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公司新展示廳的分布式流媒體系統介紹
發布日期:2018-06-11 14:38:42     點擊數:2043

廣州市拓進數碼科技有限公司新的展示廳5月份完工了展示廳內安裝了本公司自主研發的分布式流媒體系統。我們針對不同的場景搭建了多個應用系統,可以模擬該流媒體系統的現實使用情景。

❈❈分布式流媒體系統

 視頻技術正經歷從高清向超高清演進,基于網絡的IP視頻傳輸已成為業界共識,人工智能在視頻監控領域率先落地應用。一個基于代理的應用層多播原型系統,將一些代理服務器的特殊節點按照一定的策略部署于網絡當中,由它們首先在應用層構造一個實現多播轉發功能的拓撲結構,其它的普通節點作為終端客戶,通過接入這些代理服務器獲得多播通信服務。

分布式系統可通過權限設置,使運維人員只能訪問到自己管轄范圍內的設備。該分布式流媒體系統采用私有協議包,非IP方式傳輸,把數據業務信息和管理控制信息完全剝離,通過專用物理信道承載管理控制信息。設計支持自動尋址功能,即信號發送器與接收器進行匹配。當信號發送器從坐席協作管理主機的某個端口拔出,再插入其他端口時,主機能夠自動將該發送器與原來的接收器進行匹配。信號路由不會因為收發器接入端口的不同而發生改變,除非由管理員重新進行匹配.

我們的分布式流媒體系統采用業界最先進的技術,本著高集成度、高維護效率、簡單部署、方便使用的原則來進行設計:

1)集中管理 分布式流媒體系統能夠管理多種平臺、類型的設備,與硬件平臺、操作系統等無關。支持支持iOS和Windows等操作系統平臺;支持IBM、DELL、HP、聯想、交換機、路由器、防火墻等等硬件平臺,可以實現在多種平臺間“無縫”切換。

2)統一訪問 所有被納入分布式流媒體系統的相關系統和IT設備均可在一個統一的界面進行選擇。實現權限范圍內的統一訪問,統一維護,統一認證,大大提高維護人員及調度人員的工作效率。

3)實現無人機房管理 通過無人機房管理,實現人機分離,提高物理設備的安全性;通過減少設備的本地管理平臺,提高機房的空間和能源的利用率;提高坐席操作人員的工作環境。在自動化室和終端設備室及調度大廳,就可以管理機房中的所有IT設備。

4)雙絞線或光纖連接 系統采用雙絞線、多模光纖或單模光纖混合接入,不同距離的設備可以靈活選用不同的線材敷設,且能自動匹配通道,為特殊環境接入分布式流媒體系統提供可能。

 


(1)系統結構描述  

分布式流媒體系統配置包括坐席協作管理主機、坐席擴展接入端、坐席擴展管控端、控制管理軟件。在系統管理人員的統一安排下,操作人員只需要通過控制終端就可以接入分布于機房內的各種平臺服務器和設備,以進行對這些設備的各種操作而不需要來回穿梭于機房內外。

分布式流媒體系統先進的接口自定義技術,確保任何時刻不浪費寶貴的端口,連接擴展器的操作也非常簡單。只要主機被連接,它就會生成定義好的識別號(ID)。ID被分配到接入端擴展器及管控端擴展器,并保存在主機。實現所有輸入、輸出擴展器連接到具體哪個端口并不重要,您可以隨意調換輸入、輸出的電纜,而既定的信號連接并不會發生改變。

面對最復雜的應用環境,分布式流媒體系統將統一規劃種類繁多的信號源、顯示終端,不同種類的信號源Video、VGA、RGB、DVI、HDMI、DP視頻格式,統一接入分布式系統中,輸出給不同類型的顯示終端,如LED、PDP、液晶拼接墻、DLP拼接墻、桌面顯示器等。

 

分布式流媒體系統統呈現最完美圖像質量,單鏈路分辨率達1920*1200,雙鏈路分辨率達2560*2048,甚至達到4K(4096x2160 )分辨率,可隨時顯示超高分辨率信號源,為未來超高清圖像設備的接入提供便利。

零延時傳輸技術,能瞬時顯示圖形、數據信息,實時的全方位管控功能;讓決策者的決策指令瞬間到達操作者,減少決策者反應時間,從而減少停工時間。 

分布式流媒體系統全媒體網絡傳輸可以說是應有盡有:

