Tìm hiểu các chuẩn đóng gói SDI video qua IP

Tìm hiểu các chuẩn đóng gói SDI video qua IP

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN

Sau một mùa hè thực tập quý giá và đầy bổ ích, đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến

Bộ Môn Viễn Thông, Khoa Điện – Điện Tử, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, vì đã tạo cơ hội cho

em được đi thực tập, cùng với đó là giới thiệu cho em một đơn vị thực tập rất phù hợp là Trung tâm

Nghiên cứu ứng dụng KHKT truyền hình.

Tiếp theo em xin gửi lời cảm ơn đến Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng KHKT truyền hình

và đặc biệt là cán bộ hướng dẫn Nguyễn Hữu Phong Mặc dù rất tất bật với công việc hằng ngày cũngnhư công tác chuyển trụ sở công ty, nhưng anh Phong và các cán bộ khác vẫn luôn tận tình hướng dẫn

em Sự hướng dẫn của anh chính là nguồn lực chính giúp em hoàn thành kỳ thực tập thú vị này

Cuối cùng, em xin cảm ơn Thầy Đặng Nguyên Châu – giáo viên hướng dẫn thực tập, đã nhiệttình giúp đỡ em trong việc sắp xếp thời gian thực tập và hướng dẫn những kinh nghiệm cho một sinh

viên lần đầu bước vào môi trường nghiên cứu chuyên nghiệp như Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng

KHKT truyền hình.

Xin chúc Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng KHKT truyền hình bộ môn và các Thầy luôn dồi

dào sức khỏe và thành công hơn nữa trong những dự án của mình

TP.Hồ Chí Minh, tháng 8 năm2018

Sinh viên thực hiện

NHẬN XÉT CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP

Đơn Vị Thực Tập:Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng KHKT truyền hình– Đài THVN

Địa chỉ: 158, Nguyễn Hữu Thọ, xã Phước Kiển, Huyện Nhà Bè, TP.HCM.

Đề Tài Thực Tập: TÌM HIỂU CÁC CHUẨN ĐÓNG GÓI SDI VIDEO QUA IP.

Thời Gian Thực Tập: Từ ngày 26/6/2018 đến 12/8/2018.

Nhận Xét Của Đơn Vị Thực Tập:

………

……… ………

………

……… ………

………

………

………

………

………

………

………

………

……… ………

Chương 1 Tổng quan về SDI.

1.1 Khái niệm về SDI.

SDI là viết tắt của Serial Digital Interface [1] là một tiêu chuẩn video giao diện kĩ thuật số dohiệp hội kĩ sư điện ảnh và truyền hình (SMPTE) nghiên cứu và phát triển Một vài tiêu chuẩn đầu tiênnhư SMPTE 292M đã có tốc độ lên đến 1.485 Gbit/s Nhưng tiêu chuẩn này được giới thiệu nhằm hỗ

trợ cho việc gia tăng chất lượng, độ phân giải video hay tốc độ hình ảnh, độ đậm của màu sắc Hiện tạitiêu chuẩn này đã được sử dụng cho việc truyền tải các tín hiệu video không nén, không mã hóa (hoặcđược nhúng âm thanh theo thời gian) Mặt khác cũng có thể được sử dụng trong các gói thông tin dữliệu.

1.2 Tiêu chuẩn đường truyền

1.2.1Tổng quan.

Hiện tại các mức tiêu chuẩn SDI đều đang sử dụng một hoặc nhiều cáp đồng trục có đầu nốiBNC với trở kháng đặc tính là 75Ω Đây là loại cáp tương tự với thiết bị analog nhưng có nhiều tiềmnăng và dễ dàng nâng cấp hơn Tín hiệu có biên độ nguồn khoản 800mV (± 10%) khoản cách truyềntải có từ từ 100m đến vài km đặc biệt với sợi quang khoản cách còn xa hơn thế có thể đạt đến 80km

1.2.2Phân loại các tiêu chuẩn SDI.

• Mức tín hiệu và thông số kĩ thuật.

