超高清制播系统中SDI/IP混合架构,本文是关于系统方面论文范文数据库跟制播和架构和IP混合架构有关论文范文数据库.
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摘 要 在制播系统IP 化发展过程中,SDI 信号渐渐被取代,但在两种技术的选择和使用上,行业内还存在很多争议性理论.文章根据以往工作经验,对构建全IP 系统时应注意的问题进行总结,并从超高清系统的SDI 信号传输方案、超高清系统的IP 传输方案、超高清系统中的SDI/IP 混合数据传输策略3 方面,论述了超高清制播系统中SDI/IP混合架构的具体应用形式.
关键词 制播系统；混合架构；信号传输
中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）216-0075-02
新技术的使用是提升广电行业用户体验的主要话题,受到了相关人员的高度重视.在最近20 年的发展过程中,IT 和数字技术得到了更多发展机会,促使广电行业发生了巨大变化.整体来看,广电行业的IP 化发展进程从未停止,再加上文件化和制播系统的应用,ASI 逐渐被IP 取代,并实现了SDI信号的IP 化,该项转变具有极强优势,可帮助超高清制播系统变得更加完善.
1 构建全IP 系统时应注意的问题
1.1 QoS
QoS 主要是利用网络对各种类型的基础技术进行合理应用,为特定的传输业务提供服务.截止到目前,很多IP 业务属于非实时应用范畴,如文件传输、邮件传输等,在此过程中,只需要提供尽力而为的QoS 即可.但对于SDI 等实时性要求较高的业务来说,QoS 需要避免受到网络过载等因素的影响,保持较高的稳定性.因此,在全IP 系统构架构建过程中,应该将QoS 整体性需求体现出来.相关工作人员可以利用软件定义网络,对网络中的设备和业务进行有效规划,最终实现SDI 信号端到QoS 端.
站在另一个角度来说,SDN 属于一种新型网络架构,在设计过程中将控制平面与数据转发平面进行分离,这样一来,人们便可以对网络流量进行灵活控制,从而赋予网络管道更高的智能性.站在国外发展角度来说,已经研究出了SDI/IP 的统一管理方案,如Sony 公司中的Live Systerm 等,确保QoS 逐步完善.
1.2 网络安全
与传统SDI 相比,IP 网络系统在理论上并不可能出现非法入侵或攻击等问题.因此,在网络安全维护上,避免未授权访问现象的出现显得十分重要.在IP 网络构建过程中,需要对网络认证、设备认证和用户认证进行综合考虑,从而将IP 技术的优势展示出来.
首先,在用户认证过程中,受网络操作便捷性的影响,可能会使得各项设备暴露在恶意用户的控制范围内.管理人员可以对网络功能进行合理化分配,将访问风险降到最低.
其次,在设备认证上,需要做好接入网络的身份识别,并通过认证,将非法设备接入到网内,从而对设备的使用权限进行控制,避免对整个系统造成破坏.
最后,在网络认证过程中,网内环境的保障显得尤为重要,从而将网外设备干扰情况进行避免,对未授权的设备提供网络保护,最终实现网络环境的有效营造.
1.3 互联互通
由于SDI 所遵循的标准与业内相统一,不同的设备厂商均可以通过SDI 实现安全互联.但由于SDI/IP 的混合架构建设还处于发展初期阶段,相关人员需要站在标准化组织等角度进行考虑,从而对不兼容的封装格式和标准进行全面考虑.在其他网络设计过程中,为了实现带宽利用率的有效提升,各个生产厂家还会注重对各种轻压缩技术进行研究和使用,促使设备的互操特性变得越来越复杂.而在全网IP 网络构建过程中,出现了很多标准和格式,容易让人产生一种眼花缭乱的感觉,使使用者产生极大的困惑,这也为IP 网络的互通提出了极大考验.如果该项问题一直无法得到有效解决,IP 网络的发展成效便会无法体现出来,其推广进度也会变得十分缓慢.
2 超高清制播系统中SDI/IP 混合架构的具体应用形式
2.1 超高清系统的SDI 信号传输方案
广电行业信号传输特有标准以SDI 为主,发展历史超过20 年,目前已经在很多领域中得到了应用,如监控、录播等.SDI 之所以会受到业内人士的高度认可,主要原因包括以下几方面,即质量较高、可靠性较强、延时效果弱、具有较强的通用性能、协议构建十分简单.
