可插接模块化的多功能视频网关的制作方法

本实用新型涉及视频传输及处理技术领域，特别涉及可插接模块化的多功能视频网关。

背景技术：

随着网络和电子技术的发展，视频采集及传设备也越来越多，远程视频的应用场景也越来越广阔。安防、视频会议、网络教学、娱乐直播、远程医疗等领域的应用场景对于视频处理以及传输需求与日俱增。

视频传输及处理技术在发展的过程中没有及时地进行标准化，导致现在视频领域存在着纷繁复杂的协议、格式、各式各样的接口等，这就造成了目前有许多种视频采集、处理、传输设备之间互相不兼容。而且还有更多新的不同规范的软硬件产品还在源源不断地诞生。这些复杂设备、复杂环境的多路视频处理和传输，目前靠视频网关来解决。视频网关是一种协议转换器，又称为网间连接器，视频网关就是在网络层以上实现网络相互连接，也就是网络互连。其使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间。视频网关是连接两个或更多个管理上的相异的网络/子网的节点，是一种存储转发设备。视频网关是一款高性能的嵌入式多功能媒体网关设备，集流媒体协议转换、流媒体分发服务、多路视频解码、视频画面分割等核心功能于一体。

现有视频网关的兼容性还不是很好，基本只兼容同品牌的其他类型的视频产品或有限的几种开放性协议。而且视频网关的功能单一，基本只有视频交换及存储服务。它的接口也有限，导致能外联的网络类型及线路有限。市场常见视频网关产品及方案有如下弊端：

(1)只能接受本产品指定的信号格式，指定格式以外的其他格式则不兼容。

(2)能接入的信号源种类少，大多只支持基于网络的rtsp(realtimestreamingprotocol，实时流传输协议，是tcp/ip协议体系中的一个应用层协议)格式或模拟的av(视频播放，是音频audio和视频video的缩写)信号。

(3)为了能接入异构信号，还需要额外添加第三方的解码设备或外接pc采集解码。安装调试极其麻烦，还大大降低了可移动的性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可插接模块化的多功能视频网关，解决了现有技术中视频网关接入的信号格式少、信号源种类少、接入异构信号需要添加解码设备的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

可插接模块化的多功能视频网关，包括电源模块、扩展板、主系统板、存储器和至少一个插接部件；所述的扩展板上设有至少一个插接扩展口；所述的插接部件的一端通过插接扩展口与扩展板电连接，另一端接入外部视频信号源；所述的扩展板通过总线与主系统板通讯；所述的电源模块为扩展板和主系统板供电；所述的存储器用于用于装载操作系统、应用程序、存储从视频流中录制的视频文件。

进一步的，所述的插接部件通过标准协议与扩展板通信。

进一步的，所述的标准协议包括但不限于tcp/ip协议或udp协议。

进一步的，所述的插接部件将外部视频信号源转换为主系统板能识别的统一的数字信号视频流。

进一步的，所述的插接扩展口是标准接口；所述的标准接口包括但不限于pci接口或rj45网络接口。

进一步的，所述的主系统板设有至少一个通用输入输出接口。

进一步的，所述的主系统板包括无线模块，所述的无线模块通过无线方式接收外部设备发送的音视频信号。

本实用新型的可插接模块化的多功能视频网关，使多种不同协议、不同格式的数据在连接视频网关后，由插接部件解码转换好，得到主系统能够识别的视流，将多种不同协议、不同格式的数据归于统一，使多种多样的设备同时接入视频网络。本实用新型的可插接模块化的多功能视频网关，集采集、交换、服务于一体,减少外置转换设备数量。同时主系统板的软件通过集成的网络接口对外提供主流协议的直播、视频会议服务。对于老旧视频解决方案的接入支持，可重用大量老旧线路和设备，保护用户原有投资，加快视频项目的建设和实施进度。

本实用新型的可插接式设计有利于降低产品成本，易于接入不同的设备及实现多种外联功能。扩展板允许插入功能性可插接部件，插接部件可按需选购。这样无需将所有可能会用的接口与解码芯片全部做在一台设备上，根据实际使用需要替换不同功能的插接部件，即可达到将不同设备接入视频网关的目的。这样可以使得设备出厂集成元器件少，使用易扩展。

附图说明

图1为本实用新型的可插接模块化的多功能视频网关结构示意图；

图2为本实用新型的视频交换矩阵的功能示意图。

具体实施例

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

本实用新型的可插接模块化的多功能视频网关(multicontrolunit，mcu)，如图1所示。其中包括电源模块、扩展板、主系统板、存储器(磁盘/ssd/sd)和至少一个插接部件。扩展板上设有至少一个插接扩展口，插接部件通过插接扩展口与扩展板电连接。扩展板通过总线与主系统板通讯。电源模块为扩展板和主系统板供电。存储器使用sata接口硬盘，用于用于装载操作系统、应用程序、存储从视频流中录制的视频文件。

电源模块根据插接部件的数量和功率提供矩阵式供电模组，根据需要增加供电模组的数量。

扩展板内置在本实用新型的多功能视频网关，其主要功能是为插接部件提供插入接口，为插接部件提供电能，与插接部件交换数据，并通过总线跟主系统板进行通讯。扩展板上的插接扩展口是标准接口，方便与同为标准接口的插接部件连接。标准接口包括但不限于pci(peripheralcomponentinterconnect，外设部件互连标准)接口、带poe(poweroverethernet)功能的rj45网络接口等。

