IP播出（精选3篇）
IP播出 篇1
0 引言
1983年, 广电行业实行“四级办广播电视”的政策, 使得最初的有线电视网划分为国家级、省级、地市级和县级传输网四级, 出资主体分别为各级政府, 广电部门并没有一张全国性的网。而今, 随着国家“三网融合”战略的正式启动, 国家级广电网络公司的成立, 各地有线电视网络整合步伐在不断加快。
如果说国家级和省级的网络整合更多的是行政层面的整合, 地市级和县级的网络整合则包含有更多的技术环节。因为国家级的国干网早已存在, 各省网络公司也大多拥有连接全省各地市的SDH网;而地市与辖区各县市之间, 网络互连的情况则较为复杂。
本文介绍的全IP组网播出架构, 主要应用在地市与各县市数字电视前端之间的信号互连, 可称之为同城分前端的全IP网络播出架构。所谓全IP组网播出架构, 就是在信源、编码、传输、接收、复用、调制等各环节均采用IP信号播出。IP播出主要使用组播技术。不同节目的IP信号依靠不同的组播地址来辨识。这种播出方式将信号源转变为IP信号, 并送入交换机进行数据交换, 信号调配方便, 可扩展性强。
本文主要分两部分, 第一部分主要介绍IP播出的基础知识, 包括组播、组播地址、组播协议;第二部分介绍全IP组网播出架构。
1 IP播出基础知识
1.1 组播 (Multicast)
组播传输定义为在发送者和每一接收者之间实现一点对多点的网络连接。一个发送者同时给多个接收者传输相同的数据, 只需复制一份相同数据包, 它提高了数据传送效率, 减少了骨干网络出现拥塞的可能性。相比之传统的广播以及单播的传输模式, 组播具有相当的优势。下面比较广播、单播及组播三种模式之间的异同。
1.广播模式
如图1所示, 主机T发送信号 (如编码器输出某套节目的组播IP流) , 如果以广播的模式, 则不管其他主机是否需要该信号, 主机T都会发送5路信号, 分别向主机A/B/C/D/E发送。
2.单播模式
如图2所示, 主机T发送信号, 如果网络中有A/B/D/E 4台主机需要该信号, 则主机T将发送4路信号, 分别传送给以上4台主机。
3.组播模式
如图3所示, 主机T发送信号, 如果网络中有A/B/C/D 4台主机需要该信号, 则主机T仅发送出一路信号, 由各路由器进行复制, 再传送给以上4台主机。
由以上三个图例, 我们可以明显地看出, 组播方式极大地提高了网络的使用率, 能有效地避免网络出现拥塞。
1.2 组播地址
组播地址用于标识一个IP组播组。IANA (互联网数字分配机构) 把D类地址空间分配给IP组播, 其范围是从224.0.0.0到239.255.255.255。在IP播出应用中, 一个组播IP地址即表示一套或多套节目。
1.3 因特网组管理协议IGMP
因特网组管理协议IGMP (Internet Group Management Protocol) :IGMP用于在主机和与其直接相邻的组播交换机或其他设备之间建立、维护组播组成员关系。参与IP组播的主机可以在任意位置、任意时间、成员总数不受限制地加入或退出组播组。组播交换机不需要也不可能保存所有主机的成员关系, 它只是通过IGMP协议了解每个接口连接的网段上是否存在某个组播组的接收者, 即组成员, 而主机方只需要保存自己加入了哪些组播组。
简单的说, IGMP协议用来管理设备加入相关的组播组, 用于维护这样一套系统内各成员的关系。
2 全IP组网播出架构
在介绍应用于多地的全IP组网播出架构之前, 首先介绍下本地播出的全IP化播出链路。
2.1 本地全IP化播出链路
如图4所示, 我们以深圳卫视为例, 介绍本地全IP化播出链路。
1.卫星机接收卫星中频信号后, 将信号解调输出一路IP组播流。可通过设置卫星机, 将输出的组播地址设置为225.168.120.1, 该组播流即为深圳卫视的TS over IP信号。
2.将该组播流送入核心交换机, 编码器从核心交换机取得225.168.120.1组播信号后 (即加入225.168.120.1的组播组) , 对信号进行编码或转码, 以225.168.120.2为组播地址的组播流送回核心交换机。
