一种基于光纤4KHDR超高清视频传输的双链路备份方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及数据冗余备份领域，尤其涉及一种基于光纤4khdr超高清视频传输的双链路备份方法、系统及存储介质。

背景技术：

在通信工程当中，冗余指出于系统安全和可靠性等方面的考虑，人为地对一些关键部件或功能进行重复的配置。当系统发生故障时，比如某一设备发生损坏，冗余配置的部件可以作为备援，及时介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障时间。冗余尤用于应急处理。冗余可以存在于不同层面，如网络冗余、服务器冗余、磁盘冗余、数据冗余等。

目前，4khdr超高清视频传输系统是hdr(高动态范围技术)超高清分辨率的视频进行编解码的方式并通过光纤介质进行远距离传输，实现hdr超高清信号远程显示、信号切换、画面分割和视频墙等功能。其信号冗余备份是保证系统安全稳定不间断运行的手段，因而采用高效率、低成本的备份技术显得越来越重要。比较传统的信号备份方式是采用链路备份，链路备份就是a点和b点之间的连接只有一条线路(a线)时，出现故障时a点和b点之间就无法通讯，于是就再增加一条线路(b线)在a点和b点之间，当a线出现问题时，可以使用b线保持a点和b点之间的通讯。采用链路备份技术时，需设置其中一条链路为主用链路，另外一条则为备份链路。当主用链路故障时，自动切换到备用链路。在这个过程中，需要实时检测主用链路状态。当主用链路故障时，从检测主用链路状态自动切换到备份链路往往需要至少几十毫秒的时间，这就意味着链路的数据传输会出现至少几十毫秒的中断，导致主备链路切换时，视频画面会黑屏几秒后才恢复。与此同时，当主用链路恢复时，系统依然实时检测主用链路状态，检测到主用链路能正常使用时，备份链路自动切换到主用链路，此时依然会存在上述同样的问题。基于此，提供一种音、视频传输冗余备份方法，能够保证数据不中断传输显示，是目前亟需解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于光纤4khdr超高清视频传输的双链路备份方法，能够保证视频数据不中断传输显示。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种基于光纤4khdr超高清视频传输的双链路备份方法，包括如下步骤：数据接收步骤，分别同时从两个不同链路获取视、音频数据一致的数据包，所述数据包为带有一种链路冗余标识的标签及用于识别数据包到达时间的顺序号的数据包；或者是带有另一种链路冗余标识的标签及用于识别数据包到达时间的顺序号的数据包；或者是无链路冗余标识的标签及顺序号的数据包；数据包上传处理步骤，分别实时检测从两条链路接收的数据包是否带有标签，先将没有标签的数据包作为有效数据包上传处理；对于带有标签的数据包，提取其顺序号，与已经接收到的数据包对应的顺序号进行比对，判断当前数据包是否已经接收过，若是，则丢弃该数据包，若否，则作为有效数据包上传处理。

进一步地，在所述数据接收步骤中，接收到的数据包还经过了crc处理。

进一步地，在所述数据接收步骤中，对接收到的数据包还进行crc检验，将出错的数据包丢弃，将正确的数据包进行所述数据包上传处理步骤。

进一步地，在所述数据包上传处理步骤中，当本地存储空间满时，对接收到的数据包按顺序号根据先进先出原则，新顺序号的数据包将旧顺序号的数据包挤出。

本发明的目的之二在于提供一种双链路备份系统，能够保证视频数据不中断传输显示。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种双链路备份系统，包括视频服务器、链路备份发送器及链路备份接收器，所述链路备份发送器用于将所述视频服务器上传的数据进行编码数据包后通过冗余备份处理分别从两个光纤接口发送至所述链路备份接收器，所述链路备份接收器用于实现如本发明目的之一所述的一种基于光纤4khdr超高清视频传输的双链路备份方法。

进一步地，所述链路备份发送器包括第一fpga单元，所述第一fpga单元连接有hdmi2.0接口、1g网络接口、3.5mm模拟音频接口、usb2.0接口、红外输出接口、红外输入接口、rs232接口，所述第一fpga单元用于将接收到的不用类型信号进行编码数据包。