Các thông số kĩ thuật [2] được xác định nhằm đo các ngõ ra nối tiếp của nguồn phát từ miền tínhiệu song song về thời gian cũng như các đặc điểm khác phù hợp với thực hành ở phòng thu Các thông

số kĩ thuật ở ngõ ra thiết bị được đặt ở nhiều vị trí khác nhau trong chuỗi kĩ thuật chứ không toàn bộ donhiều thành phần vẫn chưa đáp ứng được Đồng hồ tần số là đồng hồ nối tiếp và bằng với tỉ lệ bit chotừng hệ thống truyền hình

- Đầu ra của nguồn phải được đo qua tải điện trở 75Ω được kết nối thông qua cáp đồng trục ngắn

- Do nguồn điện sẽ không có mạch ngõ ra cân bằng với 75Ω nên trong quá trình sẽ mất khoản15dB trên dải tần số từ 5MHz đến tần số đồng hồ của tín hiệu được truyền đi

- Biên độ tín hiệu từ đỉnh-đỉnh là 800 mV (±10%)

- Độ lệch DC như định nghĩa trong điểm trung gian của tín hiệu theo lí thuyết là 0-0.5V

- Thời gian tăng giảm được xác định khoản giữa biên độ 20% đến 80% tức là không nhỏ hơn 0,4

ns cũng không lớn hớn 1.5 ns và không cách nhau quá 0,5 ns

- Vượt qua những ảnh hưởng biên độ lên xuống của các dạng sóng không được quá 10%

- Độ méo trong thời gian chuyển tiếp tín hiệu phải được đo theo SMPTE RP 184 Các thông số

đo phải được xác định trong SMPTE RP 184 và những giá trị đó phải tuân theo những tiêuchuẩn sau:

Bảng 1 Tham số tiêu chuẩn của SMPTE 259M [2]

Méo thời gian thấp hơn băng thông 10 Hz B1

Méo điều chỉnh thấp hơn băng thông 1 KHz B2

Cạnh trên của băng thông > 1/10 clock rate B3

Méo thời gian 0.2 UI p-p A1Méo căn chỉnh 0.2 UI p-p A2Vạch màu kiểm tra tín hiệu EG 1

Bộ chia đồng hồ nối tiếp ≠ 10 n

• Đầu nối và các loại cáp.

Đầu nối phải có đặc tính cơ học phù hợp với BNC 50Ω Các kích thước cơ học của đầu nối cóthể tạo ra trở kháng 50Ω hoặc 75Ω theo lý thuyết nhằm có thể hoạt động ở tần số 850 MHz Áp dụngtiêu chuẩn này không yêu cầu một loại cáp đồng trục riêng biệt Nó chỉ cần thiết cho việc đáp ứng cáctần số bị tổn thất từ cáp dựa trên tỉ lệ dB khoản 1/√f từ 1MHz đến tần số clock nhằm đảm bảo việctruyền tín hiệu hoạt động chính xác với bộ cân bằng cáp tự động theo độ dài tối đa

• Mã hóa kênh.

- Mã hóa kênh được thực hiện theo NRZ-I

- Chiều dài dữ liệu tối đa là 10 bits

b. SMPTE 292M

• Phạm vi.

Giao diện [3] này được định danh cho cáp đồng trục và cáp quang kĩ thuật số Được sử dụngcho các thành phần của HDTV và hoạt động ở tốc độ trên 1.485 Gb/s Các bit dữ liệu song song cónguồn gốc từ các nguồn chỉ định được ghép kênh và tuần tự hóa để tạo thành luồng dữ liệu nối tiếp.Một định dạng dữ liệu chung và mã hóa kênh được sử dụng cho nguồn dữ liệu song song nhằm giúpcho hệ thống truyền hình có độ phân giải cao tương đối

Các giao diện của cáp đồng trục phải phù hợp với ứng dụng và chi phí của nhà sản xuất kể cảkhi mất tín hiệu Lượng hao hụt này sẽ khoản 20 dB của một nửa tần số clock Nếu sử dụng giao diệncáp quang thì chiều dài của một sợi cáp có thể lên đến 200m Một vài nguồn đã thành tham chiếu vàcác định dạng khác được sử dụng ở tốc độ dữ liệu được sắp xếp theo kĩ thuật được xác định cho tiêu

chuẩn này Các cơ chế vận chuyển dành cho các định dạng tốc độ dữ liệu thấp hơn cho giao diện nàykhi được phát triển sẽ được thêm ở các tài liệu khác.

• Mức tín hiệu và thông số kĩ thuật.

