IP技术正在吸引整个广播电视生态系统的注意。准确了解IP技术如何和何时将影响某一商业模式要视你的具体情况而定,但深入了解IP技术及其适合不同工作流程的方式极为关键。
IP技术如何改变广播电视?此技术进步有多快?IP能力将如何增强各种运营模式?广播机构现在都在试图回答这些问题,并且不断提出其它问题。
但是传统广播电视技术的速度赶不上加快的网络速度和带宽,原因是摩尔定律仅在资助持续的技术发展有商业和经济意义时适用。因此,摩尔定律支持的是有较高回报的投资。在广电
领域,至少到目前为止不是这种情况。

图1 带宽(Mb/s)随时间变化关系图。IP带宽超过SDI。预计LAN和数据中心带宽也必须超过标称的广播数据速率。
尽管传统广播技术速度落后于IP技术的速度,但随着业者欲确定最佳方式以迎合观众的口味,广播领域中管理越来越多的内容之要求持续(即多格式、视频点播、OTT等)。更高质量的内容(HD、4K及更高)要求在广播设施及它们之间有更大的分配能力。
为保持高效率和满足要求,广播机构将需要选择已经显示出支持广播机构要求的带宽之能力的技术。从长远来看,当前的SDI标准完全不能提供一种可承受和可持续发展的解决方案。
IP技术未必是一种便宜的技术方式。不过,IP技术适应越来越多的内容的速度不可忽视,任何像广电那样依赖高带宽数据迁移的行业都必须接受它。采用IP使广播机构拥有用其它技术承受不起的可扩展的灵活性和速度。
IP列车的速度令人难以置信,问题不在于是否登上车,而在于在其快速发展的时候并驾齐驱。IP技术与将世界上两个最大的开放标准——以太网和因特网协议运用于传统上基于SDI技术的环境有关。它利用丰富的第三方产品生态系统建立一个敏捷和有竞争力的内容工厂。
因特网消除了媒体分配的壁垒,并实现提高对观众的竞争力的新商业模式和内容分发战略的发展。
商业案例
IP技术用于广电有许多优点,但更引人注目的莫过于敏捷性。IP技术的运营优势提供更好的投资回报。
广播电视企业利用媒体和IP技术提高员工生产力。下一步,IP技术将改变视频制作方式IP数据传输不仅提供从一点到另一点迁移媒体的方式,而且能够传输与媒体自身有关的随时间变化的数据。


未来的数据中心特征是优化使用时间感知的交换结构。
例如,摄像机有固定的位置。在录制视频时,与记录相关的附加动态信息可被包含入元数据中。此数据然后可被用于产生和渲染实时图形增强或事件特定图形。因此,后续的作品更丰富多彩,提供更高价值。
这是IP的实际价值。在IP未来,元数据可能至少与拍摄的实际视频有一样的价值,如果不更高价值的话。IP技术通过时间感知、数据丰富应用,以提高创造性的方式处理在SDI无法处理的元数据。
工作流程链
摄像机、矩阵、信号处理、制作切换台、多画面显示器:这是实现直播制作的工作流程链,而且是推动广播的引擎。
许多台内运作不需要垂直准确的切换,但对直播制作,此要求为系统设计的基本因素。因此,在讨论广播机构必须管理的一个最关键的工作流程部分时,这是一个关键因素。
互操作性是另一个工作流程考虑。提供跨许多(如果不是全部的话)广播工作流程组件的可互操作IP技术,确保令效率和灵活性提高的紧密集成。这对当前的广播机构非常重要,原因是这使他们能够增加其输出,平稳和高效地货币化其内容。为实现平稳的IP结构,工作流程内的组件必须基于开放标准,并且准备与来自多家供应商的技术良好互动,为用户提供工作于一个公共接口的机会。
灵巧地平衡其优先次序以便为这些关键的工作流程考虑制定战略的广播机构将有较大的机会取得IP转换的成功。
IP设计四大支柱
1. 网关
在实际的电视运营中,转向IP将是逐步过渡的过程。因此保护操作方式和已安装的设备对许多广播机构来说非常重要,原因是新设备的成本和工作流程的变化可能花费过高。
网关产品为那些考虑逐步过渡的广播机构提供一种解决方案。不要求对每一个SDI信号都要网关,而是作为矩阵和模块化产品内的选件提供它们,实现信号、制作岛、演播室、设施或其它组合的转换。
简而言之,网关就是信号类型(格式)和信号传输协议之间的转换器。第三种网关可能包括接受SMPTE 2022-6数据,把它转换为AVB数字视频(本质上就是从一种因特网协议转换为另一种因特网协议)。
这种类型的网关是适应逐步采用新信号传输标准的唯一方式,甚至更好的是它们的有效寿命是无限的。随着我们深入我们的因特网驱动的世界,对这些网关的需求将不断增加。它们是当前和未来格式转换的瑞士军刀。