  • Video Over IP—使用基于以太網的布線和交換機的標準,,在有限帶寬下,通過標準IP網絡系統實時傳輸高清視頻;

  • Audio Over IP—基于IP數據網絡,將音頻信號經過數字編碼以數據包形式按TCP\IP協議在局域網或廣域網上傳送;

  • Serial Over IP—通過以太網將任何設備與RS485串行端口連接,完成異步設備聯網,保證可靠串行通訊;

  • USB Over IP—通過TCP/IP網絡向遠程用戶共享本地USB設備,以使用戶可以共享一個遠程USB設備的全部功能;

  • Serial Over IP—通過以太網將任何設備與RS232串行端口連接,完成異步設備聯網,保證可靠串行通訊;

  • Serial Over IP—通過以太網將紅外遙控設備與IR串行端口連接,利用學習到的紅外遙控碼值遠程控制家電數碼設備。


(2)展示廳分布式系統組成  

展示廳內分為指揮模擬區、展示對比區、會議室模擬區、洽談室、辦公區、總經理辦公室等。

系統配備兩臺SV-24POESV-24POE具有24路分布式數據資源可視化管理主機,可多區域、多樓層、多樓宇、多系統互聯互通、統一管理,帶POE。所有節點到展示廳的SV-24POE均采用千兆網絡連接,各個模擬區的視音頻信號都通過無壓縮的方式傳遞,各個場所的相應節點組成數字網絡,為多媒體會議提供高質量的服務和管理及傳輸。

系統的核心部件選用了一套SV-PROPAK4分布式環境控制網關,網關采用主頻2660MHz雙CPU系統,16路:RS232/485、8路IR和8路I/O,弱電口,Windows/iOS/android操作系統,可編程,配合SV-24POE交換機使用 IPAD 可實現對多個模擬區的攝像機和投影機控制、投影幕和吊架升降控制、音視頻切換控制、音量大小調節以及設備的電源控制等功能。配備了一臺強電控制網關來輔助周邊環境控制主機進行燈光、投影幕、電動窗簾等強電的控制。 

2.1.指揮模擬區

該系統可滿足大中型會議、視頻監控指揮、遠程視頻會議的需求。

為了滿足整個會場的視頻信號及其功能,結合實際情況采用室內全彩顯示屏。在顯示屏的后端配備了2個SV-20V/D單通道分布式高清傳輸器,用于接收視頻中心交換機發來的信號解碼顯示至大屏上。SV-20V/D具有1路HDMI,1920*1200@60Hz解碼,具備16*16拼接,可對AUDIO/out支持音頻解嵌,支持RS232透傳,帶POE。控制電腦和攝像機的后端分別選用了一臺SV-20V/E編碼器和一臺SV-20V/D解碼器,這套編碼解碼器具有可靠性、穩定性高等特點,以保證系統穩定可靠地運行。由于低功耗、重量輕、壽命長,無輻射等特點,保證了使液晶拼接墻的使用高效。配備了一套SV-50V/E5 KVM 編碼器,配合著一臺SV-V/4 KVM 4路鼠標跨屏網關,可使用一套鍵鼠即對系統內的各個屏幕進行操作控制。

音頻方面選用一支鵝頸話筒,連接至一臺SV-A/16 Dante 16路DSP音頻網關,SV-A/16Dante具有32位DSP芯片處理,浮點DSP,帶16x16矩陣混音(模擬信號8x8+Dante信號8x8),可擴展至64x64,采樣率96kHz,24-bit,音箱選用了兩只Dante網絡數字音箱,配合SV-24POE使用。該音箱采用Dante音頻協議,POE供電方式,采用一根網線就能實現音頻信號與電源的傳送,布線安裝非常方便。

2.2.展示對比區

展示對比區配備了兩臺55寸超高清電視用于對比顯示,一臺直接顯示PC輸出的視頻信號,一臺顯示經過編碼器轉成數字信號,通過網絡傳輸至解碼器還原出來的超高清視頻信號,選用1路信號、4K@60編碼、具有HDMI2.0和HDCP2.2規范標準的4:4:4、HDR、4K無損傳輸、零延時的AptoVision/HDR-R和AptoVision/HDR-T。

