)接口，用于連接光纖，并通過(guò)多路光纖實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖骨干網(wǎng)的并行數(shù)據(jù)傳輸；其中預(yù)置若干具有特定用途的以太網(wǎng)接口，包括至少一個(gè)本地備份接口、至少一個(gè)非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口以及至少兩個(gè)普通傳輸接口；同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過(guò)所述本地備份接口連接本地或匯聚層的硬盤(pán)存儲(chǔ)器；當(dāng)不進(jìn)行高清視頻監(jiān)視信號(hào)的遠(yuǎn)程上傳時(shí)，所述非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口以及普通傳輸接口均用于進(jìn)行普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸；當(dāng)需要向監(jiān)控平臺(tái)傳輸前端高清攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集或者本地硬盤(pán)存儲(chǔ)器備份的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)交換模塊調(diào)用預(yù)設(shè)的非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口建立交換通道，用于高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的傳輸；并且適應(yīng)性調(diào)整接口配置方案，將原先由非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口承載的普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷分配給普通傳輸接口；

并且，其中，對(duì)各路以太網(wǎng)接口數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且交換模塊通過(guò)調(diào)整接口配置方案實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷均衡。

優(yōu)選的是，每一路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元包括：解調(diào)模塊、包解析模塊、轉(zhuǎn)換模塊；其中，解調(diào)模塊對(duì)每一路同軸電纜輸入的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；包解析模塊用于對(duì)視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)執(zhí)行包解析處理，為每個(gè)視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包確定作為數(shù)據(jù)源的前端高清攝像機(jī)的ID，以及根據(jù)該視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包的質(zhì)量標(biāo)識(shí)判定其屬于高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)還是普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換模塊為轉(zhuǎn)換之后的每個(gè)視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包附加前端攝像機(jī)ID標(biāo)識(shí)和交換分配標(biāo)識(shí)，其中，為高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)還是普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)分配不同的交換分配標(biāo)識(shí)。

優(yōu)選的是，數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元進(jìn)一步包括：計(jì)時(shí)器單元，用于統(tǒng)計(jì)每個(gè)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列上緩存的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包的緩存周期；傳輸負(fù)荷監(jiān)測(cè)單元，用于統(tǒng)計(jì)每個(gè)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列上緩存的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量。

優(yōu)選的是，所述交換模塊的一個(gè)物理輸出端口對(duì)應(yīng)于多個(gè)物理輸入端口而分別與之建立數(shù)據(jù)交換鏈路通道，從而使得多個(gè)物理輸入端口復(fù)用物理輸出端口的傳輸帶寬。

優(yōu)選的是，交換模塊從數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元的計(jì)時(shí)器單元獲得每個(gè)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列上緩存的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包的緩存周期T，以及從數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元的傳輸負(fù)荷監(jiān)測(cè)單元獲得每個(gè)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列上緩存的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量C；交換模塊將所述緩存周期換算為傳輸速率系數(shù)S＝k/T，k為轉(zhuǎn)換系數(shù)，計(jì)算每條數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列的傳輸負(fù)荷B＝C/S，將與每個(gè)以太網(wǎng)接口建立了數(shù)據(jù)交換鏈路的各數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列的傳輸負(fù)荷之和作為該以太網(wǎng)接口的數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷。

優(yōu)選的是，所述交換模塊保存并更新維護(hù)接口配置方案表，該接口配置方案表記錄了各數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列對(duì)應(yīng)的物理輸入端口與物理輸出端口之間的交換鏈路映射關(guān)系；所述交換模塊基于該接口配置方案表的記錄，在具有映射關(guān)系的物理輸入端口與物理輸出端口之間建立起數(shù)據(jù)交換鏈路的通道；并且通過(guò)修改接口配置方案表的映射關(guān)系調(diào)節(jié)物理輸入端口到物理輸出端口之間的交換鏈路。

優(yōu)選的是，當(dāng)需要向監(jiān)控平臺(tái)傳輸前端高清攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集或者本地硬盤(pán)存儲(chǔ)器備份的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)時(shí)，交換模塊立即修改接口配置方案表的映射關(guān)系，使得需要傳輸?shù)那岸烁咔鍞z像機(jī)接入的同軸電纜接口的第一數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列對(duì)應(yīng)的物理輸入端口與非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口對(duì)應(yīng)的物理輸出接口之間建立起數(shù)據(jù)交換鏈路的通道，使該非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口連接的光纖鏈路專門(mén)用于對(duì)該路高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的上傳；原本映射到非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口對(duì)應(yīng)物理輸出接口的物理輸入端口由所述交換模塊分配與其它的物理輸出端口建立交換鏈路。

