网络拓扑识别方法和LED显示屏控制系统与流程

网络拓扑识别方法和led显示屏控制系统
技术领域
1.本发明涉及网络通信及显示控制技术领域，尤其涉及一种网络拓扑识别方法以及一种led显示屏控制系统。


背景技术：

2.随着计算机的计算能力和存储能力的飞速发展，固定尺寸的屏幕显示技术和单一来源的视频内容已经不能再满足日益增长的海量信息显示需求。信息可视化作为信息化建设中重要组成部分，将多路视频输入各自经缩放之后叠加并显示在一个由“n屏幕
×
m屏幕”组成的led显示墙上，在物联网、智能交通网、智能电网以及数字化城市建设等领域中的需求越来越大。
3.在如图1所示的一种led显示屏控制系统中，发送卡电连接交换机的控制网口、并经由所述交换机的多个网口1～4分别电连接多个接收卡串，其中每一接收卡串包括级联的多个接收卡。在这种led屏显示控制系统的工作过程中，所有的接收卡发广播包并由交换机转发给发送卡，发送卡只能识别交换机连接多少个接收卡，无法获得交换机某一个网口具体连接的接收卡，从而导致发送卡无法识别接收卡之间的网络拓扑关系，而且网络拓扑不支持环状。


技术实现要素：

4.因此，为克服现有技术中的至少部分缺陷和不足，本发明实施例提供一种网络拓扑识别方法以及一种led显示屏控制系统。
5.具体地，本发明实施例提出的一种网络拓扑识别方法，应用于一种包括发送卡、多个交换机和多个接收卡的led显示屏控制系统，且所述多个接收卡通过所述多个交换机连接所述发送卡。所述网络拓扑识别方法包括：由发送卡输出包含第一标记值的第一广播包、接收所述第一广播包经过所述多个交换机和所述多个接收卡后形成的第一响应包、并对所述第一响应包进行标记值过滤以确定所述发送卡连接所述多个交换机的接口之间的备份关系；由发送卡输出包含第二标记值的第二广播包、接收所述第二广播包经过所述多个交换机和所述多个接收卡并逐一增加交换机结点信息后形成的第二响应包、并对所述第二响应包进行结点信息解析以确定所述多个交换机之间的备份关系；以及，由发送卡输出包含第三标记值的第三广播包、接收所述第三广播包经过所述多个交换机和所述多个接收卡并逐一增加交换机结点信息和接收卡结点信息后形成的第三响应包、并对所述第三响应包进行结点信息解析以确定所述多个交换机中互为备份交换机之间的网口连接关系和所述网口之间所连接的接收卡拓扑关系。
6.本发明实施例的网络拓扑识别方法，其由点到线、线到面，逐步增加网络拓扑细节，使得系统可以分阶段多次识别网络拓扑，简化了系统控制流程，使得系统更加智能化和灵活化。
7.在本发明一个实施例中，在所述第一广播包经过所述多个交换机和所述多个接收
卡的过程中，所述交换机和所述接收卡对所述第一广播包进行结点信息替换、但保持所述第一广播包包含的标记值为所述第一标记值以使所述第一响应包包含所述第一标记值。
8.另外，本发明实施例提出的一种led显示屏控制系统，包括：发送卡、多个交换机和多个接收卡，且所述多个接收卡通过所述多个交换机连接所述发送卡。其中，所述发送卡用于：输出包含第一标记值的第一广播包、接收所述第一广播包经过所述多个交换机和所述多个接收卡后形成的第一响应包、并对所述第一响应包进行标记值过滤以确定所述发送卡连接所述多个交换机的接口之间的备份关系；输出包含第二标记值的第二广播包、接收所述第二广播包经过所述多个交换机和所述多个接收卡并逐一增加交换机结点信息后形成的第二响应包、并对所述第二响应包进行结点信息解析以确定所述多个交换机之间的备份关系；以及，输出包含第三标记值的第三广播包、接收所述第三广播包经过所述多个交换机和所述多个接收卡并逐一增加交换机结点信息和接收卡结点信息后形成的第三响应包、并对所述第三响应包进行结点信息解析以确定所述多个交换机中互为备份交换机之间的网口连接关系和所述网口之间所连接的接收卡拓扑关系。
9.在本发明一个实施例中，在所述第一广播包经过所述多个交换机和所述多个接收卡的过程中，所述交换机和所述接收卡对所述第一广播包进行结点信息替换、但保持所述第一广播包包含的标记值为所述第一标记值以使所述第一响应包包含所述第一标记值。