截止到目前,国家对SDI 传输制定了很多标准,主要是为了将传输方案进行有效优化.另外,在各种标准制定过程中,与很多多链条和单链条的映射现象息息相关.因此,在系统架构确定上,无论哪种形式均可以与该系统相适应.而在超清系统建设过程中,视频图像以大小分子图像的整合为主,如果对UHDTV1 格式进行应用,可以将整个图像分割成4 个子图像,UHDTV2 可以将图像分割成16 个子图像.在每个子图像的应用过程中,均可以对高清数据流进行处理.在整个UHDTV 系统之中,由于SDI 系统早已经被人们确立,充分证明了SDI 信号传输系统的实施具有较强的可行性.但由于12G-SDI 的传输速率较高,且传输速率较低,最终导致12G-SDI 在超高清应用中存在很大障碍.
2.2 超高清系统的IP 传输方案
从目前实际发展情况来看,SDI/IP 标准的传输速率较高,并以40GbE 为主流,但却无法对12G-SDI 信号进行有效承载.如何构建起高清数据传输网络成为相关行业重点研究的问题.据实际发展情况来看,无压缩传输方式的使用存在极大的可能性,在此过程中,轻压缩方法已经被人们商品化,无法将更大功能发挥出来.
2.2.1 无压缩方案
对于IP 超高清的传输标准,相关广电行业并未对详细标准进行制定,为了确保无压缩方案的全面实施,研究人员将4 个3GIP 链路绑定在一起,对超高清信号进行有效传输,但此时需要的10GbE链接数量至少为两条.该方案具有较高的可行性,但由于多个IP 链路绑定视屏传输方案还未全面制定出来,信号分配、系统同步等问题还无法得到全面解决.
另一个无压缩方案主要以高速以太网为主,并将PTE ST 拓展到12G-SDI 范畴,但该标准同样没有被完善.从目前的实际发展情况来看,40GbE主要采用的是4×10G,而100GbE 则采用10×10G.由于10G 之后的以太网链接基础尚未得到有效确立,这也为相关工作的开展创造了很多挑战.很多研究人员十分看好25GbE 的发展前景,很可能成为下一代以太网的基础链接.在使用24GbE 链接时,其性价比较高,可以进一步提升云服务数据中心业务的吸引力.
2.2.2 轻压缩方案
由于超高清IP 化的另一个思路主要是对轻压缩网络进行适配,在各种方案之中,主要以图像质量、压缩比等平衡为主,为后续开发工作产生较好基础.在视频直播过程中,还需要做到压缩比的有效降低.因此,由于MPEG-2 中的格式延时过大,并不适合在轻压缩方案中进行使用.PTE 属于超高清电视生态系统的研究领域,应该将压缩比控制在2:1 到20:1 之间.而在图像质量控制上,需要考察的算法有很多,还需要对图像的损伤程度进行复制.
在对各种要求满足的同时,研究人员还需要对BBC 研发过程中的VC 算法提高重视程度,该算法也被人们称为Firac Pro.当系统对不同的压缩格式设备采用时,研究人员应该对互操作性进行解决.
2.3 超高清系统中的SDI/IP 混合数据传输策略
截止到目前,在超高清信号通路设计过程中,需要对SDI 技术进行优先考虑.在各种应用场景之中,有的对同步性要求较高,如实时直播、场景切换等过程,由于SDI 的作用,可以保证图像质量不受到影响.
另外,SDI 也是唯一具有国际标准的超高清互联网方案,而且不同设备之间的互操作性也具备较高保障.站在理论角度来说,全IP 超高清系统部署并不是没有可能.尽管SDI/IP 组合技术中还有很多问题需要处理,但随着IT 技术的快速发展,以及以太网带宽的提升,IP 技术终会成为视频传输领域的主流.
3 结论
综上所述,广电技术的发展并不是孤立的,经过了20 多年的发展时间,制播系统发生了天翻地覆的变化,从标清到高清,以文件代替磁带,让人们看到了不一样的超高清制播系统.现如今,用户体验是服务行业主要的发展目标,通过SDI/IP 混合网络的搭建,可以对超高清节目生产需求进行满足,确保整个行业向全IP 化预留发展空间迈进.
参考文献
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