插件部件有多个，根据实际的接入需求进行选择。插接部件的一端插在扩展板的插接扩展口，另一端通过线缆接入外部的视频信号源。插接部件的插接方式类似于pc服务器上热插拔硬盘的方式。扩展板通过插接扩展口为插接部件供电。也可以通过从插接部件露在mcu机壳外面的一端额外增加直流供电口。插接部件的功能由微型嵌入式系统或功能性芯片实现，插接部件属于现有技术产品其内部的信号转换方式在此不详细描述。

插接部件可实现多种功能，包含但不局限于：

1、负责异构视频信号的采集、转码、并传给扩展板。如：可以采集av、s端子、vga、hdmi接口视频。

2、转换异构mcu信息、解码异构mcu的复用信息。

3、外接wifi/lan/4g/5g模块，实现移动通讯。

4、扩展rj45口、其他功能性接口。

经插接部件转换后的视频信号，是主系统板能识别的数字信号视频流，通过扩展板汇聚的视频流，已经归于统一格式的视频流。由于插接部件有多个，可以同时连接多种外部设备，并将不同的视频源信号转换为统一格式的主系统板能识别的视频流。实现了将多种不同协议、不同格式的数据归于统一，使多种多样的设备同时接入视频网络的有益效果。

举例来说，插接部件通过外部线缆采集外部异构的s端子模拟视频信号，经插件部件转换成主系统能识别的统一的数字信号视频流，再通过扩展接口传给扩展板，扩展板通过总线传给主系统进行处理处理。

插接部件通过标准协议与扩展板通信，标准协议是指在业界公开发表的、被广泛应用的协议，如tcp/ip协议、udp协议等。

主系统板主要包括cpu、内存、视频交换矩阵芯片、通用输入输出接口和无线模块。视频交换矩阵用于接收扩展板和无线模块发送的音视频流，将音视频流解码编码、混流、处理、切换，按cpu控制指令将信息组合重整再发送出去。视频交换矩阵包括至少2个复用/解复用模块、控制模块、语音模块、图像模块和数据模块。音视频终端与其他mcu终端，将音视频流或复用流发送到复用/解复用模块，控制模块控制数据流向、使用复用/解复用模块将音视频流进行复用与解复，分别发送到语音模块、图像模块和数据模块进行压缩与分流处理，处理完成后又返回给复用/解复用模块，由复用/解复用模块对语音、图像和数据进行复用编码后再由复用/解复用模块发送到其他mcu节点或音视频终端。视频交换矩阵属于成熟的技术，其内部详细的信号转换、处理过程在此不详细描述。视频流应用端点是产生音视频与播放音视频的节点，通常是2个以上，如图2中的a、b、c、d。视频交换矩阵除使用专用硬件芯片实现，也可以使用通用计算芯片配合软件实现，如gpu通用计算加上mcu编码/解码软件。

主系统板的cpu采用现有成熟的中央处理芯片，可以是arm架构或x86等通用中央处理器，作为系统控制、计算中枢，负责系统的控制与大部份通用计算。运行内存使用ddr4或更新型的内存芯片颗粒，内存用于暂时存放cpu中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。通用输入输出接口包括但不限于vga(videographicsarray，视频图形阵列)接口、hdmi(highdefinitionmultimediainterface，高清多媒体接口)接口、3.5mm立体声输出接口、usb接口、rj45以太网口、rs232接口等。

在无线网络环境下，主系统板可以通过无线模块接收ipc(网络摄像机)、外接nas(网络存储)设备、其他网络视频设备发送的音视频信号。通过无线模块接收的音视频信号、以及通过扩展板发送的音视频信号，经过视频交换矩阵处理后，经通用输入输出接口发送出去。

本实用新型的可插接模块化的多功能视频网关，在可能接入多类视频设备的场景下，预先选好相应功能的插接部件并插接在扩展板上后，到现场只需给插接部件上插入各类信号线即可，通过信号线采集音视频信号即可，不需要安装各类第三方解码设备或转换信号的pc机，避免了现场复杂的连接调试工作。比如，在医院手术室需要进行一场介入手术的现场教学直播，现场的ipc摄像机信号可接以太网口(通用输入输出接口)采集信号，dsa设备的造影视频通过s端子信号转换插接部件来采集，心电监护设备的实时心电图通过av信号转换插接部件来采集，远程教室的影像通过级联插接部件传至手术室。这么多种信号的汇聚处理通过一台本实用新型的可插接模块化的多功能视频网关即可全部解决，现场插线即用，拔线即撤，大大简化部署工作。

主系统板运行操作系统及基础服务，基础服务包括ssh(secureshell，安全外壳协议)、vpn通信协议、http协议、管理控制系统、主流的流媒体服务器、内置视频会议管理、网络服务等。多数基础服务由主系统板上运行的软件实现，流媒体服务由软件配合编码/解码芯片实现或由纯软件计算实现。经主板视频处理芯片解码解混流后得到直播与以视频会议的视频流。由软件对外提供视频推流服务与对外被拉流的网络等流服务。直播及视频会议业务逻辑及信息服务是软件实现的。在未插入可插接部件进行功能扩展的情况,主机仅提功能用的基础对外接入功能：提供ipc(网络摄像)接入、级联mcu(本实用新型的相同系列产品通过网络相连)接入、外接nas(networkattachedstorage)网络存储设备，这些基础接入功能是由主系统板上的rj45网络口进行连接实现的。插入功能性插接部件后，能提供不限制种类的外部视频源输入以及增加一些原本主机没有的通讯能力。

以上仅为说明本实用新型的实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。