[发明专利]IP码流热备份切换器

说明书

技术领域

本发明涉及数字前端设备，具体涉及一种利用千兆IP设备传输数字电视码流的数字电视前端设备双机热备份切换器。

背景技术

随着数字电视、三网融合等技术的发展，一个数字电视网络需要传输的节目数量和总带宽比以前有了成倍的增加。如果依旧采用传统的异步串行接口（ASI）在信源设备，码流复用和加扰设备以及调制设备之间传输数字电视码流，由于受到ASI物理带宽216Mbps上限的限制，会出现设备体积庞大、外部接口数量和设备数量太多的问题。为了解决这一瓶颈，数字电视前端设备厂商现在普遍采用了利用千兆IP设备传输数字电视码流。

IP化数字电视前端设备可应用于广播和视频点播（VOD）领域。这些领域的服务质量（QoS）的要求很高，需要整个系统能够7*24小时稳定可靠运行，即传输到终端用户的码流不得出现任何中断和丢包。因此在实际部署系统时，都会要求其核心码流处理设备采用双机热备份。这就要求主、备用设备都能同时接收到信源设备传来的信号。

目前有两种实现方法实现双机热备。第一种方式，在物理上采用两套完整的系统，包括核心交换机。这种方式系统所采用的设备数量很多，成本较高，同时系统的拓扑结构也很复杂。第二种方式借助于交换机的组播功能来实现，所有信源设备将信息流通过组播方式发给核心处理设备。这要求核心交换机支持组播，而所有的信源设备都通过组播发送数据，这样其应用场景会收到一些限制。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种IP码流热备份切换器，将来自千兆以太网的实时数字电视码流数据，在备份切换开关内部进行数据路由和交换处理，使得在不需要应用新的MAC地址和IP地址的情况下，以及在单播、组播和广播模式下，均能实现数据在数据处理设备的主机和备机之间进行灵活切换，解决了现有技术中存在的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种IP码流热备份切换器，所述的切换器包括高速数字信号处理逻辑单元和多个千兆以太网接口，多个千兆以太网接口中，至少包括一个一级数据输入端口和两个一级数据输出端口；一级数据输入端口用网线连接到输入端交换机上，用来接收信源设备传来的数据，两个一级数据输出端口一个为第一级数据处理设备的主机输出端口，另一个为第一级数据处理设备的备机的数据输出端口，而两个一级数据输出端口分别通过网线连接到对输入码流进行第一级处理的设备主机和备机的数据输入端口，切换器的千兆以太网接口还包括至少一个监控端口，监控端口通过网线连接到监控用交换机，并通过监控用交换机与各个核心数据处理设备的管理端口实现连接，用来收集各个外接核心码流处理设备的工作状态；所述的高速数字信号处理逻辑单元与各个千兆以太网接口进行信号连接，负责处理IP数据信号并根据监控协议，得知各级设备的主机和备机是否工作正常，需要时，则进行主、备机切换，以及内部的数据路由逻辑控制，再将切换信号发送给射频切换器的控制端。

更进一步的技术方案是：

所述的千兆以太网接口中，仅包括一级数据输入端口和一级数据输出端口，所述的高速数字信号处理逻辑单元包括千兆以太网数据链路层处理逻辑模块、一级路由逻辑模块、监控逻辑模块、射频切换控制端口；

其中，一级数据路由逻辑模块将从一级数据输入端口的RX脚收到的数据缓存到其内部的接收FIFO中，然后随即发送到两个一级数据输出端口的TX脚，实现数据复制；一级数据路由逻辑将来自主用一级数据输出端口的RX脚的数据回送到一级数据输入端口的TX脚，而将来自备用一级数据输出端口的RX脚的数据丢弃；这样做是为了保证输入端交换机只能接收到主用一级数据处理设备的ARP应答和IGMP包，以避免地址解析冲突，

监控逻辑模块通过监控端口获得各个核心数据处理设备的数据信息，定时地向数据处理设备发送状态查询数据包（心跳和状运行态查询，可以采用私有协议，也可以采用诸如SNMP的标准设备管理协议），通过解析设备回传的应答数据包，以及是否出现应答超时，监控逻辑模块可以得知一级数据处理设备的主用设备和备用设备是否工作正常，监控逻辑模块根据主用一级数据处理设备的工作状态是正常还是异常，控制一级数据路由逻辑中的一级数据开关选择连接主用还是备用端口；

射频切换控制端口与射频切换器的控制端相连，负责将切换信号输出。

本发明还可以是：

所述的多个千兆以太网接口包括一级数据输入、输出端口和二级数据输入、输出端口；二级数据输入端口有两个，分别用网线连接到主用和备用一级数据处理设备的数据输出端口，二级数据输出端口也有两个，分别用网线连接主用和备用二级数据处理设备的数据输入端口。