用于切换实时媒体流的设备和方法
【专利摘要】本发明涉及用于将一个或多个源（Q1、Q2、Q3）的实时媒体流切换至一个或多个汇（S1、S2、S3）的设备（1）。该设备（1）包括用于连接一个或多个源（Q1、Q2、Q3）的一个或多个源端口（QA1、QA2、QA3）以及用于连接一个或多个汇（S1、S2、S3）的一个或多个汇端口（SA1、SA2、SA3）。该设备（1）被适配成提供切换汇（SS）并将其切换至第一源（Q1）的实时媒体流。切换汇（SS）被适配成以分组交换格式接收第一源（Q1）的实时媒体流并以分组交换格式转发所接收到的实时媒体流，其中，分组在转发期间被提供有被分配给切换汇（SS）的第一多点目的地地址（IPMZS）以便允许将一个或多个汇（S2）与由切换汇（SS）转发的第一源（Q1）的实时媒体流相连接。切换汇（SS）表示从连接到设备的汇（S1、S2、S3）的“视点”来看由切换汇（SS）转发的实时媒体流的源，汇（S1、S2、S3）能够通过多点目的地地址（IPMZS）与之相连接。在该切换汇/源（SS）分别作为设备（1）的元件或部件被设置为可切换的情况下，能够在设备（1）内实现透明切换过程。
【专利说明】用于切换实时媒体流的设备和方法
[0001]本发明涉及用于将实时媒体流从一个或多个源(source)切换至一个或多个汇(sink)的设备和方法。此外，本发明涉及相应的计算机程序。
[0002]在专业TV演播室领域中，常见的是通过用英语称为“串行数字接口(SDI)”的串行、数字接口来将诸如产生实时视频流的TV摄像机之类的实时媒体流的源与诸如合适的演播室监视器或数字编辑套件(suite)之类的相应汇相连接。SDI接口允许通过同轴电缆或光学波导来传输未压缩、未加密的数字视频流(和可选地嵌入式时间代码流和/或音频流)，并且包括由SMPTE (英语“电影与电视工程师协会”)指定的分别用于不同视频格式和比特率的整个标准系列。因此，也被称为SD-SDI的标准SMPTE 259M (英语“标准清晰度”)定义例如比特率为270 Mbit/s的、采用576i格式(英语“隔行扫描”)的PAL视频信号(英语“逐行倒相”)的数字传输，以及也被称为ED-SDI的标准SMPTE 344M (英语“增强清晰度”)允许比特率为540 Mbit/s的、采用576p格式(英语“顺序式(progressive)”)的PAL视频信号的数字传输。对于高分辨率HDTV应用(英语“高清晰度电视”)而言，也被称为 HD SDI 的标准 SMPTE 292M 允许比特率为 1.485 Gbit/s 和 1.485/1.001 Gbit/s 的、采用720p或IOSOi格式的视频信号的数字传输。对于甚至更大的视频格式而言，例如在数字电影或3D电影领域中，具有相应地甚至更高比特率的合适标准也是可用的。示例因此是也被称为双链路HD-SDI的标准SMPTE 372M以及也被称为3G-SDI的标准SMPTE 424M (英语“第三代”)。为了在源与汇之间切换实时媒体流，在电视演播室工程中通常使用所谓的SDI交叉开关(crossbar)。这些设备以用于取决于其设备部件而采用诸如SD-SD1、HD-SDI和3G-SDI之类的不同SDI格式的数字视频流的源和汇端口为特征，并且允许汇到源的透明(transparent)切换，即确保切换发生在两个按时间顺序连续的接入单元之间，即例如在具有数字视频流的两个按时间顺序接连的帧之间。切换操作分别针对该按时间顺序预定的切换点或在预定的切换范围内发生，其例如是在用于采用SDI格式的视频流的指示性的SMPTE RP168 (英语题为“用于同步视频切换的垂直间隔切换点的定义”)内被定义的。
[0003]然而，由SDI接口传输实时媒体流以及在电视演播室中借助于相应SDI交叉开关进行的切换具有这样的缺点，即其所需的演播室技术是昂贵的，并且用于传输的同轴电缆的最大电缆长度通常受到限制。因此，尤其由于经济方面的原因对于未来合乎需要的是，将在电视演播室中使用的串行、数字基础结构(infrastructure)改变成分组交换基础结构，即例如基于IP的(英语“互联网协议”)，正如其已在最近的计算机网络技术中被广泛地使用的那样。此类基于分组的技术方案从长远来看会比现在用于演播室中的“特殊”技术方案更加便宜，并且除了以SDI格式传输数字视频流之外，其还可被用于其他格式的传输，例如，诸如JPEG200之类的压缩视频格式或诸如MXF (英语“素材交换格式”)之类的容器(container)格式。此外，在分组交换基础结构内，基于软件的图像处理和相应存储介质的集成也会更加容易。
