CN109168050B - 一种基于sdn的视频组播方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SDN的视频组播方法，属于网络IP组播和视频传输领域，其特征在于，包括以下步骤：a、用户身份验证；b、拉取视频资源和服务节点列表；c、视频请求；d、解析视频请求；e、拉取视频流；f、构建组播树；g、下发流表和组表；h、视频数据转发；i、服务节点处理；j、视频流跳过宕机服务节点；k、视频流推送。本发明通过对视频流的灵活调度，使视频流能灵活通过用户设定的服务节点，能有效监测到宕机的服务节点，及时修改流表，使视频流跨过宕机节点，保障系统的稳定性，提升用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及到网络IP组播和视频传输领域，尤其涉及一种基于SDN的视频组播方法。
背景技术
随着计算机网络和视频编解码的深入研究和不断演变发展，全世界范围内，网络和视频传输已经十分普及。
传统的流媒体传输方案存在着比较明显的缺点：
1、对底层网络感知不深，很难察觉底层网络的动向，不便调试和排查错误；
2、当不同用户请求相同视频内容时，很难做到流的共享，浪费网络资源，同时也加重了网络负载；
3、网络扩展能力差，传统网络进项扩展需要对各种网络设备进行配置，比较繁琐，一旦配置出错，又要花很长时间进行错误排查，效率低下；
4、传统网络的计算能力差；
5、传统网络对流量调度的灵活性很差；
6、传统视频传输解决方案不能很好的和视频检测等功能灵活结合。
SDN最早起源于斯坦福大学的clean state项目，它是一种创新的网络体系架构，其核心思想是把转发平面和控制平面解耦，通过集中式的控制器并使用标准的接口对各种不同的网络设备进行管理。目前，OpenFlow作为标准的接口已经得到广泛使用，中心控制器通过OpenFlow协议实现对物理交换机的精细化监测和管理。同时，SDN具有天然的网络虚拟化的优势，特别是对于数据中心的网络虚拟化应用。出于部署的要求，虚拟化要求具有集中式控制的网络架构，而SDN网络恰恰就是一种集中式管理的网络架构。
公开号为CN 106209622A，公开日为2016年12月07日的中国专利文献公开了一种基于SDN的组播方法，其特征在于：组播组成员将加入组播组的信息发送到SDN控制器，组播源将注册信息发送到SDN控制器，SDN控制器根据组播组成员的加入信息、组播组成员的离开信息和网络态势，以组播源为根节点形成一棵最短路径树，将最短路径树的信息下发给转发设备，从而在转发设备上建立组播转发表项，形成组播转发路径。
该专利文献公开的基于SDN的组播方法，通过SDN控制器的集中感知全网网络态势，能够快速获知全网组播接收者和组播源的网络拓扑分布，针对一个组播组建立一棵优化后的最短路径树，下发给转发设备，能快速感知组播组成员的加入与离开，从而对组播树的转发路径进行实时动态的调整管理。SDN的组播方法具有两方面的优势，一是在转发路径方面会优于PIM-SM形成的共享树；二是在构建最短路径树时，是由集中管控的SDN控制器根据全网网络态势和组播成员的网络分布进行计算，避免了PIM-DM的泛洪机制引起的不必要的网络资源消耗。但是，不能对视频流进行灵活的调度，不能有效监测宕机的服务节点，不能对流表进行及时修改，严重影响了系统的稳定性和用户体验。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于SDN的视频组播方法，本发明通过对视频流的灵活调度，使得视频流能够灵活的通过用户设定的服务节点，能够有效监测到宕机的服务节点，并及时修改流表，使视频流跨过宕机节点，保障系统的稳定性，提升用户体验。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于SDN的视频组播方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、用户身份验证
用户在客户端界面上填写用户名密码信息，并提交给视频服务器，视频服务器的用户管理模块进行用户身份验证，将验证的结果返回给客户端，验证成功，跳转步骤b，验证失败，提示错误信息；
