【摘要】 媒體的發(fā)展瞬息萬變,技術(shù)的更新日新月異,近年來，隨著IP技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，使得播總控系統(tǒng)建設(shè)采用全I(xiàn)P化有了理論上的支撐，發(fā)展到今天，基于全I(xiàn)P化的視音頻產(chǎn)品也越來越豐富，各個(gè)廣電單位在播總控系統(tǒng)建設(shè)的時(shí)候，也都面臨著系統(tǒng)架構(gòu)的選擇。
與傳統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)相比較，IP系統(tǒng)有著結(jié)構(gòu)簡單、兼容性強(qiáng)等一系列的優(yōu)點(diǎn)，但是它打破了傳統(tǒng)廣電系統(tǒng)的維護(hù)管理方式，因此，對于廣電人來說，播總控系統(tǒng)建設(shè)在現(xiàn)階段是否適合直接過渡到全I(xiàn)P化一直都是眾說紛紜，本文將重點(diǎn)探討，在當(dāng)前環(huán)境下，IP播總控系統(tǒng)建設(shè)的可行性。
【關(guān)鍵詞】 播總控系統(tǒng)建設(shè) SDI Over IP IP系統(tǒng)建設(shè) SMPTE ST 2022-6 SMPTE ST 20110
一．廣電為什么需要IP
時(shí)代在發(fā)展，人們對廣播電視信號的體驗(yàn)要求越來越高，因此，廣電相關(guān)系統(tǒng)也從模擬、標(biāo)清、高清、甚至超高清不斷的更新?lián)Q代。
廣電為什么需要IP？原因其實(shí)來自于超高清，2011年前后，國內(nèi)需要上4K轉(zhuǎn)播車的時(shí)間點(diǎn)，只有4*3G和淺壓縮over IP這兩種技術(shù)，4*3G在轉(zhuǎn)播車上的線纜問題非常突出，因此，用IP傳送高質(zhì)量信號，第一次被推到了廣電人的視野當(dāng)中。
基于這種思路，大家發(fā)現(xiàn)在廣播電視系統(tǒng)建設(shè)領(lǐng)域，基于IP技術(shù)的制作、播出、傳輸能夠解決眾多傳統(tǒng)同軸電纜領(lǐng)域中的難題，同時(shí)又帶來很多其他優(yōu)勢，比如說傳輸距離、信號衰減、簡化系統(tǒng)架構(gòu)等等。
近年來，IT技術(shù)發(fā)展越來越快，計(jì)算機(jī)的處理能力日益提高，交換機(jī)、光纖的成本也越來越低，虛擬化、微服務(wù)等高新技術(shù)越來越多的得以應(yīng)用，因此，廣電人在思考，播總控系統(tǒng)是否也可以采用全I(xiàn)T化，采用IP的方式來替代現(xiàn)有的同軸電纜？
二．IP相關(guān)協(xié)議的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著IP化進(jìn)程的不斷加速，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，對傳統(tǒng)的電視制作和傳播帶來了新的挑戰(zhàn)，同時(shí)也帶來了新的機(jī)遇。廣電技術(shù)系統(tǒng)需要順應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，打破原有的思維模式，通過技術(shù)的融合，打破界限，各取所長，才能快速、高效地適應(yīng)未來的發(fā)展形式。
系統(tǒng)IP化將為廣電帶來更強(qiáng)大、靈活的融合技術(shù)平臺，未來IP化實(shí)時(shí)視音頻網(wǎng)絡(luò)可以承載信號流將是多樣的，上層應(yīng)用可提供控、管、監(jiān)等多維度管理，因此，廣電系統(tǒng)IP化是具備落地的條件的。
IP系統(tǒng)的建設(shè)，必然是需要相關(guān)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)作為支撐的，截止到目前為止，IP播總控系統(tǒng)需要的相關(guān)協(xié)議已經(jīng)逐步成熟：
SMPTE ST 2022-6已經(jīng)是成熟標(biāo)準(zhǔn)，解決了SDI和IP的轉(zhuǎn)換問題。不需要IP上的同步（即PTP），在12年到現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛采用。
SMPTE ST 2022-7也是成熟標(biāo)準(zhǔn)，解決了IP數(shù)據(jù)包在交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的鏈路冗余問題。