[0004]虽然已存在用于通过基于IP的网络用SMPTE 2022标准系列并且特别是标准SMPTE 2022-6 (英语题为“IP网络上的高比特率媒体传输(HBRMT)”)进行的实时媒体流传输的现有技术方案允许通过基于IP的网络传输以SDI格式提供的数字视频流(也被称为“IP上SDI (SDI over IP)”)，但到目前为止缺少用于在“分组交换世界”中透明地切换此类信号(即在两个按时间顺序连续的接入单元之间)的合适技术方案。
[0005]因此本发明的任务是提供用于将实时媒体流从一个或多个源切换至一个或多个汇的设备和方法，其允许在“分组交换世界”(例如基于IP的网络)中对实时媒体流进行透明切换。
[0006]根据本发明的一方面，提供用于将实时媒体流从一个或多个源切换至一个或多个汇的设备，其中，所述设备包括:
-用于连接一个或多个源的一个或多个源端口，
-用于连接一个或多个汇的一个或多个汇端口，
其中，所述设备被适配成使得提供切换汇并将其切换至来自第一源的实时媒体流，其中，切换汇被适配成使得以分组交换格式接收第一源的实时媒体流并以分组交换格式转发所接收到的实时媒体流，其中，分组在转发期间被提供有被分配给切换汇的第一多点目的地地址，以便允许将一个或多个汇与由切换汇转发的第一源的实时媒体流相连接。
[0007]通过适配所述设备以使得提供切换汇并将其切换至第一源(例如电视摄像机)的实时媒体流，并且通过适配切换汇以使得以分组交换格式(例如基于IP的格式)从第一源接收实时媒体流并使得以分组交换格式转发所接收到的实时媒体流，其中，分组被提供有被分配给切换汇的第一多点目的地地址，从而从被连接到设备的汇(例如基于IP网络中的合适的演播室监视器或数字编辑套件)的“视点”来看，切换汇构成由该切换汇转发的实时媒体流的源，汇能够通过多点目的地地址与之相连接。由于该切换汇/源分别作为设备的元件或端口被设置成可切换的，所以能够在设备中实现透明切换过程。换言之:由设备来提供附加“级(level)”的切换汇允许实现实时媒体流的透明切换。因此，能够将到多点目的地群组的非实时加入视为统计配置，其在使用同轴电缆时对应于电缆敷设，然而并不要求任何物理接入。然后能够在源或汇不参与“切换汇”的情况下实现实际切换过程，并且其能够例如由SNMP (英语“简单网络管理协议”)或由web接口控制。
[0008]在本说明和权利要求中，要将术语“切换汇”分别抽象地理解为设备的元件或端口，其中，设备完全或部分地实现用于切换实时媒体流的切换逻辑。
[0009]优选的是，所述设备还被适配成使得将切换汇从第一源的实时媒体流切换至第二源的实时媒体流，以使得第二源的实时媒体流被切换汇接收。
[0010]此外，优选的是，所述设备还包括缓冲器并被适配成使得:在将切换汇从第一源的实时媒体流切换至第二源的实时媒体流的同时，将第一源的实时媒体流的数据和/或第二源的实时媒体流的数据缓存在缓冲器中。在切换过程中的此类缓存，即在缓冲器中缓存实时媒体数据，由于分组交换网络中的未给定同步性且可能由于两个实时媒体流之间的相移而通常将是必需的。
[0011]优选的是，所述设备此外被适配成使得:终止在将切换汇从第一源的实时媒体流切换至第二源的实时媒体流期间，由切换汇在针对第一源的实时媒体流预定的第一切换点处或在针对该实时媒体流预置的第一切换范围内对该实时媒体流进行的转发；并发起由切换汇在针对第二源的实时媒体流预定的第二切换点处或在针对该实时媒体流预定的第二切换范围内对该实时媒体流进行的转发。切换点或切换范围分别优选地位于按时间顺序连续的接入单元之间，即例如对于在两个按时间顺序连续的帧之间的视频流，以使得确保透明切换。对于采用“IP上SDI”格式的数字视频流而言，分别定义合适的切换点或切换范围，例如利用上述指示性SMPTE RP 168。
