下一代IP播出系統(tǒng)探究

施慧明

1 IP化播出發(fā)展背景

從傳統(tǒng)的帶播到硬盤播出，再到今天的IP化播出；播出信號從模擬信號到數(shù)字標清信號到高清信號，再到正在建設(shè)的超高清和3D播出；2010年中國平均網(wǎng)速僅0.8 M，2014年固定寬帶網(wǎng)絡(luò)平均下載速率達到4.40 Mbit/s，到2017年提升到了16.40 Mbit/s，充分體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，網(wǎng)絡(luò)速度將呈幾何狀上升，未來將達到一個無法想象的空間。

我們計劃實施IP播出時，而美國已經(jīng)打算徹底IP化了，當我們的播出規(guī)模達到一定程度后，帶給我們的煩惱就來了。目前的核心問題其實不在于技術(shù)端，而在于消費者端，我們應(yīng)積極構(gòu)建迎合消費者喜好的體驗。在現(xiàn)代科技里，速度和質(zhì)量通常是相互矛盾的，但實際上速度是實現(xiàn)質(zhì)量的一種手段。我們目前面對的業(yè)務(wù)壓力前所未有，如果IP技術(shù)和IP基礎(chǔ)設(shè)施都具有可靠性和可行性，那么它的發(fā)展速度將超出我們的想象。因此，我們可以大膽地去嘗試一下。

2 IP化播出概述

目前，國際化標準組織已經(jīng)制定了各種IP化的音視頻網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，對開辟新一代的播出系統(tǒng)悄然布局，各電視臺顯然在這場革命中應(yīng)搶占先機，獲取市場競爭主動權(quán)，并提高電視臺的影響力和權(quán)威性。

用IT設(shè)備實現(xiàn)的新一代廣播電視系統(tǒng)已成為當今的一個話題，IP化播出是采用IT化設(shè)備+虛擬化技術(shù)+云計算的有機結(jié)合，構(gòu)建了一套科學的數(shù)據(jù)播出系統(tǒng)，對于有效資源的挖掘和利用有極大促進作用，同時也是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

隨著近年來IP技術(shù)的蓬勃發(fā)展，IP技術(shù)以其方便靈活的交換方式已經(jīng)滲透到所有關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸交換的領(lǐng)域，為多種技術(shù)的有效融合提供了便捷的方案。數(shù)字電視的發(fā)展當然也不例外，現(xiàn)已形成以高性能核心交換設(shè)備為中心，配合數(shù)字電視IP打包、處理、適配（數(shù)字媒體管理器）設(shè)備構(gòu)成IP化數(shù)字電視前端的全新方式[1]。

3 IP化播出的新技術(shù)

3.1 軟件定義的網(wǎng)絡(luò)化

軟件定義的工作流程則可以讓我們從傳統(tǒng)的私有硬件架構(gòu)解放出來，轉(zhuǎn)而走向開放的、通用的、統(tǒng)一的硬件平臺，通過虛擬化管理方式完成系統(tǒng)設(shè)計、執(zhí)行、監(jiān)管和維護。這樣的系統(tǒng)可以為我們提供最好的靈活性，以適應(yīng)各類事件，獲取最大收益，可以幫助我們方便開展OTT業(yè)務(wù)，增加收益模式。

3.2 IP交換機為核心，所有信號轉(zhuǎn)為IP

由于越來越多設(shè)備開始支持IP，故整個系統(tǒng)未來的成本較低。IP化播出采用頂架結(jié)構(gòu)，這種方式便于信號管理，設(shè)備逐漸從基帶信號向IP方向轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)鏈路級的冗余便于維護，也將降低服務(wù)成本。

3.3 過渡采用SDI矩陣為核心，少數(shù)IP轉(zhuǎn)換設(shè)備為輔的方式

在過渡期，大部分信號或設(shè)備都還是SDI信號，一次性淘汰所有SDI設(shè)備是不現(xiàn)實和科學的。因此，我們可以采用SDI矩陣為核心，少數(shù)IP轉(zhuǎn)換設(shè)備為輔的方式，這樣可以降低風險，基帶用矩陣，IP用交換機。

3.4 制作節(jié)目采用音頻分離格式

制作域建議采用分離音頻，基于IP的音頻設(shè)備（AES67），音頻處理器、調(diào)音臺、麥克風、揚聲器等都要通過 IP。 例 如：2022-6（SDI-over-IP）加上 AES67 （Audio-over-IP）將 SDI以2022-6方式封裝為IP，同時將音頻以AES67的方式封裝。當生成SDI時，通過2022-6還原視頻，亦可以通過AES67還原音頻并可以覆蓋原有音頻。

