CN104468697A - 一种电台数据传输负载分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电台数据传输负载分配方法，包括以下步骤：A、业务接收；B、业务打包；C、计算节目文件的传输权值；D、依据传输权值分配传输序列和传输通道，传输数据；E、一致性检测；F、可信度验证；G、业务解包重定向；步骤C中，传输权值计算因子包括节目类别优先权、节目长度优先权、人员级别优先权和工作站优先权。针对单个节目文件，当有至少两个传输通道可以分配时，选择优先权最高的传输通道；当节目文件在排队过程中出现空闲的可分配的传输通道时，进行重分配处理。本方案实现传输线程优化，实现了多隔离传输设备间的任务均衡，提高了传输效率并实现传输通道冗余，适用于广电***等内外网之间的数据传输。

Description

一种电台数据传输负载分配方法
技术领域
本发明属于广电领域，涉及计算机软件、安全数据隔离技术，特别涉及一种广电***内制播内网和综合业务网之间文件数据交互时的负载均衡导向分配方法。
背景技术
广播电台由于其业务的特殊性，对网络安全要求极高，电台采用内外网隔离的方式，内网是指安全隔离的制作和播出网络，外网是指和互联网相连的综合业务网。网闸、数据桥等安全文件传输设备，解决了广播电台内外网之间安全数据交互，为了提高两个网络之间的传输速度，电台会采用多台隔离设备实现两个网络之间的数据传输。但是，在传统模式下，多台网间文件传输设备只能针对不同业务部署，只能通过分业务分通道实现简单并行传输，不能针对广电业务需求实现通道冗余和业务分流和业务导向分配。
中华人民共和国国家知识产权局于2010年07月14日公开了申请公布号为CN101778114A的专利文献，名称是一种基于负载均衡的流媒体业务多路并行传输方法，其包括候选集的选取、激活集的选取、流媒体业务流量的分配和网络过载时的处理。候选集满足信噪比约束和负载约束；激活集的选取为网络侧的JMRRM模块根据多模终端能够接入的网络的类型和数量,在候选网络表中为该类型的网络查找相应数量的具有较小负载强度的网络,构成激活集。此对接入网络的选择综合考虑了无线网络的质量与拥塞程度,以保证流媒体业务高效快速地到达接收端,引入了候选集和激活集,在网络过载的情况下可以利用两个集合快速地进行负载均衡,避免了拥塞，但是不适用于广播电台内网和外网之间传输数据是否的负载均衡控制。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的多台网间文件传输设备只能针对不同业务部署，只能通过分业务分通道实现简单并行传输，不能针对广电业务需求实现通道冗余和业务分流和业务导向分配等的技术问题，提供一种可以针对要传输的文件的性质进行优先级排序、合理选择传输顺序和传输通道的电台数据传输负载分配方法。
本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种电台数据传输负载分配方法，包括以下步骤：
A、业务接收；
B、业务打包；
C、计算节目文件的传输权值；
D、依据传输权值分配传输序列和传输通道，传输数据；
E、一致性检测；
F、可信度验证；
G、业务解包重定向；
步骤C中，传输权值计算因子包括节目类别优先权、节目长度优先权、人员级别优先权和工作站优先权。
本方案通过增加业务接收、分配和重定向环节，修改业务文件顺序模式为并发传输模式，有效提高传输效率。
作为优选，节目类别优先权PC包括以下10个级别：0、未分配，保留；1、保留；2、控制信息及数据库数据；3、用于扩展，4、新闻，5、素材或歌曲；6、长节目；7、用于扩展；8、***批量更新节目；9、用于扩展；
节目长度优先权PL包括以下10个级别：0、未分配；1、用于扩展；2、节目文件体积小于1M；3、用于扩展；4、文件体积大于或等于1M且L≤2分钟；5、2分钟<L≤5分钟；6、5分钟<L≤30分钟；7、30分钟<L≤60分钟；8、60分钟<L；9、用于扩展；
