县级融媒体中心IP总控系统方案探讨

延文章

衡东县融媒体中心 湖南省 衡东市 421400

笔者所在县委县政府积极有效的推进县级媒体中心建设，加大中心基础建设投入，大力推动中心协调发展，以求更好的服务群众。中心通过与红网云互联互通，达到深度整合地方媒体资源和云端资源的效果。这是一个专业的星型结构的IP 技术系统，它跨越了传统的电视广播、信息传输、广播制作等系统，实现各点资源共享，承载了中心技术系统平台的信号交互与应用，信号交互如图1所示。

图1 信号交互拓扑图

1 系统的设计与特点

1.1 系统发展趋势

IP 技术与内容生产系统相融合的最大特点是灵活、快速、高效。系统IP 化主要包含以下几个层次：首先是传输过程中音视频的IP 化，目前已经得到了广泛的应用；其次是未压缩音视频的IP化，现阶段技术标准化工作进展迅速，但是面临带宽不足、容量瓶颈等问题；接着是在整个过程中对非压缩音频和视频进行虚拟化，即对非压缩音频和视频在整个生产过程的收集、制作、广播、存储、传输和分发等进行虚拟化，而且节目的质量和制作、播出过程都会发生重大变化，本阶段需要一个更强大的IT 技术支撑，这是后期发展的方向。

IP 总控系统是全中心内容生产系统的核心，涉及到多系统、多类型的信号相连，涉及到节目的制作、生成、传送、上传和播出等，而且能高效解决融媒体中心的高带宽数据迁移问题。从可扩展性、集成性和敏捷性等方面来看，IP 化系统整体优势明显，符合各级融媒体中心事业建设的发展趋势，能够更好地对接整个新兴媒体领域。

1.2 系统主体设计

IP 总控系统采用“SDI 矩阵+IP 矩阵互备”的异构方案，既适应了中心内现有SDI 使用环境，同时兼顾信号的IP 化传输和分发，在保证安全的前提下，为未来总控传输和分发的全面IP 化的顺利过渡，提供了无限可能性。

在设备选型方面，采用主流的EVERTZ 产品解决方案。主基带矩阵采用业界先进的“交叉点级”备份的EQX 矩阵，用于中心内原有SDI 信号的传输和分发；采用IP 调度矩阵3080IPX 模式，该IP 矩阵不受限于信号格式，具有映射的交叉点管理功能，利于IP 信号的调度和分发；系统配置两块570IPG 网关，用于信号间的封装和解封装，该网关具有 18 个 SDI 通道和 6 对 10G SFP 模块，可自定义信号输入或输出，格式支持3G/HD/SD。监看方面，系统选择无压缩画面分割器，配置3067VIP10G 超高清板卡，非常适合无压缩视频信号的监看。整体系统拓扑如图2所示。

图2 IP 总控系统架构图

该系统具备以下主要特点：一是基于先进的协议构建。以业内先进的ST2022-6 的IP 标准协议为基础，搭配基于IP 架构上的SDI，后期可升级支持ST2110 协议。二是系统有很强的兼容性。基本覆盖了绝大部分专业音视频及图像处理软件。该系统在重要节点上信号数量多，内容丰富，层次高，支持多规格的音视频及辅助数据的处理。三是该系统支持多种信号的融合传输。IP 总控系统内部的接收组件通过专业IP 设备接收和访问核心交换机，可以实现系统中信号服务上的融合传输。

1.3 控制管理系统

在IP 化之后，信号是“看不见且不可触及的”，作为核心的控制管理系统就显得尤为重要。系统基于SDVN 的管理软件具有先进的系统拓扑管理功能：能根据功能需要，快速添加或减少设备模块，建立系统链接；具有设备级，链路级，信号级三级信号路径追踪功能；同时系统具有自动报警功能，可对设备连接状态、链路信号中断、信号异常等进行监控报警。

控制系统突破了传统的双网架构，采用带内控制方式通过IP 网关将远程设备的访问权限传回控制室，与实际系统形成一个完整的闭环，减少了系统内的大量互联端口，其强大的自动纠错功能大大降低了管理运维成本。

2 系统的功能与应用

2.1 IP化的管理模式

基于全IP 管理模式，经过统一调度后，可实现输入、分配、直播、切换等应用功能，实现多种业务、多重流程的集中控制。可扩展的基础设备组件，可动态的适应工作中不断变化的功能需求，进一步提升工作效率。系统可以在单播和单播、多播和多播、单播和多播等几种模式中实现自由切换，配置的转换网关可以有效地解决IP 设备不兼容的问题。当使用网关将内网连接到外网时，网关还可以隐藏内网的设备信息来保护内网设备，这样就可以比较有效地避免来自外网的攻击，以较低的成本来承载更多的服务，确保内容的安全播出。