3.复用器从核心交换机取得225.168.120.2以及其他编码器所输出的IP组播信号 (225.168.120.3等等) , 复用出一路组播流 (225.168.120.10) , 该组播流即为一路TSover IP流, 即一般意义上的包含6套电视节目的复用流。
4.调制器通过核心交换机取得225.168.120.10的复用流后, 将信号调制成RF射频信号。以上即是IP播出链路的全过程。
2.2 同城分前端IP化组网架构
以上介绍的是本地的全IP化播出链路。如果是多地播出, 即将信号传送至其他分前端, 则需要考虑光纤链路、路由情况等等问题。下面以深圳有线网络为例, 介绍同城分前端IP化组网架构。
IP化组网适用于地级市中心机房与辖区内各县市之间网络互连。以深圳为例, 深圳市区范围为福田、罗湖、南山、盐田四个区, 另有关外两个辖区, 即宝安区和龙岗区, 距市中心分别为40km和80km。深圳市区四个区的播出架构采用传统的HFC网络架构, 即由天威中心机房提供统一的射频信号, 由各分机房中转, 通过HFC网传送到各家各户。
而宝安及龙岗两区有各自的自办频道, 其播出节目列表与市区内有所不同。因此, 宝安及龙岗不仅仅是分机房的概念, 而是一个分前端。由天威中心机房提供部分信号源, 以IP组播方式传送至宝安及龙岗分前端, 和本地节目信号一起复用调制后再播出。
下面具体介绍同城分前端IP化组网方案。
1.总架构图
如图5所示, 采用同城分前端IP化组网方案, 天威中心机房提供编码后的IP组播信号源 (包括通过国干网接收的中央电视台节目, 通过SDH网接收的广东省省台节目以及通过卫星天线接收的各地省台节目及其他付费节目) , 通过核心路由器和光链路传送至宝安及龙岗机房。宝安及龙岗分前端将本地节目编码后, 也送入本地的核心路由器, 与天威中心机房提供的信号源一起, 通过复用调制器, 对信号进行复用调制, 形成本区的RF信号, 进入HFC网播出。
2.核心路由器
核心路由器采用思科7609路由器。天威、宝安及龙岗分别配置一主一备两台7609, 三地共六台7609。7609提供双电源冗余设计, 以保证供电安全。7609采用插槽式, 一台7609最多可配置9个模块。其中, 两个插槽用于安装一主一备两块引擎卡;三个插槽安装了千兆板卡, 用于连接本地各卫星机、编码器、复用器及调制器的推流口。一个插槽配置了万兆接口板卡, 用于安装光模块, 用于天威、宝安及龙岗三地的光纤互连。剩余两个插槽作为以后的扩展应用。
3. 光链路
天威与宝安及龙岗两地均采用主备两路光纤, 主备光纤采用不同的路由。六台7609之间互连情况如图6所示。
如此的组网模式, 做到了核心设备和核心光链路的1:1备份, 充分考虑了冗余备份, 保证在核心设备或光链路出现故障的情况下, 不影响节目的正常播出。
4. 其他系统
除了视音频的组播数据外, 诸如SIG系统、CA系统、SMS系统等系统的数据, 均可通过核心路由器及光链路进行数据交换。
3 结束语
全IP组网播出架构为较新型的播出模式, 使用该架构利于信号的调配, 可扩展性强。全IP组网播出系统在深圳地区正式运营已有两年左右, 总的来说, 系统运行较为稳定。我们也将在实际运营中不断积累经验, 希望能不断地优化播出架构。
IP播出 篇2
2011年第47周（2011年11月21日至2011年11月27日）
科学发展创先争优
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庆祝建党90周年
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（九）挺进陕北
2.【党史知识】：百家讲坛——长征
（十）三军会师