L为节目时长；
人员级别优先权PP包括以下10个级别：0、***管理员；1、用于扩展；2、用于扩展；3、新闻发送；4、用于扩展；5、节目采编；6、用于扩展；7、用于扩展；8、机器批量更新；9、用于扩展；
工作站优先权PS包括以下10个级别：0、***管理站；1、用于扩展；2、用于扩展；3、新闻剪辑站；4、用于扩展；5、办公电脑；6、用于扩展；7、用于扩展；8、批量更新任务机；9、用于扩展。
作为优选，节目文件的传输权值P根据以下公式计算得到：
P＝f(Pa)×(λCPC+λLPL+λPPP+λSPS)
其中，Pa＝PC×PP×PS
当Pa＝0时，f(Pa)＝0；当Pa≠0时，f(Pa)＝1；
λC、λL、λP和λS为权值系数，根据需要进行设定，默认情况下λC＝λL＝λP＝λS＝0.25；
传输权值P越小，传输优先级越高。
通过设置f(Pa)函数，可以实现在紧急状态下，赋予某人/某机器/某类节目可以得到超级优先权，以最高优先权实现节目发送。
作为优选，对于非定时业务的节目文件，当等待时间超过最大等待时间后，优先权提升为最高，排入传送队列，避免等待时间过长，保证任何一个用户的正常使用。
作为优选，传输通道根据以下方式分配：
当只有1个传输通道时，按照优先权顺序依次传递；
当有2个传输通道时，将一个传输通道作为固定的大文件专用通道，非大文件按照优先权顺序依次通过另一个传输通道传递；
当有3个传输通道时，当有大文件时，将第一个传输通道作为固定的大文件专用通道，如果其余两个传输通道没有数据，则分配第二个传输通道来传输大文件，第三个通道不能被大文件占用，如果有高优先权的非大文件到达，则第二个传输通道退出传输大文件，将非大文件按优先权分配到第二个和第三个传输通道传送；如果没有大文件，则所有非大文件按照优先权顺序分配到3个传输通道上传输；
当有N个传输通道，N≥4时，将一个传输通道作为固定的大文件专用通道，如果非大文件专用通道空余两个以上，则依次分配空余的传输通道来传输大文件，第N个传输通道和第N-1个传输通道保留，不分配给大文件占用；
节目时长大于45分钟的节目文件为大文件。
作为优选，针对单个节目文件，当至少有两个传输通道可以分配时，选择优先权最高的传输通道，传输通道的优先权计算方式如下：
Cpi＝f(Ti)×Pci
Cpi为第i个传输通道的优先权；f(Ti)由通道轮循间隔Tr和排队时间Tc决定，当Tr＞Tc时，f(Ti)＝1；当Tr≤Tc时，f(Ti)＝0；Pci为第i个传输通道的基准优先权，包括以下5个级别：0、用于扩展，1、设备正常，2、用于扩展，3、设备可能有故障，4、用于扩展，-1、设备故障；Cpi＞0时，第i个通道可以进入候选队列，Cpi越小则优先权最高，Cpi≤0，则此通道不可选。
物理传输设备在传递文件时，会定时扫描原始目录，发现存在文件后会发起传输，这个扫描是周期的，扫描的周期就是通道轮循间隔时间，此数值可以在设备上设置调整，一般为20秒。
作为优选，排队时间Tr为此通道待传输队列中的各个节目文件的预计传输时间之和，各类节目文件的预计传输时间如下：数据库信息为2秒；L≤10分钟的音频文件为20秒；10分钟≤L≤30分钟的音频文件为45秒；30分钟≤L≤60分钟的音频文件为60秒；L≥60分钟的音频文件为80×L/60秒；
L为节目时长。
作为优选，节目文件传输之前，对节目文件提取特征码并一并传输，一致性检测具体为：接收端接收到文件后再次提取特征码并和原特征码进行对比，如果两个特征码一致则文件才传输正确，进入下一步骤；如果两个特征码不一致则发出重传要求，返回步骤B。
作为优选，文件在传输前，还根据文件生成的特征码、用户设置的密钥和加密算法，生成文件传输验证码，文件传输验证码也发送到接收端，接收端进行可信度验证，可信度验证具体为：当接收到文件特征码后根据用户配置的密钥和加密算法，计算出文件传输验证码和原验证码进行对比，如果两个验证码一致才将文件送入任务解包和重定向流程，如果两个验证码不一致，判定此业务文件为非法发起文件，则将文件丢弃。