b、拉取视频资源和服务节点列表
用户身份验证成功，再次向视频服务器发送请求，拉取当前用户权限下的所有视频资源信息和视频总线系统中所有的服务节点信息，显示在客户端界面上，供用户选择；
c、视频请求
用户在客户端界面上选择要请求的视频资源名称和需要的服务节点信息，并点击请求按钮，向视频服务器发送视频数据的请求；
d、解析视频请求
视频服务器收到客户端的视频数据请求之后，解析出用户想访问的视频资源名称和视频流所需要经过的服务节点信息；
e、拉取视频流
视频服务器将步骤d中解析的视频资源名称发送给视频采集器，视频采集器进行视频资源采集，并将拉取到的视频流发送到SDN网络中；
f、构建组播树
视频服务器将当前用户加入到特定的组播组中，再将组播组信息通过RESTFULAPI发送给SDN控制器，SDN控制器根据组播树构建算法构建或更新组播树；
g、下发流表和组表
SDN控制器中的组播管理模块将更新后的组播树信息转化为流表和组表，再将流表信息和组表信息更新到SDN交换机中；
h、视频数据转发
由步骤e拉取的视频流按照SDN交换机中流表和组表进行流量转发，在安装组表的交换机中依靠组表进行流量复制，然后将原IP地址修改为视频服务器的IP地址，将目的Mac地址修改为出口路由器的Mac地址，将目的IP地址修改为客户端的公网IP地址，将目的端口修改为客户端的目的端口信息，再发送给最后一层SDN交换机；
i、服务节点处理
当视频流到达最后一层SDN交换机时，按照用户的配置将视频流依次转发到相应的服务节点进行分析，然后经过路由器转发给客户端，若某一服务节点宕机，跳转步骤j；
j、视频流跳过宕机服务节点
当某一服务节点宕机，与SDN交换机相连的端口处于DOWN的状态，SDN交换机上报给SDN控制器，SDN控制器删除该服务节点对应的流表信息，视频流跳过该服务节点；
k、视频流推送
视频服务器中定义常见视频事件，当视频监测节点检测到任一视频事件时，向SDN控制器发起告警信息，SDN控制器通知视频服务器，视频服务器的用户管理模块查找该拥有视频权限的所有用户，将拥有视频权限的所有用户移入到该视频的组播组中，并更新组播树，SDN控制器更新流表和组表，告警的视频画面转发给拥有视频权限的所有用户。
所述步骤f中，组播树构建算法是指形式化描述，给定一个网络G(V，E)，组播源节点s∈V，目的节点d∈V，链路带宽需求B，带宽约束参数β，对于
链路可用带宽Lij∈R，通过五个步骤寻找从s到d的满足带宽要求且具有最小时延的组播树：
步骤1，将Lij<β×B的链路删除，形成G1＝(V，E1)，若G1非连通，则放宽带宽约束，增大β，重复步骤1，直到G1为联通图；
步骤2，针对于G1，初始化树T为空树；
步骤3，使用约束的Bellman_Ford算法，找到从s到T之外的任意一个目的节点，满足时延约束的最小代价路径Pi；
步骤4，将找到的最小代价路径Pi及目的节点加入到T中，并把T中的链路代价置为0；
步骤5，更新组播树，重复步骤3到步骤4，直至所有的目的节点都已经加入到T中。
所述步骤g中，流表信息安装在组播路径的所有交换机中，组表信息安装在组播路径的倒数第二层交换机中。
所述步骤i中，服务节点包括视频监测节点和计费监测节点，服务节点分析是指客户需要视频流经过视频监测节点和计费监测节点时，若视频监测节点和计费监测节点运行正常，则SDN控制器在流表中配置视频监测节点信息和计费监测节点信息，视频流一次经过视频监测节点和计费监测节点。
所述视频总线系统包括视频采集器、视频服务器、SDN控制器和SDN网络；
视频采集器，用于采集视频资源；
视频服务器包括用户管理模块、策略管理模块、资源管理模块和权限管理模块；用户管理模块，用于用户登陆认证；策略管理模块，用于组播树的构建，并将组播信息发送给SDN控制器；资源管理模块，用于登陆摄像头拉取RTP流；权限管理模块，用于管理用户和视频资源之间的权限；
SDN控制器包括Qos模块、拓扑管理模块、组播管理模块和路由管理模块；Qos模块，用于测量链路的带宽、时延和丢包率并为视频服务器的策略管理模块提供构建组播树的依据；拓扑管理模块，用于维护网络的全局拓扑；组播管理模块，用于接收视频服务器发来的组播信息，并转化为OpenFlow识别的流表信息和组表信息，再下发到SDN网络中；路由管理模块，用于管理SDN网络的路由信息。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