[0012]此外，优选的是，第一和/或第二切换点或第一和/或第二切换范围取决于各实时媒体流的媒体格式。此外，优选的是，所述设备还被适配成使得基于实时媒体流中的标识数据来识别各实时媒体流的媒体格式。此类标识数据,例如包括在“ IP上SDI ”格式中的“视频有效载荷标识符”(VPID)(参见下文)，允许对实时媒体流的媒体格式(例如SDI格式720p@ 1.485 Gbit/s)的容易识别，并且因此允许针对该媒体格式预定的切换点处或针对该媒体格式分别预定的预定切换范围内的正确且透明的切换。对于切换范围优选的是，在分组边界位于切换范围内的情况下在分组之间进行切换。如果这是不可能的，则其必须在旧和新源之间的一个分组内进行切换。
[0013]还优选的是，所述设备还被适配成使得按照切换规则的输入而是可扩展的，该切换规则定义实时媒体流的切换范围或切换点。这允许处理具有到目前为止未被设备I支持的媒体格式的实时媒体流。
[0014]优选的是，至少一个源端口被适配成使得正以分组交换格式传送实时媒体流的一个源可与之相连。此外，优选的是，至少一个汇端口被适配成使得正以分组交换格式接收实时媒体流的一个汇可与之相连。因此，所述设备能够被直接用于在相应的分组交换环境(例如在基于IP的网络)中切换实时媒体流。
[0015]优选的是，至少一个源端口包括源端口转换器，该源端口转换器被适配成将连接到该源端口的源的实时媒体流从串行格式转换成分组交换格式。此外，优选的是，至少一个汇端口包括汇端口转换器，该汇端口转换器被适配成将用于连接到该汇端口的汇的实时媒体流从分组交换格式转换成串行格式。因此，能够用所述设备来切换仅支持串行格式(例如SDI格式)的源和/或于汇的实时媒体流。
[0016]优选的是，所述设备被适配成使得以分组交换格式来转发一个或多个源端口中之一的实时媒体，其中，分组以第二多点目的地地址为特征，其允许将一个或多个汇与由该一个或多个源端口中之一转发的实时媒体流相连接。
[0017]此外，优选的是，分组交换格式包括根据互联网协议的格式且第一多点目的地地址是IP组播(multicast)目的地地址，即根据IP组播协议的组播目的地地址。一个或多个协议各自在最近的计算机网络【技术领域】中广泛传播，并且特别适合于用于实现所述设备的切换功能。
[0018]根据本发明的另一方面，提供用于将一个或多个源的实时媒体流切换至一个或多个汇的方法，其中，所述方法包括:
-将一个或多个源连接到一个或多个源端口，
-将一个或多个汇连接到一个或多个汇端口，
-提供切换汇并且将其切换至第一源的实时媒体流，
-在切换汇处以分组交换格式接收第一源的实时媒体流，
-切换汇以分组交换格式转发所接收到的实时媒体流，其中，在转发期间为分组提供被分配给该切换汇的第一多点目的地地址，
-将一个或多个汇与由该切换汇转发的第一源的实时媒体流相连接。
[0019]根据本发明的另一方面，提供用于将一个或多个源的实时媒体流切换至一个或多个汇的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码装置，其使得:当该计算机程序在控制根据权利要求1所述的设备的计算机上运行时，所述设备执行根据权利要求14所述的方法的步骤。
[0020]应指出的是，根据权利要求1所述的用于将一个或多个源的实时媒体流切换至一个或多个汇的设备、根据权利要求14所述的用于将一个或多个源的实时媒体流切换至一个或多个汇的方法以及根据权利要求15所述的相应计算机程序能够具有类似和/或相同的优选实施例，特别是如从属权利要求中所限定的那样。
[0021]下面，参考随后的附图来描述本发明的实施例，在附图中:
图1示出用于在第一切换状态下将一个或多个源的实时媒体流切换至一个或多个汇的设备的示意性和示例性实施例，
图2示出用于在切换过程期间将一个或多个源的实时媒体流切换至一个或多个汇的设备的示意性和示例性实施例，
图3示出用于在第二切换状态下将一个或多个源的实时媒体流切换至一个或多个汇的设备的示意性和示例性实施例，以及
图4示出用于将一个或多个源的实时媒体流切换至一个或多个汇的方法的实施例的示意性流程图。
[0022]在本描述和附图中，分别用相同的参考标号来表示相同或相应的部件以便避免重复，到进一步区分是不必要或不合适的程度。
[0023]图1示出用于在第一切换状态下将一个或多个源Q1、Q2、Q3的实时媒体流切换至一个或多个汇S1、S2> S3的设备I的示意性和示例性实施例。