綜上所述，本發(fā)明的有益效果是：采用了可靈活調(diào)節(jié)的接口配置方案，實(shí)現(xiàn)同軸電纜接口與以太網(wǎng)光纖接口之間的數(shù)據(jù)交換，即能夠避免傳輸資源閑置，又能夠保證某一路的高清視頻信號(hào)得到監(jiān)控平臺(tái)的遠(yuǎn)程調(diào)用時(shí)，具有足夠的接口帶寬實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高質(zhì)量傳輸，并支持云存儲(chǔ)等功能實(shí)現(xiàn)。

說(shuō)明書(shū)附圖

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的高清視頻監(jiān)控HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是本發(fā)明的數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元結(jié)構(gòu)框圖；

圖6是本發(fā)明的交換模塊以及以太網(wǎng)接口結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

圖2是本發(fā)明提供的同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖。如圖2所示，前端高清攝像機(jī)2001通過(guò)同軸電纜2002連接至同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2003的下接接口即同軸電纜接口，或者，若干前端高清攝像機(jī)2001或者其它類型的前端監(jiān)控設(shè)備2004通過(guò)同軸電纜分路器的分支端匯合為一路，然后連接至同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2003的同軸電纜接口，其中各個(gè)前端高清攝像機(jī)2001和前端監(jiān)控設(shè)備2004通過(guò)頻分復(fù)用共用同一條同軸電纜2002的不同傳輸頻段。通過(guò)同軸電纜分路器實(shí)現(xiàn)了不同的監(jiān)控前端共享同一同軸電纜線，并且同軸電纜分路器預(yù)留的空接口可以實(shí)現(xiàn)方便的監(jiān)控前端擴(kuò)展。

同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2003通過(guò)光纖介質(zhì)向上連接到光纖骨干網(wǎng)2005，同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2003將同軸電纜線路上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為可在光纖介質(zhì)傳輸?shù)男盘?hào)，并且經(jīng)光纖骨干網(wǎng)2005發(fā)送到監(jiān)控平臺(tái)的遠(yuǎn)程服務(wù)器和云存儲(chǔ)服務(wù)器。在多層接入光纖骨干網(wǎng)的架構(gòu)中，本發(fā)明的同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2003屬于接入層，還進(jìn)一步由匯聚層、核心層的交換設(shè)備組成的三層架構(gòu)。同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2003通過(guò)光纖上接匯聚層的二層交換機(jī)2006，匯聚層的二層交換機(jī)2006通過(guò)光纖上接至核心層的核心交換機(jī)2007，核心交換機(jī)2007連接遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程服務(wù)器以及存儲(chǔ)服務(wù)器等設(shè)備。

本發(fā)明的前端高清攝像機(jī)2001用于拍攝監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面并進(jìn)行數(shù)字化，其內(nèi)置或者外加的線纜調(diào)整器可將數(shù)字的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)調(diào)整為可在同軸電纜上傳輸?shù)男盘?hào)，并通過(guò)同軸電纜2002進(jìn)行傳輸。前端高清攝像機(jī)2001可以支持不同質(zhì)量的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的生成，例如在原始生成的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)下采樣處理，生成標(biāo)清質(zhì)量的普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)和普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的并行生成與輸出。前端高清攝像機(jī)2001基于接入層的同軸電纜2002進(jìn)行高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)和普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)向同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2003的傳輸。

圖3是本發(fā)明提供的同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2003通過(guò)下接的多路同軸電纜接口2003A(圖示為三路)分別連接輸入的同軸電纜2002。

同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2003的每一路同軸電纜接口2003A連接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元2003B，由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元2003B對(duì)每一路同軸電纜通過(guò)該接口輸入的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、包解析以及包格式轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元2003C對(duì)轉(zhuǎn)換后的包數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，然后將包數(shù)據(jù)傳輸給交換模塊2003D。

圖4是本發(fā)明的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元結(jié)構(gòu)框圖，每一路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元包括解調(diào)模塊、包解析模塊、轉(zhuǎn)換模塊。其中，解調(diào)模塊對(duì)每一路同軸電纜輸入的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。對(duì)于自每一路同軸電纜接口輸入的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元2003B通過(guò)包解析模塊對(duì)視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)執(zhí)行包解析處理，為每個(gè)視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包確定作為數(shù)據(jù)源的前端高清攝像機(jī)的ID，以及根據(jù)該視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包的質(zhì)量標(biāo)識(shí)判定其屬于高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)還是普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，在包格式轉(zhuǎn)換處理當(dāng)中，轉(zhuǎn)換模塊為轉(zhuǎn)換之后的每個(gè)視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包附加前端攝像機(jī)ID標(biāo)識(shí)和交換分配標(biāo)識(shí)，其中，為高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)還是普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)分配不同的交換分配標(biāo)識(shí)。在后續(xù)的處理中，數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元2003C將根據(jù)該交換分配標(biāo)識(shí)，將轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)包分配給不同的數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列，最終根據(jù)所屬的數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列將數(shù)據(jù)包分配到不同的上接以太網(wǎng)接口。

