互联网技术在广播电视领域的应用研究

高一绮

（中山广播电视台，广东 中山 528403）

0 引言

20 世纪80 年代末，电视进入数字化时代。30多年来，广播电视制播技术不断发展，从模拟到数字，从标清到高清、超高清。21 世纪以来，随着互联网技术的迅猛发展，广播电视行业逐步进入网络化、全媒体时代。

在全媒体时代，广播电视行业要继续发挥引领作用，解决引流和传播难题，巩固作为主流媒体的地位，必须大胆运用新技术，引入新模式、新机制，加快融合发展步伐，实现宣传效果的最大化和最优化。本文从新时代背景下IP 化为广播电视行业带来的影响出发，围绕广播电视行业实施IP 化的初衷、实施IP 化的条件与背景以及目前广播电视行业的主流IP 化应用展开研究，同时介绍了目前较为主流的IP 远程制作和播出总控架构。

1 传统SDI 模式发展遇到瓶颈

串行数字接口（Serial Digital Interface，SDI）贯穿了广播电视行业的数字化时代。1989 年，电影电视工程师协会（Society of Motion Picture and Television Engineers，SMPTE）发布第一个SDI 接口版本SMPTE 259M，支持4 个数据速率：143Mb·s-1、177Mb·s-1、270Mb·s-1以 及360Mb·s-1。视 频 使 用YCrCb 编码，并以4 ∶2 ∶2 进行二次采样。1998年发布的SMPTE 292M 是高清SDI 标准，比特率提高到1.485Gb·s-1，通常称为1.5G。随后比特率再次提高到2.97Gb·s-1、11.88Gb·s-1，即通常说的3G-SDI、12G-SDI。12G-SDI 最高可支持4K 超高清[1]。

12G-SDI 技术架构具备传统广电系统的优点——易安装、易维护，接口兼容性强。然而，12G-SDI 线缆的传输距离短，接口密度高，设备发热量大，扩展性不足。同时，在万物互联的时代背景下，单向SDI 链路架构天然地无法支撑人们对于信息个性化、应用智能化的需求[2]。SDI 链路如图1 所示。

图1 SDI 链路图

2 互联网技术在广播电视行业的应用进入“快车道”

IP（Internet Protocol）是网络之间互联的协议，是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。广电IP 化是指广播电视设备/系统之间通过互联网协议进行通信。

广电IP 化经历了4 个发展阶段：SDI over IP复合流发展阶段，SDI over IP 分离流发展阶段，网络和资源管理发展阶段，云化、去专用硬件、虚拟化技术应用及云适配阶段。2014 年，娱乐与体育电视网（Entertainment and Sports Programs Network，ESPN）建成全球第一个广播电视IP 系统。此后在不断迭代下，广电IP 技术架构及产品线渐趋成熟和稳定[3]。目前国内外已经在建或建成多个广电IP系统。相对于传统基带系统，IP 系统具有架构简单、成本低、维护方便、扩展弹性强以及适应全媒体网络分发需要等特点。典型广电IP 架构如图2 所示。

图2 广电IP 架构

互联网技术（Internet Technology，IT）领域的技术迭代非常快，广电IP 化的接口天然地就与IT系统兼容，可以搭IT 技术发展的“便车”，丰富的接口能力和带宽能力完美契合未来更高清晰度电视及融合媒体的需要，具有极大的经济性和扩展性。在各种因素的加持下，广电IP 化正进入发展“快车道”。

2.1 统一的标准和相关产品的量化生产

IP 视音频标准已从早期的百家争鸣、百花齐放的状态逐步发展为统一的SMPTE-2110 标准。SMPTE-2110 标准的发展路径如图3 所示。国内外广播电视设备厂家已具备生产相应标准的全线IP产品的能力，并且经过实际应用的验证，符合广播电视制作播出的要求[4]。

图3 SMPTE-2110 发展路径

2.2 解决方案日趋成熟

从单向SDI 系统向IP 系统的转变，不是简单地把SDI 线缆换成IP 线缆，或者把SDI 的设备更换成支持IP 的设备即可，而是整个系统思路的重构、工作流程的革新、工作场景的扩展，乃至广电工程师从思维方式到技术知识的颠覆性革命。IP 化强调开放互联、兼容共享、智能交互，具有非线性、灵活、强扩展、经济性等特点，引入了SDN 信号调度理念，实现交换机对高码率视音频IP 信号的管理调度。在行业各界的努力下，广电IP 解决方案日渐成熟，越来越多的应用案例投入运营[5]。