[0024]作为源Qp Q2、Q3,此处示例性地提供被连接到设备I的相应源端口 QAp QA2、QA3的三个电视摄像机，并且作为汇S1、S2, S3，提供被连接到设备I的相应汇端口 SA1、SA2, SA3的两个监视器和数字编辑套件。
[0025]在该实施例中，两个摄像机Q1和Q3均通过以太网电缆2被连接到设备I的相应源端口 QA1和QA3,并且直接用分组交换格式创建数字视频流，此处采用根据标准SMPTE2022-6的分组交换格式(此后也简称为“IP上SDI”格式)。“IP上SDI”格式基于层模型，其中用IP分组(英语“互联网协议”)来传送所提供的采用SDI格式的数字视频流，其中，除了协议层UDP (英语“用户数据报协议”)和RTP (英语“实时传输协议”)之外，还提供用于定时、加密等的更多信息。其还包括所谓的“视频有效载荷标识符”(VPID)、标准SMPTE 352M(英语题为“电视-用于数字电视接口的视频有效载荷标识”)定义的标识符、标识被传送的数字视频流的媒体格式的标识数据。
[0026]摄像机Q2通过同轴电缆3被连接到设备I的相应源端口 QA2，并用串行格式，在这种情况下为SDI格式，创建数字视频流；其被包括在源端口 QA2中的源端口转换器4转换成“IP上SDI”格式。
[0027]设备I被适配成使得在内部以“IP上SDI”格式从相应源端口 QVQA2、QA3转发由源Qp Q2、Q3 (此处为三个电视摄像机)创建的数字视频流。
[0028]监视器S2和数字编辑套件S3也通过以太网电缆2被连接到设备I的相应汇端口SA2和SA3,并被适配成使得直接以“IP上SDI”格式接收数字视频流。监视器S1通过同轴电缆3被连接到设备I的相应汇端口 SA1并被适配成使得以串行SDI格式接收数字视频流。汇端口 SA1包括汇端口转换器5，其被适配成使得将在设备I中被转发至汇端口 SA1的数字视频流从“IP上SDI”格式转换成串行SDI格式。
[0029]在设备I中由源Qp Q2, Q3 (此处为三个电视摄像机)创建用于转发的数字视频流的“IP上SDI”格式的分组分别以多点目的地地址为特征，该多点目的地地址在该实施例中为IP组播目的地地址，其优选地是对于每个数字视频流区别可配置的。因此，在该实施例中，例如能够将摄像机Q1和Q3配置成使得:当其直接以“IP上SDI”格式创建数字视频流时，其创建具有可调整的IP组播目的地地址的分组。在摄像机Q2的情况下，其以SDI格式创建数字视频流，到“IP上SDI”格式的转换首先在包含在源端口 QA2中的源端口转换器4中发生；也能够将其配置成使得其创建“IP上SDI”格式的具有可调整的IP组播目的地地址的分组。为了进一步说明，假设图1中所示的示例中的摄像机％和93被配置成使得其创建具有IP组播目的地地址IPMZ1和IPMZ3的分组，同时源端口转换器4被配置成使得其创建具有IP组播目的地地址IPMZ2的分组。
[0030]IP组播目的地地址允许将汇Sp S2, S3 (此处为两个监视器和编辑套件)与由源端口 QAp QA2, QA3以“IP上SDI”格式转发的数字视频流相连接。为此，设备I支持组播协议(在该实施例中为IP组播协议)以及相应的控制协议等，例如所谓的“互联网组管理协议”(IGMP)、用作IP组播群组的组织的互联网协议系列的网络协议。借助于相应的IGMP消息，监视器S2和数字编辑套件S3能够因此用信号通知设备I它们想要接收“具有特定IP组播地址的数字视频流”。用网络术语来讲:监视器S2和数字编辑套件S3能够借助于相应的IGMP消息用信号通知设备I它们想要加入特定IP组播群组，即它们想要接收由源端口 qvqa2、QA3以“IP上SDI”格式转发的具有特定IP组播地址(此处例如IPMZ1)的数字视频流的分组。在监视器S1被适配成用串行SDI格式接收数字视频流的情况下，特定IP组播群组的加入能够经由包括在汇端口 SA1中的汇端口转换器5而发生。
[0031]在图1中所示的示例中，设备I的数字编辑套件S3借助于相应的IGMP消息用信号通知其想要接收具有IP组播目的地地址IPMZp IPMZ2和IPMZ3的数字视频流，即其想要接收全部的三个源端口 QV QA2, QA3的数字视频流；其因此被设备I转发至汇端口 SA3 (在图中可视化为连接实线)。汇端口转换器5此处借助于相应的IGMP消息用信号通知设备I其想要接收具有IP组播目的地地址IPMZ1的数字视频流，即其想要从源端口 QA1接收数字视频流；该数字视频流因此被从设备I转发至汇端口 SA1 (在图中可视化为连接实线)。
