吳任遠
摘 要 在制播系統(tǒng)IP化發(fā)展過程中,SDI信號漸漸被取代,但在兩種技術(shù)的選擇和使用上,行業(yè)內(nèi)還存在很多爭議性理論。文章根據(jù)以往工作經(jīng)驗,對構(gòu)建全IP系統(tǒng)時應(yīng)注意的問題進行總結(jié),并從超高清系統(tǒng)的SDI信號傳輸方案、超高清系統(tǒng)的IP傳輸方案、超高清系統(tǒng)中的SDI/IP混合數(shù)據(jù)傳輸策略3方面,論述了超高清制播系統(tǒng)中SDI/IP混合架構(gòu)的具體應(yīng)用形式。
關(guān)鍵詞 制播系統(tǒng);混合架構(gòu);信號傳輸
中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2018)216-0075-02
新技術(shù)的使用是提升廣電行業(yè)用戶體驗的主要話題,受到了相關(guān)人員的高度重視。在最近20年的發(fā)展過程中,IT和數(shù)字技術(shù)得到了更多發(fā)展機會,促使廣電行業(yè)發(fā)生了巨大變化。整體來看,廣電行業(yè)的IP化發(fā)展進程從未停止,再加上文件化和制播系統(tǒng)的應(yīng)用,ASI逐漸被IP取代,并實現(xiàn)了SDI信號的IP化,該項轉(zhuǎn)變具有極強優(yōu)勢,可幫助超高清制播系統(tǒng)變得更加完善。
1 構(gòu)建全IP系統(tǒng)時應(yīng)注意的問題
1.1 QoS
QoS主要是利用網(wǎng)絡(luò)對各種類型的基礎(chǔ)技術(shù)進行合理應(yīng)用,為特定的傳輸業(yè)務(wù)提供服務(wù)。截止到目前,很多IP業(yè)務(wù)屬于非實時應(yīng)用范疇,如文件傳輸、郵件傳輸?shù)?,在此過程中,只需要提供盡力而為的QoS即可。但對于SDI等實時性要求較高的業(yè)務(wù)來說,QoS需要避免受到網(wǎng)絡(luò)過載等因素的影響,保持較高的穩(wěn)定性。因此,在全IP系統(tǒng)構(gòu)架構(gòu)建過程中,應(yīng)該將QoS整體性需求體現(xiàn)出來。相關(guān)工作人員可以利用軟件定義網(wǎng)絡(luò),對網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備和業(yè)務(wù)進行有效規(guī)劃,最終實現(xiàn)SDI信號端到QoS端。
站在另一個角度來說,SDN屬于一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),在設(shè)計過程中將控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面進行分離,這樣一來,人們便可以對網(wǎng)絡(luò)流量進行靈活控制,從而賦予網(wǎng)絡(luò)管道更高的智能性。站在國外發(fā)展角度來說,已經(jīng)研究出了SDI/IP的統(tǒng)一管理方案,如Sony公司中的Live Systerm等,確保QoS逐步完善。
1.2 網(wǎng)絡(luò)安全
與傳統(tǒng)SDI相比,IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在理論上并不可能出現(xiàn)非法入侵或攻擊等問題。因此,在網(wǎng)絡(luò)安全維護上,避免未授權(quán)訪問現(xiàn)象的出現(xiàn)顯得十分重要。在IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中,需要對網(wǎng)絡(luò)認證、設(shè)備認證和用戶認證進行綜合考慮,從而將IP技術(shù)的優(yōu)勢展示出來。
首先,在用戶認證過程中,受網(wǎng)絡(luò)操作便捷性的影響,可能會使得各項設(shè)備暴露在惡意用戶的控制范圍內(nèi)。管理人員可以對網(wǎng)絡(luò)功能進行合理化分配,將訪問風險降到最低。
其次,在設(shè)備認證上,需要做好接入網(wǎng)絡(luò)的身份識別,并通過認證,將非法設(shè)備接入到網(wǎng)內(nèi),從而對設(shè)備的使用權(quán)限進行控制,避免對整個系統(tǒng)造成破壞。
最后,在網(wǎng)絡(luò)認證過程中,網(wǎng)內(nèi)環(huán)境的保障顯得尤為重要,從而將網(wǎng)外設(shè)備干擾情況進行避免,對未授權(quán)的設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)保護,最終實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的有效營造。
1.3 互聯(lián)互通
由于SDI所遵循的標準與業(yè)內(nèi)相統(tǒng)一,不同的設(shè)備廠商均可以通過SDI實現(xiàn)安全互聯(lián)。但由于SDI/IP的混合架構(gòu)建設(shè)還處于發(fā)展初期階段,相關(guān)人員需要站在標準化組織等角度進行考慮,從而對不兼容的封裝格式和標準進行全面考慮。在其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)計過程中,為了實現(xiàn)帶寬利用率的有效提升,各個生產(chǎn)廠家還會注重對各種輕壓縮技術(shù)進行研究和使用,促使設(shè)備的互操特性變得越來越復雜。而在全網(wǎng)IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中,出現(xiàn)了很多標準和格式,容易讓人產(chǎn)生一種眼花繚亂的感覺,使使用者產(chǎn)生極大的困惑,這也為IP網(wǎng)絡(luò)的互通提出了極大考驗。如果該項問題一直無法得到有效解決,IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展成效便會無法體現(xiàn)出來,其推廣進度也會變得十分緩慢。