1、本发明，“a、用户身份验证；b、拉取视频资源和服务节点列表；c、视频请求；d、解析视频请求；e、拉取视频流；f、构建组播树；g、下发流表和组表；h、视频数据转发；i、服务节点处理；j、视频流跳过宕机服务节点；k、视频流推送”，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，能够在SDN交换机中以硬件的方式进行流量复制和修改报文中的相应字段，相对于传统TCP代理，以软件的方式进行流量复制和修改的模式来说，性能得到极大提高；通过对视频流的灵活调度，使得视频流能够灵活的通过用户设定的服务节点，能够有效监测到宕机的服务节点，并及时修改流表，使视频流跨过宕机节点，保障系统的稳定性，提升用户体验。
2、本发明，相较于传统的需要在网关处串联全部的服务节点，使视频流依次经过全部服务节点而言，通过SDN控制器就能够对视频流进行调度，进而能够选择性的通过用户设定的服务节点，极大的提高了对视频流调度的灵活性。
3、现有技术的组播方法，当其中的某一个服务节点宕机，整个系统都会崩溃，用户体验极差，而本发明能够监测到宕机的服务节点，并及时作出反应，确保系统稳定性。
4、本发明，视频总线系统包括视频采集器、视频服务器、SDN控制器和SDN网络；视频采集器，用于采集视频资源；视频服务器包括用户管理模块、策略管理模块、资源管理模块和权限管理模块；用户管理模块，用于用户登陆认证；策略管理模块，用于组播树的构建，并将组播信息发送给SDN控制器；资源管理模块，用于登陆摄像头拉取RTP流；权限管理模块，用于管理用户和视频资源之间的权限；SDN控制器包括Qos模块、拓扑管理模块、组播管理模块和路由管理模块；Qos模块，用于测量链路的带宽、时延和丢包率并为视频服务器的策略管理模块提供构建组播树的依据；拓扑管理模块，用于维护网络的全局拓扑；组播管理模块，用于接收视频服务器发来的组播信息，并转化为OpenFlow识别的流表信息和组表信息，再下发到SDN网络中；路由管理模块，用于管理SDN网络的路由信息，采用这种特定的视频总线系统，较现有技术而言，通过SDN对流的灵活调度，使得视频流可以灵活的通过用户设定的服务节点，然而传统解决方案是在网关处串联全部的服务节点，使得视频流依次经过全部服务节点，因此，采用这种特定的视频总线系统能够大大提升对视频流调度的灵活性；传统解决方案的某一个服务节点宕机，整个系统都会崩溃，通过采用这种特定的视频总线系统能够监测到宕机的服务节点，并及时修改流表，使得视频流跨过宕机节点，保障系统的稳定性。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：
图1为本发明组播结构示意框图。
具体实施方式
实施例1
一种基于SDN的视频组播方法，包括以下步骤：
a、用户身份验证
用户在客户端界面上填写用户名密码信息，并提交给视频服务器，视频服务器的用户管理模块进行用户身份验证，将验证的结果返回给客户端，验证成功，跳转步骤b，验证失败，提示错误信息；
b、拉取视频资源和服务节点列表
用户身份验证成功，再次向视频服务器发送请求，拉取当前用户权限下的所有视频资源信息和视频总线系统中所有的服务节点信息，显示在客户端界面上，供用户选择；
c、视频请求
用户在客户端界面上选择要请求的视频资源名称和需要的服务节点信息，并点击请求按钮，向视频服务器发送视频数据的请求；
d、解析视频请求
视频服务器收到客户端的视频数据请求之后，解析出用户想访问的视频资源名称和视频流所需要经过的服务节点信息；
e、拉取视频流
视频服务器将步骤d中解析的视频资源名称发送给视频采集器，视频采集器进行视频资源采集，并将拉取到的视频流发送到SDN网络中；
f、构建组播树
视频服务器将当前用户加入到特定的组播组中，再将组播组信息通过RESTFULAPI发送给SDN控制器，SDN控制器根据组播树构建算法构建或更新组播树；
g、下发流表和组表