3.【党史知识】：毛泽东1949 第一集 4.【党史知识】：毛泽东1949 第二集 5.【党史知识】：毛泽东1949 第三集 6.【党史知识】：毛泽东1949 第四集 7.【党史知识】：毛泽东1949 第五集 8.【红色经典】：电影《紫日》 9.【红色经典】：电影《地道战》（上）10.【红色经典】：电影《地道战》（下）11.【红色经典】：电影《开天辟地》（上）12.【红色经典】：电影《开天辟地》（下）13.【红色经典】：电影《农奴》（上）14.【红色经典】：电影《农奴》（下）15.【红色经典】：电影《中华女儿》 16.【红色经典】：电影《鲁迅之路》 17.【红色经典】：电影《庐山恋》 18.【红色经典】：电影《冲破黎明前的黑
暗》（上）
19.【红色经典】：电影《冲破黎明前的黑
暗》（下）
20.【红色经典】：动画片《铁道游击队》 21.【红色经典】：红色沃土·根基
政治理论
1.什么是中国特色农业现代化道路 2.加快转变农业发展方式 构建现代农业
产业体系
政策法规
1.严禁擅用农村集体土地建公租房 2.情景剧：《寸土不让》
3.《农村新视野》：改善农村人居环境 建
设美好家园
4.《农村新视野》：新视野看农村新变化 5.（法制宣传与教育）——①普法零距离：
《合同》②法制剧场：《女儿你在哪儿》
适用技术
1.甘薯优良品种 2.独根红韭菜栽培技术 3.中绿韭菜的栽培技术 4.大棚油菜种植技术 5.温室蔬菜（茄果类）常见生理性病害防治
6.红松无性系果林丰产栽培技术 7.湖南黑猪养殖技术 8.夏南牛饲养技术 9.兴国灰鹅的养殖技术
10.①飞机防治美国白蛾②老吴的种桃秘诀③腐植酸可溶性液态有机肥
11.①鱼蛋白有机液肥②沙地村的致富经③致富麒麟菜
12.①龙须菜落户东山记②斗鸡引来的财富（上）③巧防玉米二点委夜蛾
13.①海参住进养虾池②斗鸡引来的财富（下）③农民发明家——欧维隆 14.①与硅化木一起走过的日子②何正东和他的甜叶菊王国③戈壁滩上的“金窝棚”——致富记
15.①老万和他的早仙桃②中华仙草石斛③农民育种奇才——张学信（上）16.①哭泣的冬虫夏草②桃农眼中的桃大王③农民育种奇才——张学信（下）17.电动车电池修复技术 18.尾毛加工技术 19.建筑垃圾制砖技术 20.工艺漆筷的制作 21.走马灯的制作工艺 22.经穴保健按摩
（五）23.初级木工（1）——传统拼装工艺 24.初级木工（2）——常用木工工具及使用25.初级镶贴工（1）——识图及传统镶贴流程
26.初级镶贴工（2）——地面找坡及地漏安装
27.家庭营养配餐
（六）28.西式面点师技能培训 第一集 西式面点制作的基础知识
典型经验
1.①廉洁从政 从我做起②“蚕父”老卢③两袖清风铸师魂
2.为了谁——记甘肃省临夏州永靖县太极镇上古村党支部书记豆宪弟
3.大山深处的守望者——记青海省祁连县
俄堡派出所芒扎警务室警长、共产党员高尖措
4.创先争优引领致富路——海南省乐东黎
族自治县佛罗镇福塘村党支部书记方才和先进事迹
5.规范操作 严格管理 扎实推进农村最低
生活保障工作——湖南省岳阳市农村最低生活保障工作经验推介
6.新农保 新起点 新飞跃——宁夏新农保
制度实践与创新
7.安居——北方林业棚户区改造纪实 8.青春的旗帜——大学生村官风采录（河
北篇 下）
经营管理：
1.小笤帚能赚钱
2.农村妇女一夜成名后的财富人生 3.憨厚小伙儿的冒险生意 4.从美国夏威夷进口海水的人 5.武术教头转行6年成为致富带头人 6.山洞里的财富秘密 7.破解千年传说中的财富秘密 8.山核桃造就的致富路
农村卫生：
1.①解读新型农村合作医疗制度②解读猪
流感③抵御甲流的盾牌 2.孕期心脏病与糖尿病的防治
计划生育
故事汇苑：《百年好合》
科普知识：
1.从600米裂缝包围的小山村看地灾防治 2.活水养草鱼 3.华子鱼的秘密 4.2008上栗洪灾 5.水淹红安城 6.脊柱侧弯 7.落发惊魂
8.老年健身方法利与弊 9.左撇子更聪明吗 10.山不转水转
11.“火山”瀑布 12.长沟镇龙卷风 13.雾锁金陵 14.西气东输进万家
文化体育：
关于基带IP播出的技术探析 篇3