- Nguồn dữ liệu phải được biểu thị bằng 10 bits trong đó mỗi bits là một định dạng dữ liệu songsong Với giới hạn này tốc độ dữ liệu chỉ có thể đạt tới 1.5 Gb/s mặc dù định dạng nguồn dữliệu song song có thể đạt tốc độ cao hơn

- Dữ liệu chho dòng TV được chia làm 4 khu vực: thời gian tham chiếu SAV(start of activevideo), dòng hoạt động kỹ thuật số, thời gian tham chiếu EAV( end of active video) và xóa dòng

kỹ thuật số như hình sau Số từ và dữ liệu trong mỗi khu vực được định dạng từ tài liệu nguồn

Hình 1 Mô hình dữ liệu theo từng khu vực [3]

- Vì không phải tất cả định dạng dữ liệu kĩ thuật số đều dùng bit song song đều có thời gian thamchiếu đối ứng dữ liệu nên càn phải sữa đỗi trước khi ghép kênh và tuần tự hóa để đáp ứng cácyêu cầu kỹ thuật Khi cần bổ sung thêm cho SAV và EAV thì các khoản trống kỹ thuật số sẽđược sử dụng Việc này sẽ được thực hiện bằng cách dùng bộ xử lý đồng bộ trong miền songsong

- Các tham số cho định dạng nguồn được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2 Tham số của định dạng nguồn [3]

Tỉ lệ chia

• Mã hóa kênh.

- Lược đồ mã hóa kênh được thực hiện bằng NRZ-I

- Chiều dài dữ liệu tối đa 10 bits

• Hồ sơ cao cấp MPEG-2.

Cấu hình MPEG-2 4:2:2 [4] ở cấp chính được xác định qua ISO/IEC 13818-2 Chỉ những tham

số bổ sung cần thiết như xác định cấu hình 4:2:2 ở mức cao được quy định trong quy chuẩn này H ồ sơcủa 4:2:2 không quan hệ đến bất kì cấu hình nào khác

Đối với các thiết bị sử dụng chuẩn HDTV [1] thì giao diện kĩ thuật số được sử dụng thường làSMPTE 292M Có hai tốc độ tiêu chuẩn là 1.485 Gbit/s và 1.485/1.001 Gbit/s với hệ số 1.001 giúp hỗtrợ định dạng video với tốc độ các khung hình là 59.94 Hz, 29.97 Hz nhằm tương thích với hệ thốnghiện có Còn đối với tốc độ 1.485 Gbit/s thì được sử dụng rộng rãi hơn với các khung hình có tần số 60

Hz, 30 Hz, 24 Hz, 50 Hz Đặc biệt đối với độ phân giải càng cao, khung hình lớn hơn thì yêu cầu vềtốc độ bit càng gia tăng gắn liền với các tiêu chuẩn cao hơn như HD-SDI với SMPTE 372M hay 3G-SDI với SMPTE 424M

1.3 Định dạng dữ liệu

1.3.1Đồng bộ hóa dữ liệu.

Một gói tín hiệu được đồng bộ hóa (thường sử dụng tham chiếu thời gian thực) xảy ra ngay lậptức trước khi việc lấy mẫu được thực hiện ở mỗi dòng và ngay sau khi hoạt động lấy mẫu kết thúc Góiđồng bộ hóa bao gồm bốn phần 10 bit Trong đó ba phần đầu giống nhau đều bắt đầu bằng 0x3FF, phầnthứ tư bao gồm ba bit cờ và kiểm tra lỗi Như vậy có thể có 8 khả năng đồng bộ hóa Trong giao diệnHD-SDI và các giao diện kép việc đồng bộ hóa phải được thực hiện cùng lúc ở nhiều luồng dữ liệu.Còn đối với SD-SDI do các giao diện được nâng cấp nên chỉ có một luồng dữ liệu vì vậy chỉ có một góitin được đồng bộ hóa tại một thời điểm Trái ngược với vấn đề có bao nhiêu gói tin xuất hiện thì địnhdạng của chúng luôn giống nhau ở tất cả các phiên bản của SDI Các bit cờ được tìm thấy ở phần thứ tưcủa gói tin được gọi là H, F và V Trong đó H cho biết bắt đầu các khu trống ngang và các bit đồng bộhóa phải được thực hiện ngay trước vùng trống có được H các gói tin như vậy được gọi là EAV Tương

tự các gói tin xuất hiện ngay trước khi bắt đầu video được gọi là SAV Còn bit V được sử dụng như biểuhiện cho vùng trống dọc Bits F được sử dụng để định dạng các khung định dạng phân đoạn xen kẽ đểcho biết các dòng nên xuất phát từ khi bắt đầu hay sau đó

1.3.4Kiểm tra lỗi.

