本發(fā)明屬于媒體視頻技術領域，尤其涉及一種基于sdn的目的端精準視頻切換方法，進一步涉及媒體視頻制作ip化過程中的精準視頻實時切換(凈切換)方法。

背景技術：

自從廣電行業(yè)由模擬時代進入數(shù)字時代后，ip的相關技術就一步步地滲透進了廣電行業(yè)之中。制作由線性轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性，媒資由磁帶庫轉(zhuǎn)變?yōu)榇疟P陣列，播出由錄像機轉(zhuǎn)變?yōu)榉掌鳌尉陀布O備來看，廣電的設備機房與it企業(yè)的機房已經(jīng)相當接近了。兩者最大的區(qū)別在于傳輸方式，廣電行業(yè)目前最常見的是使用sdi標準通過同軸電纜傳輸信號。這看起來與雙絞線傳輸有很大不同，但其實ip化的傳輸方式早已悄然出現(xiàn)在廣電行業(yè)的實際應用中。

目前隨著超高清信號的發(fā)展，分辨率至少達到4k級別，即3840×2160像素，每秒50幀，以10bit量化精度的4:4:4數(shù)字視頻分量信號為例，其碼率約為12gbps。目前傳輸帶寬最高的3g-sdi只支持3gbps的傳輸速率，無法滿足超高清信號的傳輸；而對于ip化傳輸來說，萬兆以太網(wǎng)10gbps的傳輸速率已經(jīng)能夠滿足超高清傳輸帶寬的需求。

現(xiàn)在采用sdi傳輸超高清信號通行的做法是將超高清信號拆分為4路高清信號進行傳輸，這種方法能夠在現(xiàn)階段解決超高清傳輸?shù)膯栴}。但這并不是長期的解決辦法，一旦超高清進入實際應用階段，這會使系統(tǒng)規(guī)模過于龐大。而采用ip方式可以使用單根網(wǎng)線或光纖進行超高清信號的傳輸，因此更具備實際應用的價值。除此之外，基礎架構ip化可以使系統(tǒng)結(jié)構更簡單，這取決于其本身的傳輸特點。同時依靠it行業(yè)的規(guī)模優(yōu)勢可以快速降低成本，另外能夠使新媒體業(yè)務更好地與廣電業(yè)務相融合，直面新媒體業(yè)態(tài)對傳統(tǒng)廣電行業(yè)的沖擊。所以，媒體網(wǎng)絡ip化是廣電發(fā)展的趨勢。

sdn(softwaredefinednetwork，軟件定義網(wǎng)絡)是一種新型的基于軟件可編程思想的網(wǎng)絡架構，它有一個集中式的控制平面和分布式的轉(zhuǎn)發(fā)平面，兩個平面相互分離，可以實現(xiàn)控制平面對數(shù)據(jù)平面的集中化控制，并提供開放的編程接口，為網(wǎng)絡提供靈活的可編程能力。sdn體系架構具有很強的開放性，它通過對整個網(wǎng)絡進行抽象，為用戶提供完備的編程接口。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中，大部分用戶對網(wǎng)絡的實時狀態(tài)是不可見的，更難以管理和控制。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡不同，sdn技術通過開放編程接口，使用戶可以根據(jù)上層的業(yè)務與應用個性化地定制網(wǎng)絡資源來滿足其特有的需求。此外，sdn接口協(xié)議標準化也體現(xiàn)出sdn在設計時對開放性的追求，按照其最初的設計思想，非常希望能夠通過使用標準化的協(xié)議來打破某些廠商對設備、協(xié)議以及軟件的壟斷，從而使更多的研究者可以參與到網(wǎng)絡設備和軟件相關的研發(fā)工作中來。

在廣電網(wǎng)絡向ip化發(fā)展的過程中，不可避免的遇到了一些技術難點，視頻精準切換就是其中的一個難點，傳統(tǒng)sdi分發(fā)串行數(shù)字輸入信號，無論有多少被路由和切換的活動信號，都提供一致的延遲和性能；提供確定的切換時間。而ip網(wǎng)絡是一種“盡力而為”的網(wǎng)絡，產(chǎn)生的時延是可變的，這就會導致不同步切換的問題，因此需要精準切換(凈切換)解決切換不同步的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種目的端精準視頻切換方法，通過sdn下發(fā)流表控制視頻流切換，同時在目的端緩存視頻流并完成精準切換的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案：

一種基于sdn的目的端精準視頻切換方法，具體如下：

步驟1、設sourcea和sourceb為視頻發(fā)送端，destination為目的端，其中，目的端首先接收sourcea的視頻流，sdn控制器通過flowmod消息添加第一流表項，將sourcea視頻流轉(zhuǎn)發(fā)到端口3，目的端接收sourcea的數(shù)據(jù)；