随着广播电视传输技术的快速发展,电视台内数字化和网络化升级已经进入全媒体、超高清时代。融合媒体、4K等超高清技术不断涌现,从数字广播电视传输到节目制作播出,传输需要的带宽和线缆问题越来越突出,电视台现有的以SDI基带视频接口和专用SDI数字视频矩阵为基础的技术架构已难以满足未来发展的需求。
SDI作为一种通过同轴电缆传输高清数字视频的传输标准,在电视台仍处于标清或者高清(1080P)时代时具有一定的优势,但在即将到来的超高清(4K及以上)时代,继续采用传统SDI信号会带来一系列问题,主要表现在以下几个方面。
(1)电缆多且维护困难
由于在电视台内部,矩阵交换一根电缆只能承载1路SDI信号,一般电视台有几百甚至上千条SDI电缆,电缆长且捆绑在一起,一旦发生故障,无法更换,只能新增电缆,不易维护,并且扩充成本高昂。
(2)SDI信号传输距离的限制
SDI信号传输距离不超过100m,部分现有线路无法传输高清节目信号,在传输高清视频过程中易变形产生误码,导致图像失真。
(3)带宽问题
SDI信号目前最高支持3Gbps的带宽,如果进行4K信号的传输,需要4根3G的SDI线缆,组成12G的传输带宽,线路数量和维护量更大。
2基带IP技术的优势
近年来,越来越多的厂商推出了支持全IP架构的台内基础设施产品和解决方案。IP化相比SDI的优势在于:IP网络覆盖范围大,传输技术成熟;布线简单,可重用设备;较传统设备而言节约投资;IP信号压缩编码方式非常成熟,上下游业务以及相关设备的IP化进程也不断加快。全台IP化将成为电视媒体未来发展的一大趋势。
采用IP化可以避免SDI线缆的局限性,为未来UHD节目播出预留空间;可以降低管理成本,利用通用IT设备构建广播电视的基础设置,包括在总控、演播室、播出等业务系统内部;可以利用IT具有的弹性和虚拟化环境,向私有云、公有云的基础设施过渡,充分利用云计算的能力解决专业视频处理业务。采用通用的IT设备,如交换机,可使系统造价更低。
3基带IP技术标准
2015年底,两个推动基于IP的视频组织相继成立:IP媒体解决方案联盟(AIMS)和自适应取样图像封装(ASPEN)。AIMS得到了毅美、草谷、思科、Arista网络、Sam、EVS、哈雷等的支持;ASPEN由Evertz主导,得到了FOR-A、Ross、Abekas、AJA、ChryonH ego、日立、Sony、泰克、威姿等的支持。两个组织在处理重要的视频同步要求方面有所不同。
AIMS基于SMPTE 2022,为一种使用标准IP包分配实时视频的方式。核心的定时来自用IEEE 1588精确时间协议产生带RTMP时间标记的RTP。虽然SMPTE 2022-6规定了整个SDI信号的分包方式,但SMPTE目前正在进行视频、音频和相关数据的个别分包(视频服务论坛VSF已在TR-04中标准化此方案)的标准化,其工作重心是推进IP传输开放性协议的采用、标准化、开发和细化,初期的重心是VSF TR-03和TR-074、SMPTE 2022-6和AES67。
ASPEN基于Evertz开发的一个专有方式,其基础是基于IP的MPEG-2系统传输,并通过一个嵌入系统时钟(27MHz,使用一个作为自适应标头一部分的90k Hz计数器)来同步视频和音频码流。
这两个组织倡导的标准中还包括中间压缩以减少内部带宽,AIMS采用基于小波的帧内压缩方式TICO(SMPTE正在进行标准化)。ASPEN采用JPEG 2000。JPEG 2000有一系列压缩比,从2:1到4:1或更高的视觉无损压缩。
3.1 AIMS
AIMS在广播行业的IP化路线图遵循以下几个标准。
(1)SMPTE 2022-6
AIMS主张使用该标准作为不同设备制造商设备间交互的基线。
(2)AES67
当前很多音频设备厂商所支持的Audio over IP标准。
(3)VSF TR-04
目前属于技术建议书,它使用了两个已经存在的标准:利用SMPTE2022-6传输嵌入音频和视频,利用AES67单独传输音频流。