Bộ đếm dòng và CRC: trong các dòng tiêu chuẩn kĩ thuật số có độ nét cao cần thêm kiểm tra

các từ nhằm tăng mạnh độ tin cậy của giao diện Trong các định dạng này bốn gói mẫu sau EAV chứamột trường kiểm tra tuần hoàn dự phòng dùng để đếm dòng Trường CRC cung cấp mã CRC cho dòngtrước và có thể được sử dụng để phát hiện lỗi bit trong giao diện Còn trường đếm số dòng cho biết sốdòng của hiện tại Ngoài ra mã CRC và bộ đếm dòng không được hỗ trợ cho giao diện SD và ED màthay vào đó là một gói hỗ trợ dữ liệu đặc biệt được sử dụng nhằm thay CRC kiểm tra dữ liệu

Dòng và lấy mẫu: mỗi mẫu trong một luồng dữ liệu gắn liền với một dòng duy nhất và số mẫu.

Trong tất cả các định dạng mẫu đầu tiên sau gói SAV là mẫu 0 tiếp theo là mẫu 1 điều này cũngtương tự đối với các giao diện SD và HD Các dòng này được đánh số liên tục với lượng dòng mỗikhung được chỉ định Việc xác định dòng một là tùy chọn nhưng cần phụ thuộc theo các tiêu chuẩn liênquan

Đánh số liên kết: là một vấn đề trong giao diện đa liên kết Liên kết đầu tiên được đánh dấu là

liên kết số một các liên kết tiếp theo thì tăng lên Số liên kết trong một giao diện cụ thể chỉ được xácđịnh bằng gói VPID nằn trong không gian dữ liệu phụ trợ dọc

1.4 Dữ liệu bổ sung.

1.4.1Nhúng âm thanh.

Cả hai giao diện nối tiếp HD và SD đều cung cấp 16 kênh âm thanh nhúng Tuy nhiên cả haigiao diện này đều sử dụng các phương pháp đóng gói âm thanh khác nhau – SD sử dụng chuẩn SMPTE272M còn HD sử dụng chuẩn 299M Trong cả hai trường hợp tín hiệu SDI có thể chứa tối đa 16 kênh(8cặp) được nhúng 48 KHz, kênh âm thanh 24 bit cùng với video Thông thường âm thanh PCM 48 KHz,

24 bit được lưu trữ theo cách tương thích trực tiếp với giao diện âm thanh kĩ thuật số AES3 Chúngđược đặt trong các khoản thời gian trống ngang, khi tín hiệu SDI không mang lại hữu ích gì vì bộ thutạo ra các tín hiệu làm trống riêng của nó từ TRS Trong các ứng dụng kép thì có đến 32 kênh âm thanh

vì mỗi liên kết có thể chứa đến 16 kênh Mặc khác tiêu chuẩn SMPTE 299-2 : 2010 có thể mở rộng đếngiao diện 3G-SDI để có thể truyền 32 kênh âm thanh trong một liên kết duy nhất

1.1.3Phát hiện và xử lí lỗi (EDH).

Do tiêu chuẩn các giao diện được định danh mà không có tổng kiểm tra, CRC, hoặc kiểm tratính toàn vẹn dữ liệu, thì gói EDH có thể được đặt tùy chọn trong khoản thời gian dọc của tín hiệuvideo Gói này bao gồm cả các giá trị CRC cho cả hoạt ảnh và toàn bộ trường mã Thiết bị có thể tínhtoán CRC của riêng mình và so sánh nó với CRC nhận được nhằm phát hiện lỗi EDH thường chỉ được

sử dụng trong các giao diện tiêu chuẩn đã được xác định Vì vậy sự có mặt của trường CRC trong giaodiện HD là cho EDH là không cần thiết

1.1.4Định danh tải trọng video (VPID).

Hiện nay VPID ngày càng được sử dụng nhiều hơn để mô tả định dạng video Trong các phiênbản đầu của giao diện số serial cách duy nhất để xác định định dạng video là đếm số dòng và mẫu giữacác chuyển tiếp H và V trong TRS Với việc giới thiệu các giao diện có liên kết kép và các tiêu chuẩn

về phân đoạn trong khung thì cách trên không còn khả thi nữa Do đó tiêu chuẩn VPID (được giới thiệu

ở SMPTE 325M) cung cấp một cách xác định duy nhất và rõ ràng về định danh tải trọng video

Chương 2 Một số tiêu chuẩn về đóng gói SDI video qua

có thể ảnh hưởng đến HA Tuy nhiên các vấn đề như quá tải hệ thống, bảo mật có thể ảnh hưởng đến

HA cần được quan tâm hơn về việc thiết kế lẫn cấu trúc Một thiết kế mạng phù hợp có thể làm giảmthiểu các vấn đề trên đồng thời cải thiện độ sẵn sàng và hiệu suất hệ thống Ba yếu tố tác động đến HAchính là phát hiện lỗi, chuẩn đoán và sữa chữa Thiết kế tốt có thể là giảm số lượng lỗi Giảm thời gianphát hiện lỗi giúp tăng thời gian chuẩn đoán và sữa lỗi

2.1.2HA trong hệ thống SDI.

