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图3  帧精度净静视频切换示意图

                                                               换、设备集中控制、零帧精确控制、高可靠实时容错、网络化
                                                               流程控制、软件定义网络等技术来确保其安全可靠性，IP视频网
                                                               络系统可采用一主一备双链路，崩溃节点较SDI基带视频系统变
                图2 PTP网络中从时钟同步到主时钟过程示意图
                                                               少，SMPTE  ST  2022-5还规定了一种前向纠错(FEC)方法，通
               5.PTP大师设备自动倒换                                   过创建冗余行FEC包和列FEC包，来校正视频数据包中的错误。
               P T P采用的最优主时钟算法(B M C A)，在前一个大师设备               为解决I P化电视中心系统无缝(无损伤)切换和冗余保护问题，
           发生GPS失锁、断网故障或因任何原因不能再作为大师设备时，                       SMPTE  ST  2022-7提供了一种冗余保护机制，为两个SMPTE
           BMCA允许最准确的主设备自动接管大师设备的任务。BMCA在                      ST  2022数据报提供冗余保护无缝切换，以便在发生故障时实现
           网络中所有时钟上运行，按照以下优先顺序确定将哪个主设备作                        切换保护。当IP视频网络传输一路IP视频数据流时，会同时复制
           为大师设备：（1）用户自定义的Priority（优先权）1字段值(最                  一份相同的数据流，并采用不同的网络链路传输，任一网络链路
           低值≤128)；（2）时钟类别(GPS锁定、自由运行)；（3）时钟精                  的数据包丢失，可从另一网络链路的数据包恢复成完整的数据流
           度；（4）时钟偏移(抖动和漂移)；（5）用户自定义的Priority2字                送出。SMPTE  ST  2022-7  IP冗余保护无缝切换由IGMP组播实
           段值(最低值≤128)；（6）时钟源端口号(或以太网MAC地址)。                   现，可以容忍一条网络路径完全失效，通过无缝故障切换，接收
               简言之，为了实现主大师设备和备大师设备故障自动倒换，                      机从主数据流或备用数据流中选择包，以生成无差错输出，其代
           可使用Priority字段值识别两个或两个以上相同的冗余大师设备                    价是要求的网络带宽提高一倍。下面的实例显示了尽管主数据流
           之间的主时钟和备用时钟，两个或两个以上完全相同的锁定到                         受到网络故障影响，但仍然实现了无差错输出。
           GPS的主设备拥有相同的时钟质量，哪个设备的Priority字段值最
           低，就选择该设备作为大师设备。如果主时钟发生GPS失锁，那
           么备用时钟将成为次优主设备，作为大师设备接管授时任务。例
           如，主大师设备的Priority字段值，Field 1=128、Field 2=127；
           备大师设备的Priority字段值，Field 1=128、Field 2=128。
               如果与G P S同步的主设备出现G P S失锁，它将依赖自身内
           置本振按自由运行模式运行，由于该本振必然会发生漂移，哪
           怕是相对于GPS时钟的略微漂移，一旦重新获取GPS锁定，除非
           主设备的本振锁相环(PLL)被慢慢驱动到与GPS时钟重新同步，                     图4 IP冗余保护无缝切换示意图
           否则在主设备的时钟频率突然变化时，系统就会遭受视频制作
           应用难以容忍的同步震动。值得一提的是，SPG8000A的“Stay                   七．结语
           Genlock”功能通过控制PLL，可避免同步震动问题。                           电视中心系统基础设施I P化已经成为必然趋势，I P视频网
                                                               络系统需要准确可靠的定时和同步解决方案，实况视频节目制作
           五．帧精度净静视频切换                                         应用高度依赖稳定而精密的同步基准源，定时和同步设备必须安
               I P视频流的每个视频帧都包括许多数据包，在I P化视频切                   全、可靠、有效地工作。本文以电视中心技术人员的视角，对精
           换或主备切换应用中，两路IP视频流在切换时如果以视频流的数                       确时间协议PTP在IP视频网络中应用的诸多问题进行的探讨和研
           据包为单位进行切换，由于标准以太网交换机无法知道视频帧的                        究，希望能够给广电业内同行带来些许启发。B&P
           分界，也不知道应该在视频帧的什么位置进行切换，这样切换点
           就可能处于视频帧中间，从而造成切换点画面紊乱及声音有咔嚓                           参考文献：
           声，也即无法实现帧精度净静视频切换。针对这一问题，SMPTE                         1.谢希仁：《计算机网络》[M]，第7版，2017年。
           ST  2022-7和IEEE  AVB两种标准均提供了两路IP视频流以视频                 2.SMPTE国际组织：《SMPTE ST 2059-1:2015》[S]，Generation
           帧为单位进行切换时实现帧精度净静视频切换的方案。                            and Alignment of Interface Signals to the SMPTE Epoch.2015年。
                                                                  3.S M P T E国际组织：《S M P T E  S T  2059-2:2015》[S]，
           六．IP冗余保护无缝切换                                        SMPTE Profile for Use of IEEE-1588 Precision Time Protocol in
               I P化电视中心系统可采用主从同步热备份、主备自动热切                     Professional Broadcast Applications.2015年。




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