以太网分组路由技术加速视频转换带宽升级

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视频转换现已呈现两种技术趋势，这两种趋势正在迅速改变专业工作室的任务。视频编辑中使用的主体信号从模拟信号演变成标清数字信号，然后迅速转换成高清和几种带宽更高的标准。视频聚合曾经以点对点专用数字流为特征，而现在将利用分组交换技术，并将 以太网作为第二层传递机制。
　　当然，专业工作室定义的视频转换与企业LAN甚至WAN主干网中使用的分组交换技术截然不同。而通过对核心技术进行修改和扩展，出现了可使以太网从企业转移到运营商网络的运营商级以太网技术。
　　采用以太网的优势在于统一的标准，这样可以实现更高的传输量，因此能够削减部署和运营成本。此外，每链路10Gbps以太网带宽的出现以及音视频桥接（AVB）等特定于音视频的机制为工作室环境中未被压缩的高清信号的传递、传送和切换打下了基础。
　　在高清信号流行之前，专业工作室混控制标清信号和复合视频信号对于硬件的要求相当高。
　　3G HDTV、3D HDTV、4K2K和超高清标准逐步而稳定的出现，将带宽要求速度带入数十吉比特每秒的水平。随着本地和国内外高清产品的拓展以及有望发展到1080p和3D广播的趋势，这种速度要求将进一步增加。
　　同时，对视频信号进行编辑和混频的第一阶段工作从中央工作室移到远程数字电视转播车已经对硬件提出了新的需求，在低功耗和高集成度方面达到新的高度。目前，这两个目标已经超出了对信号质量的要求，可以保持对观众进行不间断播出。
　　基于站点的视频转换技术现已出现两种支持密集转换的趋势。视频网络中IP网关的出现为实现某些用于广播设备的网络拓扑创造了条件，使其能够捕获和发送来自远程站点的未经压缩的高清视频。
　　此外，广播设备还通过使用更密集、性能更高的开关来简化总传送系统架构，这类开关有望替代像半辆卡车一样大的庞大的远程工作室拖车。小型视频转换平台可以在远程传送中实现更小的尺寸、更低的功耗和更简单的架构。
　　高带宽流量的分组是一种新兴的趋势，这种趋势已经在电信和运营商级环境中失去作用。数字视频编辑凸显了新视频转换架构的要求。视频行业已经从通过RF电缆传送的模拟输入和复合流量演变到具有复杂控制、可扩展性和嵌入式音频功能的新兴架构。
　　这与运营商级以太网技术中实现的某些操作、管理和性能监测功能类似。虽然与多端口吉比特以太网开关相比，视频开关仍然以更大的规模推进着性能和可扩展性的发展，但是芯片级要求却与分组交换更加接近，特别是在集成式低延迟路由和服务质量分组优先级技术方面。此外，像IEEE 1588协议这样的精密定时协议可以实现微秒以下范围的分组同步和精密定时。
　　如果过渡到多吉比特和十吉比特协议，高清视频转换到全分组基础设施的要求将具有更高的意义。在有电信流量的情况下，转换到分组视频将带来革命性的成果，这项成果已经在近年来得到了专用硬件供应商和美国电影与电视工程师协会（SMPTE）的认可。
　　具有与电信和CATV分组流量的互操作性产品现已浮出水面。其显著的优势在于简化了运营商级网络架构，降低了复杂性和工作成本。初步开发工作在10Gbps视频协议基础上展开，将高端标准瞄准10G、40G和100G以太网。
　　在展开SDI工作的同时，美国电影与电视工程师协会还在研究IP视频（Video Over IP）标准，该标准已经实现了用于视频传送和正向纠错的SMPTE 2022等新标准。当一个专业视频工作室选择采用分组传输技术时，它必须采用有效的端到端QoS策略，以确保丢包率最小。
　　或者，它必须通过采用在SMPTE 2022中规定的FEC技术，保留在接收端重建分组丢失的能力。无论在何种情况下，这些趋势都倾向于采用熟悉QoS、网络定时和FEC技术以及传统的SMPTE SDI方案的厂商提供的半导体开关和物理层设备。
　　随着视频架构的不断演进，现有的专用点到点架构有可能让步于与运营商级应用和电信应用中使用的标准化高带宽以太网开关类似的分组路由器技术。不断实现更高的可扩展性和3-10Gbs范围内更高的每端口速度，催生出QoS、定时、光学传输和FEC等运营商级以太网领域的各种新兴技术。
　　新的视频开关要求不再以过去需要多少个端口的方式体现，而是需要控制更长距离下多吉比特速度时的抖动和回波损耗问题。后者将推进标准化输入信号均衡和片上诊断等芯片级架构决策。
　　与过去相比，现代视频控制工程师的某些聚合工作变得更加简单了，这是因为有了软件与复杂的VLSI器件的相互作用，实时混频和聚合变得更加自动化了。
　　不过同时，随着通道数的增加，不同类型的视频信号需要对控制台进行连续监视，以了解信号衰减或损耗以及更加重要的网络故障。事实上，视频工作室中的控制台工程师常常必须以电信网络中的网络管理员负责审查服务级别协议一样的多层面和复杂性来监控信号质量状态。
　　就观众选择和网络复杂性而言，新增的SD、HD和Quad HD代表了最好和最差的时代。同时，类似的网络演进和进步已经在运营商和企业环境中得以体现，从而实现了由半导体和网络构件推动的新的用户服务和价值水平。
　　技术的演进和产品的发布开始利用成熟的SDI接口向分组传输过渡阶段迈进。由于需要监测和控制这类视频流量的聚合，因此所有的视频切换和传输拓扑都必须提供QoS能力，并实现1588和AVB等定时和流预留技术。视频领域的另一个促进因素将是监测和控制实时问题的工具。
　　半导体公司可以通过提供对器件诊断、系统诊断、网络定时和QoS优先级的整体支持，从而顺利推进这一过渡过程。在视频开关架构中选用智能器件可以简化过渡到分组传输的过程。
　　不过，同时从理解未来的多吉比特高清流量如何过渡到分组传输以及如何对这种分组流量进行监测和控制来确保传递新兴高清流量类型时不丢分组的角度来讲，视频OEM的系统级设计工程师以及工作室的混合编辑必须共同提高网络感知能力。
　　
　　图1：新技术正在为传统的视频路由器功能实现新的架构选择方案。