熱烈祝賀北京廣播電視臺冬奧紀實4K超高清頻道開播暨安達斯自主研發SDN管理軟件首次應用

2021-01-01

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2020年12月30日早上6點,正逢2022北京冬奧會倒計時400天之際,北京廣播電視臺冬奧紀實4K超高清頻道全新開播。

北京廣播電視臺冬奧紀實4K超高清頻道,是我國首個上星播出的省級4K超高清頻道,也是國內唯壹的超高清、高清和標清同播頻道。安達斯為該頻道提供了自主研發的SDN管理軟件SDNM,這也是SDN軟件的首次應用!同時,該頻道的視音頻播出通道、編碼傳輸部分以及4K總控部分均由安達斯承建。

2020年10月9日项目开工,距离2020年12月30日北京广播电视台冬奥纪实4K超高清频道正式开播仅有不到三个月的时间,集成调试工作刻不容缓。新建频道与在播频道处在同一环境下、播总控为IP/基带混合架构、许多技术在国内均为首次运用……我们迎难而上,与时间赛跑,对三个系统同时展开集成施工与系统调试。在短短不到3个月的时间内,安达斯的项目技术团队与台方技术人员、工厂技术人员齐心协力、只争朝夕、应对有度,夜以继日地将技术难点逐一攻破 ,终于在12月30日凌晨,冬奥纪实4K超高清频道平稳上线,走进了千家万户的荧幕中。

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SDN軟件
安達斯自主研發SDN管理軟件SDNM是安達斯統壹控制平臺(iSwiftMedia)的壹個核心模塊。SDNM管理軟件采用SDN架構,同時兼容SDI OVER IP非壓縮、TS OVER IP壓縮信號流,對IP流信號實現智能化、可視化、圖形化、精細化管理。支持核心切換,支持NAT、OpenFlow等高級功能,遵從NMOS規範,兼容不同廠家的不同設備;具備完備的監測報警功能,可對交換機實現全面的管控:包括帶寬、端口管理,業務優先級及服務質量劃分;並支持軟、硬件控制面板。

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近年來,我們先後完成了多個IP總控系統項目,例如:浙江廣電集團國際影視中心IP總控調度系統、中央廣播電視總臺現址基帶/IP總控系統、海南廣播電視臺IP總控系統等,我們的工程技術團隊、研發團隊依托這些廣電IP系統建設經驗,與北京電視臺、新華三公司共同攻克了壹系列技術難點,並得到Evertz公司的大力支持,將NDT-SDNM,H3C交換機,Evertz的IP設備三者完美融合。SDNM通過API協議直接管控華三交換機的流表,完成全系統的組播流調度,突破了末端設備IGMP控制方式的技術瓶頸。

在第三方設備與子系統對接方面,SDNM在本次4K頻道播出系統中,以NAT的方式滿足第三方SSM的組播要求,與中科大洋進行了對接,將中科大洋IP服務器接入系統作為播出的第二備應急使用。除第三方IP設備外,SDNM可與其他品牌的SDN系統進行對接:現階段IP總控已與新建的4K體育演播室實現了雙向組播流的互聯互通。演播室采用了基於LSM的SONY系統,目前可靈活調用IP總控交換機中的所有信號;IP總控也可調用演播室交換機中的視音頻PGM信號,作為直播時的播出信號源送至播出系統。

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SDN管理軟件作為總控控制系統的核心,安達斯在研發過程中傾註了諸多的心血與汗水,攻克眾多技術難題得以達成全面支持國內外通用路由和交換機,這次在北京臺的成功應用,得到了臺方和合作夥伴的鼎力支持,我們也會不斷完善功能,爭取服務於更多的電視臺用戶。

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播出
在視音頻播出通道的設計中,我們采用全12G的方案作為主備系統鏈路的核心路由方式:主備凈靜切換矩陣作為信號源的前級核心切換設備,後級鏈路串接12G鍵控器及主備應急切換4x1,4x1的輸出再送下級接收傳輸單位及高清下變換系統。下變換後的高清信號再采用臺裏的利舊高標清系統進行播出,以達到超高清、高清、標清同播的效果。

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值得壹提的是,除了主備12G鏈路之外的第二備,采用了ST-2110的IP異構方式,可從IP總控核心交換機選切信源後,通過IPG網關轉換為12G-SDI信號後作為4x1的第三路信號源,極大地增強了第二備的靈活性。