SMPTE ST 2110去年發(fā)布了主要的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)可用，去掉了SDI其中的冗余數(shù)據(jù)，大幅度降低了傳輸帶寬，提高了靈活性。因此是未來IP化應(yīng)用的核心標(biāo)準(zhǔn)。
ST 2059,即PTP時(shí)鐘在IP領(lǐng)域的廣電應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，也是成熟標(biāo)準(zhǔn)，在SMPTE ST 2110真正投入應(yīng)用，正式系統(tǒng)逐漸上馬的情況下，對IP信號系統(tǒng)的穩(wěn)定性支撐非常關(guān)鍵。
IS-04/05/06等,在IP域的統(tǒng)一網(wǎng)管標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)即插即用，統(tǒng)一網(wǎng)管的基礎(chǔ)。
這意味著，視音頻數(shù)據(jù)的IP封裝技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，基于開放平臺的IP系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，易于開展新媒體融合業(yè)務(wù)。接下來的問題，就是各廠商的產(chǎn)品對協(xié)議的逐漸實(shí)現(xiàn)與完善，以及面向應(yīng)用的系統(tǒng)集成實(shí)踐。
三．IP技術(shù)的優(yōu)勢
有了協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，我們接下來看一下IP技術(shù)對于系統(tǒng)建設(shè)的優(yōu)勢。
首先廣電系統(tǒng)是要求7X24小時(shí)不間斷的，IT技術(shù)原本就是為不間斷場景設(shè)計(jì)的，兩個(gè)典型例子：通訊系統(tǒng)、銀行的數(shù)據(jù)庫/存儲及業(yè)務(wù)系統(tǒng)，都是要求7X24小時(shí)不間斷運(yùn)行的；
其次，在實(shí)時(shí)信號領(lǐng)域，IT系統(tǒng)，尤其是交換機(jī)等設(shè)備的造價(jià)優(yōu)勢較明顯，相同規(guī)模的矩陣，采用交換機(jī)架構(gòu)比傳統(tǒng)SDI架構(gòu)的性價(jià)比要高出很多。
對于空間，交換機(jī)和矩陣的對比非常明顯。如果采用虛擬化等技術(shù)，可以進(jìn)一步壓縮系統(tǒng)的空間規(guī)模。
再一個(gè)就是與格式無關(guān)：IP封裝是格式無關(guān)的，最典型的在融媒體快速發(fā)展的今天，IP系統(tǒng)可以兼容ST2110、ST2022-6、TS overIP，也無關(guān)高清、標(biāo)清、4K，只要帶寬足夠，都可以兼容跑在一根光纖內(nèi)。
由此可見，IP技術(shù)是可以適應(yīng)廣電系統(tǒng)建設(shè)的需求的，特別是在面向超高清，系統(tǒng)規(guī)模需要進(jìn)一步擴(kuò)大的場景下，IP化是我們理想的技術(shù)選擇。
四．當(dāng)前環(huán)境下，IP硬件設(shè)備的發(fā)展情況
隨著IP系統(tǒng)優(yōu)勢的發(fā)掘，各大廣電設(shè)備生產(chǎn)廠家也把目標(biāo)瞄準(zhǔn)了這一塊新興市場，IP的設(shè)備支撐也越來越豐富，這里我們也做一個(gè)簡單的總結(jié)：
視音頻調(diào)度、切換設(shè)備領(lǐng)域，華為和華三的SDN交換機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入可用階段，但還需要進(jìn)一步完善，華為的路由器支持凈切，已經(jīng)具備替代傳統(tǒng)SDI矩陣的能力；在國際品牌中，GV、Ross等廠家也逐步推出了基于IP的切換臺設(shè)備；
視音頻編解碼領(lǐng)域，harmonic、GV、Imagine等傳統(tǒng)視頻服務(wù)器廠家均推出了基于SDI Over IP的視頻服務(wù)器設(shè)備，支持2022-6以及2110，邁創(chuàng)公司也推出了IP的IO通道卡，支持高清、4K等，已經(jīng)進(jìn)入了商用階段；
圖文包裝方面，國內(nèi)的主流生產(chǎn)廠家都有基于SDI Over IP或者NDI的字幕機(jī)以及包裝系統(tǒng)，可以應(yīng)用于IP架構(gòu)下的系統(tǒng)建設(shè)；
傳統(tǒng)視音頻周邊方面，在IP領(lǐng)域，信號的分配、調(diào)度等絕大多數(shù)功能是由SDN交換機(jī)來完成；響度控制、鍵混等設(shè)備可以基于All in one的視頻服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)；交叉變換、IPG等設(shè)備都有相應(yīng)的硬件板卡來支撐；