[0032]到目前为止所描述的设备I的功能基本上与可用IP组播路由器的功能相对应，IP组播路由器借助于诸如IGMP或所谓的“用于互联网协议版本6的互联网控制消息协议”(ICMPve)之类的标准网络协议来相对应地分发IP组播流。此处通常还可能的是，还可在“当前操作”期间’即当源仏為為(此处为三个电视摄像机)创建数字视频流并将其馈送到设备I中时，在不同数字视频流之间切换汇S1、S2、S3 (此处为两个监视器和编辑套件)。然而，这并不允许透明切换，即不可能确保各切换分别地在两个接连的接入单元之间发生，即例如针对两个按时间顺序连续的帧之间的数字视频流。因此，在前描述的组播路由功能相当适合于设置“固定”配置，即在“当前操作”的发起之前设置源Q1、Q2、Q3到汇S1、S2, S3的固定分配。
[0033]相反，为了还允许透明切换，设备I因此提供“内部(intern)”切换汇SpS2、S3，其能够在源Qp Q2> Q3的数字视频流之间被切换以便在切换汇Ss处分别接收它们。在图1中所示的示例中，切换汇Ss首先被切换至摄像机Q1的数字视频流(在图中可视化为虚线)，以使得其在切换汇Ss处以“IP上SDI”格式被接收。该切换过程在该实施例中还基于上述IP组播协议，即切换汇在通过相应IGMP消息的信号通知之后加入具有特定IP组播目的地地址(此处为IPMZ1M^ IP组播群组。能够在设备I中将切换汇Ss的活动(active)切换状态，此处“被切换至具有IP组播地址IPMZ1的数字视频流”，表示为例如相应切换表等(未示出)的形式。
[0034]切换汇Ss现在被适配成以分组交换格式(此处相应地也为“IP上SDI格式”)来转发接收到的数字视频流，其中，分组被提供有被分配给切换汇Ss的多点目的地地址，在该实施例中也为IP组播目的地地址，其优选地是可明确配置的。在图1所示的示例中，为了进一步说明，假设由汇S3转发的“IP上SDI”格式的分组被提供有IP组播目的地地址ipmz5。该地址不同于IP组播目的地地址IPMZp IPMZ2和IPMZ3 (参见上文)，即其在设备I内是明确的。
[0035]被分配给切换汇Ss的IP组播目的地地址(此处为IPMZs)允许将汇S1' S2, S3 (此处为两个监视器和编辑套件)与由切换汇Ss以“IP上SDI”格式转发的数字视频流相连接。换言之:切换汇Ss表示从两个监视器S1和S2及数字编辑套件S3的“视点”来看的(在设备I内明确的)IP组播源。例如，如上所述的汇S1、S2、S3与作为“源”的切换汇Ss的连接也借助于相应的IGMP消息发生。在图1中所示的示例中，设备I的监视器S2借助于相应的IGMP消息来用信号通知其想要接收具有IP组播目的地地址IPMZs的数字视频流，即其想要接收由切换汇Ss转发的数字视频流，此处为摄像机Q1的数字视频流；其因此被设备I转发至汇端口 SA2 (在图中可视化为连接实线)。
[0036]就能够容易地在设备I中透明地实现切换过程而言，切换汇/源Ss的使用对于源Q1^ Q2> Q3到汇Sp S2, S3的前述“直接”切换而言是有利的。下面参考图2来更详细地对此进行解释，图2示意性且示例性地示出用于在切换过程期间将一个或多个源Qp Q2, Q3的实时媒体流切换至一个或多个汇Sp S2, S3的设备I的实施例。
[0037]为了发起切换过程，设备I支持合适的控制协议，比如例如所谓的“简单网络管理协议”(SNMP)、被用于连接到IP网络的装置的管理的互联网协议系列的网络协议。借助于相应的SNMP消息，例如监视器S2或数字编辑套件S3然后能够用信号通知设备I切换汇Ss将被从第一源(例如摄像机Q1)的数字视频流切换至第二源(例如摄像机Q2)的数字视频流。在图2中所示的示例中，该切换过程由数字编辑套件S3借助于相应的SNMP消息发起。
