演播室應用的傳輸結構和傳送協議

許長青

雞西電視臺，黑龍江雞西 158100

1 支持流的傳輸結構

電視臺內應用的數據網必須能夠提供足夠的帶寬、對數據網帶寬的需求主要取決于希望的圖像分辨率、幀速率和圖像質量。此外，在新聞、文件傳送和復制的應用中還需要快于常規速度的傳送。在未來的網絡化演播室環境中，壓縮或未壓縮的數字視音頻信號都可以流的方式傳送。各種類型的數據，如新聞文稿、控制信號、時間碼和壓縮的視音頻信號等，都可以文件的形式傳送。目前用于傳送流的網絡結構如圖1所示。

1）物理層：SDI對廣播演播室內部應用來說無疑非常重要；SDH和SONET用于寬帶傳輸。目前使用的制播網則用到了FC、以太網（百兆以太網和千兆以太網）。

圖1 傳送流的網絡結構

2）數據短路層和網絡層：SDTI是演播室內壓縮信號傳輸的重要手段之一，SDI和SDTI主要用來進行流傳送，不用來進行傳統的文件傳送。SDI是一個點到點的同步接口、由于SDTI數據包具有與SDI同樣的時間基準信號，可以很容易與TV環境進行同步。為了克服SDI點到點的限制，在SDTI的包頭中嵌入了尋址功能、因此它將來可能用作動態路由。SDTI能對節目流進行實時和快于實時的傳送，同樣也支持復用節目流。

ATM是一種適用于進行數據、聲音和視頻通信的網絡結構。數據以53字節打包（一個ATM信元）。每個信元包括目的地址并可在一個鏈路上異步復用。ATM適于局域網和廣域網上的流傳送。在發送端和接收端設備之間的同步通過在流中傳輸時間基準來實現。ATM的平穩性，寬帶高效率和對多種通信類型的支持，使其成為在廣域網中演播室之間傳遞流內容的合適選擇。目前已使用ATMAAL1協議在ATM上傳輸MPEG-2TS流。

FC是一種適合于演播室應用的網絡。FC系統設計用來進行異步傳送，但是，通過在流中嵌入時間基準也支持同步傳送。目前廣泛使用的雙網結構利用FC的高速度。采用共享存儲方式在網絡上進行流的傳送。

基于IP的流傳送是一種發展潛力很大的傳輸方式。目前的應用有:通過Internet和Internet對媒體資料庫進行瀏覽，Internet廣播（講座、視頻會議等），基于Web的脫機編輯和web電視（IP-TV）。

3）映射層：映射層要解決的問題是:將各種格式節目包（如DV、MPEG等）映射到上述傳輸結構的映射規則，如MPEG over Fibre Channel， DV over ATM等。此外，在演播室和廣域網之間需要解決網關問題。例如，如何在廣域網上傳送SDTI數據包的問題。

4）應用層：應用層對輸入信號進行壓縮處理和打包。目前在節目制作中應用的視頻壓縮格式有：MPEG、基于DV的格式和M-JPEG。M-JPEC壓縮效率低，沒有進行標準化，存在許多種變型，互相不能夠兼容。

MPEG-2已經是HDTV和DVB的視頻信源編碼標準，現在己在非線性編輯中取代M-JPEG編碼標準，并作為硬盤播出和媒體資產管理的主要壓縮格式SDV格式主要用在基于DV錄像機的編輯系統中。MPEG-4已在非線性編輯中瀏覽和媒體資產管理中得到廣泛應用。目前為了處理壓縮數據，在處理層不得不從壓縮數據轉換到不壓縮的SDI數據，這樣最后得到的圖像質量可能會有明顯損傷，這個問題正在通過轉碼和新的文件傳輸格式進行解決。

2 支持文件傳送的網絡結構

文件傳送協議有4種：

1）通用文件傳輸協議（FIP），基于TCP/IP；2）點到多點傳送用的擴展傳送協議（XTP）；3）在FC和ATM上傳輸用的快速文件協議（硬件或軟件）；4）FTP的擴展版本，稱為FTP+。

在很多傳輸機構中都可傳送文件，如ATM、FC、以太網等。多數支持FTP作為基本通信協議使用TCP/IP傳送基本文件。如果要通過FC實現很快的文件傳送，則有用于FC的AN-SI標準FTP+協議。

綜上所述，未來的電視系統對演播室的信號傳送機構分為流利文件兩種，對演播室的所有設備和所有工作進行統一控制和管理，使現在的信號傳送結構有所不同，與之相應的管理結構也有所不同。上述系統模型是電視與信息融合的模型，所謂的“傳統演播室”概念已經完全融合到流和文件傳輸網絡中了，STDI是傳輸流的網絡層，SDH/SONET、FC和以太網都是傳輸流的數據鏈和物理層。

3 概念解釋

3.1 文件的含義

文件是有關內存的比特拷貝。文件傳送一般以異步、無差錯的方式進行傳輸，并以尋址的方式將數據送到用戶端。對傳輸的基本要求是傳送盡量快速，可使用不同的傳送速率，而不要求速率平穩，不要求同任何外部的時間或進程同步，文件傳送是以頭標開始，后面跟著內容。因為頭標通常只在開始時發送一次，所以接收端要在文件傳送前開始接收。對于文件傳送來說、設備之間的短路必須能夠在接收數據中斷時進行重發，這要用雙向鏈路。

3.2 流的含義

流是一種連續的進程，是指將電視內容（包括視頻、音頻、數據等）從發送端連續地傳送到一個或多個接收端。發送端不能得到接收端的回應、當丟失數據或中斷時不進行重發。傳送的速率等于內容本身的速率。并是恒定的。也可以在設備之間以高于實時的速率傳送。接收端在任意時間開始接收，都可以收到發端送出的節目內容。由于流傳輸通常是一個單向的進程，因此需要向接收端傳輸同步信息，并用特定的參數要求來保證傳輸質量，這些參數包括比特率、抖動、漂移、傳輸延時等。

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