媒体融合时代电视中心IP化基础架构技术初探.docx

          媒体融合时代电视中心IP化基础架构技术初探                    摘 要：IP化基础架构技术是媒体融合的关键技术本文就以此为主要内容展开了论述，先是结合现代化的媒体融合时代背景分析了IP化基础架构技术的发展状况、技术标准，然后阐述了电视中心IP化基础架构的同步技术应用实践证明，IP化基础架构技术对于新媒体融合十分重要关键词：媒体融合；电视中心；IP化；基础架构技随着我国信息技术的发展，新兴媒体的融合发展越来越迅速目前计算机技术、通信技术已经被广泛应用在广播电视行业中显然，传统的电视中心以SDI为基础的系统技术架构已经难以满足现代化新兴媒体融合的发展鉴于此，加强IP化基础架构技术的深入研究是非常重要的1. IP化基础架构内涵从传统的有线电视到数字电视，新媒体的业务在不断拓展电视中心的基础架构IP化也是势在必行而传统的电视中心基础架构SDI虽然具有应用广泛、可靠性高、延迟低的优点但是也存在一定的劣势如在信息源不断增加的背景下，SDI/HD-SDI/3G-SDI信号调度矩阵的规模也在逐渐扩大这间接导致了信息中心的布线、信息号处理链路更加复杂、密集的显然，SDI系统结构的灵活性并不支持不断的扩展。

也正是在这种趋势下，IP化基础架构的发展也逐渐发展起来但是目前对于电视中心基础架构的看法也不一致有人认为应当按照传统的趋势继续发展另一部分人认为则应当放弃传统的系统架构，沿用双向IP架构正如索尼中国集团管理者比喻所说，采用何种系统架构技术就好比是选择自己的小船，还是采用IP化大船虽然IP化基础架构已经逐渐受到重视，但是若要实现该技术的成熟还需要一段时间尤其是IP化基础架构的标准、技术应用仍然在不断的改进、完善中2. IP化基础架构的发展方向电视中心的系统架构发展方向包括传统的SDI和共享/双向IP化架构两个方向基于SDI的系统架构主要是采用串行数字接口（SDI）进行视频基带信号的传输，包括SD-SDI（270Mbps，SMPTE 259M）、HD-SDI（1.485Gbps，SMPTE 292M）、3G-SDI（2.97Gbps，SMPTE 424M）等，能够通过单根（单链路）同轴电缆传输对应码率范围内的无压缩信号但是单根链路无法满足媒体融合的发展，基于此行业提出了两种解决方法：一是制定新的SDI接口标准二是在现有SDI标准规范下用多链路进行传输三是基础架构IP化而第三种也就是本文重点介绍的系统架构方式。

所谓共享/双向IP化主要就是用用RJ-45或光纤接口取代BNC接口，用10G以太网取代轴电缆，用IP交换机取代SDI基带矩阵这种方式的优点在于能够简化系统，音频、视频，输入、输出，同步、控制等接口都被整合为RJ-45或SFP+（Small Form-factor Pluggable Plus，光纤接口）中这种系统架构主要就是针对AV数据传输的但是IP化基础架构的发展又分为两个方向即AVB与SMPTE其中在SMPTE中又划分为专用和通用PI交换机两部分以AVB为代表的广电设备制造商包括Axon、Avid、BARCO、Dolby、YAMAHA、SENNHEISER、SHURE、RIEDEL等；以SMPTE为代表的广电设备制造商包括Sony、Grass Valley、Evertz、Imagine、Harmonic、Snell、Panasonic、ROSS、NEC、EVS等都是国际知名大公司但是总的来说，IP化系统架构能够使系统更加灵活，即便是利用一根网线也能够解决控制、同步等问题最重要的是能够根据业务需求制定灵活、专项的系统和业务流程，并借助软件，真正提升系统架构的生产能力也正因为如此，IP化基础设施能够有效推进媒体融合，促进我国媒体的发展。

3. 音视频信号IP化分析电视中心的音视频信号的数据量比较大同时还需要对音视频的延时和同步进行调整尤其是音视频的码率鉴于此，若要实现音视频信号IP化，最先要解决的问题就是保证宽带可承载的码率通常电视中心实现IP视频数据路由交换，最低的要求是10GE的以太网1. 基础技术基于IP化的系统基础架构的电视中心在进行信号切换时，主要是进行包的路由交换同时在此过程中，工作人员需要解决包分发、转换等数据的延时、丢包目前解决这种问题的方法如下：一是利用IP规范，实现音视频信号的规范打包、传输如IP网络高码率媒体信号传输标准：SMPTE ST 2022-6:2012：二是引入实时传输协议，如RTP、RTCP、RTSP等协议其中RTP一般是应用在多媒体数据的传输中而 RTCP则是结合RTP协议能够应用与数据传输的监控RTSP多用于多媒体数据流的控制，如播放，暂停等三是引入资源预留协议和区分服务所谓资源预留协议是指应用与特殊服务的应用程序数据流传输而区分服务则是指利用码点，在网络入口出进行标记这样就能够保证将数据包在网络边缘中进行复杂处理四是重视QoS等延时转包技术的应用QoS是指联网服务质量，而将其用与延时转包处理中主要就是因为它可以为共享网络提供类似专项网络的服务，并给予应用程序的通知，保证应用程序能够满足系统需求。

