電視中心已在開始從SDI架構(gòu)轉(zhuǎn)換到以網(wǎng)絡(luò)為中心的IP架構(gòu)。很多人預(yù)測未來五年將發(fā)生重大變革。內(nèi)容創(chuàng)意、制作和分配實體將可能從傳統(tǒng)SDI轉(zhuǎn)向沉浸于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）的采用商用現(xiàn)貨（COTS）解決方案的網(wǎng)絡(luò)拓撲。由于此變化，高碼率（HBR）、非壓縮（UC）媒體信號傳輸和處理——特別是對于現(xiàn)場/實時制作活動，將成為我們未來的“下一代基礎(chǔ)設(shè)施”。
最近采納的SMPTE標準（包括ST 2022-6 & -7和ST2110）連同行業(yè)論壇（AIMS、VSF、AMWA）的活動和擴充，是將從根本上重塑整個電視中心的驅(qū)動力。扣好你的安全帶，我們都期待一場激動人心的創(chuàng)新之旅。
圖1 PTP使用一個信號傳遞系統(tǒng)
RTP IP帶來新定時
在上篇中，我們談到了一些“行為規(guī)則”、流程中的基本差異，以及數(shù)據(jù)流量結(jié)構(gòu)如何影響IT/IP廣播系統(tǒng)考慮。
在下篇中，我們將繼續(xù)探討變化的技術(shù)將如何影響下一代電
視中心設(shè)計和實施。
IP用于專業(yè)媒體網(wǎng)絡(luò)（PMN）將增加新“層”到傳統(tǒng)實時演播室制作系統(tǒng)。PMN和支持它們的SMPTE標準為實時應(yīng)用中包的定時、傳輸/辨識和校準采用了互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）實時傳輸協(xié)議（RTP）。RFC 3550（2003）為一個提供端到端網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的協(xié)議備忘錄，適合多播或單播網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上傳輸實時數(shù)據(jù)（如音頻、視頻或仿真數(shù)據(jù)）的應(yīng)用。它是ST 2110標準的一項基本原則。
一個稱為精確時間協(xié)議（PTP）的新定時基準基于IEEE1588:2008（即PTPv2）。PTP取代通常用于SDI、AES或模擬系統(tǒng)內(nèi)的“視頻黑場”（和DARS）定時信號。PTP使用一個信號傳遞系統(tǒng)（圖1），利用傳播延遲消息交換，對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個從設(shè)備確定主設(shè)備的精確時間參考。PTP消息被發(fā)送到每個網(wǎng)絡(luò)交換器，在那里它們被傳遞到信源（發(fā)送器）和端點設(shè)備（接收器），用于包定時和校準。PMN上每個包將通過適當?shù)腎ETF RFC內(nèi)描述的協(xié)議參考此公共PTP信號定時。
PTP層次結(jié)構(gòu)由一個主時鐘（通常有一個備份）及一系列分布于全網(wǎng)的邊界和/或透明時鐘組成（圖2）。一個“最佳的主時鐘算法”（BMCA）決定“誰主誰從”——萬一一個PTP發(fā)生器出錯時允許核實和優(yōu)先化。
恰當?shù)腜TP系統(tǒng)設(shè)計對系統(tǒng)的功能極為重要，并且可以根據(jù)選定廠商的產(chǎn)品或系統(tǒng)架構(gòu)有所調(diào)整。對廣播應(yīng)用來說，PTP在SMPTE ST 2059-1和2059-2中被具體細化和描述。ST 2059-1設(shè)定一個全部設(shè)備都由它計時的時間點（即SMPTE時）參考；而ST 2059-2描述PTP工作于以廣播為中心的應(yīng)用的方式。
PTP協(xié)調(diào)全部音頻、視頻和元數(shù)據(jù)包的定時，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)中系統(tǒng)同步，不受設(shè)備本身物理位置的影響。這種概念使局域網(wǎng)（LAN）能夠擴展到一個大樓、校園或地理位置分離的環(huán)境之間。
與傳統(tǒng)SDI（和模擬）視頻系統(tǒng)中的黑場信號參考對應(yīng)，PTP改變網(wǎng)絡(luò)上設(shè)備同步方式。考慮到系統(tǒng)設(shè)計的混合性（IP+SDI），PTP和視頻黑場信號參考都可運用于下一代設(shè)施，并且依然相當普遍。
圖2 PTP層次結(jié)構(gòu)由一個主時鐘（通常有一個備份）及一系列分布于全網(wǎng)的邊界和/或透明時鐘組成
線路速率、帶寬、頻率和格式
