现阶段广电系统建设IP化的可行性探讨

任林 杨振

媒体的发展瞬息万变,技术的更新日新月异,近年来，随着IP技术相关标准的逐步完善，使得播总控系统建设采用全IP化有了理论上的支撑，发展到今天，基于全IP化的视音频产品也越来越丰富，各个广电单位在播总控系统建设的时候，也都面临着系统架构的选择。

【摘要】 媒体的发展瞬息万变,技术的更新日新月异,近年来，随着IP技术相关标准的逐步完善，使得播总控系统建设采用全IP化有了理论上的支撑，发展到今天，基于全IP化的视音频产品也越来越丰富，各个广电单位在播总控系统建设的时候，也都面临着系统架构的选择。

与传统系统架构相比较，IP系统有着结构简单、兼容性强等一系列的优点，但是它打破了传统广电系统的维护管理方式，因此，对于广电人来说，播总控系统建设在现阶段是否适合直接过渡到全IP化一直都是众说纷纭，本文将重点探讨，在当前环境下，IP播总控系统建设的可行性。

【关键词】播总控系统建设 SDI Over IP IP系统建设SMPTE ST 2022-6 SMPTE ST 20110

一．广电为什么需要IP

时代在发展，人们对广播电视信号的体验要求越来越高，因此，广电相关系统也从模拟、标清、高清、甚至超高清不断的更新换代。

广电为什么需要I P？原因其实来自于超高清，2011年前后，国内需要上4K转播车的时间点，只有4*3G和浅压缩over IP这两种技术，4*3G在转播车上的线缆问题非常突出，因此，用I P传送高质量信号，第一次被推到了广电人的视野当中。

基于这种思路，大家发现在广播电视系统建设领域，基于I P技术的制作、播出、传输能够解决众多传统同轴电缆领域中的难题，同时又带来很多其他优势，比如说传输距离、信号衰减、简化系统架构等等。

近年来，IT技术发展越来越快，计算机的处理能力日益提高，交换机、光纤的成本也越来越低，虚拟化、微服务等高新技术越来越多的得以应用，因此，广电人在思考，播总控系统是否也可以采用全IT化，采用IP的方式来替代现有的同轴电缆？

二．IP相关协议的发展现状

随着I P化进程的不断加速，相关标准的不断完善，对传统的电视制作和传播带来了新的挑战，同时也带来了新的机遇。广电技术系统需要顺应新技术的发展，打破原有的思维模式，通过技术的融合，打破界限，各取所长，才能快速、高效地适应未来的发展形式。

系统IP化将为广电带来更强大、灵活的融合技术平台，未来IP化实时视音频网络可以承载信号流将是多样的，上层应用可提供控、管、监等多维度管理，因此，广电系统IP化是具备落地的条件的。

I P系统的建设，必然是需要相关协议和标准作为支撑的，截止到目前为止，IP播总控系统需要的相关协议已经逐步成熟：

SMPTE ST 2022-6已经是成熟标准，解决了SDI和IP的转换问题。不需要IP上的同步（即PTP），在12年到现在已经被广泛采用。

SMPTE ST 2022-7也是成熟标准，解决了IP数据包在交换机网络中的链路冗余问题。

SMPTE ST 2110去年发布了主要的几个标准，已经可用，去掉了SDI其中的冗余数据，大幅度降低了传输带宽，提高了灵活性。因此是未来IP化应用的核心标准。

ST 2059,即PTP时钟在IP领域的广电应用标准，也是成熟标准，在SMPTE ST 2110真正投入应用，正式系统逐渐上马的情况下，对IP信号系统的稳定性支撑非常关键。

IS-04/05/06等,在IP域的统一网管标准，实现即插即用，统一网管的基础。

这意味着，视音频数据的IP封装技术已经逐步成熟，

基于开放平台的I P系统得到广泛应用，易于开展新媒体融合业务。接下来的问题，就是各厂商的产品对协议的逐渐实现与完善，以及面向应用的系统集成实践。

三．IP技术的优势

有了协议和标准，我们接下来看一下IP技术对于系统建设的优势。

首先广电系统是要求7X24小时不间断的，I T技术原本就是为不间断场景设计的，两个典型例子：通讯系统、银行的数据库/存储及业务系统，都是要求7X24小时不间断运行的；

其次，在实时信号领域，IT系统，尤其是交换机等设备的造价优势较明显，相同规模的矩阵，采用交换机架构比传统SDI架构的性价比要高出很多。

对于空间，交换机和矩阵的对比非常明显。如果采用虚拟化等技术，可以进一步压缩系统的空间规模。

再一个就是与格式无关：IP封装是格式无关的，最典型的在融媒体快速发展的今天，IP系统可以兼容ST2110、ST2022-6、TS overip，也无关高清、标清、4k，只要带宽足够，都可以兼容跑在一根光纤内。