2 超高清制播系統(tǒng)中SDI/IP混合架構(gòu)的具體應(yīng)用形式
2.1 超高清系統(tǒng)的SDI信號傳輸方案
廣電行業(yè)信號傳輸特有標準以SDI為主,發(fā)展歷史超過20年,目前已經(jīng)在很多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用,如監(jiān)控、錄播等。SDI之所以會受到業(yè)內(nèi)人士的高度認可,主要原因包括以下幾方面,即質(zhì)量較高、可靠性較強、延時效果弱、具有較強的通用性能、協(xié)議構(gòu)建十分簡單。
截止到目前,國家對SDI傳輸制定了很多標準,主要是為了將傳輸方案進行有效優(yōu)化。另外,在各種標準制定過程中,與很多多鏈條和單鏈條的映射現(xiàn)象息息相關(guān)。因此,在系統(tǒng)架構(gòu)確定上,無論哪種形式均可以與該系統(tǒng)相適應(yīng)。而在超清系統(tǒng)建設(shè)過程中,視頻圖像以大小分子圖像的整合為主,如果對UHDTV1格式進行應(yīng)用,可以將整個圖像分割成4個子圖像,UHDTV2可以將圖像分割成16個子圖像。在每個子圖像的應(yīng)用過程中,均可以對高清數(shù)據(jù)流進行處理。在整個UHDTV系統(tǒng)之中,由于SDI系統(tǒng)早已經(jīng)被人們確立,充分證明了SDI信號傳輸系統(tǒng)的實施具有較強的可行性。但由于12G-SDI的傳輸速率較高,且傳輸速率較低,最終導致12G-SDI在超高清應(yīng)用中存在很大障礙。
2.2 超高清系統(tǒng)的IP傳輸方案
從目前實際發(fā)展情況來看,SDI/IP標準的傳輸速率較高,并以40GbE為主流,但卻無法對12G-SDI信號進行有效承載。如何構(gòu)建起高清數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)成為相關(guān)行業(yè)重點研究的問題。據(jù)實際發(fā)展情況來看,無壓縮傳輸方式的使用存在極大的可能性,在此過程中,輕壓縮方法已經(jīng)被人們商品化,無法將更大功能發(fā)揮出來。
2.2.1 無壓縮方案
對于IP超高清的傳輸標準,相關(guān)廣電行業(yè)并未對詳細標準進行制定,為了確保無壓縮方案的全面實施,研究人員將4個3GIP鏈路綁定在一起,對超高清信號進行有效傳輸,但此時需要的10GbE鏈接數(shù)量至少為兩條。該方案具有較高的可行性,但由于多個IP鏈路綁定視屏傳輸方案還未全面制定出來,信號分配、系統(tǒng)同步等問題還無法得到全面解決。
另一個無壓縮方案主要以高速以太網(wǎng)為主,并將SMPTE ST拓展到12G-SDI范疇,但該標準同樣沒有被完善。從目前的實際發(fā)展情況來看,40GbE主要采用的是4×10G,而100GbE則采用10×10G。由于10G之后的以太網(wǎng)鏈接基礎(chǔ)尚未得到有效確立,這也為相關(guān)工作的開展創(chuàng)造了很多挑戰(zhàn)。很多研究人員十分看好25GbE的發(fā)展前景,很可能成為下一代以太網(wǎng)的基礎(chǔ)鏈接。在使用24GbE鏈接時,其性價比較高,可以進一步提升云服務(wù)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的吸引力。
2.2.2 輕壓縮方案
由于超高清IP化的另一個思路主要是對輕壓縮網(wǎng)絡(luò)進行適配,在各種方案之中,主要以圖像質(zhì)量、壓縮比等平衡為主,為后續(xù)開發(fā)工作產(chǎn)生較好基礎(chǔ)。在視頻直播過程中,還需要做到壓縮比的有效降低。因此,由于MPEG-2中的格式延時過大,并不適合在輕壓縮方案中進行使用。SMPTE屬于超高清電視生態(tài)系統(tǒng)的研究領(lǐng)域,應(yīng)該將壓縮比控制在2:1到20:1之間。而在圖像質(zhì)量控制上,需要考察的算法有很多,還需要對圖像的損傷程度進行復制。
在對各種要求滿足的同時,研究人員還需要對BBC研發(fā)過程中的VC算法提高重視程度,該算法也被人們稱為Firac Pro。當系統(tǒng)對不同的壓縮格式設(shè)備采用時,研究人員應(yīng)該對互操作性進行解決。
2.3 超高清系統(tǒng)中的SDI/IP混合數(shù)據(jù)傳輸策略
截止到目前,在超高清信號通路設(shè)計過程中,需要對SDI技術(shù)進行優(yōu)先考慮。在各種應(yīng)用場景之中,有的對同步性要求較高,如實時直播、場景切換等過程,由于SDI的作用,可以保證圖像質(zhì)量不受到影響。
另外,SDI也是唯一具有國際標準的超高清互聯(lián)網(wǎng)方案,而且不同設(shè)備之間的互操作性也具備較高保障。站在理論角度來說,全IP超高清系統(tǒng)部署并不是沒有可能。盡管SDI/IP組合技術(shù)中還有很多問題需要處理,但隨著IT技術(shù)的快速發(fā)展,以及以太網(wǎng)帶寬的提升,IP技術(shù)終會成為視頻傳輸領(lǐng)域的主流。
3 結(jié)論
綜上所述,廣電技術(shù)的發(fā)展并不是孤立的,經(jīng)過了20多年的發(fā)展時間,制播系統(tǒng)發(fā)生了天翻地覆的變化,從標清到高清,以文件代替磁帶,讓人們看到了不一樣的超高清制播系統(tǒng)?,F(xiàn)如今,用戶體驗是服務(wù)行業(yè)主要的發(fā)展目標,通過SDI/IP混合網(wǎng)絡(luò)的搭建,可以對超高清節(jié)目生產(chǎn)需求進行滿足,確保整個行業(yè)向全IP化預留發(fā)展空間邁進。
參考文獻
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