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(hào)從模擬信號(hào)到數(shù)字標(biāo)清信號(hào)到高清信號(hào)，再到正在建設(shè)的超高清和3D播出；2010年中國(guó)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(dá)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(shí)代的到來，網(wǎng)絡(luò)速度將呈幾何狀上升，未來將達(dá)到一個(gè)無法想象的空間。

我們計(jì)劃實(shí)施IP播出時(shí)，而美國(guó)已經(jīng)打算徹底IP化了，當(dāng)我們的播出規(guī)模達(dá)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(shí)不在于技術(shù)端，而在于消費(fèi)者端，我們應(yīng)積極構(gòu)建迎合消費(fèi)者喜好的體驗(yàn)。在現(xiàn)代科技里，速度和質(zhì)量通常是相互矛盾的，但實(shí)際上速度是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的一種手段。我們目前面對(duì)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(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)制定了各種IP化的音視頻網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，對(duì)開辟新一代的播出系統(tǒng)悄然布局，各電視臺(tái)顯然在這場(chǎng)革命中應(yīng)搶占先機(jī)，獲取市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主動(dòng)權(quán)，并提高電視臺(tái)的影響力和權(quán)威性。

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

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(dāng)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(tái)，通過虛擬化管理方式完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)、執(zhí)行、監(jiān)管和維護(hù)。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(jī)為核心，所有信號(hào)轉(zhuǎn)為IP

由于越來越多設(shè)備開始支持IP，故整個(gè)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(hào)管理，設(shè)備逐漸從基帶信號(hào)向IP方向轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)鏈路級(jí)的冗余便于維護(hù)，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(hào)或設(shè)備都還是SDI信號(hào)，一次性淘汰所有SDI設(shè)備是不現(xiàn)實(shí)和科學(xué)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(fēng)險(xiǎn)，基帶用矩陣，IP用交換機(jī)。

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(tái)、麥克風(fēng)、揚(yáng)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(shí)將音頻以AES67的方式封裝。當(dāng)生成SDI時(shí)，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(huì)采用數(shù)據(jù)中心級(jí)別的商業(yè)交換機(jī)（如Brocade，Cisco，HP，Arista等）。采用主備兩臺(tái)交換機(jī)，兩個(gè)交換機(jī)同時(shí)送出信號(hào)，支持SMPTE 2022-7無縫切換的設(shè)備進(jìn)行接收，可以保護(hù)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(hào)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(jìn)行信號(hào)發(fā)射；IP的信號(hào)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(gè)組播，目的設(shè)備可以通過凈切換的方式將信號(hào)切換至另一個(gè)上；控制系統(tǒng)采用SDN技術(shù)對(duì)交換機(jī)發(fā)出指令，將正確的組播信號(hào)發(fā)送至正確的交換機(jī)物理端口，在控制系統(tǒng)內(nèi)保持跟蹤組播地址與端口號(hào)，讓所有事物看起來像一個(gè)虛擬的IP矩陣，管理物理矩陣與虛擬矩陣之間的級(jí)聯(lián)通道。

4 傳統(tǒng)播出和IP化播出的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

4.1 傳統(tǒng)播出的優(yōu)缺點(diǎn)

傳統(tǒng)播出成本十分高，需要多臺(tái)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(gè)月才能完成3個(gè)頻道的施工；維護(hù)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(shí)線路沒有標(biāo)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(diǎn)，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(kuò)展性差。

4.2 IP化播出的優(yōu)缺點(diǎn)

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(jìn)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(hù)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(cè)設(shè)備或IPS入侵防護(hù)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(xiǎn)端口、建立安全管理平臺(tái)、實(shí)施數(shù)據(jù)庫審計(jì)和運(yùn)維審計(jì)，等等[2]。

IP化播出對(duì)于電視臺(tái)操作人員和技術(shù)維護(hù)人員來說是一件頭疼的事，因?yàn)樾枰匦峦ㄟ^培訓(xùn)、學(xué)習(xí)，掌握系統(tǒng)流程、操作應(yīng)用軟件。IP化播出的優(yōu)勢(shì)是易于擴(kuò)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(huì)變少，主要設(shè)備為切換矩陣、交換機(jī)、IP播出服務(wù)器等；大大降低了技術(shù)人員的維護(hù)勞動(dòng)成本，設(shè)備故障容錯(cuò)性更強(qiáng)、更易于軟件系統(tǒng)重構(gòu)；文件轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)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(rèn)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(jìn)行資源的優(yōu)化利用；彈性的擴(kuò)展力和更低廉的運(yùn)維成本讓用戶更為傾心。開放的架構(gòu)，可與全媒體平臺(tái)無縫對(duì)接，拉近了傳統(tǒng)媒體與新媒體的距離，促進(jìn)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(guó)有線電視技術(shù)研討會(huì),2010.

[2]尹鴻學(xué).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.