10.在本发明一个实施例中，所述互为备份交换机之间的所述网口之间连接有多个接收卡串，且每一个所述接收卡串包括一个所述接收卡或级联的多个所述接收卡。
11.在本发明一个实施例中，每一个所述交换机为分线器，所述分线器包括控制接口、控制器、电连接在所述控制接口与所述控制器之间的第一收发器、多个网口、和分别电连接在所述多个网口与所述控制器之间的多个以太网phy芯片，所述控制接口用于电连接所述发送卡。
12.在本发明一个实施例中，所述控制器包括fpga器件或asic芯片。
13.在本发明一个实施例中，所述分线器还包括：级联接口和电连接在所述级联接口与所述控制器之间的第二收发器，所述级联接口用于电连接另一个所述分线器。
14.在本发明一个实施例中，所述发送卡包括视频输入接口电路、电连接所述视频输入接口电路的可编程逻辑器件、多个光口、和分别电连接在所述多个光口与所述可编程逻辑器件之间的多个光模块；所述分线器的所述控制接口为光口，且所述第一收发器为光模块。
15.在本发明一个实施例中，所述发送卡包括视频输入接口电路、电连接所述视频输入接口电路的可编程逻辑器件、多个第二网口、和分别电连接在所述多个第二网口与所述可编程逻辑器件之间的多个第二以太网phy芯片；所述分线器的所述控制接口为网口，且所述第一收发器为以太网phy芯片。
16.上述技术方案可以具有如下一个或多个优点：本发明实施例的网络拓扑识别由点到线、线到面，逐步增加网络拓扑细节，使得系统可以分阶段多次识别网络拓扑，简化了系统控制流程，使得系统更加智能化和灵活化。再者，网络链接支持环状拓扑，可以做到网口数据备份。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为现有技术的一种led显示屏控制系统的结构示意图。
19.图2本发明实施例提出的一种led显示屏控制系统的结构示意图。
20.图3a为图2所示交换机为分线器时的一种结构示意图。
21.图3b为图2所示发送卡的一种结构示意图。
22.图3c为图2所示发送卡的另一种结构示意图。
23.图4为本发明实施例提出的另一种led显示屏控制系统的结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
25.本发明实施例提供的一种网络拓扑识别方法适合应用于图2所示的led显示屏控制系统20。如图2所示，所述led显示屏控制系统20包括：发送卡s1，多个交换机例如sw1.1、sw2.1、sw1.2及sw2.2，和多个接收卡例如rx0～rx1、ry0～ry2、rz0～rz2及rp0～rp2。
26.由图2可知，整个led显示屏控制系统20的组成主要有三个部分，分别为：接收卡部分、交换机部分和发送卡部分。设发送卡s1的两个接口分别为s1p0及s1p2，设交换机sw1.1的控制接口为sw1.1m、级联接口为sw1.1s、以及多个网口分别为sw1.1p0～sw1.1pn，设交换机sw2.1的控制接口为sw2.1m、级联接口为sw2.1s以及多个网口分别为sw2.1p0～sw2.1pn，设交换机sw1.2的控制接口为sw1.2m以及多个网口分别为sw1.2p0～sw1.2pm，设交换机sw2.2的控制接口为sw2.2m以及多个网口分别为sw2.2p0～sw2.2pm；分线器各个接口间和发送卡各个接口间在网络拓扑识别过程中不能相互转发数据，以确保网络拓扑识别用广播包是单方传送的，例如发送卡s1的数据接口s1p0作为广播包的发送端口时不再作为广播包的接收端口，交换机sw2.1的控制接口sw2.1m作为广播包的接收端口时级联接口sw2.1s和网口sw2.1p0～sw2.1pn作为广播包的发送端口，或者交换机sw2.1的级联接口sw2.1s和网口sw2.1p0～sw2.1pn作为广播包的接收端口时控制接口sw2.1m作为广播包的发送端口。
27.承上述，本实施例的网络拓扑识别方法例如包括以下三个步骤：
28.(i)确定发送卡连接各个交换机的接口之间的备份关系
29.具体地，由发送卡输出包含第一标记值的第一广播包、接收所述第一广播包经过所述多个交换机和所述多个接收卡后形成的第一响应包、并对所述第一响应包进行标记值过滤以确定所述发送卡连接所述多个交换机的接口之间的备份关系。