[0038]该切换过程，即对切换汇Ss进行的切换，在该实施例中又基于如上所述的IP组播协议，然而，其在设备I中被实现为使得其透明地发生，即确保切换在两个按时间顺序连续的接入单元之间发生，即例如在两个按时间顺序连续的帧之间的数字视频流情况下。因此，设备I还包括缓冲器6，此处示出为切换汇Ss的端口，其中，能够在切换过程期间缓存第一源(切换汇Ss到目前为止已被切换到第一源)的数字视频流(在本示例中为摄像机Q1的数字视频流)的数据和/或第二源(切换汇Ss将被切换到的第二源)的数字视频流(在这种情况下为摄像机Q2的数字视频流)的数据。为了进行透明切换，对第一源(此处为摄像机Q1)的数字视频流的转发然后由切换汇Ss分别地在针对该视频流预定的第一切换点处或在针对该视频流预定的第一切换范围内终止，并且对第二源(此处为摄像机Q1)的数字视频流的转发由切换汇Ss分别地在针对该视频流预定的第二切换点处或在针对该视频流预定的第二切换范围内发起。此处，两个数字视频流的数据均由于IP的未给定同步性且可能由于该两个数字视频流之间的相移而在短时间段内留在缓冲器6中(在图中可视化为虚线)。
[0039]针对透明切换分别预定的切换点或切换范围取决于各流的媒体格式。对于“IP上SDI”格式而言，例如那些被设定在以前提及的方针SMTPE RP 168 (英语题为“用于同步视频切换的垂直间隔切换点的定义”)中的“SDI级”。
[0040]在该实施例中，设备I基于在“IP上SDI”格式的分组中传送的“视频有效载荷标识符”(VPID)来识别数字视频流的媒体格式(例如SDI格式720p i 1.485 Gbit/s)。例如，能够在设备I中用表格等来存储分别地用于所识别的媒体格式的数字视频流的预定切换点或切换范围。为了以“IP上SDI”格式来切换数字视频流，然后必须首先在相应的分组中分别标识两个视频流的预定切换点或切换范围。这能够例如以这样的方式发生，即对于两个数字视频流中的每一个而言，首先搜索其中设置了所谓的“RTP标记比特”的下一分组。该比特指示相应的分组包含巾贞的末尾(end)。由于对由“视频有效载荷标识符”(VPID)标识的SDI格式的认识，例如720p @ 1.485 Gbit/s以及分别地针对该媒体格式预定的切换点或切换范围以及每个分组能够传送的有效载荷数据比特(视频流比特)的数量的认识，例如然后能够在两个数字视频流中的每一个中确定包含该切换点的分组，并且因此能够实现透明切换。备选地，还可借助于所谓的“扩展报头”来直接地标记分别地包含切换点的分组或在切换范围内的分组，使得设备I仅仅必须搜索具有那些报头的分组。能够在设备I中例如以相应切换表等(未示出)形式来表示切换汇Ss的活动切换状态,此处为“从具有IP组播地址IPMZ1的数字视频流到具有IP组播地址MPZ2的数字视频流的切换”。
[0041]在切换请求期间，由切换汇Ss来转发数字视频流的分组，只要例如到达预定切换点即可。在切换点位于两个分组之间的情况下，在该切换点之后，分组被切换汇Ss从第二源转发。在切换点不能被设置在两个分组之间的情况下，必须在分组内对其进行切换。因此，创建新分组，其包含第一源直至切换点的数据和切换点之后的第二源的数据，并且其替代具有切换点的分组而被切换汇Ss转发。优选的是为一个源的每个数字视频流提供至少一个帧(英语“视频帧”)的长度的缓冲器以便允许有最小反应时间。
[0042]由于以上描述的切换行为，数据流在“SDI级”上是无缺点的，但是面向分组的协议(尤其是RTP和HBRMT)能够包含序列号和时间戳中的连续性错误。因此，优选的是在以相应数据为特征的所有协议级中来适配切换汇Ss中的数据流。此处，例如，能够对每个受影响协议字段使用偏移(offset)，其在每个切换请求期间针对要被切换的源之间的不同而相应地被适配。
[0043]图3示意性地且示例性地示出用于在第二切换状态下(此处为在参考图2所解释的切换过程之后)将一个或多个源Q1、Q2、Q3的实时媒体流切换至一个或多个汇SpS2、S3的设备I的实施例。该图显示该状态下的切换汇Ss现在被切换至摄像机Q2的数字视频流(在图中可视化为虚线)，以使得其在切换汇Ss处被以“IP上SDI”格式接收到并被设备I转发至汇端口 SA2。能够在设备I中例如以相应切换表等(未示出)形式来表示切换汇Ss的活动切换状态，此处为“切换至具有IP组播地址MPZ2的数字视频流”。
[0044]图4示意性地示出用于将一个或多个源Q1、Q2、Q3的实时媒体流切换至一个或多个汇SpS2、S3的方法的实施例的流程图。能够例如借助于如以上参考图1至3所描述的设备I来实现该方法。[0045]在步骤101中，将一个或多个源QpQ2'Q3连接到一个或多个源端口 QApQVQAp