进一步地，所述链路备份发送器包括第二fpga单元，所述第二fpga单元用于接收所述第一fpga单元输出的数据包，对数据包进行链路冗余备份处理后发送至所述链路备份接收器。

本发明的目的之三在于提供一种双链路备份系统，能够保证视频数据不中断传输显示。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种双链路备份系统，包括第一视频服务器、第二视频服务器、第一链路备份发送器、第二链路备份发送器、第一主备引擎、第二主备引擎、第一链路备份接收器及第二链路备份接收器，所述第一视频服务器、第二视频服务器发送的数据一致，所述第一链路备份发送器用于将所述第一视频服务器上传的数据进行编码数据包后通过冗余备份处理分别从两个光纤接口发送至所述第一主备引擎及第二主备引擎，所述第二链路备份发送器用于同时将所述第二视频服务器上传的数据进行编码数据包后通过冗余备份处理分别从两个光纤接口发送至所述第一主备引擎及第二主备引擎；所述第一链路备份接收器分别从所述第一主备引擎、第二主备引擎获取来自第一视频服务器、第二视频服务器的数据包，实现如本发明目的之一所述的一种基于光纤4khdr超高清视频传输的双链路备份方法，所述第二链路备份接收器分别从所述第一主备引擎、第二主备引擎获取来自第一视频服务器、第二视频服务器的数据包，实现如本发明目的之一所述的一种基于光纤4khdr超高清视频传输的双链路备份方法。

进一步地，所述第一链路备份接收器及第二链路备份接收器分别连接不同的显示器。

本发明的目的之四在于提供一种存储介质，能够保证视频数据不中断传输显示。

本发明的目的之四采用如下技术方案实现：

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明目的之一所述的一种基于光纤4khdr超高清视频传输的双链路备份方法。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的一种基于光纤4khdr超高清视频传输的双链路备份方法、系统及存储介质，利用双链路发送视频、音频数据包，将没有标签的数据包作为有效数据包上传处理，对于带有标签的数据包，通过顺序号判断是否已经接收过对应该顺序号的数据包，若否，则将该数据包上传处理，这样，当一条链路故障时，另一台链路的数据包就能够无延时地上传进行解码显示，避免数据传输中断，保证视频数据不中断传输显示。

附图说明

图1为发明一种基于光纤4khdr超高清视频传输的双链路备份方法流程图；

图2为发明一种双链路备份系统各模块连接图；

图3为链路备份发送器结构示意图；

图4为另一种双链路备份系统各模块连接图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一：

如图2所示的双链路备份系统，包括视频服务器、链路备份发送器及链路备份接收器，该链路备份发送器用于将该视频服务器上传的数据进行编码数据包后通过冗余备份处理分别从两个光纤接口发送至该链路备份接收器，该链路备份接收器用于实现如图1所示的双链路备份方法。

本实施例提出双链路保护机制，无主用链路和备份链路区分，无需识别链路状态。通过两条链路的数据包先后判断链路走向，无主备服务器、主备链路区分的备份机制，链路走向完全取决于两条链路的数据包速度。确保任何一条链路故障时，零延时瞬间无缝自动切换另外一条链路，视频画面正常显示，切换无黑屏、无闪屏，用户无感知，保证数据不中断传输显示。视频服务器将视频数据、音频数据等通过链路备份发送器发送，链路备份发送器如图3所示，该链路备份发送器包括第一fpga单元及第二fpga单元，该第一fpga单元连接有hdmi2.0接口、1g网络接口、3.5mm模拟音频接口、usb2.0接口、红外输出接口、红外输入接口、rs232接口，该第一fpga单元用于将接收到的不用类型信号进行编码数据包。第一fpga单元将接收到的hdmi2.0视频信号、模拟音频信号、1g网络信号、usb2.0信号、rs232信号、红外输入输出信号等不用类型信号进行编码数据包后，数据包传输到第二fpga单元，该第二fpga单元用于接收该第一fpga单元输出的数据包，对数据包进行链路冗余备份处理后发送至该链路备份接收器。第二fpga单元对要发送的数据包加上带链路冗余标识的标签和识别数据包到达时间的顺序号，便于后续链路备份接收器接收并判断数据包顺序及是否接收。此外，为了后续检验数据传输错误，需重新计算crc。完成上述链路冗余备份处理后，链路备份发送器通过两个光纤接口分别发送数据包，需要注意的是，两个光纤接口发送数据的数据包是一致的。

