基于IP的媒體指引

艾爾·科瓦利克

“完形理論”的不嚴(yán)格定義是“總體的價(jià)值大于個(gè)體相加”。這是媒體設(shè)施中IP的前景。IP與以太網(wǎng)相結(jié)合，建立一個(gè)用其它任何網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難以復(fù)制的完全形態(tài)，其理由是它能夠連接遠(yuǎn)或近網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)。它是目前IT網(wǎng)絡(luò)體系的通用語(yǔ)。IP能夠在同一鏈路上同時(shí)傳輸設(shè)施內(nèi)所有類型的數(shù)據(jù)，包括文件、實(shí)時(shí)音視頻實(shí)體流、存儲(chǔ)I/O、控制對(duì)話、管理數(shù)據(jù)、API對(duì)話、網(wǎng)絡(luò)流量、時(shí)間/同步等等。

因此，盡管SDI還沒有死亡，但I(xiàn)P和以太網(wǎng)統(tǒng)一媒體設(shè)施，并成為任何地方任何數(shù)據(jù)的主傳輸機(jī)制?？纯碔P為因特網(wǎng)所做的就明白了。當(dāng)然，如HDMI、MHL、USB這樣的專用短程鏈接還將與以太網(wǎng)并存。

IP承載的媒體包括文件和碼流。基于文件的工作流程已經(jīng)成熟，而在IP上流式傳輸AV在2015年還是小眾產(chǎn)品；SDI在媒體設(shè)施內(nèi)依然為王，不過，媒體流IP化進(jìn)展的標(biāo)志隨處可見。NAB展覽會(huì)和IBC展覽會(huì)的許多參展商提供IP和SDI混合產(chǎn)品。由于原生的基于IP媒體I/O不常見，因此大多數(shù)系統(tǒng)目前使用SDI-IP橋接器。另一標(biāo)志是SMPTE、視頻服務(wù)論壇（VSF）、美國(guó)媒體工作流程協(xié)會(huì)（AMWA）和歐洲廣播聯(lián)盟（EBU）所做的工作。所有這些單位都在開發(fā)基于IP的流媒體之標(biāo)準(zhǔn)、最優(yōu)方法和報(bào)告。由于這是正在進(jìn)行的工作，下面闡述當(dāng)前針對(duì)專業(yè)應(yīng)用的基于IP流媒體的發(fā)展方向。

基于IP的流媒體

業(yè)界普遍的共識(shí)是對(duì)專業(yè)/演播室設(shè)施來說，基于IP的實(shí)時(shí)媒體將采用由（媒體）/RTP/UDP/IP/以太網(wǎng)組成的“網(wǎng)絡(luò)堆?！?。將它分解開來，媒體組成數(shù)據(jù)——音頻、視頻、元數(shù)據(jù)——由因特網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）RFC 3550規(guī)范規(guī)定的實(shí)時(shí)協(xié)議（RTP）封裝傳輸。

RTP是封裝媒體以及時(shí)間標(biāo)記和識(shí)別標(biāo)記的簡(jiǎn)單方式。接收機(jī)能夠容易地實(shí)時(shí)解封RTP容器并釋放待用的媒體。此媒體可解壓或壓縮。

接下來在堆棧內(nèi)，RTP數(shù)據(jù)由UDP層（RFC 768）傳輸。對(duì)UDP沒有固有的糾錯(cuò)，因此此路徑需要供應(yīng)足夠帶寬且無包擁塞。這在設(shè)施受控環(huán)境是切實(shí)可行的。

反過來，UDP（RFC 791）由IP層載送。多播IP尋址也將很常見，因?yàn)樗馭DI那樣允許點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接。IP層將最經(jīng)常被以太網(wǎng)鏈接載送，但也可以有其它選擇。以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是由IEEE而非IETF管理的。

以太網(wǎng)已贏得物理連接戰(zhàn)爭(zhēng)，1、10和100Gb/s數(shù)據(jù)率已很普通。IEEE正進(jìn)行一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化工作，另外定義2.5、5、25、50和400Gb/s鏈接。此連接范圍對(duì)媒體系統(tǒng)設(shè)計(jì)者有利，因?yàn)樗顾俾蔬x擇能夠匹配媒體內(nèi)容并在有需要時(shí)橋接傳統(tǒng)的SDI。

最重要的是，采用RTP/IP分層棧，可以達(dá)到與SDI一樣的碼流傳輸質(zhì)量，但現(xiàn)在是在IP生態(tài)系統(tǒng)中。SMPTE及其它組織正在制定標(biāo)準(zhǔn)，提供這些詳情。視頻服務(wù)論壇最近發(fā)布技術(shù)建議TR-03，提供在調(diào)整碼流內(nèi)用RTP/IP傳輸音頻+視頻+元數(shù)據(jù)的方式。

碼流內(nèi)媒體打包方式

對(duì)上述的RTP/IP棧，有3種把媒體打包為碼流的方式——MEF、SEF和GEF，參見圖1。每種方式都是傳輸媒體的不同技術(shù)。這三種方式可在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)共存，并各有優(yōu)缺點(diǎn)。

MEF為一種復(fù)合流，多種媒體被包在一個(gè)封包內(nèi)（N合一），由一個(gè)RTP傳輸。例如，就此而論SDI是一種MEF，但無RTP。SMPTE ST 2022-6（基于RTP/IP的SDI有效負(fù)荷）也是如此。MEF的好處是所包含的媒體全都被自動(dòng)調(diào)整（音像同步），并作為一個(gè)流一起通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。圖1中最上面的封包把音頻+視頻打包在一個(gè)MEF內(nèi)。

SEF按照媒體類型（音頻、視頻或元數(shù)據(jù)）一個(gè)封包內(nèi)一個(gè)流。SEF可按時(shí)間排列或獨(dú)立。采用這種形式，媒體流可根據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)送、復(fù)制或移除。使用SDI（一種MEF），如果用戶只需訪問音頻流端口，需要一個(gè)硬件“解嵌器”分開此流。使用SEF，無需嵌入或解嵌媒體。SEF流為各個(gè)“無拘無束者”。發(fā)送者能在網(wǎng)絡(luò)上傳輸SEF_A及SEF_V流，知道它們可作為時(shí)序一致的一對(duì)流被消費(fèi)。SEF和MEF都可根據(jù)需要被負(fù)責(zé)，就像使用SDI矩陣通常的做法。

GEF是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)SEF和/或MEF的綜合性虛擬組合。在圖中，標(biāo)示的GEF是SEF_A和SEF_V的邏輯組合；它可能是分組流的任意組合。這一概念是為路由和工作流程目的，邏輯組合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的流。

控制器將管理虛擬組并把這些組呈現(xiàn)給用戶或連接管理系統(tǒng)。使用軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，按照要求實(shí)現(xiàn)分組和路由。

本文描述的概念在網(wǎng)絡(luò)媒體設(shè)施內(nèi)將變得司空見慣。后續(xù)還將討論服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)注冊(cè)和發(fā)現(xiàn)。B&Pendprint