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傳輸
傳送系統實現對冬奧紀實4K超高清節目的編碼壓縮與傳輸功能。MediaKind在傳輸部分發揮著至關重要的作用,送歌華方向采用HEVC編碼壓縮標準,送上星方向采用AVS2編碼壓縮標準;末級輸出具備碼流故障檢測與自動切換能力。系統鏈路支持嵌入音頻和Dolby相關標準,滿足杜比E、杜比數字plus等應用需求。配備應急檢修系統在每季度檢修期間能夠保障上星頻道播出需求。衛星接收系統具備接收國內和境內外特殊加密方式的超高清信號能力。
MediaKind前身為原Tandberg及Ericsson公司,在視頻媒體行業具備豐富的產品和方案解決經驗。多年以來在與安達斯的合作中,圓滿的完成了在各種條件下的傳輸任務。

冬奧紀實4K頻道節目編碼傳輸傳送系統示意圖

冬奧紀實4K頻道來自衛星外來信號接收系統示意圖

HEVC節目分發編碼器采用主備MediaKind AVP4000設計,上星編碼器采用數碼視訊AVS2編碼器設計。

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總控
本次北京廣播電視臺4K總控系統采用基帶/IP混合架構;基帶部分為純12G架構系統設計,采用了在世界範圍內久經考驗的Evertz基帶矩陣。可以和新建播出/傳輸系統無縫對接。
另外,考慮到目前制作域的8K/IP發展趨勢,再結合北京廣播電視臺的融媒體建設及全臺信息化建設,我們提供了安達斯自主研發的SDN管理軟件-SDNM,並選用了與北京臺現有系統相同的H3C交換機作為北京臺的IP總控交換機,構建了4K總控IP部分的核心。

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總控IP拓撲圖

IP總控嚴格按照現有標準建設,支持ST2110標準,100G/25G接口,兼容ST2022-6,采用ST2022-7架構,支持NMOS IS-04/05;同步基準方面,總控交換機采用BC模式與下級演播室交換機級聯,將總控同步信號發生器SPG8000A作為全臺IP域的PTP-Grandmaster,以PTP的方式鎖定下級演播室分系統,使得接入總控的全臺信號處於同壹基準。
此外,考慮IP總控的包容性和安全性,以及要與多個不同子系統對接上的需求,我們沒有采用制作域傳統IGMP的方式,而是采用基於NAT(網絡地址轉換協議)的方式,在交換機上每個端口上對入出信號的組播流地址、源地址以及源MAC地址進行統壹的規劃設定及轉換,方便總控技術人員對多個子系統入出流的管理、監控與調度。

IPG采用了Evertz基於Scorpion6的處理平臺,完成了新建12G總控與IP總控的互聯,未來可通過在同壹機箱中增加模塊,完成上下交叉變換(包括分辨率/動態範圍/色域)等功能。
在IP監看方面,考慮到總控播出“所見即所得”的安全需求,沒有采用代理監看流的方式,而是直接在支持200G端口的Evertz-ev670IP畫面分割器上,采用無壓縮ST-2110組播流進行監看,單臺畫面分割器可在ST2022-7的前提下,支持16路無壓縮4K-IP信號源的監看。

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 演播室
此外,在新建4K體育演播室方面,安達斯也貢獻了壹份力量:演播室采用了Evertz最新款12G矩陣平臺:EQXUHD-10,該臺12G矩陣支持80x64路12G信號輸入輸出(最大支持160x160),且每路輸入均配備了可獨立設置的內置幀同步,矩陣輸出支持內置凈切換功能;交叉點板為安全級別最高的主備交叉點點極式備份。矩陣內部還有第三交叉點板,用於生成3G代理監看信號,通過XLINK技術傳輸至Evertz3067畫面分割器,畫面分割器在4K分辨率監看輸出的情況下,每路監看輸出的開窗數量可不受限制,且畫面分割器的任意窗口可調取矩陣的任意輸入輸出信號進行監看。

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模擬到數字,標清到高清,高清到超高清,伴隨廣電技術不斷升級的過程,安達斯與時俱進、蹈厲奮發、集腋成裘!
在未來北京廣播電視臺的超高清化建設過程中,安達斯將繼續攜手臺方及廣大合作夥伴,為中國廣電行業的發展添磚加瓦。

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