基于IP网络的广电SDI系统设计

陈黎

【摘要】这些年，社会经济的持续发展使得广播电视技术亦随之得到了较好的成长，与此同时高清制作业务方面的需要也实现了明显个提升。而以广播电视中心来看，不管是节目制作播出，还是节目的传输，先前的相关技术已无法符合现实的需要。对相应的基础架构进行IP化，从而促使IP和SDI技术实现相当程度的融合，这是大势所趋。基于此，本文展开里的相关的分析，展开了关于SDI与IP混合系统方面的分析，且以某广播电视台为例，结合其SDI-IP系统展开详细的分析，从而助力于行业的发展。

【关键词】IP网络;广电;SDI系统

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.06..028

1. 绪论

以现今的发展趋势而言，在广电方面，其和IT呈现出更加紧密的联系，由于融合媒体的发展，加之5G的急速成长，信号IP化已然成为了大势所在，某电视台当前主要使用SDI架构，然而由于电视台的发展，不管是业务，还是技术都应该实现相应的发展，因此必须设计能够符合实际情况的主控系统，由此可以实现不同信号调度的具体实际要求，强化多种业务之间的联系。这种状况下，以传统的SDI来看，其已不能够符合现实的需求，因此要构建与发展相适应的架构，可以实现对4K、高清等相关信号的有效兼容，亦能够兼容SDIOVERIP，还有TSOVERIP，从而较好的达成管理调度等功能。

2. IP主控系统架构的选择

2.1 架构选择经过

在这方面的设计环节，应该对IP矩阵进行有效的更新。详细而言，所需要的IP矩阵有着较好的使用性，在具体的架构上的形式主要表现为以下：首先“基于PC服务器+网卡架构”，其次为“基于SDN交換机架构”。对以下应该予以关注，展开IP主控设计作业的时候，必须高度重视TSOVERIP，这是由于其信号流调度存在着非常明显的业务需求大的特点，这个时候并不存在SDIOVERIP方面的需求，且加上“PC服务器+网卡”呈现出较为成熟的特点，这对于TSOVERIP压缩流而言，是非常适合调度应用的。在前期，业务场景的需求借助该种架构是能够很好地实现的。然而由于SMPTE2022等的逐渐出现，这就在很大程度上意味着以后信号IP化标准的确定，特别是出于对以后4K的整体发展趋势方面的综合考虑，这就使得SDIOVERIP无压缩信号需求表现的更为急迫，借助比较上述两种架构，能够看出，“PC服务器+网卡”这种架构显然不可能和SDIOVERIP实现较好的匹配，同时其还有着以后扩展升级方面的限制因素，所以不可能符合以后业务成长的实际需求;但是在SDN交换机架构方面，其可以很好地实现对TSOVERIP以及SDIOVERIP的兼容，支持无压缩和压缩超高清，同时在相应的操作方面，和以往的SDI模式并不存在差异。出于这方面的考虑，在本文里选取系统架构时，将会更加倾向“基于SDN交换机架构”系统。

2.2 架构设计考虑

进行IP系统构建的时候，最关键的所在为SDN交换机，为了能够实现对其的控制，应该使用与之相关的软件展开相应的工作。进行组播工作的经过里，主要通过交换机从而完成NAT组播工作，这样便可以实现信号调度作业。而在这个经过里所展现出的具体优势为，进行相应的信号调度作业时，不会出现过多的改变，与先前的SDI几乎一致，这也就意味着在源以及目的设备上会保持一致。

3. IP主控设计的相关要素分析

3.1 系统规模考虑

在应用4KSDIOVERIP的时候，未能够达兼容的状态，应该对SDN交换机予以足够的关注，通常的做法为设置25G端口，而为了能够满足以后的实际需求，应该在此基础上能够配置100G的扩展端口。系统支持HD-SDIOVERIP信号达128X128路矩阵规模，支持4KSDIOVERIP信号达48X48路矩阵规模，压缩IP信号流达256×256路矩阵规模。

3.2 IP主控信号链路设计

以主控系统而言，在信号链路方面的安全为关键所在，从而确保系统的稳定性。而展开信号链路作业的经过里，整体都会通过主备设计进行，并不会有单一溃点。这种情况下，为了促使信号调度能够处于较好的稳定状态，必须借由一致的方式作用IP信号。

