专利名称：数字视频录像机及其网络带宽控制方法
技术领域：
本发明涉及视频监控领域，特别涉及数字视频录像机远程预览、回放和下载的网络带宽控制技术。
背景技术：
数字视频录像机(Digital Video Recorder，简称“DVR”)是计算机技术、网络技术、数字视频技术和传统视频、安防技术相结合的高科技产品，具有极高的技术含量，是数字化视频光盘(Digital Video Disk，简称“DVD”)、磁带式录像机的换代产品，可应用于电力远程监控、银行保安监控、楼宇智能化、家庭防盗监控等领域，具有广阔的市场前景。数字视频录像机的基本功能是将模拟的音视频信号转变为活动图像专家组(Moving Picture Experts Group，简称“MPEG”)数字信号存储在存储介质(如硬盘)上，并提供与录制、播放和管理节目相对应的功能。远程监控是对环境和计算机系统及网络设备的监视，即指通过网络获得信息为主，以及通过网络对远程计算机进行操作的方法。同时还包括对网络设备的控制，现今大多数网络设备都支持Telnet，甚至Web方式对其进行远程管理，这也是一种远程控制的方法。数字视频录像机的数据存储格式标准MPEG-2制定于1994年，适应高级工业标准的图象质量以及更高的传输率。除了作为DVD的指定标准外，MPEG-2还可用于为广播，有线电视网，电缆网络以及卫星直播，提供广播级的数字视频。此外MPEG-2还可提供一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画面质量，存储容量，以及带宽的要求。MPEG-2的编码码流分为六个层次。为更好地表示编码数据，MPEG-2用句法规定了一个层次性结构。它分为六层，自上到下分别是图像序列层、图像组(Group Of Pictures, 简称“G0P”)、图像、宏块条、宏块、块。MPEG-2的编码图像被分为三类，分别称为I帧，P帧和B帧。I帧图像采用帧内编码方式，主要用于接收机的初始化和信道的获取，以及节目的切换和插入。P帧和B帧图像采用帧间编码方式，P帧图像采用前向时间预测，可以提高压缩效率和图像质量且帧中的每一个宏块可以是前向预测，也可以是帧内编码。B帧图像采用双向时间预测，可以大大提高压缩倍数。本发明的发明人发现，数字视频录像机远程监控功能由于网络环境、数字视频录像机本身的网络带宽限制等因素，若按现有技术进行远程监控，将容易产生网络卡顿堵塞现象等传输技术瓶颈问题，适应从窄带到宽带任意的网络带宽、低延迟和高质量、支持网站服务形式的访问等视频服务是当今DVR技术领域的关键技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数字视频录像机，包括预览模块，用于提供远程预览；回放下载控制模块，用于控制远程回放和远程下载；带宽控制模块，用于在回放下载控制模块收到远程回放或远程下载请求时，判断预览模块当前是否存在远程预览，如果当前存在远程预览，则指示该预览模块中断所有已存在的远程预览。 最大带宽设置模块，用于设置所述最大带宽门限。本发明还包括权限判断模块，用于判断远程用户预览、回放或下载的权限。本发明的实施方式还提供了一种数字视频录像机及其网络带宽控制方法，可以在总带宽较低的条件下，保证远程回放或远程下载正常进行。为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种数字视频录像机的网络带宽控制方法，包括以下步骤数字视频录像机收到远程回放或远程下载请求时，判断当前是否存在远程预览；如果当前存在远程预览，则中断所有已存在的远程预览。本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于DVR在收到远程回放或远程下载请求时，关闭现存的所有远程预览，可以在总带宽较低的条件下，保证远程回放或远程下载正常进行。进一步地，在带宽不够时，DVR将最早创建的远程预览删除，可以保证最新的远程预览得以实现。进一步地，在DVR进行远程回放或远程下载时，对全部或部分的节目流只抽取和发送包I帧和音频帧，可以进一步减少远程回放或远程下载对带宽的需要，在总带宽较低的条件下，保证多路远程回放或远程下载正常进行。进一步地，当远程回放或远程下载的数量超过门限时，对全部或部分的节目流只抽取和发送包I帧和音频帧，既可以在远程回放或远程下载用户少时为其提供高质量的视频，又可以在用户多时满足所有用户的基本需要。