作为优选，实现业务文件传输通道数量可以无限扩展，并实现通道的热备和冗余。
本方案依照广播电台的业务特点，根据发起任务的客户端名称、节目文件类别、发起用户、文件大小，依据制定的传输优先级算法对业务文件进行二次封装并修改文件名标志优先级标签，放入传输缓冲池；分配器定时读取隔离传输设备的运载状态和传输完成预期，根据缓冲池内文件优先先级，将文件放入对应的传输通道；根据传输完成情况发起重传或结束对应的传输线程。
本发明带来的实质性效果是，实现传输线程优化，实现了多隔离传输设备间的任务均衡，提高了传输效率并实现传输通道冗余，并通过质量监测实现传输业务的可靠性。
附图说明
图1是本发明的一种业务处理流程图；
图2是本发明的一种任务分配算法调度案例示意图；
图3是本发明的一种业务流转逻辑判断图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种电台数据传输负载分配方法，依据负载导向分配器完成。
本方案针对广播电台的业务特点，在原有流程中***了传输质量监测和业务分级管控，采用业务接收、业务封装、业务调度、业务监测、业务反馈、业务传输、业务还原一系列步骤，从简单的并行传输改造为并行接收业务-集中调度业务-并行传输任务，实现了针对广播电台文件数据交互业务具备传输质量控制的负载导向分配器设计。
负载导向分配器主要有两部分组成，任务发起端A和任务接收端B，分别部署于位于传输设备两端的两台设备上组成一个单向业务传送导向分配器，对于双向业务也只需部署于两台设备上。其中业务发起端包含了业务接收、业务打包，业务权值计算及标签、通道监测、业务分配(传输序列分配和通道分配)、一致性检查等六大业务模块，将原有的传输业务数据打包并根据设定权值分配后，根据规则分发到各个隔离设备进行传输，再由业务接收端接收传递的任务并重定向到各个原有业务通道完成传输序列，并对传输的文件进行一致性监测，保证传输的完整性和可靠性。
负载导向分配器主要实现三个功能：
(1)根据发起任务的性质进行优先级调度分配；
(2)对隔离传输设备的可用性检测并实现负载均衡和热备。
(3)对完成的任务实现一致性监测。
根据广播业务的特点，负载导向分配器根据任务的4种类型进行优先级判断并在文件名上打上信息标签，优先级包括：
1.节目类别优先权PC，分为若干大级，每个大级中支持若干小级。
2.节目长度优先权PL，分为若干大级，每个大级中支持若干小级。
3.人员级别的优先权PP，分为若干大级，每个大级中支持若干小级。
4.工作站的优先权PS，分为若干大级，每个大级中支持若干小级。
根据广播业务的特点，负载导向分频器根据任务的4种类型进行优先级判断，任务类型包括：
(1)节目类别优先级
(2)节目长度优先级
(3)人员级别优先级
(4)工作站优先级
优先权判定算法如下：
优先权P以绝对值小者为高优先权，例如A文件优先权为2.9，B文件优先权为3.4，则A文件传输优先权高于B。
1、节目类别优先权PC，从0分配到9共分为10个大级，每个大级中支持若干小级别优先权分配，从外到内的节目传输种类：***文件，长节目文件，素材/歌曲，新闻，其他。
2、节目长度优先权PL，从0分配到9共分为10个大级，每个大级中支持若干小级别优先权分配。
优先权 节目长度 优先权介绍 备注
0 未分配 最高优先权
1 用于扩展
2 小于1M
3 用于扩展
4 L≤2Min 排队发送
5 2<L≤5min 排队发送
6 5<L≤30min 排队发送
7 30<L≤60min 排队发送
8 60<L 排队发送
9 用于扩展
3、人员级别的优先权PP，从0分配到9共分为10个大级，每个大级中支持若干小级别优先权分配。
优先权 人员级别 优先权介绍 备注
0 ***管理员 最高优先权
1 用于扩展
2 用于扩展
3 新闻发送 排队发送
4 用于扩展
5 节目采编 排队发送
6 用于扩展
7 用于扩展
8 机器批量更新 定时发送
9 用于扩展
