4 k IP技术发展现状及IP化标准的统一

刘锦德

随着社会的发展，人们对IP技术的要求越来越高，4 k IP技术逐渐引起人们的重视，如何进一步促进4 k IP技术的发展及良好应用，展开对4 k IP技术的研究显得尤为重要。

1 4 k IP技术发展现状

在4 k技术发展推动下，人们开始对4 k IP技术进行研究，并逐步推出相关标准，以规范该项技术的发展，在2007～2013这段时间，SMPTE先后发布ST2022 1-7系列标准，尝试替代SDI应用在演播室实时制作系统中，基于IP完成信息传输。但因该标准发布过早，其在实际应用中存在一些不足，主要体现在以下方面。

首先，无压缩4 k视频无法通过10 G以太网传输，如需传输需应用压缩编码。因ST2022并未明确定义4 k编码，因此SMPTE中应用的4 k编码方案并不相同。例如，ICO联盟应用intoPIX开发的 TICO、Sony采用 LLVC、Evertz应 用J2K。应用中受参数不同的影响，导致SMPTE 2022框架内无法直接连通。其次，ST2022-6仅阐述净切换应遵守的原则，未给出具体的实施方案。因没有具体实施方案指导，为达到净切换目的，人们实现净切换所采用的方法不尽相同。例如，Grass Valley仅使用通用IP交换机不能进行净切换，需要在设备与交换机之间设置GV Node IP接口。Evertz为实现净切换需要应用专门的IP交换机。Sony使用通用IP交换机也无法实现净切换，净切换需在信号接收端接口处实现。再次，ST2022-6下的元数据、音频、视频打包时混合在一起，不方便不同数据的单独传输。最后，主备切换、前向纠错方案还存在一些漏洞，不够完善。

2 SMPTE 2022标准的修改

因ST2022-6标准的诸多内容不够完善，需要厂商进行修改才能更好地应用。目前来看，修改后几乎所有厂商都支持SMPTE 2022-6这一标准，不过各厂商根据实际情况采用的解决方案并不相同，并将标准的修改意见反馈给了SMPTE。例如，Sony部分修改意见得到SMPTE的批准。另外，Sony还对冗余切换方式、前向纠错、媒体文件打包方式以及视频净切换方式提出修改意见，等待SMPTE的表决与批准。这样以来，产生了较多的“厂商标准”，包括Evertz的ASPEN，Sony的IP Live，其可实现元数据、音频、视频的分别打包。同时，还出现了TICO、AIMS等“欧盟标准”。在SMPTE2022下，部分厂商之间实现了互通互联，但其实现仅是使用其他厂商的IP/SDI接口板，不是IP上的互通互联。另外，除厂商以及欧盟标准，一些联盟、工作组、论坛等，对IP标准化的实现也作出不小的贡献，包括AIMS、JTNM、VSF。

3 未来IP化标准的统一

为实现不同厂商IP上的互通互联，急需制定一套统一、开放的标准，由此人们制定了ST2110标准，为未来IP化的实现提供依据。

ST2110标准在VSF TR-03基础上发展而来，受到多数厂商的支持。当前，ST 2110标准稳步推进，多个文件已经FCD投票通过。另外，ST 2110标准对物理层、数据层相关参数进行规定，如4 k超高清设备接入25 G或更高的交换机、核心交换机为100 G或更高。HD高清设备接入10 G交换机，应用40 G的核心交换机。

欧广联将IP化的实时系统划分成Media Transport（媒体传输层）、Timing（定时层）、Identity（身份层）、Discovery& Registration（发现和注册层）、Flow control（流控制层）、Flow Switching（流转换层）、Compression（压缩编码层）共七层。各层涉及的标准见表1。IP化后需要将演播室系统中的控制、定时基准、视频音频融合到一个网中，同时需要使用控制协议实现设备控制的统一。

表1 IP化分层及各层标准

另外，JT-NM给出IP化的路线图，EBU对IP架构进程进行预测，对未来IP化的实现是很好的参考。其中，JT-NM的IP化路线图可划分成四个发展阶段，其中实现虚拟化为最终目的。目前来看，网络数据传输正在实现虚拟化、云化，为IP化的实现奠定基础。需要注意的是，尽管在数字化发展推动下，网络上出现很多视音频信息，方便人们在移动终端设备上浏览，但数字化不是最终目的，IP化也非最终目的，其只是一个过渡。另外，EBU预测，在很长的一段时间内SDI传输并不会取消，但IP传输未来会得到较好的发展。

近年来，我国在4 k IP技术上的研究取得突出成绩，2016年华为发布体验驱动4 k IP承载网解决方案，该方案基于U-vMOS视频体验评价标准，降低运营商打造面向4 k极致体验IP承载网的难度。该解决方案提供扁平化结构及超大容量平台，大大增加网络“通量”。另外，平台全路由促进网络端到端的通量明显提升，在三层到边缘技术支撑下，促使CDN设备下移，缩短了用户和内容源的距离，使得端到端的延时得以降低。与此同时，配合该方案，华为还发布了最大容量2 U 300 mm深的CO路由器NE40E-M2H产品，整机转发能力达到480 Gbps，并提供高密10 GE、100 GE端口，尤其CO、BNG以及CN产品构建而成的高通量网络，可很好地满足运营商未来5～10年业务的发展要求。

4 结语

通过对4 k IP技术的研究，本文得出以下结论：IP化是未来基础架构虚拟化、云化的基础；IP化的实现对以太网的传输能力要求较高，随着IT技术的发展以及以太网硬件成本的下降，以太网传输效率会大大提高，促进IP化更好地实现；ST2110标准为未来实现IP化统一、开放标准。12G-SDI和IP将长期共存，其中针对点对点，较为简单的小型系统主要应用12G-SDI，针对较为复杂的、规模较大的系统应用IP。总之，可以预见，在不久的将来，随着人们对4 k IP技术各个方面研究的深入，4 k IP技术将会越来越成熟，各种功能强大的硬件产品不断出现，4 k IP技术的应用也会越来越广泛。

参考文献：

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