基于SD-WAN+互联网和JPEG-XS编码远程制作实战首秀系统简介

摘要：本文通过介绍CCTV空中剧院京剧交响音乐会远程制作模式的技术实施方案，验证了总台技术局以SD-WAN+互联网和JPEG-XS编码为基础的远程制作技术实现方案的可行性，为新的转播模式提供了技术参考。

作者：中央广播电视总台王刚
来源：选自2023年第1期《现代电视技术》

作为中央广播电视总台技术局历经半年之久的基于互联网和JPEG-XS编码技术远程制作方案研究的落地之作，此次转播在国内甚至国际也尚属首例，且音频信号传输规模之大、网络环境不可控因素之多、借鉴经验之少，从而使得此次实战获得的经验极具参考价值。

根据节目制作需求，转播一部承担远程制作前、后端设备部署及调试任务。其中，远程制作前端设在长安大戏院音乐会现场，部署6台讯道摄像机、30路音频采集话筒和视音频信号回传系统；远程制作后端位于总台光华路办公区服务楼车库，使用大型4K/8K超高清箱载式核心制作系统（EFP-UHD4），在1080i高清模式下，完成后端视/音频信号的接收及合成收录。

为保证视音频信号质量，减少传输带宽和编解码时延，视频信号采用浅压缩JPEG-XS进行编码，音频和通话信号采用ST 2110-30标准进行编码，并且通过SD-WAN+互联网专线（主链路）和裸光纤（备链路）两条链路组成镜像传输，在SMPTE ST 2022-7协议下对数据流进行无缝重构传输。

一、远程制作系统结构组成介绍

根据制作需求以及技术实现方案，本次远程录制的远程制作系统由前方节目现场信号采集传输系统、IP网络传输和后方核心制作系统部分组成，如图1所示。

节目现场信号采集传输系统位于长安大剧院后台，此次转播设置6台GV-LDX100摄像机，摄像机输出1080 50i的2110-20信号，使用Nevion-XS编码器进行约10:1的JPEG-XS编码压缩，压缩码流为110Mbps，见图2。

网络运行部利用互联网链路配合SD-WAN技术，搭建了一套网络传输系统，为前后场提供稳定的主路传输通路，同时使用远距离传输模块，提供了一条裸纤稳定的备路传输通路。

新台服务楼核心制作系统采用高清制作模式，由大戏院侧回传的6台摄像机高清XS信号，经过Nevion-XS设备解码为2110-20的HD信号，由于GV切换台对Nevion所解码后生成的2110-20的视频流存在兼容问题，因此经由SNP进行帧同步后进入切换台进行制作。

新台服务楼核心制作系统的PGM信号经由Nevion-XS设备编码为高清XS信号返送回前方信号采集传输系统，再经由长安大戏院侧的Nevion-XS设备解码为高清2110-20的信号送至摄像机接收。

现场PA的音频信号通过配置在长安大戏院的2个音频飞行箱进行传输，飞行箱内的音频BD板卡将模拟信号转化为2110-30的IP信号进行回传。

现场摄像机同样使用2110-30的IP信号将机头话筒与通话回传到新台服务楼核心制作系统，并使用斯泰克的调音台直接异步接收从长安大戏院传回的2110-30的IP音频流并进行制作后，将制作音频送至IP录机，同时也送到长安大戏院侧作为摄像机的耳返使用。音频业务数据流交互同样以2022-7无缝重构传输，保证音频制作信号交互稳定，见图3。

IP网络传输部分由总台网络运行部承担“SD-WAN+互联网”传输通路部署任务。根据JPEG-XS编码的压缩比（10:1）和以往多次测试计算出的实际使用带宽与互联网带宽占用比，为本次制作租用了1Gbps的互联网链路带宽。

通过采用SD-WAN技术可以在互联网上建立一条专用虚拟通道，对通道进行基于AES-256算法的加密，保障数据传输通道安全可靠；在前、后场制作域与传输域之间部署了专用防火墙，确保前、后场制作业务的安全。

同时，SD-WAN技术可实现互联网传输链路的数据加速，极大提升互联网数据传输的性能，本次制作数据通过互联网稳定传输效率为90%。另外SD-WAN技术可实时对链路质量进行优化，当链路有少量延迟、抖动或丢包时，仍可确保相关数据的稳定传输，在链路上结合2022-7的数据无缝重构传输，确保了此次制作任务前后场视频流数据传输的稳定可靠。

二、关键技术环节简介

1. 同步系统

长安大戏院侧的信号采集传输系统配置了2台泰克同步机，为前端摄像机、音频飞行箱等设备提供PTP同步信号，主同步机模式设置为内同步，备同步机使用BB+VITC与主同步机同步，主备同步机同时向主备交换机发送PTP信号，准备交换机使用BMCA算法选取最优时钟。

新台服务楼核心制作系统也采取同样的同步方式。长安大戏院信号采集传输系统与新台服务楼系统同步模式为异步模式。如图4所示。

2. 控制系统（Tally、OCP控制等）

Tally信号和OCP控制信号在制作过程中是主要的控制信号，因此在互联网的前提下实现冗余传输是非常必要的。主备双活CCS-ONE服务器、双活传输链路（即SD-WAN+互联网主路传输链路和裸纤备传输链路）的方式，能有效保证Tally信号和OCP控制信号的冗余性。

长安大戏院的LDX-100摄像机通过Nameserver的方式同时注册到新台车库的主备两台CCS-ONE（GV的摄像机集中管理系统）上，同时服务楼核心制作系统的OCP也通过Nameserver方式同时注册到主备两台CCS-ONE上。

摄像机的主IP Tally经过K-Frame切换台触发到TallyMan，TallyMan的Tally信号发送到主CCSONE上，摄像机的备IP Tally是由K-Frame使用LDK方式，把Tally信号发送到备CCS-ONE上。当摄像机同时注册到主备两台CCS-ONE上时，主备IP Tally同时生效，即主备Tally无缝衔接。当主传输通路故障时，摄像机会自动使用备传输链路注册主备CCS-ONE，实现双链路双活服务器的Tally及OCP控制冗余。

3. 信号传输占宽比和主备链路延时差

长安大戏院远程制作过程中，业务信号的安全传输带宽是一个非常重要的参数，在保证画面质量的前提下，尽量降低信号的传输带宽，以保证在固定传输链路的总带宽的限制下能够稳定传输。

SD-WAN+互联网这条主链路使用IPsec隧道技术，所以有额外的带宽开销，当长安大戏院回传流量（包括视频、音频、通话和控制）约为800M时，主传输链路的数据总带宽约为907M，经过主观评价和接收设备的状态检测，此时数据交互正常画面正常，数据流量统计如表1所示（以下数值为粗略统计），主观评价见表2所示。