2.3.會議室模擬區

會議室模擬區主要演示普通的中小型會議室及視頻會議功能,視頻由一臺投影機和一臺攝像機組成,配備了一套SV-21V/D解碼器和SV-20V/E編碼器,鵝頸話筒和會議系統主機均通過Dante網關進行互聯互通,可以實現遠程會議,并能實現視像跟蹤功能。

2.4.洽談室/辦公區

洽談室僅配備了一臺移動電視,配合一臺SV-21V/D解碼器即可實現遠端畫面顯示,方便洽談和協商等重要會議。安裝了一個吸頂音箱,該音箱采用Dante音頻協議,POE供電方式,采用一根網線就能實現音頻信號與電源的傳送,布線安裝非常方便。

辦公區安裝了四個Dante吸頂音箱。

各個音箱均能單獨控制,獨立分配音源,管理非常方便。

2.5.總經理辦公室

總經理辦公室需具備較全的音視頻控制系統,可以將PC的音視頻信號接入整個系統,另配置一個鵝頸話筒、移動電視、吸頂音箱,在房間內即參與外部的會議,還配備了一臺平板電腦,可對外圍SV-C/8C分布式環境控制網關的接入設備進行控制、調整。

(3)KVM人機分離操作系統  

此方案為數字遠程管理方案,擴充簡單,當有管理數量的擴充時,只需要再增加輸入解碼器和輸出解碼器,就可滿足需求。如果再添加集中管理設備后,未來如有新功能的需求,只須添加相應的設備就可將新功能無縫接入到現有系統中去。

靈活的工位布置,不受本地機房限制,可遠程瀏覽、控制:

3.1.方案的兼容性

分布式流媒體系統能夠管理多種平臺、類型的設備,與硬件平臺、操作系統等無關。支持iOS和Windows等操作系統平臺;支持IBM、DELL、HP、聯想、交換機、路由器、防火墻等硬件平臺,可以實現在多種平臺間“無縫”切換。坐席的管控,只需通過在每個坐席上配置一套鍵盤鼠標,就可以在各系統間來回漫游切換。

3.2.KVM操作的便易性

系統采用雙絞線、多模光纖或單模光纖混合接入,不同距離的設備可以靈活選用不同的線材敷設,均能實現通道的自動匹配。

3.3.方便靈活的操作臺

實現無人機房管理。通過無人機房管理,實現人機分離,提高物理設備的安全性;通過減少設備的本地管理平臺,提高機房的空間和能源的利用率;提高IT維護人員的工作環境。在調度大廳或自動化室等,就可以管理機房中的所有計算機服務器設備。

(4)HDR 4K@60 4:4:4 分布式傳輸信號

4:4:4 / 4:2:2 / 4:2:0 /4:1:1 表示不同的圖像取樣結構,廣泛應用于數字電影攝影、數字電視攝像、數字圖像處理、高清格式數據采集與記錄等領域。

4:4:4 / 4:2:2 / 4:2:0 / 4:1:1 源于色度取樣。當對模擬分量視頻或YUV/YCbCr信號等進行數字取樣時,常常會用到色度取樣,它是指在色度通道上進行相對于亮度通道較低分辨率的取樣,即在表示圖像時使用較亮度信息低的分辨率來表示色度信息(即色彩信息)。

根據人類視覺系統(HVS)特性,人眼對色度信號的分辨率低于對亮度信號的分辨率,因此色度取樣在不明顯降低圖像質量的同時減少了視頻信號的總帶寬,有利于信號存儲和傳輸,因取樣而丟失的色度值通常可使用內插值或前一色度值來替代。

4:4:4是指對色度信號進行原始取樣,而不做壓縮處理,又稱全帶寬或全色度方式,用于XYZ/RGB等色彩空間中,這種方式對圖像質量的要求最高,廣泛用于數字電影攝影、數據存儲記錄和解碼放映等領域。例如HDCAM-SR格式可使用Dual link HD-SDI(雙通道高清串行數字接口)記錄4:4:4 RGB信號。

4:2:2是指將色度信號的取樣率選為亮度信號的1/2,其每個色差通道的取樣率是亮度通道的1/2,用于YUV/YCbCr等色彩空間中,這種方式對圖像質量的要求較高,廣泛應用于電視演播室等領域。

4:2:0是指對每行掃描線來說,只有一種色度分量以2:1的取樣率存儲,它并不意味著只有Y/Cb而無Cr分量,4:1:1則是指在水平方向上對色度信號進行4:1取樣,這兩種方式對圖像質量的要求均較低。

