在制作及其它業務應用中部署IP視頻網最常為人引用的好 處是能夠使用基于IT的商用現貨設備，這可以利用與相對較小的 廣電業相比大得多的IT行業的規模經濟。更多的優點包括降低布 線成本和電纜重量以及提供更靈活的制作選擇的更大的路由靈活 性。這些優點迷住了業界，廣播機構已在努力盡早地部署IP視頻 網絡。不能比部署落后太遠的是需要有效診斷和解決故障。
在之前“實現混合的IP/SDI制作架構”一文中，我談到IP產 生技術和技能新挑戰。這些挑戰包括抖動、延遲以及丟包風險和 網絡不對稱（這導致不同的上下行路徑延遲）。
部署IP用于視頻制作實際上是視頻工程和網絡工程兩個世界 的碰撞。視頻工程師很舒服地使用SDI、同軸電纜、插線面板、用 于定時同步的黑場參考信號和三同步信號，尤其是監測信號質量。 視頻工程師的挑戰是了解IT技術以及IT基礎設施對視頻的影響。
另一方面，網絡工程師熟悉和很舒服地使用IP流、協議、網 絡流量、路由器配置以及用于定時的精確時間協議（PTP）和網 絡時間協議（NTP）。不過，最大的差異是在大部分數據中心應 用中，數據丟失可重新發送，而對高碼率視頻事實并非如此。網 絡工程師的挑戰是了解視頻技術及其對IT基礎設施的影響。
克服抖動
在數字系統中，抖動是與信號的規則周期性的偏差。在IP網 絡中，抖動是接收端包到達間隔的偏差。如果網絡路由器和交換 機都正確配置和運行，那么最常見的抖動原因是在路由器/交換 機接口的網絡擁塞。
網絡單元內的應用將可能要求數據以非猝發形式被接收，因 此，接收設備采用一種去抖動緩沖器，應用接收來自該緩沖器的 包而不是直接接收。如圖1所示，包以常規速度從緩沖器流出，消 除包流進緩沖器的時間偏差。
圖1 包抖動是包到達時間間隔周期性的偏差
包從去抖動緩沖器流出的速率被稱為“流失率”。緩沖器接 受數據的速率被稱為“填充率”。如果緩沖器尺寸太小，那么如 果流失率超過填充率，則它最終將下溢，導致包流動停滯。如果 下沉率超過流失率，那么緩沖器最終將溢出，導致丟包。不過，如果緩沖器尺寸太大，那么網絡單元將產生過量的延遲。
標繪出包到達時間間隔的時間標記與時間的關系，可測量抖 動，如圖2所示。
圖2 包到達時間間隔對時間圖
這對確定抖動隨時間的變化是有用的，但能夠以直方圖形式 標繪出包到達時間間隔與出現頻率的分布也是有用的。如果抖動 值很大，導致要接收的包超出去抖動緩沖器范圍，那么這些超出 范圍的包就被丟失。能夠確定如圖3中例子這樣的異常值有助于確 定網絡抖動性能可能是或已經是丟包原因。
圖3 包到達時間間隔對出現頻率圖
一連串長到達時間間隔的包將不可避免地導致一連串猝發 的短到達時間間隔的包，正是這猝發的數據流可能導致緩沖區溢 出狀況和丟包。如果超過剩余緩沖區大小的時間長度的一段時間 （微秒單位）下沉速率超過流失率，這種情況就會發生。
規定去抖動緩沖區容量
為規定必要的去抖動緩沖區容量，采用了另一種稱為延遲因 數（DF）的抖動測量方式。延遲因數為一種時域測量，指示去抖 動數據流必需的時域緩沖區尺寸。
在IP視頻網絡中，媒體有效載荷通過RTP（實時協議）傳輸。DF測量的一種形式利用RTP報頭傳輸反映RTP數據包取樣 瞬間的時間標記信息的這個事實。這被稱為“時間標記的延遲因 數”或TS-DF（EBU Tech 3337所定義），代表微秒單位的時 域緩沖區容量，如圖4所示。
圖4 TS-DF表示當時的緩沖器大?。ㄎ⒚雴挝唬?/strong>
TS-DF測量基于相對過渡時間，它是數據包的RTP時間標 記和到達時間接收端的時鐘之間的偏差，以微秒為單位測量。測 量周期為1秒，測量周期的第一個包被認為無抖動，并被用作參考 包。
對以后每個包，計算該數據包和參考包之間的相對過渡時 間，在測量周期結束時，提取最大和最小值，計算時間標記的延 遲因數：
TS-DF = D（最大）– D（最?。?/p>
找到根本原因
為確定根本原因，必須清楚可見損傷是由IP誤碼導致還是其 它一些差錯導致。圖5表示一個網絡監測工具用于跟蹤時間相關的 視頻和IP誤碼的方式。這是通過關聯視頻誤碼的時間標記和RTP 包差錯實現的。
視頻CRC誤碼本身并不能證實視頻受損，因此使用如圖像和 波形顯示器以及音頻條這樣的傳統監測方式是可取的。
圖5 時間相關的視頻和IP誤碼
IP視頻網內的設備時鐘沒有固有的系統時間概念，因此精確 時間協議（RTP）被用于同步這些時鐘。最新版的是IEEE 1588- 2008，亦稱為RTP第二版本，與SMPTE ST 2059 PTP檔一起， 專門用于廣播應用。
事實上，PTP提供與SDI網絡中黑場參考信號或三電平同步 信號提供的等效的同步鎖相功能?？侾TP網絡時間服務器被稱為 “PTP源時鐘”，從PTP導出它們的時間的設備被稱為“PTP從 設備”。PTP源時鐘通常同步于GPS、GLONASS或兩者。
圖6 傳統視頻監測和音頻條用于確定誤差很有用
在可預見的未來，許多視頻網絡將混合采用SDI和IP。為實 現SDI和IP導出內容之間的幀精確切換，黑場/三電平同步的定時 相對PTP時鐘沒有偏差至關重要。
圖7 測量黑場/三電平和PTP之間的時間關系
這是通過測量PTP時鐘和黑場/三電平同步之間的定時偏 差，然后參照PTP時鐘偏移SDI同步信號，進行必要的校正，從 而實現這個目的。
最后考慮
在現場制作應用中，網絡專家可能不在制作現場，網絡設備 也可能不一定在容易進入的地點。任何診斷設備可被網絡和視頻 工程師遠程控制是可取的。
圖8 遠程控制能力實現現場訪問網絡專家
全IP架構是全世界大部分廣播機構的愿景，并且已經在許多 設施開始出現。不過，現實是轉換不會一蹴而就，導致必須管理 混合SDI和IP基礎設施，因此IP和視頻工程師要緊密合作，確保 無縫運行和快速查出故障。