SDN控制器中的组播管理模块将更新后的组播树信息转化为流表和组表，再将流表信息和组表信息更新到SDN交换机中；
h、视频数据转发
由步骤e拉取的视频流按照SDN交换机中流表和组表进行流量转发，在安装组表的交换机中依靠组表进行流量复制，然后将原IP地址修改为视频服务器的IP地址，将目的Mac地址修改为出口路由器的Mac地址，将目的IP地址修改为客户端的公网IP地址，将目的端口修改为客户端的目的端口信息，再发送给最后一层SDN交换机；
i、服务节点处理
当视频流到达最后一层SDN交换机时，按照用户的配置将视频流依次转发到相应的服务节点进行分析，然后经过路由器转发给客户端，若某一服务节点宕机，跳转步骤j；
j、视频流跳过宕机服务节点
当某一服务节点宕机，与SDN交换机相连的端口处于DOWN的状态，SDN交换机上报给SDN控制器，SDN控制器删除该服务节点对应的流表信息，视频流跳过该服务节点；
k、视频流推送
视频服务器中定义常见视频事件，当视频监测节点检测到任一视频事件时，向SDN控制器发起告警信息，SDN控制器通知视频服务器，视频服务器的用户管理模块查找该拥有视频权限的所有用户，将拥有视频权限的所有用户移入到该视频的组播组中，并更新组播树，SDN控制器更新流表和组表，告警的视频画面转发给拥有视频权限的所有用户。
“a、用户身份验证；b、拉取视频资源和服务节点列表；c、视频请求；d、解析视频请求；e、拉取视频流；f、构建组播树；g、下发流表和组表；h、视频数据转发；i、服务节点处理；j、视频流跳过宕机服务节点；k、视频流推送”，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，能够在SDN交换机中以硬件的方式进行流量复制和修改报文中的相应字段，相对于传统TCP代理，以软件的方式进行流量复制和修改的模式来说，性能得到极大提高；通过对视频流的灵活调度，使得视频流能够灵活的通过用户设定的服务节点，能够有效监测到宕机的服务节点，并及时修改流表，使视频流跨过宕机节点，保障系统的稳定性，提升用户体验。
实施例2
一种基于SDN的视频组播方法，包括以下步骤：
a、用户身份验证
用户在客户端界面上填写用户名密码信息，并提交给视频服务器，视频服务器的用户管理模块进行用户身份验证，将验证的结果返回给客户端，验证成功，跳转步骤b，验证失败，提示错误信息；
b、拉取视频资源和服务节点列表
用户身份验证成功，再次向视频服务器发送请求，拉取当前用户权限下的所有视频资源信息和视频总线系统中所有的服务节点信息，显示在客户端界面上，供用户选择；
c、视频请求
用户在客户端界面上选择要请求的视频资源名称和需要的服务节点信息，并点击请求按钮，向视频服务器发送视频数据的请求；
d、解析视频请求
视频服务器收到客户端的视频数据请求之后，解析出用户想访问的视频资源名称和视频流所需要经过的服务节点信息；
e、拉取视频流
视频服务器将步骤d中解析的视频资源名称发送给视频采集器，视频采集器进行视频资源采集，并将拉取到的视频流发送到SDN网络中；
f、构建组播树
视频服务器将当前用户加入到特定的组播组中，再将组播组信息通过RESTFULAPI发送给SDN控制器，SDN控制器根据组播树构建算法构建或更新组播树；
g、下发流表和组表
SDN控制器中的组播管理模块将更新后的组播树信息转化为流表和组表，再将流表信息和组表信息更新到SDN交换机中；
h、视频数据转发
由步骤e拉取的视频流按照SDN交换机中流表和组表进行流量转发，在安装组表的交换机中依靠组表进行流量复制，然后将原IP地址修改为视频服务器的IP地址，将目的Mac地址修改为出口路由器的Mac地址，将目的IP地址修改为客户端的公网IP地址，将目的端口修改为客户端的目的端口信息，再发送给最后一层SDN交换机；
i、服务节点处理
当视频流到达最后一层SDN交换机时，按照用户的配置将视频流依次转发到相应的服务节点进行分析，然后经过路由器转发给客户端，若某一服务节点宕机，跳转步骤j；
j、视频流跳过宕机服务节点
当某一服务节点宕机，与SDN交换机相连的端口处于DOWN的状态，SDN交换机上报给SDN控制器，SDN控制器删除该服务节点对应的流表信息，视频流跳过该服务节点；
k、视频流推送