步驟2、當目的端希望接收sourceb的數(shù)據(jù)，執(zhí)行切換過程，首先sdn控制器通過flowmod消息在流表添加第二流表項，將sourceb的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到端口3，此時，sourcea和sourceb的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)發(fā)到端口3；其中，切換命令下達后，在目的端同時緩存來自sourcea和sourceb的數(shù)據(jù)包，對數(shù)據(jù)包進行包解析到rtp頭，根據(jù)rtp協(xié)議的mark標志位，確認每幀的幀頭和幀尾，以實現(xiàn)凈切換；

步驟3、sdn控制器通過flowmod消息刪除sourcea轉(zhuǎn)發(fā)到端口3的第一流表項，以更新流表，此時目的端僅接受到來自sourceb的數(shù)據(jù)，切換過程完成。

作為優(yōu)選，目的端首先檢測目前正在接收的sourcea的a1幀中每個數(shù)據(jù)包的mark位，根據(jù)mark位確定每幀幀尾，同時檢測緩存中緩存的來自sourceb的數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)包中mark位，在檢測到來自sourcea的a1幀幀尾和來自sourceb的b1幀幀尾后，目的端傳輸由a1幀切換到b2幀。

附圖說明

圖1為目的端接收sourcea數(shù)據(jù)的流程示意圖；

圖2為視頻切換的流程示意圖；

圖3為更新流表的流程示意圖；

圖4為精準視頻切換過程的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供一種目的端精準視頻切換方法，具體如下：

(一)視頻切換基本過程

(1)sourcea和sourceb是視頻發(fā)送端，destination為目的端，目的端首先接收sourcea的視頻流。sdn控制器通過flowmod消息添加第一流表項，將源a視頻流轉(zhuǎn)發(fā)到端口3，目的端接收sourcea的數(shù)據(jù)，如圖1所示。

(2)當目的端希望接收sourceb的數(shù)據(jù)，執(zhí)行切換過程；首先sdn控制器通過flowmod消息在流表添加第二流表項，將sourceb的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到端口3，此時，sourcea和sourceb的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)發(fā)到端口3，sourcea和sourceb的數(shù)據(jù)在目的端緩存。

(3)sdn控制器通過flowmod消息刪除sourcea轉(zhuǎn)發(fā)到端口3的第一流表項，此時目的端僅接受到來自sourceb的數(shù)據(jù)，切換過程完成。

(二)精準切換(凈切換)實現(xiàn)

切換命令下達后，為了實現(xiàn)凈切換，需要在目的端同時緩存來自sourcea和sourceb的數(shù)據(jù)包，對數(shù)據(jù)包進行包解析到rtp頭，根據(jù)rtp協(xié)議的mark標志位，確認每幀的幀頭和幀尾，以實現(xiàn)切換時的幀對齊，也就是凈切換，具體如圖4所示。

(1)切換命令下達后，sdn控制器在流表中添加第二流表項，如圖2所示，目的端同時緩存來自sourcea和sourceb的數(shù)據(jù)。

(2)目的端首先檢測目前正在接收的sourcea的a1幀中每個數(shù)據(jù)包的mark位(每幀被分成許多數(shù)據(jù)包傳輸，例如：高清sdi信號每幀分成2699個數(shù)據(jù)包傳輸)，根據(jù)mark位確定每幀幀尾，同時檢測緩存中緩存的來自sourceb的數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)包中mark位，在檢測到來自sourcea的a1幀幀尾和來自sourceb的b1幀幀尾后，目的端傳輸由a1幀切換到b2幀。

(3)凈切換完成后，sdn控制器更新流表，如圖3所示，目的端緩存僅接收來自sourceb的數(shù)據(jù)。整個切換過程完成。

(三)過程優(yōu)化

為了保證精準切換(凈切換)過程中，在目的端緩存能同時檢測到來自sourcea和sourceb的幀尾數(shù)據(jù)包，目的端需要至少緩存sourcea和sourceb一幀的數(shù)據(jù)量，這就對交換機同時轉(zhuǎn)發(fā)來自sourcea和sourceb的數(shù)據(jù)流這一狀態(tài)的時間t提出了要求，以視頻流50幀/秒為例，t一般大于等于20ms，也可以進一步優(yōu)化。同時轉(zhuǎn)發(fā)流的時間明顯小于基于igmp的視頻精準切換方法的時間(幾十毫秒至幾秒)，因此提高了鏈路利用率、緩存效率和減小視頻切換時間。