链路备份接收器分别从两个端口接收到不同链路的数据包，进行crc(循环冗余校验cyclicredundancycheck)检验，crc检验是一种根据网络数据包或电脑文件等数据产生简短固定位数校验码的一种散列函数，主要用来检测或校验数据传输或者保存后可能出现的错误。它是利用除法及余数的原理来作错误侦测的。在数据传输过程中，无论传输系统的设计再怎么完美，差错总会存在，这种差错可能会导致在链路上传输的一个或者多个帧被破坏(出现比特差错，0变为1，或者1变为0)，从而接受方接收到错误的数据。为尽量提高接受方收到数据的正确率，在接收方接收数据之前需要对数据进行差错检测，当且仅当检测的结果为正确时接收方才真正收下数据。检测的方式有多种，这里不多赘述。crc检验将出错的数据丢弃，正确的进入下一步处理。由于链路备份发送器发送的数据包，为带有一种链路冗余标识的标签及用于识别数据包到达时间的顺序号的数据包；或者是无链路冗余标识的标签及顺序号的数据包。由于接收端可以同时接收两条链路发送的数据，也可以接收单链路发送端的数据，因此，链路备份接收器的两个端口接收到的数据包，可能是带有一种链路冗余标识的标签及用于识别数据包和无链路冗余标识的标签及顺序号的数据包，也可能是两条链路均是无链路冗余标识的标签及顺序号的数据包。也可能是两条链路均是带有链路冗余标识的标签及用于识别数据包。链路备份接收器先分别检测两条链路接收到的数据包是否带有标签，将没有标签的数据包作为有效数据包，直接交给上一层业务进行解码处理。对于有标签的数据包，首先提取它的顺序号，跟记录在本地的已经收到的数据包的顺序号进行对比，判断当前收到的数据包是否已经接收过了，如果已经接收过则丢弃，没有接收过就作为有效数据包提交给上层进行解码处理，并且把顺序号记录在本地。这样通过两条链路实时数据对比，当没有标签的数据包对应的链路故障时，此时链路备份接收器接收冗余备份链路的数据包，提取有标签的数据包的顺序号，通过记录比对到本地存储记录没有对应顺序号的数据包，此时则将该数据包作为有效数据包上传进行解码处理，以此即可实现视频、音频数据的冗余备份。需要注意的是，由于考虑到链路备份接收器本地存储空间有限，本实施例对于记录在本地的已接收数据包的顺序号按照先进先出的原则进行管理，当本地记录空间满时，新来的顺序号对应的数据包就把最早来的顺序号对应的数据包挤出。

本发明的一种双链路备份系统，利用双链路发送视频、音频数据包，将没有标签的数据包作为有效数据包上传处理，对于带有标签的数据包，通过顺序号判断是否已经接收过对应该顺序号的数据包，若否，则将该数据包上传处理，这样，当一条链路故障时，另一台链路的数据包就能够无延时地上传进行解码显示，避免数据传输中断，保证视频数据不中断传输显示。

实施例二：

实施例二公开了另一种双链路备份系统，如图4所示，其包括第一视频服务器、第二视频服务器、第一链路备份发送器、第二链路备份发送器、第一主备引擎、第二主备引擎、第一链路备份接收器及第二链路备份接收器，该第一视频服务器、第二视频服务器发送的数据一致，该第一链路备份发送器用于将该第一视频服务器上传的数据进行编码数据包后通过冗余备份处理分别从两个光纤接口发送至该第一主备引擎及第二主备引擎，该第二链路备份发送器用于同时将该第二视频服务器上传的数据进行编码数据包后通过冗余备份处理分别从两个光纤接口发送至该第一主备引擎及第二主备引擎；该第一链路备份接收器分别从该第一主备引擎、第二主备引擎获取数据包，实现如图1所示的双链路备份方法，该第二链路备份接收器分别从该第一主备引擎、第二主备引擎获取数据包，实现如图1所示的双链路备份方法。

