基于4K IP化发展及播出应用研究
作者：***电热碗
来源：《卫星电视与宽带多媒体》2020年第12期
高瓦纸
【摘要】通过IP、SDI发展历程解析广电行业IP化的内在驱动力，SMPTE ST2110标准发布，使广电行业有了4K超高清电视从传统专用SDI架构转向IP解决方案的标准依据，通过分析4K超高清制播流程的IP化应用，探索电视台在推进4K超高清电视发展进程中的IP化发展分步走道路及前景。 【关键词】IP;SDI; 4K;播出;应用
中图分类号：TN94 文献标识码：A 文章编号：1673-0348（2020）012-127-05
Abstract：Through the development of IP and SDI， the internal driving force of IP in broadcasting industry is analyzed， and the SMPTE ST2110 standard is released， which makes the broadcasting industry have the standard basis for 4K ultra-high-definition TV to change from traditional special SDI architecture to IP solution. By analyzing the IP application of 4K ultra-high-definition production and broadcasting process， this paper explores the step-by-step development path and prospect of IP development of TV stations in promoting the development of 4K ultra-high-definition TV.
Key words：IP; SDI; 4K; Broadcast; Application
Hello World，现在是互联网蓬勃发展时代。IPV6、5G、人工智能、大数据、区块链等核心技术助力万物互联，将进一步推动互联网红利共享。广电行业能享受互联网红利吗？本文解析SDI、IP化选择要素并对中央广播电视总台的具体应用进行探讨。
1. 电视中心的SDI/IP发展历程
1.1 IP概念及演进
Internet起源于1969年美国国防部高级研究项目管理局（APRA：AdvancedResearch Projects Agency）的科研项目分组交换的广域网（Packet-Switched wide-area network），TCP/IP协议就是描述定义Internet的协议，是一组网络通信的协议组合。IP（Internet Protocol）协议是网络层协议，主要用于互联网通信，可以把各种不同的数据统一转换成IP数据包格式，使所有连接在互联网上的设备都能在互联网上实现互通，具有开放性的特点，是TCP/IP协议族的核心。1981年IP（网际协议）协议投入使用。我們说IP化，就是将需要通过链路传输的信息，放到统一的TCP/IP平台上进行传输，通过IP数据包的形式进行传输，不用因为区分不同的业务而设置不同的管理平台、数据格式和传输介质。 IEEE802.3标准集（如表1）自1983年起发布，定义了以太网介质访问控制协议CSMA/CD及物理层技术规范。以太网线路速率在发展中不断提升。
1.2 SDI标准及优劣对比
SDI（Serial Digital Interface）（如表2）接口指串行数字接口，用于传输无压缩、未加密的数字视频信号，是技术成熟的专业数字视频接口。 1994年，ITU-R发布BT.656-2建议书，定义了10比特传输与非归零反向（NRZl）编码的新型串行数字接口，即“SD-SDI”的由来。SDI逐渐在全球广播电视系统演播室、主控、播控系统及监控等行业得到广泛应用。具备以下特征：专用网络、单向传输、传输有序、一电缆一信号、信号传输质量高、延时低、可靠性高。早期传输速率大大满足电视信号传输需求。
随着传输速率的增加，SDI传输距离越来越短。SDI接口传输无压缩4K UHD信号，需要采用1个12G-SDI接口，或者采用4个3G-SDI接口，4*3G四链路传输，既复杂，线缆也多。此外，因为一根线缆只能单向传输一路，节目源多则线缆多。这使得矩阵调度系统越来越大，布线多、复杂、占用空间大、成本高、建设和维护难度高。图1为播出系统144*144 SDI矩阵，总台总控576*576 SDI矩阵的布线则更为庞大。
对于简单的点对点连接、设备少的小型系统来讲，SDI架构有优势。随着需求的提升，对于设备多、大型复杂系统等多数情况来讲，IP架构只需系统内各设备用网线/光纤连接到交换机，这根线缆不仅带宽高、双向化传输，满足4K UHD信号带宽需求，还能同时传输辅助数据等多个信号，不需要进行同步网、控制网、视音频信号网络的架设，结构简 洁伴随着线缆少、布线简单。交换机的交换容量与大小无关，占用空间进一步减少。IP架构传输和处理海量数据非常容易，具备扩展性强、易控制、易升级的特点。网络与传输内容无关，开放化、灵活性高、适应性强，非常适应当前灵活多变的传播模式，如直播、OTT等新型传播模式。
总台的4K/8K+5G+AI发展战略若依托于SDI，将受到带宽瓶颈约束。20世纪90年代，是SD-SDI、HD-SDI时代，主流以太网带宽从100M过渡到1G，无法满足视频传输带宽。进入21世纪后，视频传输带宽需求由3G-SDI到12G-SDI，电子行业兴起促使IP迅猛发展，以太网带宽由10G发展到40G、100G、25G，带宽增长速度远远超过了视频传输带宽需求，成为4K/8K+5G+AI发展模式下IP结构比对SDI传输的最大优势。
部署IP化网络架构，需要有具体标准支持。本着Everything over IP的理念，一起来看SDI over IP协议。
1.3 SDI over IP
高保真拾音器 SDI over IP即通过IP网络来传输SDI信号。在发展中分为SMPTE与AVB（Audio Vide
桥壳
o Bridging）两个阵营，AVB是电气与电子工程师协会制定的标准，应用时必须使用AVB专用交换机。相比较，美国电影电视工程师协会SMPTE专为广电行业制定的标准更具业内优势，得到业内众多厂商的支持，目前作为主流标准。
SMPTE ST 2022系列标准描述如表3，SMPTE 2022系列标准仅定义了无压缩高清信号传输格式，未定义4K/8K UHD信号传输格式。视频、音频、元数据混合在一起打包传输，无法滿足演播室、转播车等不同数据分别处理的需求场景，需要解嵌、数据处理、再加嵌的额外加解嵌处理过程。并且，ST2022标准有个别操作方案未具体化，厂商只能自行采取解决方案进行处理，导致各厂商设备互联互通性差。用户希望能推出统一的、开放的标准，促使不同设备互联互通，行业进入良性发展。
在这样的意愿推动下，2017年9月-2019年初，发布了SMPTE 2110系列标准（如表4），把SDI信号中的视频、音频、辅助数据分成三个流封装到不同的IP包进行传输，免去了加嵌、解嵌的复杂处理，系统带宽更富弹性、可扩展性增强。
2019年4月，欧广联EBU呼吁电视行业加快采用AMWA NMOS发布的IS-04， IS-05，IS-06协议，助力IP化，AMWA NMOS为网络媒体开放规范，定义了ST-2110标准下设备的
发现、注册和连接管理。设备若支持NMOS，将减少大量人工配置工作，实现即插即用，具备和SDI接口类似的易用性。
2018年总台搭建4K相关系统时，已密切关注ST 2110标准进展情况，提出未来可兼容ST 2110标准的扩展需求。
cnc真空吸盘怎么做 1.4 厂商产品支持