视频服务器中定义常见视频事件，当视频监测节点检测到任一视频事件时，向SDN控制器发起告警信息，SDN控制器通知视频服务器，视频服务器的用户管理模块查找该拥有视频权限的所有用户，将拥有视频权限的所有用户移入到该视频的组播组中，并更新组播树，SDN控制器更新流表和组表，告警的视频画面转发给拥有视频权限的所有用户。
所述步骤f中，组播树构建算法是指形式化描述，给定一个网络G(V，E)，组播源节点s∈V，目的节点d∈V，链路带宽需求B，带宽约束参数β，对于
链路可用带宽Lij∈R，通过五个步骤寻找从s到d的满足带宽要求且具有最小时延的组播树：
步骤1，将Lij<β×B的链路删除，形成G1＝(V，E1)，若G1非连通，则放宽带宽约束，增大β，重复步骤1，直到G1为联通图；
步骤2，针对于G1，初始化树T为空树；
步骤3，使用约束的Bellman_Ford算法，找到从s到T之外的任意一个目的节点，满足时延约束的最小代价路径Pi；
步骤4，将找到的最小代价路径Pi及目的节点加入到T中，并把T中的链路代价置为0；
步骤5，更新组播树，重复步骤3到步骤4，直至所有的目的节点都已经加入到T中。
相较于传统的需要在网关处串联全部的服务节点，使视频流依次经过全部服务节点而言，通过SDN控制器就能够对视频流进行调度，进而能够选择性的通过用户设定的服务节点，极大的提高了对视频流调度的灵活性。
现有技术的组播方法，当其中的某一个服务节点宕机，整个系统都会崩溃，用户体验极差，而本发明能够监测到宕机的服务节点，并及时作出反应，确保系统稳定性。
实施例3
一种基于SDN的视频组播方法，包括以下步骤：
a、用户身份验证
用户在客户端界面上填写用户名密码信息，并提交给视频服务器，视频服务器的用户管理模块进行用户身份验证，将验证的结果返回给客户端，验证成功，跳转步骤b，验证失败，提示错误信息；
b、拉取视频资源和服务节点列表
用户身份验证成功，再次向视频服务器发送请求，拉取当前用户权限下的所有视频资源信息和视频总线系统中所有的服务节点信息，显示在客户端界面上，供用户选择；
c、视频请求
用户在客户端界面上选择要请求的视频资源名称和需要的服务节点信息，并点击请求按钮，向视频服务器发送视频数据的请求；
d、解析视频请求
视频服务器收到客户端的视频数据请求之后，解析出用户想访问的视频资源名称和视频流所需要经过的服务节点信息；
e、拉取视频流
视频服务器将步骤d中解析的视频资源名称发送给视频采集器，视频采集器进行视频资源采集，并将拉取到的视频流发送到SDN网络中；
f、构建组播树
视频服务器将当前用户加入到特定的组播组中，再将组播组信息通过RESTFULAPI发送给SDN控制器，SDN控制器根据组播树构建算法构建或更新组播树；
g、下发流表和组表
SDN控制器中的组播管理模块将更新后的组播树信息转化为流表和组表，再将流表信息和组表信息更新到SDN交换机中；
h、视频数据转发
由步骤e拉取的视频流按照SDN交换机中流表和组表进行流量转发，在安装组表的交换机中依靠组表进行流量复制，然后将原IP地址修改为视频服务器的IP地址，将目的Mac地址修改为出口路由器的Mac地址，将目的IP地址修改为客户端的公网IP地址，将目的端口修改为客户端的目的端口信息，再发送给最后一层SDN交换机；
i、服务节点处理
当视频流到达最后一层SDN交换机时，按照用户的配置将视频流依次转发到相应的服务节点进行分析，然后经过路由器转发给客户端，若某一服务节点宕机，跳转步骤j；
j、视频流跳过宕机服务节点
当某一服务节点宕机，与SDN交换机相连的端口处于DOWN的状态，SDN交换机上报给SDN控制器，SDN控制器删除该服务节点对应的流表信息，视频流跳过该服务节点；
k、视频流推送
视频服务器中定义常见视频事件，当视频监测节点检测到任一视频事件时，向SDN控制器发起告警信息，SDN控制器通知视频服务器，视频服务器的用户管理模块查找该拥有视频权限的所有用户，将拥有视频权限的所有用户移入到该视频的组播组中，并更新组播树，SDN控制器更新流表和组表，告警的视频画面转发给拥有视频权限的所有用户。
所述步骤f中，组播树构建算法是指形式化描述，给定一个网络G(V，E)，组播源节点s∈V，目的节点d∈V，链路带宽需求B，带宽约束参数β，对于