3.3 .IP主控系统管控设计

主控机房方面，主要由IP主控发挥相应的整体管理功能，并且为了能够符合台里别的系统IP信号的需求，也就是在展开调度操作的时候，可以展现出相当程度的敏捷性，应该在制作中心区域进行相关的作业，由此实现子管控区的达成，接着则是要对端口以及具体的权限展开有效的构建，而这部分的工作则是主要结合IP调度矩阵实现，而以该台来看，同时存在着另外一些系统，它们亦会对IP信号表现出相当程度的具体需求，如此便可以进行相关联的调度作业，如此态势下，能够促使子操作终端发挥较好的功能，由此实现关联端口所展现出的IP信号调度作用。且能够在先前系统结构不出现变化的状况下，达成对IP矩阵操作终端的有效的扩展。结合具体的状况，布置网络条件，且要支持关联的设施。

4. 某广播电视台SDI-IP网络配置分析

在2019年岁末，该台计划对先前的5个演播室进行改装，促使其成为能够实现全高清播放的演播室，在以后一些演播室则是能够实现兼容4K制作。处于该台六楼的5讯道300平方米的演播室主要的功能是用来进行新闻访谈节目;而在位于七楼的5讯道150平方米的演播室主要用来综艺方面的直播，其主要承担着《综艺娱乐》等节目的播出任务，同时，其还承担着别的节目制作任务;在节目中心的一楼，这个区域的演播室整体大小为100平方米，整体呈沉浸式，具体功能为混合现实演播室。以演播室的主体来看通过LED屏的应用，达成三维空间效果，正式由于这种先进的技术，从而促使其有着较好的透视差异，还能够借助图像动态校正方面的技术，由此能够于部分相对小的区域中打造成多元丰富的虚拟情景。这种先进技术的应用，可以较好地应用于各种节目之中，并且可以满足直播节目的现实需求;在节目中心里，还有着2讯道虚拟扣像演播室，这些演播室的存在，能够完成相应的录制抠像工作。在前面介绍的三个演播室，主要是用来节目的直播，且可以同时进行节目的制作。而以该电视台的实际情况来看，在每一天都有多于三场的节目直播，而在一些时候，需要借助外景直播与棚内的互动展开，整个直播量大，且使用形式较多。而上述演播室则是全部能够实现共享，而且在播放总控等方面的信号源亦能够实现共享，这样的话便可以达到节目包装的共享。而值得关注的是，以上述三个演播室来看，它们能够较好地实现彼此备份。还有，以部分节目来看，则是要连接电台等实现相应的直播工作。而在接下来的规划里，期望能够和该市的市民大厅演播室达成相应的互动。而在系统信号数量方面，以及工作里具体的需求层面，具体如图2所示。在这些实际的需求方面，会对信号共享有着更为高规格的标准。而达成有效的SDI-IP网络，即是整个工作的核心要点。通过对技术以及节目的多次分析研判，在最后，决定使用能够满足ST2110标准的SDI-IP网络搭建SDI-IP混合系统，能够借助在设施方面的较少支出，系统布线方面的精准施行，由此达成以上的效果。

而在经过最后的招标作业后，最终确定了以下的设施设备，从而助力于SDI-IP网络的建设工作：（1）电信级低时延单模和多模光纤;（2）3台华为企业级（CE8800系列）100G交换机作为核心交换机，互为主备，无阻塞、低时延，单台交换机背板带宽达12.8Tb/s，支持IGMP、PIM-SM、PIM-DM、MSDP以及MBGP等组播路由协议，具有智能QoS和无丢包缓存自动配置功能;（3）选用华为S6700系列交换机作为PTP交换机，支持物理层PTP同步功能，能够促使时钟同步作业实现极好的精准性。最终建成的SDI-IP和PTP同步网络结构图如3所示。

5. 讨论

在SDI信号方面，存在着数据量大的特点，且要求能够达成及时稳定传输，所以必须从具体的情况着手，构建相应的SDI-IP系统。需要关注的是，如若能够符合系统带宽要求的话，则是应该由此构建最大系统带宽;其次，必须网络同步予以足够的关注，特别是精准性方面，还应该要保持低时延;而且还要关注设备的选型，这是为了能够在以后展开相应的兼容作业，从而满足4K的实际需求。

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