30.例如，发送卡s1通过接口s1p0发送包含flag＝0(对应第一标记值)的广播包(对应第一广播包)，交换机sw2.1通过控制接口sw2.1m接收到所述广播包后进行结点信息替换例如将广播包中的发送卡结点信息替换成交换机标识sw2.1、并通过网口sw2.1p0～sw2.1pn
和级联接口sw2.1s转发出去。
31.由网口sw2.1p0～sw2.1pn转发出去的广播包通过接收卡rx0～rx1、接收卡ry0～ry2及网口sw1.1p0～sw1.1pn输入至交换机sw1.1。
32.由级联接口sw2.1s转发出去的广播包通过控制接口sw2.2m输入至交换机sw2.2，再由交换机sw2.2进行结点信息替换后通过网口sw2.2p0～sw2.2pm、接收卡rz0～rz2、接收卡rp0～rp2及网口sw1.2p0～sw1.2pm输入至交换机sw1.2，之后由交换机sw1.2进行结点信息替换后通过控制接口sw1.2m及级联接口sw1.1s输入至交换机sw1.1。
33.然后，交换机sw1.1对从网口sw1.1p0～sw1.1pn和级联接口sw1.1s输入的各个广播包进行结点信息替换形成相对应的响应包(对应第一响应包)通过控制接口sw1.1m传送至发送卡s1的接口s1p2。
34.最后，发送卡s1对接口s1p2接收的各个响应包进行flag过滤，当检测到响应包所包含的flag为0时，确定接口s1p2与接口s1p0为备份关系。此处值得一提的是，进行结点信息替换操作有利于后续结点稳定识别，从而可以提升识别速度及精度。
35.(ii)确定交换机之间的备份关系
36.由发送卡输出包含第二标记值的第二广播包、接收所述第二广播包经过所述多个交换机和所述多个接收卡并逐一增加交换机结点信息后形成的第二响应包、并对所述第二响应包进行结点信息解析以确定所述多个交换机之间的备份关系。
37.例如，发送卡s1通过接口s1p0发送包含flag＝1(对应第二标记值)的广播包(对应第二广播包)，交换机sw2.1通过控制接口sw2.1m接收到所述广播包后增加交换机结点信息例如将交换机标识sw2.1添加至广播包且保留广播包内已有的结点信息、并通过网口sw2.1p0～sw2.1pn和级联接口sw2.1s转发出去。
38.由网口sw2.1p0～sw2.1pn转发出去的广播包通过接收卡rx0～rx1、接收卡ry0～ry2及网口sw1.1p0～sw1.1pn输入至交换机sw1.1。
39.由级联接口sw2.1s转发出去的广播包通过控制接口sw2.2m输入至交换机sw2.2，再由交换机sw2.2增加自身的结点信息(交换机结点信息)至广播包后通过网口sw2.2p0～sw2.2pm、接收卡rz0～rz2、接收卡rp0～rp2及网口sw1.2p0～sw1.2pm输入至交换机sw1.2，之后由交换机sw1.2增加自身的结点信息至广播包后通过控制接口sw1.2m及级联接口sw1.1s输入至交换机sw1.1。
40.然后，交换机sw1.1对从网口sw1.1p0～sw1.1pn和级联接口sw1.1s输入的各个广播包增加自身的结点信息形成相对应的响应包(对应第二响应包)通过控制接口sw1.1m传送至发送卡s1的接口s1p2。
41.最后，发送卡s1对数据接口s1p2接收的各个响应包进行结点信息解析，例如对应图2所示网络拓扑可以识别到链接关系：
42.s1p0-》sw2.1-》sw1.1，
43.s1p0-》sw2.1-》sw2.2-》sw1.2-》sw1.1；
44.从而可以得知交换机sw2.1与交换机sw1.1为备份关系，交换机sw2.2与交换机sw1.2为备份关系。
45.(iii)确定多个交换机中互为备份交换机之间的网口连接关系和所述网口之间所连接的接收卡
46.具体地，由发送卡输出包含第三标记值的第三广播包、接收所述第三广播包经过所述多个交换机和所述多个接收卡并逐一增加交换机结点信息和接收卡结点信息后形成的第三响应包、并对所述第三响应包进行结点信息解析以确定所述多个交换机中互为备份交换机之间的网口连接关系和所述网口之间所连接的接收卡拓扑关系。