链路可用带宽Lij∈R，通过五个步骤寻找从s到d的满足带宽要求且具有最小时延的组播树：
步骤1，将Lij<β×B的链路删除，形成G1＝(V，E1)，若G1非连通，则放宽带宽约束，增大β，重复步骤1，直到G1为联通图；
步骤2，针对于G1，初始化树T为空树；
步骤3，使用约束的Bellman_Ford算法，找到从s到T之外的任意一个目的节点，满足时延约束的最小代价路径Pi；
步骤4，将找到的最小代价路径Pi及目的节点加入到T中，并把T中的链路代价置为0；
步骤5，更新组播树，重复步骤3到步骤4，直至所有的目的节点都已经加入到T中。
所述步骤g中，流表信息安装在组播路径的所有交换机中，组表信息安装在组播路径的倒数第二层交换机中。
所述步骤i中，服务节点包括视频监测节点和计费监测节点，服务节点分析是指客户需要视频流经过视频监测节点和计费监测节点时，若视频监测节点和计费监测节点运行正常，则SDN控制器在流表中配置视频监测节点信息和计费监测节点信息，视频流一次经过视频监测节点和计费监测节点。
所述视频总线系统包括视频采集器、视频服务器、SDN控制器和SDN网络；
视频采集器，用于采集视频资源；
视频服务器包括用户管理模块、策略管理模块、资源管理模块和权限管理模块；用户管理模块，用于用户登陆认证；策略管理模块，用于组播树的构建，并将组播信息发送给SDN控制器；资源管理模块，用于登陆摄像头拉取RTP流；权限管理模块，用于管理用户和视频资源之间的权限；
SDN控制器包括Qos模块、拓扑管理模块、组播管理模块和路由管理模块；Qos模块，用于测量链路的带宽、时延和丢包率并为视频服务器的策略管理模块提供构建组播树的依据；拓扑管理模块，用于维护网络的全局拓扑；组播管理模块，用于接收视频服务器发来的组播信息，并转化为OpenFlow识别的流表信息和组表信息，再下发到SDN网络中；路由管理模块，用于管理SDN网络的路由信息。
视频总线系统包括视频采集器、视频服务器、SDN控制器和SDN网络；视频采集器，用于采集视频资源；视频服务器包括用户管理模块、策略管理模块、资源管理模块和权限管理模块；用户管理模块，用于用户登陆认证；策略管理模块，用于组播树的构建，并将组播信息发送给SDN控制器；资源管理模块，用于登陆摄像头拉取RTP流；权限管理模块，用于管理用户和视频资源之间的权限；SDN控制器包括Qos模块、拓扑管理模块、组播管理模块和路由管理模块；Qos模块，用于测量链路的带宽、时延和丢包率并为视频服务器的策略管理模块提供构建组播树的依据；拓扑管理模块，用于维护网络的全局拓扑；组播管理模块，用于接收视频服务器发来的组播信息，并转化为OpenFlow识别的流表信息和组表信息，再下发到SDN网络中；路由管理模块，用于管理SDN网络的路由信息，采用这种特定的视频总线系统，较现有技术而言，通过SDN对流的灵活调度，使得视频流可以灵活的通过用户设定的服务节点，然而传统解决方案是在网关处串联全部的服务节点，使得视频流依次经过全部服务节点，因此，采用这种特定的视频总线系统能够大大提升对视频流调度的灵活性；传统解决方案的某一个服务节点宕机，整个系统都会崩溃，通过采用这种特定的视频总线系统能够监测到宕机的服务节点，并及时修改流表，使得视频流跨过宕机节点，保障系统的稳定性。
Claims (4)
1.一种基于SDN的视频组播方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、用户身份验证
用户在客户端界面上填写用户名密码信息，并提交给视频服务器，视频服务器的用户管理模块进行用户身份验证，将验证的结果返回给客户端，验证成功，跳转步骤b，验证失败，提示错误信息；
b、拉取视频资源和服务节点列表
用户身份验证成功，再次向视频服务器发送请求，拉取当前用户权限下的所有视频资源信息和视频总线系统中所有的服务节点信息，显示在客户端界面上，供用户选择；
c、视频请求
用户在客户端界面上选择要请求的视频资源名称和需要的服务节点信息，并点击请求按钮，向视频服务器发送视频数据的请求；
d、解析视频请求
视频服务器收到客户端的视频数据请求之后，解析出用户想访问的视频资源名称和视频流所需要经过的服务节点信息；
