GY_T417-2024《IP实时流媒体数据的无缝保护切换》

GY 中华人民共和国广播电视和网络视听行业标准 GY/T 4172024 IP 实时流媒体数据的无缝保护切换 Seamless protection switching and redundant network of IP datagrams 2024 - 12 - 30 发布 2024 - 12 - 30 实施 国家广播电视总局 发 布 GY/T 4172024 I 目 次 前言 . III 引言 . V 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 缩略语 1 5 概述 2 6 无缝重建目的流的发送要求 2 7 无缝重建目的流的接收要求 2 附录 A（资料性） 流同步 5 参考文献 . 6 GY/T 4172024 III 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分标准化文件的结构和起草规则的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国广播电视和网络视听标准化技术委员会（SAC/TC 239）归口。 本文件起草单位国家广播电视总局广播电视规划院、中央广播电视总台、北京格非科技股份有限 公司、新华三技术有限公司、上海广播电视台、四川广播电视台、江西广播电视台、博科达（北京）科 技有限公司、南京奥视威电子科技股份有限公司、北京安达斯信息技术有限公司、北京中科大洋科技发 展股份有限公司、北京时代奥视科技有限公司、利达电子株式会社。 本文件主要起草人邸杨骅、宁金辉、韦安明、张建东、宋蔚、张娟、崔俊生、李栋成、乔传义、 吴兴伟、尚峰、覃毅力、刘晶晶、张丽娜、丁研、朱广皓、周芸、吴俊、杨威、鲍放、谷燕京、彭子舟、 魏忠书、喻金华、张闯、商同、刘运红、李臻、朱利人、邵勇。 GY/T 4172024 V 引 言 随着 4K 超高清技术的推进，广播电视制播领域的信号 IP 化应用日益广泛，视频、音频和元数据已 可通过 IP 网络传输和交换，与之配套的现有标准已有较为广泛的应用，本文件旨在进一步完善广播电 视 IP 制播标准体系，规范 IP 网络中数据的无缝保护切换机制，指导厂家对产品和性能参数进行标定， 并有效的进行 IP 制播系统的设计、测试和评估。 本文件是参照 SMPTE ST 2022-72019Seamless Protection Switching of RTP Datagrams编 制的。 GY/T 4172024 1 IP 实时流媒体数据的无缝保护切换 1 范围 本文件规定了对不同路径传输多个相同内容的流进行切换，以实现RTP数据报文无缝重建，完成对 IP实时流媒体数据的保护。 本文件适用于IP制播系统中各种设备之间的相互连接和相关设备的设计、生产、维护、验收。 2 规范性引用文件 本文件没有规范性引用文件。 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 高比特率级 class HBR 净荷比特率大于等于270Mbps的数据报文流。 3.2 低比特率级 class SBR 净荷比特率小于270Mbps的数据报文流。 3.3 输出流 output stream 发生在一个设备或者一个系统内部的一个中间环节，对输入流的多份拷贝进行处理之后得到的重 建之后的数据报文流。 注输入流是符合RFC 3550的RTP数据报流，这些数据报文可承载实质媒体数据或者FEC数据。RTP流规范的一些示例 包括SMPTE ST 2022-1、SMPTE ST 2022-2、SMPTE ST 2022-3、SMPTE ST 2022-4、SMPTE ST 2022-5、SMPTE ST 2022-6、SMPTE ST 2110-20、SMPTE ST 2110-30、SMPTE ST 2110-40和AES67。 3.4 RTP数据报文 RTP datagram RTP协议数据报文，由RTP包头和RTP载荷组成。 注RTP数据报文的格式由IETF RFC 3550规定。 3.5 无缝重建 seamless reconstruction 在接收两路或多路 （可能存在网络损伤） 满足本文件规定的相关要求的输入流的基础上顺利产生了 一个RTP包头和RTP净荷与输入流一致的输出流的过程。 4 缩略语 GY/T 4172024 2 下列缩略语适用于本文件。 FEC 前向纠错（Forward Error Correction） HBR 高比特率（High Bit Rate） IP 互联网协议（Internet Protocol） LAN 局域网（Local Area Network） RTP 实时传输协议（Real-time Transport Protocol） SBR 低比特率（Slower Bite Rate） VSID 视频源标识（Video Source ID） 5 概述 本文件规定了冗余流相关要求，以便接收端在不影响内容或者流本身的情况下实现流之间的包切 换。 无缝重建应用场景示意图见图1。 RTP 发送端 无缝重建 接收端 路径1 路径2 . 路径N 图 1 无缝重建应用场景示意图 图1中RTP数据报文通过多条不同路径传输到接收端，由接收端无缝重建出RTP数据报文。 6 无缝重建目的流的发送要求 发送端应至少发送两路流，每路流都包含有RTP数据报文的拷贝。每一个拷贝的RTP包头和RTP净荷 （与原始数据报文）是一致的，本章所描述的无缝切换方法对于源数据流的以太帧头或者IP帧头，不作 出任何前提假设。 根据SMPTE ST 2022-6的规定，在RTP数据报文的拷贝中，作为RTP有效负载一部分的VSID字段在每 次拷贝中均保持一致。 7 无缝重建目的流的接收要求 RTP流无缝重建关键时序点示意图见图2。 GY/T 4172024 3 RTP 发送端 重建后的 RTP输出 路径1 路径2 路径1接 收缓存 路径2接收缓存 . 路径N 路径N接收 缓存 P1 PT MD P2 Pn PD EA 图 2 RTP 流无缝重建的关键时序点示意图 Pn（其中n∈1N）是N个路径中的第n个路径上数据报文从发送到接收的瞬间处理等待时间，包括 所有网络抖动。 PT表示从发送到最终重建输出的处理等待时间，同时也是一个包到达接收端且成为重建输出流一 部分的最终时间。 EA表示一个包能到达接收端以确保无缝重建的最早时间。 MD表示时间差的最大值，等于PT和EA的差，见公式（1）。 MD （PT − EA）（1） PD表示瞬间路径延时差值，等于瞬时延迟之间的差的绝对值的最大值，见公式（2）。 PD max 𝑗,𝑘𝜖1𝑁 |𝑃𝑗− 𝑃𝑘| （2） 式中 𝑃𝑗第i个路径上数据报文从发送到接收的瞬间处理等待时间； 𝑃𝑘第j个路径上数据报文从发送到接收的瞬间处理等待时间。 在接收端启动时，PT被建立。启动之后由于网络路径和处理等待时间的改变，Pn的值是可变的，但 PD应保持在表1规定的范围之内。 一个A级、B级、C级或D级兼容接收端，应能支持从PD值保持在小于等于表1规定的相