47.例如，发送卡s1通过接口s1p0发送包含flag＝2(对应第三标记值)的广播包(对应第三广播包)，交换机sw2.1通过控制接口sw2.1m接收到所述广播包，增加交换机结点信息后通过网口sw2.1p0～sw2.1pn和级联接口sw2.1s转发出去；对于网口sw2.1pn转发出去的广播包而言，其增加的交换机结点信息比如包含交换机标识比如sw2.1和网口标识比如pn；对于级联接口sw2.1s转发出去的广播包而言，其增加的交换机结点信息比如仅包含交换机标识比如sw2.1(当然也可以进一步包含级联接口标识比如s)。
48.由网口sw2.1p0～sw2.1pn转发出去的广播包通过接收卡rx0～rx1、接收卡ry0～ry2及网口sw1.1p0～sw1.1pn并逐一增加接收卡结点信息后输入至交换机sw1.1；对于网口sw2.1p0转发出去的广播包，其依次经过接收卡rx0和接收卡rx1，因而依次会增加接收卡标识rx0和接收卡标识rx0作为接收卡结点信息；对于网口sw2.1pn转发出去的广播包，其依次经过接收卡ry0、接收卡ry1和接收卡ry2，因而依次会增加接收卡标识ry0、接收卡标识ry1和接收卡标识ry2作为接收卡结点信息。
49.由级联接口sw2.1s转发出去的广播包通过控制接口sw2.2m输入至交换机sw2.2，再由交换机sw2.2增加交换机结点信息至广播包后通过网口sw2.2p0～sw2.2pm、接收卡rz0～rz2、接收卡rp0～rp2及网口sw1.2p0～sw1.2pm输入至交换机sw1.2，之后由交换机sw1.2增加交换机结点信息至广播包后通过控制接口sw1.2m及级联接口sw1.1s输入至交换机sw1.1。对于网口sw2.2p0转发出去的广播包，其在增加包含交换机标识sw2.2及网口标识p0的交换机结点信息后将依次增加接收卡标识rz0、接收卡标识rz1、接收卡标识rz2等接收卡结点信息和包含交换机标识sw1.2及网口标识p0的交换机结点信息，对于网口sw2.2pm转发出去的广播包，其在增加包含交换机标识sw2.2及网口标识pm的交换机结点信息后将依次增加接收卡标识rp0、接收卡标识rp1、接收卡标识rp2等接收卡结点信息和包含交换机标识sw1.2及网口标识pm的交换机结点信息。
50.然后，交换机sw1.1对从网口sw1.1p0～sw1.1pn输入的广播包分别增加包含交换机标识sw1.1及相应的网口标识p0/pn的交换机结点信息形成相对应的响应包(对应第三响应包)通过控制接口sw1.1m传送至发送卡s1的接口s1p2，以及对从级联接口sw1.1s输入的广播包增加包含交换机标识sw1.1的交换机结点信息形成相对应的响应包(对应第三响应包)通过控制接口sw1.1m传送至发送卡s1的接口s1p2。
51.最后，发送卡s1对接口s1p2接收的各个响应包进行结点信息解析，例如对应图2所示网络拓扑可以识别到链接关系：
52.s1p0-》sw2.1p0-》rx0-》rx1-》sw1.1p0，
53.s1p0-》sw2.1pn-》ry0-》ry1-》ry2-》sw1.1pn，
54.s1p0-》sw2.1-》sw2.2p0-》rz0-》rz1-》rz2-》sw1.2p0-》sw1.1，
55.s1p0-》sw2.1-》sw2.2pm-》rp0-》rp1-》rp2-》sw1.2pp-》sw1.1；
56.从而可以得知各个交换机的各个网口的连接关系以及各个网口所连接的接收卡拓扑关系。
57.由上可知，本发明实施例的网络拓扑识别方法由点到线、线到面，逐步增加网络拓扑细节，使得系统可以分阶段多次识别网络拓扑，简化了系统控制流程，使得系统更加智能化和灵活化。再者，网络链接支持环状拓扑，可以做到网口数据备份。