IP网关已经可用于nVision矩阵平台
这意味着现在投资网关卡是一个极其安全的投资,而网关可能扩散到整个广播生态系统意味着你将需要它们,越早越好。
2. SDN综合控制
把SDN能力集成进设备配置和控制系统内保护您最重要的资产:训练有素的操作员。一个恰当配置的基于SDN的控制面能通过一个舒适、用户友好和直观的界面访问交叉开关或分组交换机。
矩阵控制板及模块化产品配置和控制板为很好的例子,但来自交换机或播出系统的任何母线选择开关可能是互相协调的。信号和流程的特征是带宽和此控制系统内的格式。
在一个无此能力的混合IP/SDI工作流程内管理连接线路、带宽预留、QoS、VQoS及其它许多系统功能是不可能的。SDN驱动组件驱动的统一控制对跨越在你将IP移入你的工作流程时将存在的SDI和商用现货IP混合技术基础设施必不可少。

使用以播出为中心的控制板,SDN实现IT交换机控制
3. IP产品线支持
若无一个完整的生态系统,全IP集成是不可能实现的。把IP技术运用于整个广播工作流程,促进转向IP,并且使延迟和切换准确度得以有效管理,提供最佳视频处理。
这意味着在对操作者工作流程几乎无影响的情况下,确保对定时、数据完整性和信号处理的管理。再培训你的操作员不是一直办法。因此无论如何,IP支持必须是构成现有的现代广播工作流程的产品类型的组成部分。
4. 直播制作技术
IP路由器和交换机确实很快,并且为大量信号提供低延迟。不过,要求垂直准确切换,而管理数百个互相关信号的同时路由的最节约成本的方式不是源流或多播“离开和加入”。
为什么?因为在同时顾及流和SDI时,实现准确切换是富有挑战的。理想情况下,它应该在每一个信号上无网关以及无两个核心结构(一个适用于IP,一个适用于SDI)条件下实现。
同时采用2和4中的概念,提供完全修整、准备你的网络的能力,因此对每一比特都是宝贵的实时直播制作实现最佳视频性能。它还方便文件高速缓存于地点之间且带宽要求较松的非实时创造性编辑。
标准和互操作性
许多广播机构喜欢与多家供应商合作,同时建立对其特殊要求而言独一无二的工作流程。在IP转换中,支持标准非常关键。例如,定义基于IP的全带宽、实时视频、音频和辅助信号传输协议的SMPTE 2022-6是一个逻辑上的起点。
其它工作流程模式采纳AVB。利用SDN驱动的控制和早前确定的网关策略,AVB LAN岛能够与更大的WAN IP数据系统互操作。
随着IP技术被更深入采用,将有新标准出现。客户要求无疑也将推动标准。无论如何,随着业界采纳关键标准,互操作性对所有产品对非常重要,是广播机构在决定IP转换时需考虑的一个必要因素。
归根结底,任何设施的基础是互联设备的光纤、同轴电缆和线缆管理系统。在广播设施中,随着带宽要求稳步增长,以前的同轴电缆基础设施已经转换为光纤。与4K/UHD、8K等相关的数据率增加将加速此趋势。
同轴电缆能够提供12Gb/s速度,在撰写本文时基于同轴电缆的12Gb/s SMPTE标准正待批准。对于这些数据率,低于典型100m广播电视行业基准的电缆长度在意料之中。
在从同轴电缆转向IP期间,许多情况下将有使用部署的3Gb/s同轴电缆设施的需求。IP为一种双向信号,使用两根光纤:一条用于发送,一条用于接收。
作为管理较高数据率的一部分,例如很浅的中间压缩是把12Gb/s信号降为3Gb/s的好选择。这种信号然后放入IP封装器,并在以太网上传输,一般用光纤。
一种典型的连接器是双LC SFP+。它把电子转换为光子,或反过来。不过,也有带DIN或HD BNC连接器的双SFP,配置为收发器。这些设备无理由不能用于传输用同轴电缆在IP上压缩的4K。
IP基础设施
光纤优于同轴电缆的主要优点是重量和带宽。光纤的实际带宽受限于电子和光子之间的高速转换能力。以太网能够提供可承受的10Gb/s速度,而在该速度使用多条光纤,已能产生40Gb/s和100Gb/s以太网连接。
对于更大的投资,可获得25Gb/s,4条光纤可增加带宽到100Gb/s,10条可增加到250Gb/s。随着未来三到四年视频数据率从12Gb/s增加到24Gb/s,光纤是保证带宽容量的最佳方式。

图2 单条光纤10Gb/s链路在分界点构成结构化互联
IP交换拓扑结构采用主干加分支连接方案(也称为一对一连接网格)。
这对无阻塞交换能力是必需的。以此方案连接许多10Gb/s光纤可能耗时且对管理是物理挑战。
为克服此难题,有一种成为光互联或OIC的解决方案。OIC使用一种光混洗器,将10Gb/s信号重新物理映射进更逻辑的结构,在这个结构中多条光纤到达相同的物理位置。(参见图3)。

图3 一旦安装,互联线缆束更易管理
QSFP连接器有源光缆(AOC)现在在位于隔板的OIC映射入易于管理的MPO/MTP连接器。OIC输出是另一个MPO/MTP连接器。现在,不用对每条10Gb/s光纤做连接,有组织的光纤束易于管理且在主干和分支之间路由。
OIC的一种附加优点是在混洗器可产生一个信号分接头。这种光学分接头为调试和检修结构化光纤互联提供非侵入式信号检测。
与电视技术的其它进展一样,初现的IP演播室基础设施未来几年无疑将重新定义和扩展。不过,现在优点是真实的,并将在可预见的未来服务系统。