媒體融合時(shí)代電視中心IP化基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)探索

黃振華

摘要 在傳統(tǒng)媒體和新興媒體實(shí)現(xiàn)融合發(fā)展的過程中，涉及到三種基礎(chǔ)性的支撐技術(shù)，即云計(jì)算技術(shù)、IP化基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)處理技術(shù)。文章對(duì)于媒體融合時(shí)代背景下的電視中心IP化基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)進(jìn)行了全面地分析，并進(jìn)行了詳細(xì)地總結(jié)。

關(guān)鍵詞 媒體融合時(shí)代；電視中心；IP化基礎(chǔ)架構(gòu)；技術(shù)；探索

中圖分類號(hào)G2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2016）155-0046-02

1 電視中心基礎(chǔ)架構(gòu)的全lP化發(fā)展背景

1.1 SDI方式的發(fā)展方向

若在媒體融合時(shí)代背景下，電視中心的基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)始終按照傳統(tǒng)架構(gòu)方向發(fā)展，那么其所具備的優(yōu)勢(shì)可以表現(xiàn)為技術(shù)的不斷成熟，可靠性有所提高并被廣泛應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，信號(hào)實(shí)際傳輸延遲率低，在直播中的應(yīng)用效果最佳^[1]。同時(shí)，信號(hào)與線纜的對(duì)象相對(duì)比較簡(jiǎn)單，并且.邏輯關(guān)系十分清晰，方便進(jìn)行維護(hù)，對(duì)于出現(xiàn)的故障很容易進(jìn)行定位與排查。但是，同樣具有一定的劣勢(shì)：在電視中心SDI基礎(chǔ)架構(gòu)信源量快速增加的基礎(chǔ)上，使得SDI/HD-SDI/3G-SDI信號(hào)調(diào)度矩陣自身的規(guī)模不斷擴(kuò)大，并且布線與信號(hào)處理鏈路變得更加復(fù)雜，所以，就必須要整合不同信號(hào)、線纜以及網(wǎng)絡(luò)。這樣一來，系統(tǒng)集成的實(shí)施成本就會(huì)提高，而且結(jié)構(gòu)并不支持靈活拓展，很難利用軟件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流程的再造。

1.2 電視中心基礎(chǔ)架構(gòu)的lP化發(fā)展方向

電視中心基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)的另外發(fā)展方向就是對(duì)通用的共享/雙向IP化架構(gòu)充分利用，然而，只能針對(duì)AV數(shù)據(jù)信息的傳輸來使用專用協(xié)議。與此同時(shí)，根據(jù)所使用的協(xié)議，可以將IP化劃分成兩部分，即以太網(wǎng)音視頻橋接技術(shù)與時(shí)問碼概念，可以用AVB和SMPTE來表示^[2]。而在SMPTE中，又可以劃分成專用IP交換機(jī)與通用IP交換機(jī)兩種。

電視中心IP化的基礎(chǔ)設(shè)施可以將電視、廣播以及報(bào)紙等媒體同移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)間的通信邊界有效消解，并且積極地推動(dòng)傳統(tǒng)媒體和新興媒體的融合發(fā)展，進(jìn)而不斷滿足媒體融合時(shí)代的業(yè)務(wù)需求。其中，IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)十分簡(jiǎn)潔，而且布線相對(duì)簡(jiǎn)單，僅僅需要一根網(wǎng)線就能夠?qū)?shù)據(jù)、控制以及同步等問題進(jìn)行有效地解決，并根據(jù)不同業(yè)務(wù)的特點(diǎn)來更靈活配置網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，系統(tǒng)流程與業(yè)務(wù)流程也能夠利用軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)的定制，其實(shí)際的生產(chǎn)能力更容易實(shí)現(xiàn)平滑拓展與升級(jí)。

2 視音頻信號(hào)lP化分析

2.1 視音頻信號(hào)lP化應(yīng)用前提

IP網(wǎng)絡(luò)本身所具備的特點(diǎn)就是端到端時(shí)延不可控與盡力轉(zhuǎn)發(fā)等，但是，電視中心的音視頻數(shù)據(jù)量十分巨大，所以，音視頻的應(yīng)用對(duì)于延時(shí)與同步具有極強(qiáng)的敏感性，對(duì)抖動(dòng)的要求也比較高。而且，音視頻的碼率并不能自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，所以，要想實(shí)現(xiàn)電視中心的IP化，其中最重要的前提就是網(wǎng)絡(luò)的可用寬帶超出其所能夠承載數(shù)據(jù)的碼率。要想在電視中心臺(tái)內(nèi)實(shí)現(xiàn)基帶無(wú)壓縮IP視頻數(shù)據(jù)路由交換，其最低的要求就是10GE以太網(wǎng)^[3]。

在電視中心的IP化接口轉(zhuǎn)換處應(yīng)使用IP通用協(xié)議，并且保證信號(hào)的交叉點(diǎn)切換轉(zhuǎn)變成基于包的路由交換。與此同時(shí)，為了對(duì)SDI over IP傳輸以及交換與分發(fā)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共享寬帶傳輸?shù)倪^程中，實(shí)際面臨的延時(shí)與丟包問題進(jìn)行解決，并保證傳輸?shù)目煽啃?，可以通過以下幾種方法來實(shí)現(xiàn)：第一視音頻的信號(hào)數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)IP具體規(guī)范內(nèi)容進(jìn)行分組并打包傳輸；第二，應(yīng)積極引進(jìn)RTP/RTCP/RTSP的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議；第三，將區(qū)分服務(wù)與RTVP引入其中；第四，充分利用延時(shí)包轉(zhuǎn)發(fā)等相關(guān)技術(shù)；第五，利用FEC技術(shù)。