4、工作站的优先权PS，从0分配到9共分为10个大级，每个大级中支持若干小级别优先权分配。
优先权 机器优先权 优先权介绍 备注
0 ***管理站 最高优先权
1 用于扩展
2 用于扩展
3 新闻剪辑站 排队发送
4 用于扩展
5 办公电脑 排队发送
6 用于扩展
7 用于扩展
8 批量更新任务机 定时发送
9 用于扩展
汇总数据传输权值P＝f(Pa)×(λCPC+λLPL+λPPP+λSPS)
其中：Pa＝PC×PP×PS
当Pa＝0时，f(Pa)＝0；当Pa≠0时，f(Pa)＝1；
λC、λL、λP和λS为权值系数，可以根据***性能优化调整，默认情况下λC＝λL＝λP＝λS＝0.25。
优先权的动态升级，对于一个正常优先权(不是定时业务)，应规定一绝对等待时间，例如Nmin，等候超过此时间，优先权提升为最高，排入传送队列。
传输通道的调度分配如下：
1、任务预估
文件在传输时，需要根据文件的大小评估递交***任务传输预估时间，作为排队信息。文件开始排队时，需评估等待时间，若空闲通道出现后，及时计算是换通道排队还是在原通道等待调度。任务传输预估时间根据隔离设备的传输速率可以进行调整，默认如下表：
Tr＝通道轮循间隔Tc＝排队时间
当Tr＞Tc时，f(Ti)＝1；当Tr≤Tc时，f(Ti)＝0
2、通道优先权
由于启用了多套隔离传输设备(支持任意多套)，对传输通道也进行优先权配置，使之对应于传输队列，实现业务传输均衡和通道热备。
关于隔离传输设备(传输通道)的优先权配置Pci：
优先权 机器优先权 优先权介绍 备注
0 用于扩展 备用
1 设备正常 进入候选队列
2 用于扩展 备用
3 设备可能有故障 最后一个被选
4 用于扩展 备用
5 设备故障 退出候选队列
3、通道分配原则与通道动态可用性
通道可用优先权Cpi＝f(Ti)×Pci
本方案中，根据整个***的隔离设备数量，为不同的设备设定传输策略。传输策略定义如下表：
文件传输前，对文件提取特征码(采用MD5算法)并一并传输，在接收端对接收的文件再次提取特征码并和原特征码对比，如一致则文件传输正确，如不一致，发出重传要求。
数据导向分配器任务分配算法调度案例如图2所示。
数据导向分配器业务流转逻辑判断图如图3所示。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了节目文件、优先权等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种电台数据传输负载分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、业务接收；
B、业务打包；
C、计算节目文件的传输权值；
D、依据传输权值分配传输序列和传输通道，传输数据；
E、一致性检测；
F、可信度验证
G、业务解包重定向；
步骤C中，传输权值计算因子包括节目类别优先权、节目长度优先权、人员级别优先权和工作站优先权。
2.根据权利要求1所述的一种电台数据传输负载分配方法，其特征在于，节目类别优先权PC包括以下10个级别：0、未分配，保留；1、保留；2、控制信息及数据库数据；3、用于扩展，4、新闻，5、素材或歌曲；6、长节目；7、用于扩展；8、***批量更新节目；9、用于扩展；
节目长度优先权PL包括以下10个级别：0、未分配；1、用于扩展；2、节目文件体积小于1M；3、用于扩展；4、文件体积大于或等于1M且L≤2分钟；5、2分钟<L≤5分钟；6、5分钟<L≤30分钟；7、30分钟<L≤60分钟；8、60分钟<L；9、用于扩展；
L为节目时长；
人员级别优先权PP包括以下10个级别：0、***管理员；1、用于扩展；2、用于扩展；3、新闻发送；4、用于扩展；5、节目采编；6、用于扩展；7、用于扩展；8、机器批量更新；9、用于扩展；
工作站优先权PS包括以下10个级别：0、***管理站；1、用于扩展；2、用于扩展；3、新闻剪辑站；4、用于扩展；5、办公电脑；6、用于扩展；7、用于扩展；8、批量更新任务机；9、用于扩展。