基于上面介紹，我們可以看到，IP系統(tǒng)建設(shè)的硬件設(shè)備已經(jīng)基本完善，具備廣電系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)中的應(yīng)用需求。
處在向IP化發(fā)展的過渡期,目前廣電IP化確實(shí)也存在一些待解決的問題。這些問題有的是技術(shù)性問題,有的是環(huán)境問題,也有的是思維上的問題。
五．廣電系統(tǒng)建設(shè)IP化的實(shí)踐
采用IP化技術(shù)來構(gòu)建新型制播系統(tǒng),可以輕松地解決以往傳統(tǒng)系統(tǒng)無法或很難解決的問題,同時(shí)又帶來明顯的技術(shù)優(yōu)勢。開放式的IP網(wǎng)絡(luò)帶寬充足，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大，高可靠傳輸鏈路技術(shù)成熟，IP架構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布線簡單，節(jié)約投資，傳輸協(xié)議成熟，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)目資源的最大共享，協(xié)作能力高，更有利于推進(jìn)新媒體業(yè)務(wù)。
在這一方面，我們宿遷廣播電視臺技術(shù)中心致力于IP技術(shù)系統(tǒng)的研究，在全臺網(wǎng)建設(shè)中都進(jìn)行了IP技術(shù)的探索。在新聞、生活、專題等視頻節(jié)目內(nèi)容做了有益的嘗試，注重業(yè)務(wù)平臺和傳輸IP化，即業(yè)務(wù)控制和壓縮視音頻傳輸?shù)腎P化，利用成熟的視音頻數(shù)據(jù)的IP化封裝技術(shù)，對各種格式視音頻流和文件實(shí)行IP化封裝、傳輸、監(jiān)測，并且可以做到多路視音頻流和辦公業(yè)務(wù)流混合傳輸、互不影響。目前基本上實(shí)現(xiàn)了基于文件的IP化，建立了基于IP技術(shù)的全媒體融媒體平臺。我們在新大樓設(shè)計(jì)新的高清播總控系統(tǒng)時(shí)，將SDI平臺架構(gòu)系統(tǒng)作為核心，將IP系統(tǒng)架構(gòu)作為SDI系統(tǒng)的備份來使用。這是播控系統(tǒng)IP化最簡單的階段。基帶信號傳輸?shù)絊DI矩陣，然后經(jīng)過IP/SDI轉(zhuǎn)換器，生成IP信號。這樣做，保留了系統(tǒng)的高安全性，方便級聯(lián)，未來可以連接更多的帶有IP輸出的設(shè)備。由于所使用的IP信號少，所以播出風(fēng)險(xiǎn)較低。
從發(fā)展的眼光來看，采用SDI over IP路由矩陣替代傳統(tǒng)SDI矩陣成為下一階段SDI向IP轉(zhuǎn)變在總控交換系統(tǒng)的必然。這種IP化總控矩陣是建立在IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的SDI矩陣，采用IP交換機(jī)+SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)），在SDN的控制和管理下，通過IP交換機(jī)來完成傳統(tǒng)SDI矩陣的切換功能。SDI over IP路由矩陣具有SDI輸入與輸出接口，可以將SDI基帶信號實(shí)時(shí)打包為IP數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)從基帶SDI播出到基帶IP化播出，播出的IP流可以按照指定的目標(biāo)格式分發(fā)傳輸?shù)礁鞣N傳輸渠道。IP矩陣可以實(shí)現(xiàn)所有的信號在任意輸入輸出間的調(diào)度，網(wǎng)絡(luò)帶寬可以支持傳輸多路 SDI over IP數(shù)據(jù)。目前SDI→IP及IP→SDI信號轉(zhuǎn)換器、IP網(wǎng)關(guān)、IP路由矩陣等設(shè)備已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)精確到幀的實(shí)時(shí)IP視頻無縫切換、路由和分包。
六．結(jié)語
廣電系統(tǒng)在面向超高清的領(lǐng)域已經(jīng)遇到了瓶頸，然而，IP技術(shù)的發(fā)展恰恰就可以使這些難題迎刃而解了，本文介紹了IP技術(shù)在廣電領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢以及可行性，基于技術(shù)的發(fā)展以及產(chǎn)品的完善，相信在未來，會有越來越多的廣電系統(tǒng)建設(shè)采用IP的解決方案。