转播车视频光传链路及IP化光传节点的分析与实际应用

转播车视频光传链路及IP化光传节点的分析与实际应用

张子龙

浙江广播电视集团，浙江 310005

摘要：

本文主要介绍目前高清转播车外场工作中有关光纤传输信号的链路，包括传输链路的说明，不同种类光端机的使用对比与分析以及针对转播车IP化下的现场EFP光传链路的介绍,并以卫视大型晚会为例对该种IP化光传链路案例进行分析。

关键词：光纤传输；光端机；IP化；现场EFP节点

引言：在转播车外场工作中，由于大型节目（如晚会、大型综艺、赛事转播）受场地规模、信号调度需求等因素限制，中距离（50-300米）的光纤传输已经成为必备的传输方式。相比传统SDI视频线传输，光纤传输具有更加稳定、更加快速、带宽更大的优势。在如今转播车IP化的形势下，光传链路也相应做出适配。本文将针对浙江台4K转播车现场EFP节点进行介绍与分析，分析说明IP化光传链路的工作方式。

1.传统光传链路介绍

光传链路架构一般由传输介质（光纤）、信号源、转换设备（光端机）组成。整个链路主体以光端机为中枢，通过光端机的光电转换功能实现信号在光纤传输后的传出与传回。同时搭配附加功能的光端机可以实现信号在中端进行调配与简单处理，可以协助转播车完成与现场的视频信号交互以及通话系统的搭建。

光端机一般为两台配套使用，每一台都有SDI输入与输出，两台之间通过一对或多对光纤连接。             

传输介质即光纤，利用光信号进行传播，是非常理想的传输媒介，有着传输容量大，传输质量好，损耗小，中继距离长的特点。

车内信号源多数由转播车视频矩阵或调音台直接给出基带信号，信号种类包括未加嵌视频信号、模拟音频信号和加嵌后PGM信号；现场信号源种类与车内信号源相同，视频信号多数用于无线传输设备信号回车，音频信号多用于现场调音台信号回车。

光端机作为光传链路的中枢，承担着光电信号转换的基本功能，一些品类的光端机可以实现信号的分配、加嵌等更丰富的功能，使整个链路的信号调度更加灵活。

2.多品类光端机的介绍与适配场景分析：

下面介绍几个转播车常用光端机，对比不同品类光端机的优缺点与适配场景。

1.直传式数字视频信号光端机：多铁克光端机、income光端机、加奈美光端机、丞波光端机、迷你光端机。

该类光端机没有配置界面，仅需要将SDI视频信号接到对应的输入输出口，将光纤对应接入光端机光模块口，即可完成信号传输。

这类光端机优势在于操作简便，不需要进行二次配置，相对来说使用更便捷。缺点是因为不可配置性，仅仅承担信号的传输；同时能接入的信号数较少，在一些复杂需求的制作中无法满足全部需求。

2.可分配式多功能光端机：MediorNet光端机、MicroN光端机

该类光端机具有配置网口，可以用软件对其进行深度配置，包括输入输出口的选择，视音频信号的加嵌等。这类光端机的优势在于更加灵活，可使用的功能更多；可传输的信号种类多样，包括模拟视频信号、数字视频信号、模拟音频信号、MADI音频信号等，可以用作信号调度、加嵌、同步、通话信号传输、音频传输等功能。

3.模拟信号光端机：模拟光端机

该类光端机在目前的大型节目制作中主要用来传输视频同步信号，辅助外场设备与转播核心设备完成信号同步。

3.基于IP化转播车系统下的视频光传节点方案分析：

目前浙江广电集团UHD1转播车是IP化的4K转播车，采用Evertz IPX128全IP矩阵，配合SMPTE2022-7技术实现IP化全车信号调度与对外分发。搭配Evertz 570IPG-X19-10G板卡提供IP信号与SDI基带信号转换通道。所有SDI通道均支持3G/HD/SD SDI自定义的输入输出，封装和解封装为SDI Over IP信号。如图所示，570IPG提供2套18路SDI Over IP与SDI封装解封装通道，1套36SDI Over IP与SDI封装解封装通道，提供IP信号与基带信号的互相转换。三套通道分别对应三套EFP系统，共同完成车内与外场的信号收发。

图 1 IP转播车视频光传结构图

1.IP化转播车光传结构

图1为转播车端的视频光传内部构造图，核心为570IPG板卡。在IPG板卡一端为车内基带信号端口，可以自定义输入与输出。另一端则是光纤端口，通过LC光纤法兰盒将多根光纤汇聚为一根24芯光纤，在车尾通过24芯光纤对接即可传输向节目现场的EFP集成箱。

570IPG板卡的主要作用就是将车内送来的基带信号转换为IP信号，再将IP信号做光电转换后以光信号的形式发出。每一块板卡都可提供18路或36路的自定义输入输出端口,可以根据具体节目的需求来更改输入与输出的端口数量。570IPG-X19系列模块集成了视频多路径、多流数据包合并和100% 服务质量的网络比特错误恢复能力。

2.现场光传节点EFP介绍

在转播车将光信号发出后，在节目现场有对应的EFP系统来作光收。图2为转播车外场EFP集成箱的机构图。如下图所示，该集成箱最上端三个设备为通话基站配套设备，主要实现现场与转播车内的通话需求。箱体中间处有一个570IPG板卡，主要负责将传来的光信号转换为电信号，并将IP信号解封为基带SDI信号。EFP箱内的IPG板卡与法兰盒就是将车内的封装信号作解封，将车内传出的SDI信号作了还原。箱体有接线架，在现场需要传回或接收信号时，接入对应SDI接口即可完成。浙江台IP化转播车配备了三个EFP集成箱，三套EFP可分布于现场的不同位置，满载可传输72路3GSDI视频信号。可以满足基本所有的大型节目以及赛事的现场信号需求。这种将多路信号复合为一根多芯光纤的方案解决了传统光传链路需要布置多根单芯光纤的问题，同时利用570IPG板卡实现了IP信号与基带信号的灵活转换与传输。

图2 转播车外场EFP集成箱

3.实际使用案例分析 

以“2022浙江卫视跨年晚会”为例，来分析此套光传链路的实际应用。

跨年晚会现场三套EFP系统的功能分配，1号EFP箱内部IPG板卡支持18路输入输出，将其设置为9进9出。主要负责现场的两个“斯坦尼康”、飞猫摄像机以及多个无线游机的视频信号的回传；2号EFP箱内部IPG板卡同样支持18路信号，将其设置为各9路，主要将车内的节目信号传出给现场各个工位的监看（如灯光控制、各导演、大屏等各个工位），同时EFP2也用作通话信号与选切面板控制信号的节点使用；3号EFP箱支持36路信号传输，因其可支配通道数多，所以用作现场大屏信号以及补充现场信号需求使用。在EFP1和2无法满足临时添加的信号需求或出现问题时，EFP3作为补充以及冗余备份通道，保证晚会直播中各个信号的正常传输。三台EFP搭配使用，彼此作为备份，使用三根多芯光缆即可完成光传链路，减少了许多搭建成本。现场的基带信号在经过板卡的IP化转换后可直接进入车内IPX矩阵，完成信号调用。车内的IP视频信号以及网络交换机传出的控制信号也经过光传给到晚会现场。在整体IP化的转播车系统下，这套以570IPG板卡作为核心设备的光传链路可以满足绝大多数的大型节目制作。