在IP不斷發(fā)展的同時，SDI依然為穩(wěn)健耐用的基于矩陣的X/Y路由和設(shè)備I/O解決方案。SDI的固定帶寬（270Mb/s、1.5Gb/s、3Gb/s、6Gb/s、12Gb/s）和可預(yù)測的性能實現(xiàn)相對SMPTE RP 168中描述的一個參考點的視頻/音頻同步切換。視頻矩陣芯片組相應(yīng)地支持這種SD、HD或UHD信號切換。雖然依然很好用且很可靠，但SDI使用一個“固定矩陣”，它限制電視中心的發(fā)展，使之無法超出基本I/O矩陣（如32x32到1152x1152或以上規(guī)模的矩陣）。跳出固定規(guī)模的SDI矩陣很復(fù)雜、花錢多，保證叉車式升級或接受“模塊化”架構(gòu)也許會更好。
IP消除這些因素。設(shè)計得當時，IP基本上為一種非阻塞和規(guī)模無限制的結(jié)構(gòu)。固定矩陣、指定帶寬和SDI限制在IP中都被消除。通過IP，信號拓撲只受一臺給定的因特網(wǎng)交換機上的端口大小和帶寬所限制。通過采用脊葉拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（圖3）和從每張葉到每個脊柱的足夠上行帶寬，克服了SDI的矩陣限制。
但是，這種方式對設(shè)計者提出了新挑戰(zhàn)；例如，必須完全了解初始的交換機選擇，應(yīng)符合PTP，而且應(yīng)適當指定每臺交換機上大部分端口將全速運行，而且可能在或接近個別端口的帶寬（即10G、25G、40G、100G等），以恒定碼率運行。只有正確配置的媒體通信將被允許，即電子郵件、文件傳輸或突發(fā)/無控制或無管理的通信都不應(yīng)注入到此媒體網(wǎng)絡(luò)上。
最佳設(shè)計的新系統(tǒng)能夠利用100G和以上交換機的聚合能力；根據(jù)所傳輸?shù)男盘柛袷讲捎们‘數(shù)亩丝趲挕＠纾粋€UHD（4K）信號將消耗約12GB數(shù)據(jù)或“帶寬”，因此在網(wǎng)絡(luò)交換機上部署僅10G端口是不明智的。對于使用原生IP的UHD，端口架構(gòu)應(yīng)為25G（每個）——每個端口每個方向允許兩個UHDTV（2160p）信號。
關(guān)于IP的好消息：原則上它既格式不可知又帶寬不受限（注意400G交換機即將出現(xiàn)）。只要增加更多葉或脊柱交換機就可獲得更大帶寬。格式智能判斷、在同一交換機上運行1080p50和720p59.94或UHD都不成問題。如果預(yù)期16:9和21:9寬高比的混合物，增加一個4:3乃至1:1寬高比信號也不成問題，條件是發(fā)送和接收設(shè)備接受這些能力（注：ST2110允許圖像寬度和高度最大32767像素或行）。
IP本質(zhì)上使未來廣播信號傳輸有保障。不過，工程師也必須非常清楚選定的交換機廠家的產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)——必須符合PTP，且擁有通過外部SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）原則管理控制和數(shù)據(jù)面的能力。
圖3 一種脊葉式交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
原生IP和COTS設(shè)備
也許IP最大的“前途”是商用現(xiàn)貨（COTS）部件現(xiàn)在將承擔重任。通過部署合適廠家的交換機、SFP和光纖傳輸媒介和/或使用安裝適當NIC（網(wǎng)絡(luò)接口卡）的通用計算服務(wù)器，實現(xiàn)了使系統(tǒng)很好地面向未來擴展的能力。但是，在選擇時，設(shè)計者必須知道交換機（端口）和服務(wù)器（NIC）能力，原因是這些新設(shè)備很多可能只是部分知道或符合新興標準和協(xié)議。一些廣播設(shè)備提供商可能堅持特定的外部服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，在通過多播流領(lǐng)域時，必須包括這些產(chǎn)品以便與第三方“播出控制器”通信或管理信號流。
隨著時間的推移，廠家特定的發(fā)送/接收部件將轉(zhuǎn)向原生IP輸入和輸出。SDI最終可能成為一種選配而非標配。攝像機、制作切換臺（視頻混合器）、音頻設(shè)備、圖文包裝和播出設(shè)備都將（或已經(jīng)）增加基于IP的接口。作為多個BNC或XLR的替換，設(shè)備將共享基于SFP的公共I/O端口，并包含用于彈性（即用于ST 2022-7或-8拓撲）的備份/第二端口。
有了一個全IP系統(tǒng)，對SDI的需求降低或完全消除——由于系統(tǒng)更容易擴展，因此其靈活性提高。在設(shè)備全都恰當互操作時（很大程度上由嚴格遵循SMPTE、IETF等標準實現(xiàn)），該系統(tǒng)的基本架構(gòu)可擴展以滿足未來不斷增長的需求。
在下文中，我們將探討為IP轉(zhuǎn)換做好準備所需的布線、一系列最佳范例和一些人力資源指南。