图1是本发明第四实施方式中数字视频录像机的系统结构示意图。图2是本发明第一实施方式中网络带宽控制方法的流程示意图；图3(a)是本发明第一实施方式中网络带宽控制方法的优先级规则预览中断流程示意图；图3(b)是本发明第一实施方式中网络带宽控制方法的FIFO规则中断预览示意图；图4是本发明第二实施方式中网络带宽控制方法的抽帧或回放下载流程示意图；图5是本发明第三实施方式中网络带宽控制方法的一种根据远程回放和下载的连接数调整节目流发送方式的流程示意图；图6是本发明第三实施方式中网络带宽控制方法的另一种根据远程回放和下载的连接数调整节目流发送方式的流程示意具体实施例方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请中各权利要求所要求保护的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。本发明涉及一种数字视频录像机。图1是一种该数字视频录像机的系统结构示意图，该数字视频录像机包括预览模块，用于提供远程预览。回放下载控制模块，用于控制远程回放和远程下载。带宽控制模块有以下作用在回放下载控制模块收到远程回放或远程下载请求时，判断预览模块当前是否存在远程预览，如果当前存在远程预览，则指示该预览模块中断所有已存在的远程预览。在预览模块收到远程预览请求时，判断回放下载控制模块是否处于正在进行远程回放或远程下载的状态，如果是，则指示预览模块拒绝该远程预览请求。在预览模块收到远程预览请求、并且回放下载控制模块未处于正在进行远程回放或远程下载的状态时，判断当前已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率，是否超过预先设置的最大带宽门限，如果没有超过预先设置的最大带宽门限则指示预览模块新增该预览，如果超过预先设置的最大带宽门限，则指示预览模块按时间从先到后的顺序，依次剔除已有的远程预览，直到当前已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率，小于或等于预先设置的最大带宽门限。最大带宽设置模块，用于设置最大带宽门限。权限判断模块，用于远程用户的预览或回放下载请求时的权限判断。这些模块中，预览模块、回放下载控制模块和带宽控制模块是必需的，其它的模块是可选的。抽帧模块，用于将节目流中的I帧和音频帧抽取出来。回放下载控制模块在进行远程回放或远程下载时，对于至少一个节目流，通过抽帧模块将节目流中的I帧和音频帧抽取出来，向远程回放或远程下载的请求端发送只包含 I帧和音频帧的节目流。本发明第一实施方式涉及一种数字视频录像机的网络带宽控制方法。如图2所示，该数字视频录像机的网络带宽控制方法包括以下步骤在步骤101中，收到来自远程客户端的请求时，判断请求的类型是远程预览请求、 远程回放请求、还是远程下载请求。若是远程预览请求，则进入步骤102 ；若是远程回放请求或远程下载请求，则进入步骤108。在步骤102中，判定当前是否已存在远程回放下载任务。若是，则进入步骤103 ；若否，则进入步骤104。在步骤103中，拒绝该预览请求，此后结束本流程。当数字视频录像机处于正在进行远程回放或远程下载的状态时，如果收到远程预览请求，则拒绝该远程预览请求。这样可以保证当前正在进行的远程回放或远程下载可以有足够的带宽运行。远程预览的请求端在被DVR拒绝后，可以继续周期性地发送远程预览请求，直到被DVR接受。这种请求可以是以固定周期发送，也可以是非固定的周期，例如，每次被拒绝后，加长下一次请求的时间间隔，直到当前的时间间隔达到预先设定的上限。在步骤104中，记录预览连接的开始时间以及码率。此后进入步骤105，判断当前占用带宽与该新远程预览请求的码率之和是否超过最大带宽门限。当数字视频录像机未处于正在进行远程回放或远程下载的状态时，如果收到新的远程预览请求，则判断当前已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率，是否超过预先设置的最大带宽门限，若是，则进入步骤106 ；若否，则进入步骤107。当数字视频录像机判断当前已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率超过预先设置的最大带宽门限，则按时间从先到后的顺序，依次剔除已有的远程预览，直到当前已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率，小于或等于预先设置的最大带宽门限。如果没有超过预先设置的最大带宽门限，则新增该预览。在步骤106中，依照优先级规则依次中断预览。具体地说，在带宽不够时，将优先级最低的远程预览删除。如果最低优先级的远程预览有多个，则将其中最早的远程预览删除，可以保证最新的远程预览得以实现。此后进入步骤107，因为带宽足够了，所以允许预览。在步骤108中，判定当前是否已存在远程回放或远程下载任务。若是，则进入步骤109 ；若否，则进入步骤111。在步骤109中，中断所有预览。数字视频录像机收到远程回放或远程下载请求时，如果当前存在远程预览，则中断(或剔除)所有已存在的远程预览，可以在总带宽较低的条件下，保证远程回放或远程下载正常进行。此后进入步骤110中，允许回放下载，此后结束本流程。在步骤111中，拒绝回放下载，此后结束本流程。在有远程回放或远程下载时，拒绝新的远程回放或远程下载请求，可以保证原来的远程回放或远程下载尽快完成。在发明的另一个实例中，在步骤108判定为已存在远程回放或远程下载的情况下，下可以不执行步骤111，而是执行步骤110，这样的话原来的远程回放或远程下载会受一定的影响，不过新的远程回放或远程下载可以尽快被执行。图2所示的流程中，最基本的步骤是102、103和107，其它的步骤都是起到优化作
