CN107086963A - 一种基于sdn的目的端精准视频切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于SDN的目的端精准视频切换方法，包括：步骤1目的端首先接收Source A的视频流，SDN控制器通过Flow Mod消息添加第一流表项，将SourceA视频流转发到端口3，目的端接收Source A的数据；步骤2、当目的端希望接收Source B的数据，执行净切换过程，首先SDN控制器通过Flow Mod消息在流表添加第二流表项，将Source B的数据转发到端口3，此时，Source A和Source B的数据都转发到端口3；步骤3、SDN控制器通过Flow Mod消息删除Source A转发到端口3的第一流表项，以更新流表，此时目的端仅接受到来自Source B的数据，切换过程完成。本发明通过SDN下发流表控制视频流切换，同时在目的端缓存视频流并完成精准切换。

Description

一种基于SDN的目的端精准视频切换方法
技术领域
本发明属于媒体视频技术领域，尤其涉及一种基于SDN的目的端精准视频切换方法，进一步涉及媒体视频制作IP化过程中的精准视频实时切换(净切换)方法。
背景技术
自从广电行业由模拟时代进入数字时代后，IP的相关技术就一步步地渗透进了广电行业之中。制作由线性转变为非线性，媒资由磁带库转变为磁盘阵列，播出由录像机转变为服务器。单就硬件设备来看，广电的设备机房与IT企业的机房已经相当接近了。两者最大的区别在于传输方式，广电行业目前最常见的是使用SDI标准通过同轴电缆传输信号。这看起来与双绞线传输有很大不同，但其实IP化的传输方式早已悄然出现在广电行业的实际应用中。
目前随着超高清信号的发展，分辨率至少达到4K级别，即3840×2160像素，每秒50帧，以10bit量化精度的4:4:4数字视频分量信号为例，其码率约为12Gbps。目前传输带宽最高的3G-SDI只支持3Gbps的传输速率，无法满足超高清信号的传输；而对于IP化传输来说，万兆以太网10Gbps的传输速率已经能够满足超高清传输带宽的需求。
现在采用SDI传输超高清信号通行的做法是将超高清信号拆分为4路高清信号进行传输，这种方法能够在现阶段解决超高清传输的问题。但这并不是长期的解决办法，一旦超高清进入实际应用阶段，这会使系统规模过于庞大。而采用IP方式可以使用单根网线或光纤进行超高清信号的传输，因此更具备实际应用的价值。除此之外，基础架构IP化可以使系统结构更简单，这取决于其本身的传输特点。同时依靠IT行业的规模优势可以快速降低成本，另外能够使新媒体业务更好地与广电业务相融合，直面新媒体业态对传统广电行业的冲击。所以，媒体网络IP化是广电发展的趋势。
SDN(Software Defined Network，软件定义网络)是一种新型的基于软件可编程思想的网络架构，它有一个集中式的控制平面和分布式的转发平面，两个平面相互分离，可以实现控制平面对数据平面的集中化控制，并提供开放的编程接口，为网络提供灵活的可编程能力。SDN体系架构具有很强的开放性，它通过对整个网络进行抽象，为用户提供完备的编程接口。在传统网络中，大部分用户对网络的实时状态是不可见的，更难以管理和控制。与传统网络不同，SDN技术通过开放编程接口，使用户可以根据上层的业务与应用个性化地定制网络资源来满足其特有的需求。此外，SDN接口协议标准化也体现出SDN在设计时对开放性的追求，按照其最初的设计思想，非常希望能够通过使用标准化的协议来打破某些厂商对设备、协议以及软件的垄断，从而使更多的研究者可以参与到网络设备和软件相关的研发工作中来。
在广电网络向IP化发展的过程中，不可避免的遇到了一些技术难点，视频精准切换就是其中的一个难点，传统SDI分发串行数字输入信号，无论有多少被路由和切换的活动信号，都提供一致的延迟和性能；提供确定的切换时间。而IP网络是一种“尽力而为”的网络，产生的时延是可变的，这就会导致不同步切换的问题，因此需要精准切换(净切换)解决切换不同步的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种目的端精准视频切换方法，通过SDN下发流表控制视频流切换，同时在目的端缓存视频流并完成精准切换的方法。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种基于SDN的目的端精准视频切换方法，具体如下：
步骤1、设Source A和Source B为视频发送端，Destination为目的端，其中，目的端首先接收Source A的视频流，SDN控制器通过Flow Mod消息添加第一流表项，将SourceA视频流转发到端口3，目的端接收Source A的数据；
步骤2、当目的端希望接收Source B的数据，执行切换过程，首先SDN控制器通过Flow Mod消息在流表添加第二流表项，将Source B的数据转发到端口3，此时，Source A和Source B的数据都转发到端口3；其中，切换命令下达后，在目的端同时缓存来自Source A和Source B的数据包，对数据包进行包解析到RTP头，根据RTP协议的Mark标志位，确认每帧的帧头和帧尾，以实现净切换；
步骤3、SDN控制器通过Flow Mod消息删除Source A转发到端口3的第一流表项，以更新流表，此时目的端仅接受到来自Source B的数据，切换过程完成。
作为优选，目的端首先检测目前正在接收的Source A的A1帧中每个数据包的Mark位，根据Mark位确定每帧帧尾，同时检测缓存中缓存的来自Source B的数据中数据包中Mark位，在检测到来自Source A的A1帧帧尾和来自Source B的B1帧帧尾后，目的端传输由A1帧切换到B2帧。
附图说明
图1为目的端接收Source A数据的流程示意图；
图2为视频切换的流程示意图；
图3为更新流表的流程示意图；
图4为精准视频切换过程的示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种目的端精准视频切换方法，具体如下：
(一)视频切换基本过程
(1)Source A和Source B是视频发送端，Destination为目的端，目的端首先接收Source A的视频流。SDN控制器通过Flow Mod消息添加第一流表项，将源A视频流转发到端口3，目的端接收Source A的数据，如图1所示。
(2)当目的端希望接收Source B的数据，执行切换过程；首先SDN控制器通过FlowMod消息在流表添加第二流表项，将Source B的数据转发到端口3，此时，Source A和SourceB的数据都转发到端口3，Source A和Source B的数据在目的端缓存。
(3)SDN控制器通过Flow Mod消息删除Source A转发到端口3的第一流表项，此时目的端仅接受到来自Source B的数据，切换过程完成。
(二)精准切换(净切换)实现
切换命令下达后，为了实现净切换，需要在目的端同时缓存来自Source A和Source B的数据包，对数据包进行包解析到RTP头，根据RTP协议的Mark标志位，确认每帧的帧头和帧尾，以实现切换时的帧对齐，也就是净切换，具体如图4所示。
(1)切换命令下达后，SDN控制器在流表中添加第二流表项，如图2所示，目的端同时缓存来自Source A和Source B的数据。
(2)目的端首先检测目前正在接收的Source A的A1帧中每个数据包的Mark位(每帧被分成许多数据包传输，例如：高清SDI信号每帧分成2699个数据包传输)，根据Mark位确定每帧帧尾，同时检测缓存中缓存的来自Source B的数据中数据包中Mark位，在检测到来自Source A的A1帧帧尾和来自Source B的B1帧帧尾后，目的端传输由A1帧切换到B2帧。
(3)净切换完成后，SDN控制器更新流表，如图3所示，目的端缓存仅接收来自Source B的数据。整个切换过程完成。
(三)过程优化
为了保证精准切换(净切换)过程中，在目的端缓存能同时检测到来自Source A和Source B的帧尾数据包，目的端需要至少缓存Source A和Source B一帧的数据量，这就对交换机同时转发来自Source A和Source B的数据流这一状态的时间t提出了要求，以视频流50帧/秒为例，t一般大于等于20ms，也可以进一步优化。同时转发流的时间明显小于基于IGMP的视频精准切换方法的时间(几十毫秒至几秒)，因此提高了链路利用率、缓存效率和减小视频切换时间。

