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我司致力于广电领域控管监及自动化系统的开发与应用十余年,积累了丰富的产品经验与项目经验。相关产品有着较强的适用性,可以广泛应用于演播室、播出、传输、总控、地球站、转播车、卫星车、便携站、数字机房等系统的管控。与此同时,我们也对大型广电指挥调度中心的建设有着全面的解决方案。

基于SDN的IP信号调度软件

一、背景

传统广电正面临着诸多挑战,比如来自视频格式方面的挑战,给制作、播出、传输等系统带来了很大的压力。传统系统采用同轴电缆的SDI基础架构,这样的技术已经非常成熟,而且应用稳定。但是在面对超高清(4K、8K)技术的飞速发展,SDI基础架构技术越来越难满足业务的发展要求。

随着超高清视频产业迅速发展,4K/8K超高清信号对带宽提出更高的要求,传统的基于SDI(数字串行接口)采集制作、调度分发的方式已经不能满足技术更新的需求。行业内的共识是采用基于ICT(网络和通信技术)技术的IP化架构,一方面解决高带宽信号的传输和调度,另一方面基于IP架构的组网方式将改变传统广播电视信号只能由前向后线性传输的局限,是未来实现媒体融合、云计算、大数据分析等目标的技术基础。

广电IP化架构示意图

图:广电IP化演进架构示意

北京万迪科信息技术有限公司借助十几年系统集成的经验积累,依托之前在监控系统、矩阵控制、UMD/Tally系统等软件开发经验,开发了用于IP制播的SDN软件。

系统应用拓扑图

图:万迪科SDN软件系统应用拓扑

万迪科基于SDN的IP信号调度软件,是万迪科统一控制平台的一个核心模块。软件采用SDN架构,同时兼容SDI OVER IP非压缩、TS OVER IP压缩信号流,对IP流信号实现智能化、可视化、图形化、精细化管理,像操作传统矩阵一样对IP流进行调度管理,不改变操作人员使用习惯。软件采用B/S架构,支持随时随地访问。

二、主要功能

1、支持核心切换,支持NAT、OpenFlow等高级功能

软件支持SDN核心调度架构,所有IP业务流的调度全部通过SDN控制网络交换设备完成。软件支持组播NAT功能,可将进入网络交换设备的业务流复制、转发到相应的出接口,并在与边缘媒体节点连接的出接口进行组播地址和端口的修改。组播NAT能力带来的优势包括:

SDN核心切换界面截图

图:SDN核心切换管控界面

2、提供端到端的全链路智能管理

涵盖带宽管理、端口管理、业务优先级及服务质量划分、备份链路冗余倒换和应急、全链路(SDI—IPG—IP汇聚—中心调度—IPG出—SDI出)完整路径的智能管理,实现从局部优化到全局最优的目标。

3、IP视音频矩阵构建

系统支持多类型矩阵构建与控制,包括:传统/IP视频矩阵、传统/IP音频矩阵、传统/IP切换台、传统/IP调音台、通话系统矩阵、KVM系统矩阵、单流矩阵、流组矩阵、单流ST2022-7矩阵、流组ST2022-7矩阵等类型。各类型矩阵均可通过统一的交叉点工具、软件面板、可编程硬件面板等完成调度。

IP视音频矩阵构建界面

图:IP视音频矩阵交叉点操作界面

4、IP视音频信号调度

本品支持多流同切,提供流组概念,能实现ST2110等信号类型的同切;支持对输入和输出信号流进行主备配对,切换时主、备流同步切换;系统支持ST2022-7备份机制,基于灵活的逻辑矩阵等机制提供了主备路同切功能。提供了可视化的操作UI界面,符合广电的操作习惯,同时支持批切、组切换等高级功能。

IP信号调度界面截图

图:IP视音频信号可视化调度界面

5、支持基带矩阵调度,兼容不同厂家设备

软件已经很好地支持主流的矩阵(Leitch矩阵、Evertz矩阵、汤姆逊矩阵、SONY矩阵、大连捷成的视音频矩阵、Quntech的L波段矩阵等)、切换台(如Sony、Snell&Wilcox Kahuna)、UMD指示器、指示灯、GPI收发模块和画面分割器,支持多种物理接口方式及多种通讯协议。

6、动态UMD管理功能

可实现多画面图像UMD源名跟随显示;提供多样化的Tally及动态源名跟随输出;支持多种多家协议,包括TSL 3/4/5、Image Video等常见UMD协议及国产厂牌的私有协议。

7、多样化的操控面板

提供多种类型的可编程遥控面板,面板中每一个按键功能均可进行编程定义,功能定义过程高效、简单。控制面板具有交叉点保护、面板锁定等功能,操作方式与传统基带视频矩阵一致。系统提供面板设计软件模块,可完成对各类型可编程硬件面板的功能设计,支持硬件面板双电源,可视化配置应用。

软件操控面板截图

图:软件操控面板

可编程硬件面板截图

图:可编程硬件控制面板

8、宏定义,一键执行

本品可将需要修改与调整的设备参数或信号路由等,制作成可被手动执行或事件触发的"命令集"(宏)。通过此模块,可完成不同节目制作的一键化"场景"切换功能、设备参数一键化修改功能、矩阵"群切"功能,以及切换台和调音台的AFV功能等。