用的可选步骤。作为本发明的一个实例，可以预先为各个通道设定优先级，收到新的远程预览请求时，如果当前已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率超过预先设置的最大带宽限制，则可以按优先级从低到高的顺序，依次剔除已有的远程预览，直到当前已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率，小于或等于预先设置的最大带宽门限。如果最低优先级的远程预览有多个，则可以按时间从先到后的顺序依次剔除。本实施方式中，步骤106和107可以进一步包括如图3(a)所示中的子步骤。在步骤201中，给通道设定通道优先级。这一步骤可以预先执行，不必每次执行。此后进入步骤202，数字视频录像机带宽控制模块根据通道设定通道优先级中断当前的远程预览，直到当前剩余的远程预览已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率，小于或等于预先设置的最大带宽门限。此后进入步骤203，带宽控制模块判定当前占用带宽与该新远程预览请求的码率之和是否超过最大带宽设置模块设置的最大带宽门限。若是，则返回步骤202 ；若否，则进入步骤204。远程预览或回放下载的请求端在被DVR拒绝后，可以继续周期性地发送远程预览或回放下载请求，直到被DVR接受。这种请求可以是以固定周期发送，也可以是非固定的周期，例如，每次被拒绝后，加长下一次请求的时间间隔，直到达到时间间隔的上限。在步骤204中，带宽控制模块允许回放下载(此步骤即步骤107)，此后结束本流程。本实施方式中，作为所述网络带宽控制方法的一个优选例的预览流程中的预览中断的优先级规则，如图2(b)所示，具体描述如下1将所有通道优先级分为N，其中N e N+。2为每个通道分别标记为i，其中i e (0. . . N-1)，相应地，该通道优先级配置为i， 通道i的优先级大于通道i-1。3预览或回放下载任务依次进入标记优先级为i的通道。4如果当前占用带宽与该新远程预览请求的码率之和超过最大带宽设置模块设置的最大带宽门限，则按时间从先到后的顺序，即队列中的先进先出规则(First In First Out，简称“FIFO”)，依次剔除已有的远程预览，S卩如图3(b)所示的左边通道的预览或回放下载任务先被中断(剔除)，直到当前已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率，小于或等于预先设置的最大带宽门限，即当前剩余网络通道能够满足当前新增加的预览或回放下载任务得以实现。在带宽不够时，将最早的远程预览删除，可以保证最新的远程预览得以实现。此外，可以理解，本发明所涉及的预览剔除的优先级规则可以理解为其他的优先级规则，如面临网络负载过重低带宽时，可以依据最近最久未使用(LRU)规则等，其中LRU 选择最近最久未被响应的远程预览或回放下载请求予以中断(剔除)；对于网络负载正常时，可以依据局部性规则等，其中，局部性规则是指，对某些经常使用通道的设置高优先级， 这样总体提高了网络利用率。本发明第二实施方式涉及一种数字视频录像机的网络带宽控制方法。第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于在DVR 进行远程回放或远程下载时，对全部或部分的节目流只抽取和发送包I帧和音频帧，可以进一步减少远程回放或远程下载对带宽的需要，在总带宽较低的条件下，保证多路远程回放或远程下载正常进行。具体地说，如图4所示，本实施方式中主要改进之处包括以下步骤在步骤301中，回放下载是按时间还是文件方式进行。若按时间，则进入步骤302 ；若按文件，则进入步骤307。在步骤302中，判定当前文件是否发送完毕。若否，则进入步骤303 ；若是，则结束本流程；在步骤303中，判断该文件所属的通道是否需要抽帧。
若是，则进入步骤304 ；若否，则进入步骤305。在步骤304中，抽取B帧和P帧只留I帧和音频帧。数字视频录像机进行远程回放或远程下载时，对于至少一个节目流，将节目流中的I帧和音频帧抽取出来，向远程回放或远程下载的请求端发送只包含I帧和音频帧的节目流。在步骤305中，不抽帧回放，即正常回放。此后进入步骤306，一个文件回放结束，此后返回步骤302。在步骤307中，判断该文件所属的通道是否需要抽帧。若是，则进入步骤308 ；若否，则进入步骤309。在步骤308中，抽取BP帧只留I帧和音频帧。在步骤309，不抽帧回放，即正常回放。此后计入步骤310，一个文件回放结束，此后结束本流程。此外，步骤304和305可以理解为进行“抽帧”操作。本发明第三实施方式涉及一种数字视频录像机的网络带宽控制方法。