2.2 完整的生态组件

在IP 控制系统的设计中，技术人员采用SDVN 技术和Magnum 网络组成一个完整的融媒体IP多业务网络，形成一个完整的生态系统，可以支持多种媒体源信号接入网关，通过IPG 设备可以将3G/HD/SD/ASI 信号实现与IP 的信号互转与接入，通过SDH 设备可以实现SDH 信号与IP 信号的互联互转等。通过IP 技术独特的架构，显著的提升了内容生产系统的灵活性、安全性及稳定性，并创造性的对待在SDI 中难以处理的数据。

系统中由主备机控制管理服务器来掌控SDVN管理软件，主备机之间通过芯跳线相互连接，实现管理软件的自动反向功能，保障系统的安全运行。管理软件支持系统中设备信息和路由的人性化视图，可以随时导出、保存和分配任务。该系统配有大型数据分析软件，可监测整个IP 调度传输系统的信号和设备状态，收集、汇总、存储和索引所有机器数据，并能进行搜索、监控，并进一步分析储存的资料。这些收集的数据可以提供更有效的故障诊断信息、关键性能指标等，为操作和维护工作提供了更大的便利。

2.3 灵活的监看模式

监控子系统以路由分布作为设计依据，采用液晶大屏显示整体、多屏分割展示细节及核心IP交换调度监控的开放式体系结构，以求达到屏幕墙多屏监视显示和柔性呼叫的效果。通过调整实时监控，使信号能够灵活有效的覆盖到所有大型监视器，满足监控、集中控制、统一分配、开放动态监控的整体监控和主动调用需要。监控屏幕由4 块55 英寸液晶显示屏组成，可以非常简便的调整到多种显示方案，支持2×2 完全拼接显示，并通过软件和硬件实现不同显示模板之间的一键切换。该系统还具有部分移动IP 多子图装置，用于资源共享，这样系统就可以快速的使用在现场直播及大型会议等场合上，从而地大大提高了设备的利用效率。

2.4 未来的应用展望

IP 是“因特网协议”，但很多人总是把它与IT（信息技术）混淆，这导致人们对联网特别是以太网的概念混淆不清。

业务系统是早期采用者，如调度、广告销售、交易和财务等的后台系统，它们数十年来已经是IT 世界的一部分。通过专有接口，如BXF（广播节目交换格式，或SMPTE-2021）这样的标准化协议，用IP 把它们连接起来。编辑和图文包装系统实际上最先使IP 进入工作流程，现在这些设备正迅速变为百分百基于文件的运作。采用MPG 及其它文件格式，文件用IP 传送，从编辑系统到归档和播出服务器。新闻运作也很快加入此阵营，用IP 互连系统运行提词器，连线新闻报道，远程操作摄像机和演播室灯光，以及管理视频和图文，电视中心做到收录和播出的有效兼容。在看待正在发生的事实时，对IP 有不确定性不足为怪。基于文件的视频通过IP 或卫星进入中心，往往是进入收录服务器。此服务器迁移片段（往往是通过基带SDI）进入归档和播出系统。更先进的运作保持与文件的联系，且直接把文件迁入服务器供播出，整体是一个逐渐IP 化的过程。

IP 总控系统已经为后期的升级预留了足够的空间和带宽。一方面，它可以与专用传输平台实现对接，可以通过10G 服务的对接IP 网关访问基带IP 控制，甚至可以通过直接连接的OTN 平台访问；另一方面，IP 整体系统整体存储空间扩容到了120T。这样，IP 总控系统就成为全县融媒体信息存储交流的坚强心脏，随着后期5G 网络技术的逐步推进，4K 程序的制作和传输也将是非常理想的。

结 束 语

传统媒体走向融合化，内容生产系统IP 化早已经成为行业共识。该IP 总控系统实现了专业融媒体制作系统之间标清、高清等多类型信号的混合传输、交互和融合，优化了传统SDI 内容生产系统的配置，实现了整体系统的轻量化与高效化。系统具备超强的数据交互能力和升级拓展能力，可以充分满足未来融媒体业务发展的需求，从整体上说代表了业界的发展趋势。总控IP 技术的应用不仅为融媒体中心内容的制播和信号交互兼容奠定了基础，而且具有带宽优势，对今后的4K、8K 进程的制作也具有非常重要的意义。