由此可见，IP技术是可以适应广电系统建设的需求的，特别是在面向超高清，系统规模需要进一步扩大的场景下，IP化是我们理想的技术选择。

四．当前环境下，IP硬件设备的发展情况

随着IP系统优势的发掘，各大广电设备生产厂家也把目标瞄准了这一块新兴市场，IP的设备支撑也越来越丰富，这里我们也做一个简单的总结：

视音频调度、切换设备领域，华为和华三的SDN交换机产品已经进入可用阶段，但还需要进一步完善，华为的路由器支持净切，已经具备替代传统SDI矩阵的能力；在国际品牌中，GV、ROSS等厂家也逐步推出了基于IP的切换台设备；

视音频编解码领域，harmonic、gv、imagine等传统视频服务器厂家均推出了基于SDI Over IP的视频服务器设备，支持2022-6以及2110，迈创公司也推出了IP的IO通道卡，支持高清、4K等，已经进入了商用阶段；

图文包装方面，国内的主流生产厂家都有基于SDI Over IP或者NDI的字幕机以及包装系统，可以应用于IP架构下的系统建设；

传统视音频周边方面，在IP领域，信号的分配、调度等绝大多数功能是由SDN交换机来完成；响度控制、键混等设备可以基于All in one的视频服务器来实现；交叉变换、IPG等设备都有相应的硬件板卡来支撑；

基于上面介绍，我们可以看到，IP系统建设的硬件设备已经基本完善，具备广电系统建设项目当中的应用需求。

处在向IP化发展的过渡期,目前广电IP化确实也存在一些待解决的问题。这些问题有的是技术性问题,有的是环境问题,也有的是思维上的问题。

五．广电系统建设IP化的实践

采用I P化技术来构建新型制播系统,可以轻松地解决以往传统系统无法或很难解决的问题,同时又带来明显的技术优势。开放式的IP网络带宽充足，网络覆盖范围大，高可靠传输链路技术成熟，IP架构系统结构布线简单，节约投资，传输协议成熟，可以实现节目资源的最大共享，协作能力高，更有利于推进新媒体业务。

在这一方面，我们宿迁广播电视台技术中心致力于IP技术系统的研究，在全台网建设中都进行了IP技术的探索。在新闻、生活、专题等视频节目内容做了有益的尝试，注重业务平台和传输I P化，即业务控制和压缩视音频传输的I P化，利用成熟的视音频数据的I P化封装技术，对各种格式视音频流和文件实行I P化封装、传输、监测，并且可以做到多路视音频流和办公业务流混合传输、互不影响。目前基本上实现了基于文件的IP化，建立了基于IP技术的全媒体融媒体平台。我们在新大楼设计新的高清播总控系统时，将SDI平台架构系统作为核心，将IP系统架构作为SDI系统的备份来使用。这是播控系统IP化最简单的阶段。基带信号传输到SDI矩阵，然后经过IP/SDI转换器，生成IP信号。这样做，保留了系统的高安全性，方便级联，未来可以连接更多的带有I P输出的设备。由于所使用的IP信号少，所以播出风险较低。

从发展的眼光来看，采用SDI over IP路由矩阵替代传统SDI矩阵成为下一阶段SDI向IP转变在总控交换系统的必然。这种IP化总控矩阵是建立在IP网络基础上的SDI矩阵，采用IP交换机+SDN（软件定义网络），在SDN的控制和管理下，通过IP交换机来完成传统SDI矩阵的切换功能。SDI over IP路由矩阵具有SDI输入与输出接口，可以将SDI基带信号实时打包为IP数据包，实现从基带SDI播出到基带IP化播出，播出的IP流可以按照指定的目标格式分发传输到各种传输渠道。I P矩阵可以实现所有的信号在任意输入输出间的调度，网络带宽可以支持传输多路 SDI over IP数据。目前SDI→IP及IP→SDI信号转换器、IP网关、IP路由矩阵等设备已经可以实现精确到帧的实时IP视频无缝切换、路由和分包。

六．结语

广电系统在面向超高清的领域已经遇到了瓶颈，然而，IP技术的发展恰恰就可以使这些难题迎刃而解了，本文介绍了IP技术在广电领域应用的优势以及可行性，基于技术的发展以及产品的完善，相信在未来，会有越来越多的广电系统建设采用IP的解决方案。B&P