第三实施方式在第二实施方式的基础上进行改进，主要改进在于在当远程回放或远程下载的数量超过门限时，对全部或部分的节目流只抽取和发送包I帧和音频帧，既可以在远程回放或远程下载用户少时为其提供高质量的视频，又可以在用户多时满足所有用户的基本需要。具体地说数字视频录像机收到远程回放或远程下载的请求时，判断当前正在进行远程回放或远程下载的连接数量是否达到预定的第一门限，如果是，则在建立新的远程回放或远程下载时，对于需要发送的全部或部分节目流，将节目流中的I帧和音频帧抽取出来，向远程回放或远程下载的请求端发送只包含I帧和音频帧的节目流。也可以是根据配置，对指定通道的节目流抽I帧，对其它通道的节目流正常播放。 还可以预先对各个通道进行优先级的配置，在当前正在进行远程回放或远程下载的连接数量达到预定的第一门限时，只对优先级低于指定级别的节目流，将其中的I帧和音频帧抽取出来，向相应的请求端送只包含I帧和音频帧的节目流。所述网络带宽控制方法在远程抽帧或回放下载流程中可以根据远程回放和下载的连接数调整发送节目流的方式，如图5所示，具体步骤如下在步骤401中，收到一个回放下载请求。此后进入步骤402，判断当前已存在的回放下载网络连接是否达到第一门限。若是，则进入步骤403 ；若否，则进入步骤406 ；在步骤403中，进行文件抽帧操作。此后进入步骤404，发送I帧和音频帧节目流(Program stream,简称“PS”)。此后进入步骤405，判定该回放下载是否结束。若是，则进入步骤406 ；若否，则返回步骤403。在步骤406中，正常发送PS，此后结束本流程。进一步的，数字视频录像机结束一个远程回放或远程下载时，判断当前正在进行远程回放或远程下载的连接数量是否小于第二门限，如果是，则结束对节目流中I帧和音频帧的抽取，向远程回放或远程下载的请求端发送正常的节目流。
其中第一门限大于或等于第二门限。如图6所示，具体步骤如下在步骤501中，收到一个远程回放下载请求。此后进入步骤502，假定当前远程回放下载网络连接数量已达到第一门限。此后进入步骤503，进行抽帧操作。此后进入步骤504，发送I帧和音频帧PS。此后进入步骤505，一个回放下载结束。此后进入步骤506，判断当前远程回放下载网络连接数量是否小于第二门限。若是，则进入步骤507 ；若否，则返回步骤503。在步骤507中，因为当前远程回放或下载的网络连接数较少，所以恢复正常发送 PS，以便当前的各远程回放或下载都可以得到有更多细节的视频，此后结束本流程。此外，亦可通过分析PS封装格式的PS流来抽取I帧和音频帧。一个PS流或者文件可以视为多个PS G0P,每个GOP是以I帧起始的多帧集合，各GOP之间的信息没有相互依赖性，可以进行剪切拼接。一个PS GOP由一个或多个PS包组成，一个PS包内包含一个PSH 和若干个PES，每个PS GOP的第一个PS包应当在包头PSH后立即跟随一个PSM包。PSM包是一种特殊的PES，含有对其他PES负载数据类型的描述。在远程回放、下载时，分析录像文件码流，通过PSM来确定当前分析的帧为I帧，通过PES类型来区分是否为视频帧、音频帧。 这样根据PSH、PSM和PES就能抽取I帧，根据PSH和PES的类型抽取音频帧。本发明的各方法实施方式均可以以软件(程序)、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的， 固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称 “PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称 “RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称 “PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称 “EEPR0M”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称 “DVD”)寸寸。第二或第三实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第二或第三实施方式互相配合实施。第二或第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二或第三实施方式中。需要说明的是，本发明各数字视频录像机的实施方式中提到的各模块都是逻辑模块，在物理上，一个逻辑模块可以是一个物理模块，也可以是一个物理模块的一部分，还可以以多个物理模块的组合实现，这些逻辑模块本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑模块所实现的功能的组合是才解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各数字视频录像机的实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的模块引入，这并不表明上述各数字视频录像机的并不存在其它的模块。虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种数字视频录像机，其特征在于，包括预览模块，用于提供远程预览；回放下载控制模块，用于控制远程回放和远程下载；带宽控制模块，用于在所述回放下载控制模块收到远程回放或远程下载请求时，判断所述预览模块当前是否存在远程预览，如果当前存在远程预览，则指示该预览模块中断所有已存在的远程预览。