Về truyền thống một hệ thống SDI bao gồm lõi định tuyến, bộ khung, thiết bị kết nối Mở rộngcấu trúc lõi yêu cầu thêm nhiều dây trong mô hình sao Sự thật là sẽ có nhiều hệ thống dư thừa, việcphổ biến được ưa thích hơn tính phục hồi của hệ thống với phần dư trong cấu trúc Các khối của hệthống SDI lõi định tuyến điển hình là vi xử lý điều khiển, thẻ I/O, mô-đun chuyển cấu trúc và hệ thốngphụ trợ như nguồn, quạt Hệ thống SDI truyền thống làm việc với các nguồn trực tiếp như camera,,những đầu ra với liên kết đa vị trí bao gồm cả lõi định tuyến thông qua phân phối khuyến đại Cổngđịnh tuyến liên kết với các thiết bị xử lí thường xuyên nhập vào bộ định tuyến Lỗi có thể sữa chữa tựđộng thông qua việc dùng SNMP ngoại trừ việc báo cáo và hạ cấp các lệnh chấp hành Cung cấp khảnăng phục hồi cho bộ định tuyến làm tăng khả năng HA với khả năng sữa lỗi tự động.

2.1.3HA trong chuyển đổi mạng.

Thành phần của bộ chuyển đỗi IP điển hình tương tự với SDI gồm bộ giám sát, thành phần cungcấp giao diện, mô-đun cấu trúc chuyển đỗi, hệ thống phụ trợ như nguồn và quạt Thường thì người thiết

kế bộ chuyển đỗi IP phải làm một lựa chọn thiết kế tương tự với SDI và các khối có tác động toàn hệthống là dư thừa, còn các khối được tập trung không dư thừa

Bảng kiểm soát chuyển đổi vận hành trên một cặp mô-đun giám sát dư nhằm đảm bảo bất kì lỗitrong một bộ giám sát nào sẽ không ảnh hưởng đến cả hệ thống chuyển đổi Cấu trúc mô-đun bao gồmm:n phần dư cho hoạt động không ngừng Quạt, nguồn và các khối khác có thể ảnh hưởng toàn hệthống hoặc 1:1 hay m:n phần dư Ngoài ra nguồn cấp có thể được kết nối với đầu vào riêng biệt đểcung cấp sự bảo vệ từ các nguồn cung cấp điện hỏng

2.1.4Đề xuất cấu trúc liên kết IP.

Cấu trúc 2 tầng leaf và spine đươc đặt tên vì nó trong tương tự việc rời đi thân cây hoặc cànhcây.Mỗi chiếc là thường mang một kết nối với mỗi đốt sóng hoặc yếu tố của cột sống Nếu hoàn toànkết nối theo cách này thì cấu trúc sẽ được gọi là một lưới thép kết nối 1 sang 1 Hầu như mỗi phát sóngđịnh tuyến truyền thống cung cấp 1 lưới thép kết nối 1 sang 1 trong khung gầm vận tải Hơn cả I/Ohoặc thẻ cổng Bộ định tuyến bao gồm những ngõ vào độc nhất và các cổng ngõ ra

Cấu trúc đảm bảo các tín hiệu chuyễn đỗi qua ba yếu tố: hai card I/O và một card cấu trúc Nócung cấp một số đo lớn dự đoán được về thời gian vận chuyển bởi thiết kế Mỗi tín hiệu tại cạch biênhoặc rời đi luôn luôn vận chuyển cùng đường dẫn hành vi Kết quả là sự chậm trễ chung dựa trên côngnghệ trong yếu tố đó và một vài khác biệt được bù lại Trong định tuyến SDI phần bù lại hoặc khác biệtchậm trễ nhỏ hơn cùng gói định tuyến cũng như được cho thấy, phần đầu dòng của gói chập chờn làchấp nhận được cho cấu trúc băng thông vừa đủ và cung cấp được