通過HDR無損零延時超高清傳輸器(輸入解碼器)+無損零延時分布主機+HDR無損零延時超高清傳輸器(輸出解碼器)實現無損零延時傳輸。

(5)系統管理方式簡介

通過分布式流媒體系統可以完全按照管理人員的職責和權限來靈活方便的實現集中遠程管理及調度。具體管理人員可以實現如下的管理方式:

  • 支持iOS和Windows操作系統;

  • 提供基于觸摸屏的圖形用戶界面,簡單易用;

  • 支持所有IP編解碼設備;

  • 實時顯示各輸入輸出端口的視頻圖像,實現可視化控制;

  • 支持開窗以及非開窗模式下各種布局,自定義場景預設,顯示端分組管理、信號源分組管理;

  • 支持中控設備,集成環境控制功能;

  • 網絡控制/串口控制,支持第三方控制,如CRESTRON或AMX的控制。


方案的特色及優勢

1)可靠性  

本方案設計采用的是集帶內帶外管理優點于一身的全冗余設計方案,保證了系統運行的可靠性,具體體現在以下幾個方面:

  • 全冗余硬件體系結構配備都支持雙電源,雙網絡接口的冗余設計,保證單點設備的自身可靠性,整個系統平臺的獨立性和可靠性;

  • 系統的產品內核采用定制的LINUX內核體系設計,不依賴任何Windows平臺或Windows平臺的服務器,無病毒,補丁的額外風險的困擾;

  • 沒有單點故障影響系統模塊化結構設計,保證單點故障的對整個系統影響的最低,系統中的設備連接互為獨立,系統的單點故障不影響整個系統運行。

(2)安全性  

2.1.用戶驗證的安全性

系統中的所有設備都支持用戶安全的內部驗證,當使用內部驗證時不需要安裝任何的外部驗證服務器。同時,系統也支持外部驗證服務器,當選用外部驗證系統時可以支持業界通用的標準的驗證服務器:RADIUS、LDAP(S)/Active Directory、TACACS+等等。

系統支持多級安全驗證,驗證故障自動轉移功能,即系統可以安裝多臺不同類型的驗證服務器,指定驗證的優先順序,當第一臺驗證服務器不可用,系統自動轉向第二臺。依次類推直到正常驗證完成。

系統支持用戶的精細化分權管理功能,可以對系統中的設備分權管理,對目標設備分權管理。

2.2.系統設備的安全性

系統中的設備支持ACL和ACL與用戶組的綁定功能,支持標準的SYSLOG可以將log統一的輸出到Syslog服務器上,同時系統支持NFS用戶會話記錄,可將用戶的登入登出時間、和用戶在設備上的任何操作進行記錄,可統一輸出日志和PDF報表。

2.3.系統操作的數據流安全

系統采用IP協議方式。所有信號:包括鍵盤,鼠標和視頻信號全部會進行加密處理,保障系統數據流的傳輸安全。并可通過JAVA軟件實時監測路由及信號狀態。

(3)可管理性   

3.1.系統強大的集中管理功能

對于被管理的設備,可按照多種應用、類型等來分類:

用戶組按功能權限來分類,如:可分成A組、B組、C組,各組別間相互獨立,同時又可共享機房服務器信息,允許協同辦公等:

3.2.系統支持SNMP協議

可以利用現有的通用網管平臺如:HP OpenView、IBMTivoli等,對系統的狀態進行監控,實現網絡層面的可管理性。

3.3.眾多報告生成管理

系統支持眾多的日志報告記錄,如:訪問的設備、活動端口,這些報告都支持存檔和打印。

結論

建造“分布式流媒體系統”是對機房數據的調控、控制、參觀展示以及管理水平的提升和發展的需要,可以加強交易管理及機房運行維護功能并能極大的降低運營維護成本,具有重大意義,具體綜合如下:

  • 根本地縮短關鍵設備冗機的恢復時間,極大地提高系統的可用性;

  • 集中管理大型機房設備、集中管理眾多異地機房;

  • 網管人員可以協同作業,處理問題;

  • 網管人員不在機房也可以管理;

  • 實現無人機房和人機分離,簡化管理流程,提高物理安全性;

  • 人機分離” 簡化機房管理制度,提高管理效率和員工滿意度;

  • 以積極的方式節約成本。

 


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