Claims (2)

1.一种基于SDN的目的端精准视频切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、设Source A和Source B为视频发送端，Destination为目的端，其中，目的端首先接收Source A的视频流，SDN控制器通过Flow Mod消息添加第一流表项，将SourceA视频流转发到端口3，目的端接收Source A的数据；
步骤2、当目的端希望接收Source B的数据，执行切换过程，首先SDN控制器通过FlowMod消息在流表添加第二流表项，将Source B的数据转发到端口3，此时，Source A和SourceB的数据都转发到端口3；其中，切换命令下达后，在目的端同时缓存来自Source A和SourceB的数据包，对数据包进行包解析到RTP头，根据RTP协议的Mark标志位，确认每帧的帧头和帧尾，以实现净切换；
步骤3、SDN控制器通过Flow Mod消息删除Source A转发到端口3的第一流表项，以更新流表，此时目的端仅接受到来自Source B的数据，切换过程完成。
2.如权利要求1所述的基于SDN的目的端精准视频切换方法，其特征在于，目的端首先检测目前正在接收的Source A的A1帧中每个数据包的Mark位，根据Mark位确定每帧帧尾，同时检测缓存中缓存的来自Source B的数据中数据包中Mark位，在检测到来自Source A的A1帧帧尾和来自Source B的B1帧帧尾后，目的端传输由A1帧切换到B2帧。
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