Cho những thiết bị phát sóng yêu cầu lượng lớn băng thông như nhiều người xem hoặc máy chủsản xuất Một kết nối có thể thực hiện tại spine giúp cải thiển băng thông hiệu quả Ngoài ra một kếtnối giữa 2 yếu tố cột sống có thể được kết nối qua thân cây hoặc 1 tín hiệu tập trung để cung cấp nhiềuphiên bản mạnh mẽ của SDI nhiều dây nâng truyền thống Các lợi ích khác được cung cấp từ “ kéo cácyếu tố ra khỏi khung” bổ sung thêm leave nhằm mở rộng tối ưu sức chứa và nâng cấp card dòng trênspine với băng thông cao hơn cho mỗi cổng có thể mở rộng kích thước của hệ thống Hệ thống có thể

mở rộng theo sức chứa băng thông cho một lương yếu tố vào cấu trúc liên kết hoặc cho toàn bộ liênkết

Việc giới hạn băng thông có thể được sử dụng cho điều khoản từng phân đoạn mạng Cũng nhưyêu cầu được nắm giữ động lực cơ hội trong số các kênh phát sóng hoặc hỗ trợ tập hợp thân cây để kếtnối được phân phối bởi mạng phụ Khả năng của tất cả các kênh thuộc cấu trúc có thể mở rộng dựa trêncông nghệ định tuyến được dùng trong mỗi yếu tố, số lượng phân đoạn mạng trong lưới, tổng lượngbăng thông khả dụng và các điều khoản về phân bổ băng thông Phân tích các khả năng cung cấp đểthiết kế phạm vi từ chặn thông kê đến Clos không chặn (tùy ý từ 1 đến 1) và đến hoàn toàn không chặn.(tùy từ 1 đến rất nhiều) Việc đa chiều mở rộng là không phù hợp với truyền thông:một khung, một lõiđịnh tuyến HA nghĩ là độ sẵn sàng với bộ phục hồi và bộ dư Ý tưởng có 1+N bộ dư giống như pháttriển trở thành tốt nhất bao gồm toàn bộ 1+1 bộ dư Cấu trúc liên kết leaf và spine hỗ trợ cho tất cả cácbiến thể của các giới hạn ràng buộc Giá trị thực sự sẽ bị thay đỗi dựa trên các khối của hệ thống nhưngmối quan hệ về giá đã rõ ràng khi trình bày cấu trúc liên kết Tính năng được cung cấp cho bộ dư dọccác phần của toàn thể cấu trúc hoặc tất cả cấu trúc hoặc chỉ một góc cạnh rõ ràng đề nghị được thôngqua bởi cấu trúc spine và leaf và công nghệ IP Và dĩ nhiên việc chia tỉ lệ tất cả các cách để đầy 1+1 bộ

dư là thực tế Triển khai việc phân chia mạng với thiết kế chính xác các dòng vận chuyển gia tăng độsẵn sàng hơn nữa

SMPTE 2022-7 liên kết với giải pháp cùng nhau tại góc biên hoặc để chính xác hơn là để thiết

bị đầu cuối kết nối với góc biên SMPTE 2022-7 đã đăng kí phương pháp bởi gói RTP và khối lượngcủa nó có thể bị căn chỉnh thông qua bộ đếm trình tự RTP Bởi vì đa nguồn có thể phát ra với chungSSRC, nó cần thiết vì header răng cưa bị ngăn chặn Cuối cùng nó còn hữu ích khi bao gồm nguồn IP

và địa chỉ đưa đén phân khúc mạng Sự thật là khi dùng công nghệ này cho phép cấu trúc định tuyếncung cấp cấp cả 2 dòng cùng chung một phân đoạn mạng, cũng như bổ sung thêm dạng cho hệ thốngback up Những kĩ thuật trên gia tăng độ sẵn sàng

2.1.5Cấu trúc liên kết Spine và Leaf

Trong cấu trúc liên kết mạng 1 hoạt động 1 bảo vệ là hoàn toàn phân chia mà không có sự chia

sẽ tài nguyên Điểm kết thúc hoạt thiết bị đầu cuối quyết định luồng ngõ vào nào được sử dụng Cấu

trúc liên kết này không yêu cầu hỗ trợ bổ sung trong các thiết bị mạng và cung cấp một điểm bắt đàucho triển khai.

2.1.6Cấu trúc liên kết Spine và Leaf với mạng dựa trên SMPTE 2022-7

Trong cấu trúc liên kết [5] này chỉ có duy nhất một mạng với khối dư và dây kết nối nơi có ýnghĩa Nó cho phép các nhà phát sóng dùng tối ưu 1 + 1 bộ dư nơi mà họ cần nó Nó còn cung cấp hỗtrợ bộ dư tốt hơn cho các thiết bị không hỗ trợ SMPTE 2022-7 Từ đó chỉ có 1 mạng và tất cả tàinguyên được chia sẽ Mạng có trách nhiệm duy trì việc phân chia các phần hoàn toàn mà không chia sẽtài nguyên cho một cặp luồng SMPTE 20022-7 bất kì Dựa trên những sai lầm, cấu hình và khả năngcủa mạng cho thời gian phát hiện lỗi dọc theo các cài đặt toán tử, những lỗi này có thể phục hồi trongmạng mà không thể nhìn thấy ảnh hưởng ngoại hoặc tăng báo động cho nhà điều hành thực hiện nhưnghoạt động cụ thể

2.1.7Điều kiện lỗi, phát hiện và khôi phục.