2.2 壓縮編碼視音頻流lP化

所謂的TS over IP，就是壓縮編碼音視頻流與業(yè)務(wù)控制流等IP化。在目前階段，使用最廣泛的視音頻處理設(shè)備都已經(jīng)配置了標(biāo)準(zhǔn)性的以太網(wǎng)接口，并且同樣支持TS over IP碼流的實(shí)際輸出。

2.3 SDI基帶信號(hào)lP化

SDI over IP就是無(wú)壓縮視音頻SDI基帶信號(hào)IP化，而實(shí)時(shí)處理與傳輸以及交換的最核心設(shè)備，在現(xiàn)階段主要包括IP GateWay板卡等，能夠使得實(shí)時(shí)IP視頻的無(wú)縫切換、分包以及路由精準(zhǔn)到幀。但是，當(dāng)前的SDI over IP實(shí)際應(yīng)用始終存在鏈路寬帶不充足且系統(tǒng)交換能力不高等多種類型的問題。

2.4 lP化矩陣

第一，SDN。文中所講的SDN，就是軟件定義網(wǎng)絡(luò)，在IP化基礎(chǔ)架構(gòu)中占據(jù)核心位置，而SDN則是硬件軟化的軟件，屬于控制和管理類型的軟件。在其管理與控制下，通用IP交換機(jī)與專業(yè)IP交換機(jī)都能夠有效地實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的SDI矩陣功能。把網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制層和數(shù)據(jù)層進(jìn)行分離，SDN就可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)寬帶管理，同時(shí)也支持冗余備份的功能。在此基礎(chǔ)上， SDN也可以通過使用傳統(tǒng)的操作方式或者是IT化的操作方式進(jìn)行信號(hào)的管理與分配，并有效地提供接口/界面的設(shè)置與管理以及操作，實(shí)現(xiàn)混合性的操作，進(jìn)而完成AV與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、矩陣的配置與交叉點(diǎn)的切換。除此之外，還可以提供外部控制所需要的SDK，能夠?qū)崿F(xiàn)同遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)的通訊，并積極支持遠(yuǎn)程固件的升級(jí)。

第二，SDVN。ili Evertz公司所研發(fā)的SDN，在IPX的基礎(chǔ)上能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)SDI信號(hào)路由的管理，并對(duì)寬帶進(jìn)行管理。同時(shí)，操作人員也可以根據(jù)傳統(tǒng)的方式來進(jìn)行管理系統(tǒng)的相關(guān)操作。

第三，IP交換機(jī)+SDN。在IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上所形成的SDI矩陣被稱為SDI over IP路由矩陣。這種IP化的矩陣，本質(zhì)就是IP交換機(jī)+SDN，并且是在SDN的控制和管理背景下，通過IP交換機(jī)來完成矩陣的一種功能。其中，路由控制功能類似于傳統(tǒng)矩陣，對(duì)無(wú)阻塞智能級(jí)聯(lián)予以一定的支持，可以通過獨(dú)立局域網(wǎng)來進(jìn)行控制。IP化的矩陣所具備的輸入與輸出板能夠?qū)o(wú)壓縮的YUV基帶SDI信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的打包操作，并且使其轉(zhuǎn)變?yōu)镮P數(shù)據(jù)包，這樣一來，就可以在10GE以太網(wǎng)中進(jìn)行相應(yīng)的傳輸^[4]。而IP矩陣則能夠保證所有的信號(hào)通過所有的交叉點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)輸入輸出路由，進(jìn)而更好地切換精度。而圖一所表示的與60×60HD-SDI矩陣相似，其中基帶HD-SDI的數(shù)據(jù)流是1.5Gbps，并且每萬(wàn)兆的端口都能夠承受住六路未經(jīng)壓縮的HD-SDI信號(hào)路由并實(shí)現(xiàn)切換。

3 結(jié)論

綜上所述，目前階段，傳統(tǒng)媒體同新興媒體的融合速度不斷加快，而在此背景下，積極實(shí)現(xiàn)電視中心基礎(chǔ)架構(gòu)的IP化已經(jīng)成為當(dāng)下最重要的工作內(nèi)容。而在電視中心基礎(chǔ)架構(gòu)IP化的實(shí)際應(yīng)用中卻始終存在一定的需求，在基礎(chǔ)層面的阻礙并不多，僅僅需要對(duì)電視中心基礎(chǔ)架構(gòu)IP化的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善即可。與此同時(shí)，各級(jí)的電視臺(tái)制播技術(shù)工作人員則應(yīng)該對(duì)電視中心基礎(chǔ)架構(gòu)的IP化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及進(jìn)展進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤，并且根據(jù)媒體融合時(shí)代下的業(yè)務(wù)平臺(tái)來建設(shè)，科學(xué)合理地引進(jìn)IP化的解決方案，進(jìn)而使得傳統(tǒng)媒體與新興媒體之間能夠更快地實(shí)現(xiàn)融合發(fā)展，進(jìn)而不斷滿足媒體融合時(shí)代背景下的各種業(yè)務(wù)需求。文章對(duì)電視中心基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)全I(xiàn)P化的發(fā)展背景進(jìn)行了分析，并重點(diǎn)闡述了視音頻信號(hào)的IP化，最主要的目的就是不斷加快傳統(tǒng)媒體同新興媒體融合發(fā)展的速度，最終使我國(guó)的電視廣播行業(yè)在媒體融合時(shí)代背景下更好地發(fā)展與進(jìn)步。

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