3.5 基本IP的切換技術(shù)

在鏈路上：IP播出系統(tǒng)中我們通常會采用數(shù)據(jù)中心級別的商業(yè)交換機（如Brocade，Cisco，HP，Arista等）。采用主備兩臺交換機，兩個交換機同時送出信號，支持SMPTE 2022-7無縫切換的設(shè)備進行接收，可以保護包括丟包、鏈路中斷以及線纜故障等所有問題。

在邏輯上：IP的信號發(fā)射設(shè)備即虛擬IP矩陣的“信源”，信源一直在組播group和端口上進行信號發(fā)射；IP的信號接收設(shè)備即虛擬IP矩陣的“目的”控制系統(tǒng)告訴目的去監(jiān)聽哪個組播，目的設(shè)備可以通過凈切換的方式將信號切換至另一個上；控制系統(tǒng)采用SDN技術(shù)對交換機發(fā)出指令，將正確的組播信號發(fā)送至正確的交換機物理端口，在控制系統(tǒng)內(nèi)保持跟蹤組播地址與端口號，讓所有事物看起來像一個虛擬的IP矩陣，管理物理矩陣與虛擬矩陣之間的級聯(lián)通道。

4 傳統(tǒng)播出和IP化播出的優(yōu)缺點對比

4.1 傳統(tǒng)播出的優(yōu)缺點

傳統(tǒng)播出成本十分高，需要多臺服務(wù)和完善的周邊設(shè)備構(gòu)成；復(fù)雜度高，工程師往往需要數(shù)幾個月才能完成3個頻道的施工；維護十分麻煩，若出現(xiàn)故障，需要一根線一根線排查，如果施工時線路沒有標注明確，工程師的頭就大了；多種分發(fā)需求不靈活，許多單一崩潰點，播出的高安全性十分差了；不能適應(yīng)4K技術(shù)的發(fā)展，可擴展性差。

4.2 IP化播出的優(yōu)缺點

網(wǎng)絡(luò)安全問題。高清數(shù)字電視傳統(tǒng)的SDI架構(gòu)是封閉、單向的網(wǎng)絡(luò)，傳輸數(shù)據(jù)有固定協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)很安全；而IP架構(gòu)則是開放的、雙向的網(wǎng)絡(luò)，IP化進程必然帶來新的網(wǎng)絡(luò)安全問題。目前，IP網(wǎng)絡(luò)安全保護技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)完備，能夠保證網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)的安全。具體安全措施有部署防火墻、部署防病毒網(wǎng)關(guān)、部署IDS入侵檢測設(shè)備或IPS入侵防護設(shè)備、部署網(wǎng)絡(luò)物理隔離網(wǎng)閘、采用私有協(xié)議、屏蔽危險端口、建立安全管理平臺、實施數(shù)據(jù)庫審計和運維審計，等等[2]。

IP化播出對于電視臺操作人員和技術(shù)維護人員來說是一件頭疼的事，因為需要重新通過培訓、學習，掌握系統(tǒng)流程、操作應(yīng)用軟件。IP化播出的優(yōu)勢是易于擴展，在增加頻道數(shù)量方面十分方便；設(shè)備變少，連接線也會變少，主要設(shè)備為切換矩陣、交換機、IP播出服務(wù)器等；大大降低了技術(shù)人員的維護勞動成本，設(shè)備故障容錯性更強、更易于軟件系統(tǒng)重構(gòu)；文件轉(zhuǎn)換節(jié)點更少，文件質(zhì)量更高；網(wǎng)絡(luò)安全性高、同步率更高。

5 結(jié)語

業(yè)界專家一致認為IP化播出是下一代播出的發(fā)展方向，IP化播出將基于云技術(shù)，采用抽象方式進行資源的優(yōu)化利用；彈性的擴展力和更低廉的運維成本讓用戶更為傾心。開放的架構(gòu)，可與全媒體平臺無縫對接，拉近了傳統(tǒng)媒體與新媒體的距離，促進傳統(tǒng)媒體朝新媒體方向發(fā)展。

[1]王剛.淺析數(shù)字電視IP化混合播出[J].Nctc全國有線電視技術(shù)研討會,2010.

[2]尹鴻學.高清數(shù)字電視的IP化技術(shù)探討[J].新媒體研究,2017(23):10-11.