Thiết kế HA cho hệ thống phát sóng IP với định tuyến spine và leaf cơ sở hạ tầng kết hợp vớinhiều thiết bị Đảm bảo 99.99999 độ sẵn sàng yêu cầu phân tích ở cấp độ thành phần, cấp độ thiết bị vàdọc theo cả hệ thống Phần này sẽ liệt kê những lỗi có thể phát sinh , cách phát hiện chúng và cách khôiphục mà không ngừng hoạt động

a. Lỗi thành phần thiết bị

Ảnh hưởng của một điểm lỗi cho nguồn điện, quạt, cấu trúc mô-đun và hệ thống điều khiển làgiảm thiểu bởi việc cung cấp 1:1 bộ dư hoặc 1:N bộ phục hồi như một phần của thiết bị Có nhữngthành phần dùng tự động phát hiện, vượt qua lỗi nhằm đảm bảo sự tiếp tục hoạt động không bị giánđoạn Những lỗi bị phát hiện và báo cáo ngay lập tức Nghĩa là thời gian sữa chữa có thể tính bằngphút

Card dòng hoặc lỗi cổng khôi phục dựa trên giao thức truyền và cấu trúc liên kết mạng đượcdùng SMPTE 2022-7 có khả năng dùng điểm cuối thiết bị tiếp tục mà không bị gián doạn luồng từluồng đôi hoặc mạng gây lỗi kết nối mạng Với hai trường hợp có thể lỗi kết nối

• Lỗi giữa một điểm cuối và góc biên thiết bị phát hiện dùng Ethernet thông thường lỗi và pháthiện cơ chế vận chuyển SMPTE 2022-7 có khả năng cho thiết bị tiếp tục nhận luồng thứ 2 màkhông có ảnh hưởng gì nhìn từ bên ngoài

• Lỗi kết nối giữa 2 bộ chuyển đỗi có ảnh hưởng lớn và nên được phát hiện sớm nhất có thể Pháthiện chuyển tiếp hai chiều(BFD) là một kĩ thuật mạng chung nhằm để phát hiện các link lỗinhanh chóng bằng việc gửi các gói keep-alive giữa hai thiết bị Nó làm giảm lỗi phát hiện

xuống còn 10’s của ms Một lỗi được phát hiện, thiết bị có thể gửi tín hiệu cho nhà điều hànhcân thiệp hoặc có thể tự động tìm một phần nối chồng khác cho luồng SMPTE 2022-7.

b. Lỗi suy giảm chất lượng hình ảnh.

Suy giảm chất lượng hình ảnh có thể có nguyên nhân là mất gói hoặc độ méo cao trong mạng.Mất gói có thể phát hiện tại các thiết bị mạng dựa trên các lớp vật lí hoặc các bộ đếm cổng cao hơn.Điểm cuối có thể phát hiện mất gói từ mất tích số thứ tự RTP.Gói bị méo chỉ làm việc phát hiện nótrong mạng khó hơn Một vài bộ vi xử lý mạng có khả năng đo lường thời gian đến giữa các gói RTP,nhưng nói chung là đây không phải dặc tính chung Các thiết bị mạng có thể dự đoán được méo dựatrên độ tin cậy hàng chờ ở đầu ra

Các gói có thể trôi thông qua bổ sung chuẩn đoán thăm dò và được cài đặt như một phần củamạng cung cấp một cách đo lường về vận chuyển toàn vẹn Do đó bảo vệ được chất lượng hình ảnh Cóthể thăm dò giá cả và bổ sung độ trễ làm tạo ra nhiều vấn dề bổ sung trong môi trường sản xuất Thăm

dò phân tích được ảnh video thực sự chính nó Thường rất đắt tiền

Điểm cuối là nơi tốt nhất để đo lường độ méo và nhưng dữ liệu vận chuyển suy yếu khác có thểảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh Chuẩn đoán dữ liệu có thể được cung cấp cho thông báo lỗi, gócbiên của dấu hiệu lỗi và trạng thái hoạt động bình thường Điểm cuối có thể phân tích các nội dung củagói sâu hơn Nó cung cấp nhưng điểm giá trị hiệu quả trong các phần đơn để phân tích truyền thôngchính nó

c. Lỗi thời gian.