不同于实施例一的双链路备份系统，本实施例的双链路备份系统在实施例一的冗余备份机制上增加多一种视频数据的冗余备份方式，确保链路备份接收器在一个视频服务器的数据链路故障时，能够通过另一个视频服务器数据链路获取数据包。图4中，第一视频服务器、第二视频服务器分别发送一致的数据至各自对应的链路备份发送器，第一链路备份发送器接收第一视频服务器的数据，将不同类型数据进行编码数据包后对要发送的数据包加上带链路冗余标识的标签和识别数据包到达时间的顺序号。然后将数据包通过两个光纤接口分两条链路发送数据包，其中一条链路连接第一主备引擎，另一条链路连接第二主备引擎；同理第二链路备份发送器接收第二视频服务器的数据，将不同类型数据进行编码数据包后对要发送的数据包加上带链路冗余标识的标签和识别数据包到达时间的顺序号。然后将数据包通过两个光纤接口分两条链路发送数据包，其中一条链路连接第一主备引擎，另一条链路连接第二主备引擎。第一主备引擎、第二主备引擎通过交换控制处理后，第一链路备份接收器分别从两条链路接收到来自第一视频服务器、第二视频服务器的视频、音频数据，由于链路备份发送器发送的数据包，为带有一种链路冗余标识的标签及用于识别数据包到达时间的顺序号的数据包；或者是无链路冗余标识的标签及顺序号的数据包。由于接收端可以同时接收两条链路发送的数据，也可以接收单链路发送端的数据，因此，链路备份接收器的两个端口接收到的数据包，可能是带有一种链路冗余标识的标签及用于识别数据包和无链路冗余标识的标签及顺序号的数据包，也可能是两条链路均是无链路冗余标识的标签及顺序号的数据包。也可能是两条链路均是带有链路冗余标识的标签及用于识别数据包。第一链路备份接收器先分别检测两条链路接收到的数据包是否带有标签，将没有标签的数据包作为有效数据包，直接交给上一层业务进行解码处理。对于有标签的数据包，首先提取它的顺序号，跟记录在本地的已经收到的数据包的顺序号进行对比，判断当前收到的数据包是否已经接收过了，如果已经接收过则丢弃，没有接收过就作为有效数据包提交给上层进行解码处理，并且把顺序号记录在本地。这样通过两条链路实时数据对比，当没有标签的数据包对应的链路故障时，此时链路备份接收器提取有标签的数据包的顺序号，通过记录比对到本地存储记录没有对应顺序号的数据包，此时则将该数据包作为有效数据包上传进行解码处理，以此即可实现视频、音频数据的冗余备份。同理第二链路备份接收器也分别从两条链路接收到来自第一视频服务器、第二视频服务器的视频、音频数据，其数据处理原理与第一链路备份接收器相同，这里不多赘述。需要注意的是，第一主备引擎、第二主备引擎通过交换控制处理，这样，两个备份接收器通过两个端口接收到的数据包，可能包括如下三种情况：

1、其中一条链路的数据包带有链路冗余标识的标签及用于识别数据包到达时间的顺序号，另一个链路的数据包不带有冗余标识的标签及顺序号；

2、其中一条链路的数据包带有链路冗余标识的标签及用于识别数据包到达时间的顺序号，另一个链路带有另一种链路冗余标识的标签及用于识别数据包到达时间的顺序号；

3、其中一条链路带有另一种链路冗余标识的标签及用于识别数据包到达时间的顺序号，另一个链路的数据包不带有冗余标识的标签及顺序号。

4、两条链路的数据包均不带有冗余标识的标签及顺序号。

该第一链路备份接收器及第二链路备份接收器分别连接不同的显示器，通过解码处理后即可于显示器上显示视频。利用双链路发送视频、音频数据包，对于上述3种情况接收到的数据包，将没有标签的数据包作为有效数据包上传处理，对于带有标签的数据包，通过顺序号判断是否已经接收过对应该顺序号的数据包，若否，则将该数据包上传处理，这样，当一条链路故障时，另一台链路的数据包就能够无延时地上传进行解码显示，避免数据传输中断，保证视频数据不中断传输显示。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。