e、拉取视频流
视频服务器将步骤d中解析的视频资源名称发送给视频采集器，视频采集器进行视频资源采集，并将拉取到的视频流发送到SDN网络中；
f、构建组播树
视频服务器将当前用户加入到特定的组播组中，再将组播组信息通过RESTFUL API发送给SDN控制器，SDN控制器根据组播树构建算法构建或更新组播树；
g、下发流表和组表
SDN控制器中的组播管理模块将更新后的组播树信息转化为流表和组表，再将流表信息和组表信息更新到SDN交换机中；
h、视频数据转发
由步骤e拉取的视频流按照SDN交换机中流表和组表进行流量转发，在安装组表的交换机中依靠组表进行流量复制，然后将原IP地址修改为视频服务器的IP地址，将目的Mac地址修改为出口路由器的Mac地址，将目的IP地址修改为客户端的公网IP地址，将目的端口修改为客户端的目的端口信息，再发送给最后一层SDN交换机；
i、服务节点处理
当视频流到达最后一层SDN交换机时，按照用户的配置将视频流依次转发到相应的服务节点进行分析，然后经过路由器转发给客户端，若某一服务节点宕机，跳转步骤j；
j、视频流跳过宕机服务节点
当某一服务节点宕机，与SDN交换机相连的端口处于DOWN的状态，SDN交换机上报给SDN控制器，SDN控制器删除该服务节点对应的流表信息，视频流跳过该服务节点；
k、视频流推送
视频服务器中定义常见视频事件，当视频监测节点检测到任一视频事件时，向SDN控制器发起告警信息，SDN控制器通知视频服务器，视频服务器的用户管理模块查找拥有视频权限的所有用户，将拥有视频权限的所有用户移入到该视频的组播组中，并更新组播树，SDN控制器更新流表和组表，告警的视频画面转发给拥有视频权限的所有用户；
所述步骤f中，组播树构建算法是指形式化描述，给定一个网络G(V，E)，组播源节点s∈V，目的节点d∈V，链路带宽需求B，带宽约束参数β，对于∀(i，j)∈E，链路可用带宽Lij∈R，通过五个步骤寻找从s到d的满足带宽要求且具有最小时延的组播树：
步骤1，将Lij<β×B的链路删除，形成G1=（V，E1），若G1非连通，则放宽带宽约束，增大β，重复步骤1，直到G1为联通图；
步骤2，针对于G1，初始化树T为空树；
步骤3，使用约束的Bellman_Ford算法，找到从s到T之外的任意一个目的节点，满足时延约束的最小代价路径Pi；
步骤4，将找到的最小代价路径Pi及目的节点加入到T中，并把T中的链路代价置为0；
步骤5，更新组播树，重复步骤3到步骤4，直至所有的目的节点都已经加入到T中。
2.根据权利要求1所述的一种基于SDN的视频组播方法，其特征在于：所述步骤g中，流表信息安装在组播路径的所有交换机中，组表信息安装在组播路径的倒数第二层交换机中。
3.根据权利要求1所述的一种基于SDN的视频组播方法，其特征在于：所述步骤i中，服务节点包括视频监测节点和计费监测节点，服务节点分析是指客户需要视频流经过视频监测节点和计费监测节点时，若视频监测节点和计费监测节点运行正常，则SDN控制器在流表中配置视频监测节点信息和计费监测节点信息，视频流一次经过视频监测节点和计费监测节点。
4.根据权利要求1所述的一种基于SDN的视频组播方法，其特征在于：所述视频总线系统包括视频采集器、视频服务器、SDN控制器和SDN网络；
视频采集器，用于采集视频资源；
视频服务器包括用户管理模块、策略管理模块、资源管理模块和权限管理模块；用户管理模块，用于用户登陆认证；策略管理模块，用于组播树的构建，并将组播信息发送给SDN控制器；资源管理模块，用于登陆摄像头拉取RTP流；权限管理模块，用于管理用户和视频资源之间的权限；
SDN控制器包括QoS 模块、拓扑管理模块、组播管理模块和路由管理模块；QoS 模块，用于测量链路的带宽、时延和丢包率并为视频服务器的策略管理模块提供构建组播树的依据；拓扑管理模块，用于维护网络的全局拓扑；组播管理模块，用于接收视频服务器发来的组播信息，并转化为OpenFlow识别的流表信息和组表信息，再下发到SDN网络中；路由管理模块，用于管理SDN网络的路由信息。
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