Với mạng IP, thời gian được mang dọc với data như một phần của luồng Việc phục hồi kếhoạch và cấu trúc liên kết từng dùng cung cấp dòng dữ liệu tiếp diễn và được áp dụng trực tiếp cho việcbảo vệ thời gian Do đó nó chỉ có ý nghĩa khi mang thời gian trong mạng Trong trường hợp phân chiamạng, các mạng sẽ được kết nối cùng một bộ thời gian chính, trong trường hợp của IEEE 1588 nhằmđảm bảo mạng được đồng bộ IEEE 1588 đã phòng ngừa để bảo vệ chống lại các lỗi, suy giảm, củađồng hồ chính Đặc tính IEEE 1588 như là thuật toán đồng hồ chủ tốt nhất (BMC) , luân phiên chủ vàcụm chủ cung cấp một đồng hồ mạng manh mẽ không ngừng SMPTE 2059-1 và -2 cung cấp khảnăng tương thích phương pháp về thời gian phát sóng với tiêu chuẩn IEEE 1588

2.2 TR-03, TR-04 và IEEE 1588.

Đây chính là bản dự thảo cho SMPTE 2110 Đặt nền móng cho việc chuyển đỗi sang IP mộtcách trọn vẹn Ngoài ra chúng tôi cũng giới thiệu thêm về cách thực đồng bộ thời gian thực chính xáctheo phương thức Precision Time Protocol (PTP) một cách chuẩn hóa theo tiêu chuẩn IEEE 1588

2.2.1TR-03 và TR-04

Vào tháng 11 năm 2015 ủy ban VSF về video qua IP đã công bố khuyến nghị kỹ thuật 3 03) [6] Tác động chính của tài liệu này cực điểm của đầu vào ngành công nghiệp phát sóng nhằm tạo

(TR-ra tiêu chuẩn chỉ dựa trên IP Hơn nữa ủy ban nhận thấy rằng các bản 2022-5,6 không giải quyết đượcvấn đề phân tách dễ dàng giưa các luồng video, âm thanh và dữ liệu Còn trong môi trường phòng thu

sử dụng trực tiếp SDI thì có các ràng buộc tiềm ẩn giữa video và âm thanh Việc ngắt kết nối đa cấp độtạo thành nhu cầu nhúng liên tục nhất là nhúng âm thanh nhưng đây không phải biện pháp lí tưởng Do

đó ủy ban VSF đã đặt mục tiêu là xác định các định dạng IP mà có thể quản lí được sự phân tách Điềunày được thực hiện bằng cách xử lí video, âm thanh và dữ liệu dưới dạng các luồng IP riêng biệt sửdụng các địa chỉ đa hướng tách biệt

mã thời gian được nhúng trong video Tùy vào loại tiêu chuẩn SMPTE được dùng mà có các loại giải

mã khác nhau Với một cơ sở dùng để tạo mẫu đồng bộ dùng cho tham chiếu về cả tần số lẫn thời gianthì cần có liên kết với GPS để dược cung cấp tín hiệu thời gian thực

Vì cả tần số lẫn thời gian đều là các dịch vụ quan trọng trong môi trường sản xuất Nên các quyđịnh cần phải được thực hiện nhằm đảm bảo tính liên tục của chúng Một trong các thiết bị tạo mẫuđồng bộ dự phòng sẽ được tự động kích hoạt khi thiết bị đang hoạt động bị hỏng

Mặc dù SDI là một công nghệ nổi tiếng được chứng minh ở tất cả các khía cạnh với nền tảngcài đặt khổng lồ trên thế giới Nhưng nó lại có một giới hạn băng thông nghiêm ngặt đang dần lộ rõ khixuất hiện các dịnh dạng video có độ phân giải cao Do đó sự tiếp cận của ngành công nghiệp phát thanhtruyền hình đối với phòng thu IP đang ngày càng tăng vì nó có thể cung cấp một băng thông rộng vớitính linh hoạt cao phù hợp với các thiết bị hiện đại Hơn nữa để sử dụng tốt một phương tiện truyềnthông thì Ethernet phải dược dùng ở cả truyền tải nội dung lẫn đồng bộ hóa thay vì phải cung cấp cả hạtầng cơ sở chỉ để truyền tải thời gian và tần suất đến tất cả các thiết bị trong phòng thu Vì Ethernet vốn