[0046]在步骤102中，将一个或多个汇Sp S2, S3连接到一个或多个汇端口 SA1' SA2, SA3。
[0047]在步骤103中，提供切换汇Ss并将其切换至第一源Q1的实时媒体流。
[0048]在步骤104中，在切换汇Ss处以分组交换格式来接收第一源Q1的实时媒体流。
[0049]在步骤105中，由切换汇Ss以分组交换格式来转发所接收到的实时媒体流，其中，为分组提供被分配给切换汇Ss的第一多点地址IPMZs。
[0050]在步骤106中，将一个或多个汇S2连接到由切换汇Ss转发的第一源Q1的实时媒体流。
[0051]应注意的是，不一定按照所述顺序执行以上提及的过程步骤。例如，在将一个或多个源％、Q2> Q3连接到一个或多个源端口 QAp QA2, QA3 (步骤101)之前，能够将一个或多个汇Sp S2, S3连接到一个或多个汇端口 SA1' SA2, SA3 (步骤102)。
[0052]虽然如上所述的实施例主要涉及“IP上SDI”格式的数字视频流(可选地具有嵌入式时间代码和/或音频流)的切换，但设备I还能够被适配成使得以分组交换格式来切换其他类型的实时媒体流，例如诸如JPEG2000之类的压缩视频格式或诸如MXF之类的容器格式这样的数字音频流。还能够在设备I中用表格等来存储针对这些媒体格式分别地预定的切换点切换范围，并且能够例如通过合适的标识数据(即类似于上述的“视频有效载荷标识符”(VPID))而进行各媒体格式的标识。此外，设备I还能够被适配成按照切换规则的输入而是扩展的，该切换规则规定分别对于先前设备I不支持的给定媒体格式的实时媒体流的切换点或切换范围。
[0053]在以上提及的实施例中，由设备I来提供切换汇Ss。为了能够以最大的灵活性将任何数目的源透明地切换至任何数目的汇，设备I还可提供多个切换汇。
[0054]应注意的是，设备I的物理端口不一定专有地用作源端口或专有地用作汇端口。相反，可能使用单个物理端口作为源端口和汇端口两者，取决于是源还是汇被与之相连。特别对于被连接到源(其以分组交换格式来传送实时媒体流)或汇(其以分组交换格式来接收实时媒体流)的那些端口而言，端口同时用作源端口和汇端口是可能的(例如在连接于该处的装置同时用作源和汇的情况下)。
[0055]措辞“以...特征”和“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一 / 一个”不排除复数。
[0056]单个单元或装置能够执行在权利要求中指定的多个要素的功能。
[0057]在不同的独立权利要求中指定单个功能和/或要素的事实并不表示不能有利地使用所述功能和/或要素的组合。
[0058]不应以权利要求的保护主题和范围受到权利要求中的参考标号的限制的方式来理解这些参考标号。
【权利要求】
1.用于将一个或多个源(Q1、Q2、Q3)的实时媒体流切换至一个或多个汇(S1、S2、S3)的设备(1)，其中，所述设备(I)包括: -用于连接一个或多个源(Q1、Q2、Q3)的一个或多个源端口(QApQVQA)， -用于连接一个或多个汇(S。S2、S3)的一个或多个汇端口 SA1、SA2、SA3)， -其中，所述设备(I)被适配成使得提供切换汇(Ss)并将其切换至第一源(Q1)的实时媒体流， -其中，所述切换汇(Ss)被适配成使得以分组交换格式接收第一源(Q1)的实时媒体流并且以分组交换格式转发所接收到的实时媒体流，其中，分组在转发期间被提供有被分配给切换汇(Ss)的第一多点目的地地址(IPMZs),以便允许一个或多个汇(S2)与由切换汇(Ss)转发的第一源(Q1)的实时媒体流的连接。
2.根据权利要求1所述的设备(I)，其中，所述设备(I)还被适配成使得将切换汇(Ss)从第一源(Q1)的实时媒体流切换至第二源(Q2)的实时媒体流，使得接着第二源(Q2)的实时媒体流在切换汇(Ss)处被接收。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述设备(I)还包括缓冲器(6)，并且被适配成使得:在将切换汇(Ss)从第一源(Q1)的实时媒体流切换至第二源(Q2)的实时媒体流期间，将第一源的实时媒体流的数据和/或第二源(Q2)的实时媒体流的数据缓存在缓冲器(6)中。