58.作为本发明的一个具体实施方式，所述交换机sw1.1、sw2.1、sw1.2及sw2.2中的每一者为分线器。图3a示出交换机sw1.1为分线器时的一种结构示意图。在图3a中，交换机sw1.1包括控制接口31、收发器32、控制器33、多个以太网phy芯片34、多个网口35、收发器36和级联接口37。所述收发器32电连接在所述控制接口31和所述控制器33之间，所述多个以太网phy芯片34分别电连接在所述多个网口35与所述控制器33之间，所述收发器36电连接在所述级联接口37与所述控制器33之间，所述控制接口31用于电连接所述发送卡s1，所述级联接口37用于电连接另一个交换机比如分线器，所述控制器33例如包括fpga(field programmable gate array，现场可编程门阵列)器件或asic(application specific integrated circuits，专用集成电路)芯片。在一个实施方式中，所述控制接口31为光口，相应地所述收发器32为光模块比如sfp光模块比如10g、25g、40g或100g光模块；在另一个实施方式中，所述控制接口31为网口，相应地所述收发器32为以太网phy芯片比如5g或10g以太网phy芯片。类似地，所述级联接口37为光口或网口，相应地所述收发器36为光模块或以太网phy芯片。再者，每个以太网phy芯片34例如是1g、2g或5g以太网phy芯片。值得一提的是，交换机sw2.1、sw1.2及sw2.2可以具有图3a所示结构，又或者交换机sw1.2和sw2.2可以省略掉图3a所示结构中的收发器36和级联接口37。
59.参见图3b，作为本发明的一个具体实施方式，所述发送卡s1例如包括：视频输入接口电路41、可编程逻辑器件43、多个以太网phy芯片45和多个网口47。所述可编程逻辑器件43电连接所述视频输入接口电路41，且例如是fpga器件。所述视频输入接口电路41例如包括hdmi、dvi和/或dp等数字视频接口和电连接在所述数字视频接口与所述可编程逻辑器件43之间的视频解码器，又或者包括电连接所述可编程逻辑器件43的sdi视频接口。所述多个以太网phy芯片45分别电连接在所述多个网口47与所述可编程逻辑器件43之间，其分别可以是5g以太网phy芯片或10g以太网phy芯片。
60.参见图3c，作为本发明的另一个具体实施方式，所述发送卡s1例如包括：视频输入接口电路41、可编程逻辑器件43、多个光模块46和多个光口48。所述可编程逻辑器件43电连接所述视频输入接口电路41，且例如是fpga器件。所述视频输入接口电路41例如包括hdmi、dvi和/或dp等数字视频接口和电连接在所述数字视频接口与所述可编程逻辑器件43之间的视频解码器，又或者包括电连接所述可编程逻辑器件43的sdi视频接口。所述多个光模块46分别电连接在所述多个光口48与所述可编程逻辑器件43之间，其分别可以是10g、25g、40g或100g光模块。
61.此外，从图2还可以得知，多个交换机sw1.1、sw2.1、sw1.2及sw2.2中互为备份交换机之间的网口之间连接有多个接收卡串，且每一个所述接收卡串包括一个所述接收卡或级联的多个所述接收卡。举例来说，交换机sw1.1与sw2.1之间的网口sw1.1p0与sw2.1p0之间和网口sw1.1pn与sw2.1pn之间各连接有一个接收卡串，共计两个接收卡串，也即接收卡串rx0-rx1和接收卡串ry0-ry1-ry2；类似地，交换机sw1.2与sw2.2之间的网口sw1.2p0与sw2.2p0之间和网口sw1.2pm与sw2.2pm之间各连接有一个接收卡串，共计两个接收卡串，也即接收卡串rz0-rz1-rz2和接收卡串rp0-rp1-rp2。当然，可以理解的是，在实际应用场合，
互为备份交换机之间也可能只连接有一个接收卡串，又或者连接有更多接收卡串。再者，对于单个接收卡串，其可以是一个接收卡，也可以是级联的多个接收卡。
62.再者，值得说明的是，本发明实施例的led显示屏控制系统20的交换机并不限于图2所示的四个，也可以其他数量，例如图4所示的两个。此外，所述交换机也并不限制为分线器，也可以是带有光口和网口的光电转换器。
63.另外，可以理解的是，前述各个实施例仅为本发明的示例性说明，在技术特征不冲突、结构不矛盾、不违背本发明的发明目的前提下，各个实施例的技术方案可以任意组合、搭配使用。
64.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。