AES67标准中音频是非连续的,VSF TR-04通过联合使用这两个标准,制定了一个清晰的实现路径,供广播设备制造商去参照,最终利用通用交换机进行独立的音频数据传输,且不需要附加转换设备从IP转换到MADI接口。AES67从2016年2月开始进行测试,2016年上半年广播设备供应商开始部署VSF TR-04系统。
(4)VSF TR-03
该标准是无缝衔接的最终目标,实现在IP上传输非压缩ES流。VSFTR-03和VSF TR-04相比,它替换了TR-04中SMPTE 2022-6的部分,改进了分发视频数据环节。
在SMPTE 2022-6中,要想处理音频数据必须对整个视频流进行解封包,然后进行解嵌,把音频信号从SDI流分离出来,当音频处理完成,要把音频重新嵌入到SDI流当中,最后再对SDI信号进行封包。
而在VSF TR-03下,音频、视频和元数据都被封装成独立的IP流,当音频数据需要被处理时,仅需要解出音频部分,处理完成后再将音频封装到IP流里,不需要对音频进行解嵌和加嵌,这样可以降低大量路由到音频处理器的网络数据包。额外的好处是,只有活动视频像素部分需要封装,非活动的视频采样和垂直水平的空行不需要传输,因此可以降低非压缩视频产生的网络包数量。视频部分通过RFC 4175进行封装,RFC 4157即RTP,在2005年成为正式标准,目前被广泛应用在网络流媒体直播环节。音频流部分仍然是AES67,因其提供的灵活性和能力超越了嵌入式音频,众多音频制造商都使用AES67标准进行高性能音频网络传输。因为这些技术都很容易被理解,所以2016年上半年有系统使用VSF TR-03标准进行设计和开发。
其架构图如图1所示。
3.2 TR-03和SMPTE 2022-6的区别
相比较而言,TR-03更加高效、更加灵活,而且实现更加简单。
TR-03具有简易的封装和解封装功能,能更有效地利用计算周期发送和接收设备。
TR-03传输活动包含音频、视频和辅助数据,这样使TR-03流网络效率比SMPTE 2022-6流更高,SMPTE 2022-6包含重要的零负载数据,如垂直行采样数据。实测环境下,利用TR-03可节省40%带宽。
TR-03的视频、音频、辅助数据都是分别传输的,这样接收设备就只需要取其关注的数据流。举例来说,音频处理设备不需要解包整个SDI流,忽略视频部分提取音频流数据即可。
4多厂商交互
多年来SDI作为广播电视设备间传输非压缩视频信号的共通接口形式,任意的设备只要支持SDI就可以连接到其他的设备上,而不用关心是哪一个具体的设备制造厂商,各设备厂商都遵循统一标准。在IP化领域,各设备厂商采用一个通用的语言是非常必要的,以做到跟多种设备进行视频、音频、元数据的交互,不断创新、开发出更灵活和有竞争力的产品,以满足广播电视机构媒体传播的需求。
广播电视机构不用特意等待VSFTR-03可用后,再去构建IP系统,目前市场上多家供应商都能够制造支持SMPTE 2022-6的设备,在制作环境下,从视频分离处理音频数据进行处理是非常重要的,供应商已具备这种能力。因为大多数公司使用FPGA技术,并且根据SMPTE/VSF的路线图预留了FPGA空间。在支持AES67以后可以很方便地通过刷FLASH固件的方式升级产品,使设备能够分离出三层交换机中的音频数据。因为VSFTR-03视频部格式是通过RFC4175封装的,要比SMPTE 2022-6更容易些,所有这些FPGA组件都可以刷新到具有TR-03能力的固件。
因遵照着AIMS的这些原则,并紧密跟随着SMPTE/VSF路线图,广播电视机构和设备供应商在当今IP解决方案日新月异的情况下,仍可放心地进行采购和使用新产品,避免系统升级改造后带来设备交互不了的问题,实现了将SDI向IP过渡升级的统一操作路径模式。
5系统可行性