五是引入前向纠错技术，所谓纠错技术就是一种能够自动纠正输误码的编码技术，主要就是发送纠错码进行冗余编码将其应用在IP化基础架构中能够有效避免一些数据传输错误问题六是部署无缝切换主备冗余路由设备2. 压缩编码和SDI基带信号的IP化压缩编码音视频流的IP化主要是利用已经配置过以太网标准的视频编码器和卫星接收机等设备同时按照相关标准进行TS over IP码流数据处理而宽带基带信号IP化，即SDI over IP主要是指无压缩音视频的SDI基带信号IP化目前应用实施信息数据处理、传输、交换的设备包括SDI信号转换器、SDI over IP路由矩阵、IP Gateway板卡等通过这些设备能够进行IP视频的无缝转换等其中SDI信号转换器的本质是一种调制器，能够将HD-SDI信号转换为HDMI信号同时也能够将音视频信号嵌入到该HDMI中，从而实现音视频信号的同步传输主要工原理就是将串行的接口信号转变为TDMS信号，以方便高清摄像机与终端显示器互联值得注意的是该设备还能够数据适用于SDI基带的信号而SDI over IP路由矩阵属于无压缩损坏矩阵但是就目前而言，SDI over IP还存在着多种问题。

如链路宽带有限，无法保证大数据量的传输系统交换能力有限，可用设备有限这些都是影响SDI over IP应用的关键因素也就是说若要完善SDI基带信号的IP化就要着手解决这些问题另外，IP Gateway板卡其实是一种能够外置的转换接口板和内置转换芯片3.矩阵IP化IP化矩阵形式包括SDN、SDVN和基于交换机的SDN三种方式各有不同在实际的应用过程中，需要根据实际的位置，SDN是指软件定义网络，是一种网络虚拟化的形式在传统的系统架构中由于业务需求的变化，需要进行系统架构的优化和调整，但是进行路由器、交换机等设备的配置比较繁琐所以为了保证系统的稳定性和灵活，会采用SDN分离网络设备的控制权，屏蔽各种设备之间的差异这样能够实现用户自由、灵活的设置网络协议在IP化基础系统架构中，应用SDN主要就是进行设备硬件的软化，加强用户的控制如能够通过控制IP交换机实现传统SDI矩阵的功能同样的道理，SDN主要能够IP化系统架构中的网络设备控制层和数据层分离，实现冗余备份最重要的是SDN还能够实现信号的管理、分配，给用户提供设备管理、设置操作界面并且以SDN为基础的操作系统，还能够实现多种混合操作，完成矩阵配置、交叉点切换等功能。

SDVN是指基于IPX达到软件定义视频网络，能够实现SDI信号的路由管理和宽带管理这样工作人员就能够通过操作系统实现系统管理IP交换机+SDN是指基于IP网络的SDI矩阵主要就是指在SDN的控制和管理下利用IP交换机实现SDI矩阵功能在现代化背景下，SDN矩阵能够用于多屏视频显示转换，应用于视频会议、视频监控、广播带式系统等方面显然，IP交换机+SDN对于IP化的系统架构是非常重要的4. 安全技术和标准电视中心的基础系统架构IP网络安全技术包括IP网络数据安全保护技术、网路冗余备份技术其中网络数据安全保护技术主要是保护SDI over IP和TS over IP数据安全的技术比如说在设置防火墙、建立防入侵系统，并部署IPS入侵防护设备隔离网闸等根据不同结构部分和数据形式可以采用不同形式的安全技术但总的来说，数据安全保护技术是以保护数据安全为主，只有选择安全、可靠的数据保护技术才能够实现数据的安全另外，网络冗余备份技术主要是指链路聚合冗余技术如果系统网络发生故障，该技术就能够实现主链路和备用链路之间的切换切换时间大约小于40毫秒这样就能够在物理路由上采用不同的网络IP化系统架构的标准包括物理层应用标准、传输标准、IP封装标准等。

其中物理标准标准SMPTE2022标准和IEE AVB标准另外用于IP网络恒定码率MPEG TS流单向传输的标准是SMPTE ST 2022-2:2007总之在实际的系统架构过程中，要尽量以这些标准为基本准则，从而保证IP化系统架构的安全五、总结综上所述，广播电视技术人员应当正确看待IP化基础系统架构，并根据最新的动态变化和国家标准，合理设计IP化基础系统，从而为促进新媒体融合奠定良好的基础参考文献[1]徐俭,马春,徐有聪. 媒体融合时代电视中心IP化基础架构技术初探[J]. 广播电视信息,2015,03:64-67+74. [2]韦安明. 电视中心基础架构IP化探讨[J]. 广播与电视技术,2015,04:18-21. [3]胡震宇. 电视中心基础架构IP化原理和应用[J]. 视听界(广播电视技术),2015,05:17-23. [4]黄振华. 媒体融合时代电视中心IP化基础架构技术探索[J]. 科技传播,2016,02:46-47. [5]韦安明,覃毅力. 电视中心IP化关键技术研究[J]. 广播与电视技术,2016,05:16-21.   -全文完-。