9、IP统一管理

软件可将IP系统内管理IP地址、IP流地址等在一个独立的模块中完成统一的管理、分配。包括:设备发现、设备信号流编组、标签绑定、分组、资源分项授权等。系统资源可展示为树形结构,隶属关系一目了然,支持多种条件组合快速完成资源检索。

10、全面的状态监控

本品采用B/S架构,提供全图形界面,全方位告警,可视化故障追踪、快速定位故障。支持对IP流、信号、系统设备和业务的监测,能根据设备健康度实现分层次的预警报警,并以图形方式显示每个业务的详细路由及故障定位。检测内容涵盖设备故障、网络端口状态、带宽占用、光模块状态、未知流检测等多维度监控。

状态监控总览界面

图:系统状态监控总览

设备健康度监控界面

图:设备健康度分层预警

11、全面的网络管控

检测模块提供基于代理架构的驱动,可用于适配主流的广电设备和网络设施,支持多种协议,包括OpenFlow、Netconf、NMOS、Ember Plus、Telemetry、SNMP、Json RPC、gRPC等。使用OpenFlow(对华三交换机)、Netconf(对华为交换机/路由器)等进行流表调度管理。

12、多层面、多视角的拓扑展现

系统可通过拓扑图/链路图、信号流向图等版面提供链路追踪,可查看信号从源到目的链路,可实现信号"三级追踪",即:信号级、链路级、源名级。网络流量动态展示,带宽达到阈值后连线会改变颜色进行报警。

网络拓扑图

图:多层面网络拓扑图

信号流向链路图

图:信号流向链路追踪

13、完备的报警功能管理及日志

本品具有良好的LOG日志和事件报警机制,提供完善的操作日志、系统日志、异常日志,可支持按时间、用户、操作类型等多样化条件来查询、显示及导出日志,完备的操作记录允许事后回溯和故障排查。

14、遵从NMOS规范

对NMOS IS-04、IS-05等内容有完备的实现,可以很好地集成相关的兼容设备和服务。软件的自动注册发现功能,可用于对支持IS04协议的所有设备进行自动化注册管理;其连接管理功能,用于对支持IS05协议的所有设备进行控制及基于IP流的连接管理。

三、性能特性

1、低延迟批量切换

本品针对批量切换做了专项优化,采取多线程技术、并行化多设备访问、高速数据缓存、优化底层驱动等多种措施,实现了低延迟批量切换目标。实测数据表明:在32路SMPTE2110-30/SMPTE 2022-7音频信号批量切换中,切换延迟最大230毫秒,平均198毫秒,能稳定在240毫秒以内,可满足播出总控场景下多通道整点出镜的切换性能要求。

2、快速应急切换

本品提供应急切换功能,当信源报警时,SDN响应检测单元的报警事件,做应急切换。支持将信号应急替换为可用备路源。实测表明:切换路数为16路时可以稳定在150毫秒内完成应急切换,切换路数为32路时可以稳定在180毫秒内完成,总响应时间(含检测系统推送)不大于1秒。满足AES67信号源应急倒换中8秒内实现应急倒换的要求。

3、微服务架构,高可扩展性

基于微服务架构,支持并发多线程,可实现大规模应用场景下性能的横向扩展。各部分模块均是独立进程,可跨机器部署,个别模块的瑕疵不会影响整个系统的运行。支持服务器主备集群高可用,SDN控制器的主备倒换不影响业务。

微服务架构图

图:微服务架构设计

四、产品特点与优势

1、全中文界面,操作直观易懂:人性化设计,操作习惯完全沿用传统SDI的操作方式,SDN管控软件的掌握无须复杂的IT技能知识。

全中文操作界面截图

图:全中文界面,操作直观

2、B/S架构,随时随地访问:支持通过任意终端、任意位置访问系统,极大提升操控灵活性。

3、通用性强:既支持SDI over IP,也支持各种标准协议格式的信号进行路由调度,包括SMPTE2022-6、SMPTE2110等无压缩视频格式和ASI、UDP TS流等压缩信号格式。

4、多操作系统支持:支持多种版本的MS Windows和Linux,也支持主流国产化的操作系统,包括银河麒麟等。

5、高安全性:系统具备多种安全备份技术、应急处理机制;基于分权分域,对控制和调度操作有严格的授权;支持流量准入安全技术,只有按照规划、可信可靠的流量才能承载在IP矩阵中。

高安全性功能截图

图:分权分域安全管控机制

6、开放性:本品采用商用货架产品(COTS)的IP交换机/路由器,支持SNMP、REST-API、XML、NMOS等开放的接口协议标准,并提供完备的北向开发接口及南向设备驱动接口。

7、国产化支持:在操作系统、数据库、中间件服务、CPU架构及服务器平台等方面均实现了国产化,支持银河麒麟操作系统、达梦数据库、鲲鹏920处理器架构。

8、全面的事后数据分析能力:内置数据分析平台,具备多层次数据采集汇聚能力,可利用大数据分析技术,对多来源的数据做汇聚、存储、实时处理、事后处理、趋势分析、推荐建议等。

高可用性架构图

图:主备集群高可用架构

数据分析平台截图

图:数据分析平台

五、规格及配置

标准配置包含:

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