2.根据权利要求1所述的数字视频录像机，其特征在于，所述带宽控制模块还用于，在所述预览模块收到远程预览请求时，判断所述回放下载控制模块是否处于正在进行远程回放或远程下载的状态，如果是，则指示所述预览模块拒绝该远程预览请求。
3.根据权利要求2所述的数字视频录像机，其特征在于，所述带宽控制模块还用于，在所述预览模块收到远程预览请求、并且所述回放下载控制模块未处于正在进行远程回放或远程下载的状态时，判断当前已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率，是否超过预先设置的最大带宽门限，如果没有超过预先设置的最大带宽门限则指示所述预览模块新增该预览，如果超过预先设置的最大带宽门限，则指示所述预览模块按时间从先到后的顺序，依次剔除已有的远程预览，直到当前已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率， 小于或等于预先设置的最大带宽门限；所述数字视频录像机中还包括最大带宽设置模块，用于设置所述最大带宽门限。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的数字视频录像机，其特征在于，还包括抽帧模块，用于将节目流中的I帧和音频帧抽取出来；所述回放下载控制模块在进行远程回放或远程下载时，对于至少一个节目流，通过所述抽帧模块将节目流中的I帧和音频帧抽取出来，向远程回放或远程下载的请求端发送只包含I帧和音频帧的节目流。
5.一种数字视频录像机的网络带宽控制方法，其特征在于，包括以下步骤数字视频录像机收到远程回放或远程下载请求时，判断当前是否存在远程预览；如果当前存在远程预览，则中断所有已存在的远程预览。
6.根据权利要求5所述的数字视频录像机的网络带宽控制方法，其特征在于，还包括以下步骤当所述数字视频录像机处于正在进行远程回放或远程下载的状态时，如果收到远程预览请求，则拒绝该远程预览请求。
7.根据权利要求6所述的数字视频录像机的网络带宽控制方法，其特征在于，还包括以下步骤当所述数字视频录像机未处于正在进行远程回放或远程下载的状态时，如果收到新的远程预览请求，则判断当前占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率，是否超过预先设置的最大带宽门限；如果没有超过预先设置的最大带宽门限，则新增该预览；如果超过预先设置的最大带宽门限，则按时间从先到后的顺序，依次剔除已有的远程预览，直到当前已占用的网络带宽加上该新远程预览请求的码率，小于或等于预先设置的最大带宽门限。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的数字视频录像机的网络带宽控制方法，其特征在于，还包括以下步骤所述数字视频录像机进行远程回放或远程下载时，对于至少一个节目流，将节目流中的I帧和音频帧抽取出来，向远程回放或远程下载的请求端发送只包含I帧和音频帧的节目流。
9.根据权利要求8所述的数字视频录像机的网络带宽控制方法，其特征在于，还包括以下步骤所述数字视频录像机收到远程回放或远程下载的请求时，判断当前正在进行远程回放或远程下载的连接数量是否达到预定的第一门限，如果是，则在建立新的远程回放或远程下载时，对于需要发送的全部或部分节目流，将节目流中的I帧和音频帧抽取出来，向远程回放或远程下载的请求端发送只包含I帧和音频帧的节目流。
10.根据权利要求9所述的数字视频录像机的网络带宽控制方法，其特征在于，所述数字视频录像机结束一个远程回放或远程下载时，判断当前正在进行远程回放或远程下载的连接数量是否小于第二门限，如果是，则结束对节目流中I帧和音频帧的抽取，向远程回放或远程下载的请求端发送正常的节目流；其中第一门限大于或等于第二门限。
全文摘要
本发明涉及视频监控领域，公开了一种数字视频录像机及其网络带宽控制方法。本发明中，DVR在收到远程回放或远程下载请求时，关闭现存的所有远程预览，可以在总带宽较低的条件下，保证远程回放或远程下载正常进行。在带宽不够时，将最早的远程预览删除。在DVR进行远程回放或远程下载时，对全部或部分的节目流只抽取和发送I帧和音频帧，可以进一步降低远程回放或远程下载对带宽的需求。
文档编号H04L29/06GK102244775SQ20111017281
公开日2011年11月16日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者刘彦, 张海明, 王建炜, 陈结合 申请人:杭州海康威视数字技术股份有限公司