3.根据权利要求2所述的一种电台数据传输负载分配方法，其特征在于，节目文件的传输权值P根据以下公式计算得到：
P＝f(Pa)×(λCPC+λLPL+λPPP+λSPS)
其中，Pa＝PC×PP×PS
当Pa＝0时，f(Pa)＝0；当Pa≠0时，f(Pa)＝1；
λC、λL、λP和λS为权值系数；
传输权值P越小，传输优先级越高。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种电台数据传输负载分配方法，其特征在于，对于非定时业务的节目文件，当等待时间超过最大等待时间后，优先权提升为最高，排入传送队列。
5.根据权利要求1所述的一种电台数据传输负载分配方法，其特征在于，传输通道根据以下方式分配：
当只有1个传输通道时，按照优先权顺序依次传递；
当有2个传输通道时，将一个传输通道作为固定的大文件专用通道，非大文件按照优先权顺序依次通过另一个传输通道传递；
当有3个传输通道时，当有大文件时，将第一个传输通道作为固定的大文件专用通道，如果其余两个传输通道没有数据，则分配第二个传输通道来传输大文件，第三个通道不能被大文件占用，如果有高优先权的非大文件到达，则第二个传输通道退出传输大文件，将非大文件按优先权分配到第二个和第三个传输通道传送；如果没有大文件，则所有非大文件按照优先权顺序分配到3个传输通道上传输；
当有N个传输通道，N≥4时，将一个传输通道作为固定的大文件专用通道，如果非大文件专用通道空余两个以上，则依次分配空余的传输通道来传输大文件，第N个传输通道和第N-1个传输通道保留，不分配给大文件占用；
节目时长大于45分钟的节目文件为大文件。
6.根据权利要求5所述的一种电台数据传输负载分配方法，其特征在于，针对单个节目文件，当至少有两个传输通道可以分配时，选择优先权最高的传输通道，传输通道的优先权计算方式如下：
Cpi＝f(Ti)×Pci
Cpi为第i个传输通道的优先权；f(Ti)由通道轮循间隔Tr和排队时间Tc决定，当Tr＞Tc时，f(Ti)＝1；当Tr≤Tc时，f(Ti)＝0；Pci为第i个传输通道的基准优先权，包括以下5个级别：0、用于扩展，1、设备正常，2、用于扩展，3、设备可能有故障，4、用于扩展，-1、设备故障；Cpi＞0时，第i个通道可以进入候选队列，Cpi越小则优先权最高，Cpi≤0，则此通道不可选。
7.根据权利要求6所述的一种电台数据传输负载分配方法，其特征在于，排队时间Tr为此通道待传输队列中的各个节目文件的预计传输时间之和，各类节目文件的预计传输时间如下：数据库信息为2秒；L≤10分钟的音频文件为20秒；10分钟≤L≤30分钟的音频文件为45秒；30分钟≤L≤60分钟的音频文件为60秒；L≥60分钟的音频文件为80×L/60秒；
L为节目时长。
8.根据权利要求3或7所述的一种电台数据传输负载分配方法，其特征在于，节目文件传输之前，对节目文件提取特征码并一并传输，一致性检测具体为：接收端接收到文件后再次提取特征码并和原特征码进行对比，如果两个特征码一致则文件才传输正确，进入下一步骤；如果两个特征码不一致则发出重传要求，返回步骤B。
9.根据权利要求8所述的一种电台数据传输负载分配方法，其特征在于，文件在传输前，还根据文件生成的特征码、用户设置的密钥和加密算法，生成文件传输验证码，文件传输验证码也发送到接收端，接收端进行可信度验证，可信度验证具体为：当接收到文件特征码后根据用户配置的密钥和加密算法，计算出文件传输验证码和原验证码进行对比，如果两个验证码一致才将文件送入任务解包和重定向流程，如果两个验证码不一致，判定此业务文件为非法发起文件，则将文件丢弃。
10.根据权利要求5所述的一种电台数据传输负载分配方法，其特征在于，实现业务文件传输通道数量可以无限扩展，并实现通道的热备和冗余。
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