如何布局广电的未来网络架构

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当前，国内外在未来网络领域都已开展了大量工作。我国未来网络相关研究基本与国外同步，并且未来网络试验设施项目已被列入国家重大科技基础设施中长期规划，相关研究上升为国家战略层面。

与此同时，互联网在信息安全、网络扩展性等方面面临的挑战日益严重，网络技术及产业发展已逐渐成为全球关注的焦点和热点。未来的网络是一个什么样的架构，我们现在面临的问题如何兑现到未来的网络架构当中，在广电方面又该如何布局？

如何向IT化转变成重点

2000年之前电视台整个制作是两条线，一条是基于信号的传输的体系，用来做直播，历来这个体系都是电视台主要的。另一个体系就是用磁带作为一个制作的体系。10年后，我们已经完成了从磁带进入网络制播。现在制作线已经全部基于网络进行，基于通用计算机进行采集、制作、播出。

原来传统基于信号传输体系，现在仍然还是基于同网的传输体制，包括现在正在部署的高清。但是现在这一块的IT化才是我们最关注的话题――在信号的传输体系，我们怎么向IT化进行转变的。

广播电视的标准在2013年已经完成了超高清技术的定义。现在人们经常看到的以及提到的所谓UHDTV，实际上分成两个：第一个就是现在高清1920×1080像素在水平和垂直方面，分别提高1倍，即3840到2160，这就是我们现在常说的UHDTV，实际上是UHDTV1；另一个UHDTV2是在3840基础上再乘2得到7680×4320。

随着在高清的发展，帧率上也产生了巨大的变化。现在看到的电视都是用50长隔行扫描的，实际上到了超高清UHD的时候已经变成了50长逐行扫描，信息量也会增加1倍。

相关标准除了完成基本数据的定义以外，除了高清电视，数据深度、彩色矩阵都比现在高。其中最基本的一个是按照整个文件的体系，从原来的高清到超高清后，相关数据的匹配技术参数也完全都能确定下来。从原来的基于1.5G的标准高清的数据量扩展到了更实际的数据量。具体的讲，就是所谓一个标准的1.5G数据量，对应我们现在就是一根高清的信号数据量，这个数据量如果要把它变成如今刚刚符合标准的超高清，至少要有两根10G进行支撑。整个架构的体系上至少需要一根10G传输，才可能承载即将来临的UHD。

如何形成下一代的支撑体系

了解了上述基本情况后，我们面临着怎么样构建下一代的支撑体系的问题，现在有两种方案。第一种方案实际上就是现在延续SDI信号这条路线，这样相关的接口规范还会按广播的协定，还要使用广播专用的设备。这样一个基础架构的建设会需要更大的规模，需要投入更高的成本。

另外一种方案是把广播电视台的广播传播体系IP化，这个也是如今正在考虑重要方向。这个方法实际上还是要用到原来通过制作线。在制作体系里，我们已经全部使用了通用计算机网络、资源、存储，通用的平台来完成广电的制作。那么，信号传输是不是也可以运用通用的设备来承载更高码率的传输体系，使得成本或者今后在分发方面产生更大的收益呢？显然考虑IP化也是我们一个必然的方向。考虑到电视台的具体情况，要把整个信号全部IP化，是有一些应用前提的。首先所要求的管理和控制是非常严格的，作为内容的分发，不能出现任何的差池。整个信号的实时性，以及带宽确保不能有丝毫闪失这方面，也是非常关键的因素。

除此之外，整个系统适配方面，当我们把信号揉入IP以后，会有很多处理，作为IP来说，能不能适配，也是一个关键问题。从管理上，不管是管理层、控制层，还是底下的数据层，应该最大限度的基于可管理。这是我们IP应用的前提。

面临的相关挑战

IP这方面的处理实际上和整个基于路由的交换，还是有比较大的差异，如果简单的引进还是会有很多的问题，这样实时带宽会面临挑战。

如果要把现在的高清，或者是常用的SDI信号填到以太网里，可以承载6路高清信号。面对马上就要来临的UHDTV1，一个40G的以太网才可以承载3路的信号。如果把信号送到例如像B2B传输的话，一个实际万兆的网络支撑是最基本的要求，那么还需要相关设备的端口适配，以及IP封装的支撑。

在系统适配上，广播信号整个矩阵周边以及矩阵的本身，还有很多的问题，包括处理同步延时，信号相关在这个层面的矫正，声音适配等。这些事情如果全部拿到IP路由交换当中，要进行适配还很难。

在跨广域的网络延时，网络的延时差等这部分的数据，都已经有了具体的指标。如果是广域这一块，传输链路延时要控制在150毫秒，都可以让信号完美无缺的转换。IP自身设备这方面的高可靠，不是现在担心最多的方面。更复杂的是在路由控制这个层面和数据传输的层面怎么耦合，这个层面是最为关心的。例如，我们经常会出现一路信号切给多路，过去只是直接把信号分配出去，现在就需要通过把信号复制出去，同时每一路信号路由底层的跟踪。

基于以上的考虑，我们现在已经搭起了整个IP化信号传输的体系，整个网络的架构。对于信号传输的分发网络，现在还在另外构建，这一块的实时性、网络带宽和可管理的问题仍有很多不足。

在核心设备交换方面是什么样的作业？头一两年，大家还是把IP作为一个传输的接口，设备的内部实际上还是用传统信号来处理，只是把传输通过IP封装，作为端到端的传输。

到今年，我们还是要用通用的来进行整个信号IP封装以后进行数据包的传输，相关的端口的设备要做的适配。美国广播的厂家在路由控制层面下了很大的工夫，SDN相关的网络让专门这方面的路由的控制。我们现在基本上可以看到广播界生产商已经能够做出一个基于通用路由设备，可以支持上千路输入输出的总线交换能力达到46个的交换的能力。

面向超高清下一代的应用，我们期待其网络带宽传输至少从40G甚至百G的端口进行传输。上面所讨论的，仍然能够把下一代超高清信号压缩到20M带宽，把这个信号送到用户的前端。像数字影院信号及很多大的卖场，他们迫切地需要一些高质量的信号，那如何把这些信号送出去呢？我们会把高清的压10倍，变成150M的信号，接近无损的进行传输。超高清信号通过节拍压到1―2个以太网上做公共传输。

2012年相关的厂家提供了这样一个情况，支持广电这一块的相关的40G路由核心交换设备，已经开始进入广电，预计在2017年达到充分使用的情况。

在UHDTV的发展上，韩国已经开了超高清的电视频道。日本将会在2020年奥运会期间开UHD2的8K的这样更高的电视播出。依据国内现在的情况，广电总局也考虑会在2018年左右开出超高清电视频道。

最后，随着IT技术突飞猛进的发展，我们有充分的信心来应对未来的发展。我们也相信通过各种力量，下一代乃至未来网络的发展将进一步推进，使得广电也能够尽早地用上快速便捷的网络。这是一个渐进的过程，也是一个融合的过程。

（以上内容系根据丁文华院士在“2014中国未来网络产业高峰论坛”上的演讲整理而成）