4.根据权利要求2或3所述的设备(1)，其中，所述设备(I)还被适配成使得:终止在将切换汇(Ss)从第一源(Q1)的实时媒体流切换至第二源(Q2)的实时媒体流期间，由切换汇(Ss)在针对第一源(Q1)的实时媒体流预定的第一切换点处或在针对该实时媒体流预定的第一切换范围内对该实时媒体流进行的转发，并发起由切换汇(Ss)在针对第二源(Q2)的实时媒体流预定的第二切换点处或在针对该实时媒体流预定的第二切换范围内对该实时媒体流进行的转发。
5.根据权利要求4所述的设备(I)，其中，第一和/或第二切换点或第一和/或第二切换范围取决于各实时媒体流的媒体格式。
6.根据权利要求5所述的设备(I)，其中，所述设备(I)还被适配成基于实时媒体流中的标识数据来识别各实时媒体流的媒体格式。
7.根权利要求4至6其中之一所述的设备(I)，其中，所述设备(I)还被适配成按照切换规则的输入而是可扩展的，该切换规则规定给定媒体格式的实时媒体流的切换点或切换范围。
8.根据前述权利要求其中之一所述的设备(1)，其中，所述至少一个源端口(QApQA3)被适配成使得源(Q1、Q3)能与之相连接，其中该至少一个源端口(QAp QA3)以分组交换格式传送实时媒体流。
9.根据前述权利要求其中之一所述的设备(1)，其中，所述至少一个汇连接(SA2、SA3)被适配成使得汇(sa2、SA3)能与之相连接，其中该至少一个汇连接(sa2、SA3)以分组交换格式接收实时媒体流。
10.根据前述权利要求其中之一所述的设备(1)，其中，至少一个源端口(QA2)包括源端口转换器(4)，该源端口转换器(4)被适配成将连接到源端口(QA2)的源(Q2)的实时媒体流从串行格式转换成分组交换格式。
11.根据前述权利要求其中之一所述的设备(1)，其中，至少一个汇端口(SA1)包括汇端口转换器(5 )，该汇端口转换器(5 )被适配成将连接到汇端口( SA1)的汇(S1)的实时媒体流从分组交换格式转换成串行格式。
12.根据前述权利要求其中之一所述的设备(1)，其中，所述设备(I)被适配成使得以分组交换格式转发来自于一个或多个源端口(QAp QA2, QA3)中之一的实时媒体流，其中，分组包括第二多点目的地地址(IPMZ^ IPMZ2, IPMZ3),该第二多点目的地地址(IPMZ^ IPMZ2,IPMZ3)允许一个或多个汇(SpS3)与由一个或多个源(QA1、QA2、QA3)中之一转发的实时媒体流相连接。
13.根据前述权利要求其中之一所述的设备(1)，其中，分组交换格式包括根据互联网协议的格式，并且第一多点目的地地址(IPMZ^ IPMZ2, IPMZ3)是IP组播目的地地址。
14.用于将一个或多个源(QpQyQ3)的实时媒体流切换至一个或多个汇(S。S2、S3)的方法，其中，所述方法包括:
-将一个或多个源(Q1、Q2、Q3)连接(101)到一个或多个源端口(QA1' QA2、QA3), -将一个或多个汇(S^ S2、S3)连接(102)到一个或多个汇端口( SA1' SA2、SA3), -提供(103)切换汇(Ss)并且将其切换至第一源(Q1)的实时媒体流， -在切换汇(Ss)处以分组交换格式接收(104)来自第一源(Q1)的实时媒体流， -由切换汇(Ss)以分组交换格式转发(105)所接收到的实时媒体流，其中，在转发期间为分组提供被分配给切换汇(Ss)的第一多点目的地地址(IPMZ3), -将一个或多个汇(S2)与由切换汇(Ss)转发的第一源(Q1)的实时媒体流相连接(106)。
15.用于将一个或多个源(QpQyQ3)的实时媒体流切换至一个或多个汇(S。S2、S3)的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码装置，该程序代码装置使得:当该程序在控制根据权利要求1所述的设备的计算机上运行时，所述设备执行根据权利要求14所述的方法的步骤。
【文档编号】H04N21/236GK103907358SQ201280040725
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年6月12日 优先权日:2011年6月22日
【发明者】M.拉亚布斯, M.伯格, A.梅茨, A.沃格, S.兰格汉斯, H.吉斯特, S.豪森兰德 申请人:无线电广播技术研究所有限公司