2.3 个性化时代的需要

如果说21 世纪的第一个十年是互联网大爆发的时代，那么第二个十年就是移动互联的时代，是个性化的时代。传统广播电视单向、大众化的信息推送方式已经不能适应人们日益增长的对于信息的需求，广播电视行业必须与互联网深度融合，实施广电IP 化是大势所趋。

2.4 远程制作绿色高效

实施IP 化以后，广播电视制播系统具备远程制作能力，同一链路可以同时传输视频、音频、同步、通话、TALLY 控制信号，在云计算、大数据、高带宽网络的加持下，可以在云上实现制作的全流程，如云收录、云拆条、云编辑、云导播、云转码等，可以架设IP 虚拟播出系统，实现采集汇聚、移动采编、手机直播以及网络直播等，内容制作更智能、更简单[6]。

2.5 融合媒体化的需要

过去，在同一个制播系统里，从制作到播出使用的是一路信号，进行编码、传输，送到有线网络公司、发射台、地球站。IP 化实施后，制作端可以提供各种码流信号，由IP 总控系统完成高低码流转码，根据需求向大小屏端推送相应的码流信号。各种码流信号再回传给IP 总控进行汇聚、处理、调用及分发，实现融合媒体化。

2.6 智能化生产的需要

实施IP 化后，广播电视领域就具备了新科技应用的基础，如利用大数据协助科学分析目标受众喜好、使用AI 提升制作效率，采用个性化算法实现自动精准推送，利用区块链进行数字版权保护等。

3 主流广播电视IP 化应用

IP 技术为广播电视领域带来深入底层逻辑的颠覆，今天广播电视全链路从制作、存储、信号及文件交换，到传输、覆盖等均有成熟的应用方案，互联网数字技术赋能给广播电视行业带来又一个飞跃发展的机遇。

3.1 IP 化远程制作系统

在IP 化远程制作系统中，支持网络传输的摄像机通过互联网将现场拍摄的原码流数字视音频信号实时传送到制作中心，通过IP 切换台将信号接入后期制作系统或IP 总控，经在线包装、延时及安全监控等，最后进行播出。整体流程如图4 所示。

图4 IP 远程制作流程图

3.2 IP 化信号交换及播出系统

一套符合广播电视安全播出要求的IP 播总控系统至少包括IP 总控、IP 播出服务器、IP 切换器以及编码器，如图5 所示。IP 总控是广播电视行业专用的网络交换机，如EVERTZ 的IPX 系列，或是优化的COS 交换机，支持大码率数据实时调配，如华为、CISCO 的相应产品。非IP 信号的接入有两种模式：模式一，经转码设备转成统一的IP 信号后接入；模式二，IP 总控具备不同信号接口和处理模块，信号统一由总控设备转码。模式一灵活，但系统复杂；模式二系统简单，维护方便，但信号源规划要求高，价格较高。IP 播出服务器用于按照控制指令播放媒体文件。主流IP 播出服务器集成台标、字幕功能，至少一路外信号/本机信号切换功能。早期一套IP 视频服务器加若干辅助设备即可构建IP播控系统，“简化”二字发挥到了极致。IP 切换器用于选择切换输入信号到输出端，最后输入IP 编码设备。

图5 IP 播总控系统

4 IP 化带来的挑战

4.1 安全播出风险

广播电视行业的IP 系统仍属于新生范畴，需借助软件对系统、设备及信号进行监控和检测，其可靠性、易用性、权威性不足，可借鉴的安全维护经验少，安全播出风险可控性未得到广泛认可，这制约了IP 系统的更广泛、更深层次的应用。

4.2 人才建设滞后

一直以来，广电领域的工程师和技术人员在SDI 的环境下成长并完全掌握SDI 相关技术，已经形成一套完备且行之有效的培训体系、评价体系。IP 化背景下，行业需要具备全新知识体系的人才团队。然而，近年来由于广电机构经营困难，人员待遇偏低，广电机构普遍无力与互联网公司争夺优秀人才，导致人才出现断层，具有互联网视野和专业知识的人才严重不足。

5 结语

关于广电IP 化，多年来行业进行了大量有益的探索，积累了丰富的经验，互联网技术在广电领域的交叉应用不断向纵深推进。可以预见，融合趋势将继续加速。广电工程技术人员须转变思路，主动迎接挑战，拥抱新科技，以受众获取信息的需求为导向，扩展5G、VR、AI、区块链、数据孪生、大数据、云计算等技术的应用深度和广度，发展现实与虚拟的超强融合与交互，助力广播电视行业焕发全新生命力。