圖5是本發(fā)明的數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元結(jié)構(gòu)框圖。數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元2003C用于維護(hù)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列，其中，為每個(gè)同軸電纜接口2003A維護(hù)若干個(gè)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列，例如，每一個(gè)同軸電纜接口2003A對(duì)應(yīng)第一數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列和第二數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列。根據(jù)每個(gè)視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包所附加交換分配標(biāo)識(shí)，將該視頻數(shù)據(jù)包分配給相應(yīng)的數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列進(jìn)行緩存，其中，每一路同軸電纜接口上輸入的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)根據(jù)其交換分配標(biāo)識(shí)被分配給第一數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列，而每一路同軸電纜接口上輸入的普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)則根據(jù)其交換分配標(biāo)識(shí)被分配給第二數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列。數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元2003C還包括計(jì)時(shí)器單元以及傳輸負(fù)荷監(jiān)測(cè)單元，其中，計(jì)時(shí)器單元統(tǒng)計(jì)每個(gè)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列上緩存的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包的緩存周期；傳輸負(fù)荷監(jiān)測(cè)單元統(tǒng)計(jì)每個(gè)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列上緩存的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量。

圖6是本發(fā)明的交換模塊以及以太網(wǎng)接口結(jié)構(gòu)框圖。交換模塊2003C具有物理輸入端口和物理輸出端口，其中，物理輸入端口的數(shù)量與數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元所維護(hù)的數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列的隊(duì)列數(shù)相同，每個(gè)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列向一個(gè)對(duì)應(yīng)的物理輸入端口依序傳輸其緩沖的數(shù)據(jù)。并且，交換模塊2003C具有若干物理輸出端口，每個(gè)物理輸出端口對(duì)應(yīng)一個(gè)同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上接的以太網(wǎng)接口，物理輸出端口與以太網(wǎng)接口二者之間通過(guò)圖6所示的外圍電路(如網(wǎng)絡(luò)變壓器)進(jìn)行連接。交換模塊2003C能夠在任一個(gè)物理輸入端口與任一個(gè)物理輸出端口之間建立起數(shù)據(jù)交換鏈路的通道，通過(guò)該通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列中的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)到以太網(wǎng)接口之間的輸出。

由于以太網(wǎng)接口的傳輸帶寬明顯大于同軸電纜接口的傳輸帶寬，因此，為了實(shí)現(xiàn)負(fù)載的相互匹配，在交換模塊2003C當(dāng)中，一個(gè)物理輸出端口可以對(duì)應(yīng)于多個(gè)物理輸入端口而分別與之建立數(shù)據(jù)交換鏈路通道，從而使得多個(gè)物理輸入端口復(fù)用物理輸出端口的傳輸帶寬。

本發(fā)明的同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過(guò)多路以太網(wǎng)接口連接光纖，并通過(guò)多路光纖實(shí)現(xiàn)并行的數(shù)據(jù)傳輸。其中，該同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)預(yù)置若干具有特定用途的以太網(wǎng)接口，如圖6所示，包括至少一個(gè)本地備份接口、至少一個(gè)非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口以及至少兩個(gè)普通傳輸接口。

其中，同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過(guò)所述本地備份接口連接本地的硬盤(pán)存儲(chǔ)器，交換模塊2003將各個(gè)同軸電纜接口輸入的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)交換至該本地備份接口，通過(guò)該接口將高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸給本地的硬盤(pán)存儲(chǔ)器或者匯聚層的硬盤(pán)存儲(chǔ)器執(zhí)行本地備份。

當(dāng)不進(jìn)行高清視頻監(jiān)視信號(hào)的遠(yuǎn)程上傳時(shí)，所述非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口以及普通傳輸接口均可以用于進(jìn)行普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸；普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)用于支持遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控等服務(wù)；當(dāng)需要向監(jiān)控平臺(tái)傳輸前端高清攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集或者本地硬盤(pán)存儲(chǔ)器備份的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)時(shí)，該交換機(jī)調(diào)用預(yù)設(shè)的非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口建立交換通道，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、無(wú)延遲的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)上傳，以實(shí)現(xiàn)高清視頻監(jiān)視畫(huà)面的遠(yuǎn)程監(jiān)看以及云存儲(chǔ)備份；并且該交換機(jī)適應(yīng)性調(diào)整接口配置方案，實(shí)現(xiàn)原非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口承載的普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)向普通傳輸接口的二次分配。另外，同軸高清網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)各路以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷的監(jiān)測(cè)，并且通過(guò)調(diào)整接口配置方案實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷均衡；并且允許靈活的前端監(jiān)控設(shè)備擴(kuò)展，對(duì)于擴(kuò)展引起的數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷的改變，通過(guò)適應(yīng)性調(diào)整接口配置方案再次實(shí)現(xiàn)均衡。