随着技术演变和发展,传统广电播出基础架构向基于IP的通用计算机和网络资源构建的基础架构转变势在必行。越来越多的广电设备制造商和广播电视机构开始考虑向IP转换,IP的传输是基于“包交换”网络环境。在IP化革新后,播出基础设置会与现在有非常大的不同,但是为了保护现有投资,充分利用现有传统SDI设置,升级将采用逐步替换的方式,因此在相当长的一段时间内,总控、演播室到播出会处于SDI和IP架构混合的模式。
5.1现场制作
目前,在基于IP的现场视频制作应用领域,已经具有4K和IP网络功能的节目现场制作切换台,该切换台允许用户选择连接到每台设备的输入、输出插槽类型,可以是IP也可以是SDI。这样,各电视台就能灵活地对自己的设备进行配置,可选择仅IP、仅SDI或IP与SDI混用。它还可以让广播电视台用户在升级到IP方式的过程中,继续使用现有的SDI设备。
光纤以太网电缆从摄像机区域传输多路4K和高清视频流,而来自摄像机的视频流被信号处理单元由SDI接口方式转换为IP接口方式。在4K现场切换台进行IP和SDI信号混合切换。安全方面,切换台具有中断切换功能,保证在发生IP切换故障时能够避免信号中断的情况。同时系统具有对Qo S优化技术,让用户可通过选择最优化的网络带宽,确保4K信号传输的安全和稳定。
5.2频道播出
传统的播出控制系统,通常采用独立的字幕播出系统,基于IP的体系架构下,越少的播出信号处理环节,意味着具有更好的视音频质量和更低的延迟。如图2所示,在未来播出系统设计时,极有可能采用集成播控的设备和产品,在该设计中视频服务器集成了视频播出、信号切换、图文叠加等能力。
目前市场上也有较为成熟的同类产品,面向IP化支持基带IP节目流信号的输入和输出,视频服务器处于一种混合架构,在输入端既支持非压缩视频流(SMPTE 2022-6或TR-03),也支持基带的SD/HD-SDI信号,服务器内部能够进行两种不同信号来源的切换和处理,支持基带IP流和SDI信号的切换、基带IP流和本地文件的切换、SD/HD-SDI信号间的切换,这样视频服务器同时兼具了信号转换网关的能力。在输出端支持非压缩视频流(SMPTE 2022-6或TR-03)、基带的SD/HD-SDI信号,甚至压缩的TS流信号输出。
5.3冗余保护
在播出领域,电视台重要的业务系统,对节目流的质量、设备的稳定性、良好的可管理能力和安全保护机制具有非常高的要求。传统SDI播出具有良好的电气性能,能够做到无缝的净静切换,支持同步、低延时等特性。
5.4 SMPTE 2022-7
在过渡到IP化系统当中,无缝的切换和安全管理将是IP化进程中最重要的挑战。为解决切换和冗余问题,SMPTE 2022-7提出,提供一种保护机制,当传输一路视频流时,同时复制一份相同的数据流,采用不同的网络路径,假如任意通信链路的数据包有丢失,从另外一路的流数据进行恢复,最终形成完整的视频流进行送出。该标准既可以支持非压缩视频流,也可以支持压缩的TS流。如图3所示。
5.5安全问题
在IP网络环境下,各设备都具有相互访问的能力,如何控制好数据流的走向,保证视音频数据流的带宽,包括如何屏蔽非法的请求和访问,都需要设备厂商提供更加完善的解决方案和产品体系。现在有设备厂商提供基于SDN的解决方案和产品,可以控制通用的交换机,对带宽进行统一管理,可实现优先级判断和安全监管,以及对冗余切换的管理。
6结束语
随着基带IP技术的发展和越来越多设备制造商的加入,更加成熟的产品将会不断出现。有几个因素会影响未来基带IP在播出域、制作域的应用:第一点是基带IP对带宽的要求非常高,目前市场上10G、25G、40G、100G交换机都有产品供应,10G产品刚刚在电视台主干网普及,价格仍是广播机构在设备选择时比较关注的因素;第二点是如何实现AIMS和ASPEN两个联盟间设备的交互,如何实现视音频信号的无缝传输;第三点是现成的IP交换机用于传输实时视频和音频信号时,哪些IP交换机将支持哪个协议。IP视频、音频码流分配及其路由优化算法和时延/带宽管理,都需要在未来随着标准的不断完善和设备厂商不断创新去解决。
摘要：本文介绍了基带IP技术的优势以及技术标准,并对系统的可行性进行了深入的分析。