具體實(shí)現(xiàn)方面，所述交換模塊2003C保存并更新維護(hù)接口配置方案表，該接口配置方案表記錄了各數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列對(duì)應(yīng)的物理輸入端口與物理輸出端口之間的交換鏈路映射關(guān)系。例如，將某個(gè)同軸電纜接口2003A的第一數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列對(duì)應(yīng)的物理輸入端口(下稱物理輸入端口I)映射到本地備份接口對(duì)應(yīng)的物理輸出端口(下稱物理輸出接口I)，并且將該同軸電纜接口2003A的第二數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列對(duì)應(yīng)的物理輸入端口(下稱物理輸入端口II)映射到非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口對(duì)應(yīng)的物理輸出接口(下稱物理輸出接口II)。將另一個(gè)同軸電纜接口2003A的第一數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列對(duì)應(yīng)的物理輸入端口(下稱物理輸入端口III)映射到本地備份接口對(duì)應(yīng)的物理輸出端口I，并且將該同軸電纜接口2003A的第二數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列對(duì)應(yīng)的物理輸入端口II映射至一普通傳輸接口對(duì)應(yīng)的物理輸出接口III。以上映射關(guān)系記錄在接口配置方案表當(dāng)中。所述交換模塊2003C基于該接口配置方案表的記錄，在具有映射關(guān)系的物理輸入端口與物理輸出端口之間建立起數(shù)據(jù)交換鏈路的通道。

交換模塊2003C還從數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元2003C的計(jì)時(shí)器單元獲得每個(gè)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列上緩存的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包的緩存周期T，以及從數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列單元2003C的傳輸負(fù)荷監(jiān)測(cè)單元獲得每個(gè)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列上緩存的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量C。交換模塊2003C將所述緩存周期換算為傳輸速率系數(shù)S＝k/T，k為轉(zhuǎn)換系數(shù)，顯然，緩存隊(duì)列中的視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)包的緩存周期越長(zhǎng)則該隊(duì)列對(duì)應(yīng)的傳輸通道的傳輸速率越低。計(jì)算每條數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列的傳輸負(fù)荷B＝C/S，將與每個(gè)以太網(wǎng)接口建立了數(shù)據(jù)交換鏈路的各數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列的傳輸負(fù)荷之和作為該以太網(wǎng)接口的數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷，并且基于傳輸負(fù)荷實(shí)現(xiàn)負(fù)載的均衡分配，例如，當(dāng)某條以太網(wǎng)接口對(duì)應(yīng)的傳輸通道的總數(shù)據(jù)傳輸負(fù)荷過(guò)高時(shí)，可通過(guò)修改接口配置方案表的映射關(guān)系的方式，將該通道的至少一個(gè)數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列對(duì)應(yīng)的物理輸入端口映射到負(fù)荷較低的物理輸出端口。

當(dāng)需要向監(jiān)控平臺(tái)傳輸前端高清攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集或者本地硬盤(pán)存儲(chǔ)器備份的高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)時(shí)，交換模塊2003C立即修改接口配置方案表的映射關(guān)系，使得需要傳輸?shù)那岸烁咔鍞z像機(jī)接入的同軸電纜接口的第一數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列對(duì)應(yīng)的物理輸入端口——例如前面提到的物理輸入端口I-與非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口對(duì)應(yīng)的物理輸出接口II之間建立起數(shù)據(jù)交換鏈路的通道，該非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口連接的光纖鏈路此時(shí)專門(mén)用于對(duì)該路高清視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的上傳，從而調(diào)用了足夠的傳輸帶寬。并且，原本映射到物理輸出接口II的物理輸入端口II被分配給其它的物理輸出端口，以便利用普通傳輸接口對(duì)應(yīng)的物理輸出接口執(zhí)行普通視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)的上傳?？梢愿鶕?jù)針對(duì)其它各個(gè)物理輸出端口分別統(tǒng)計(jì)相應(yīng)以太網(wǎng)接口的總傳輸負(fù)荷進(jìn)行再分配，以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的均衡。計(jì)算除了與非專用高清視頻信號(hào)傳輸接口建立鏈路的數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列以外，其它每條數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列的傳輸負(fù)荷B＝C/S，根據(jù)需要與每個(gè)普通傳輸接口建立了數(shù)據(jù)交換鏈路的各數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列的傳輸負(fù)荷，在至少兩個(gè)普通傳輸接口之間均勻分配，并相應(yīng)建立對(duì)應(yīng)物理輸入接口和物理輸出接口之間的映射關(guān)系。

以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。