基于5G 私有云制作系统的设计与研究.pdf
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1、关键词5G 私有云 云制作 延时基于5G+私有云制作系统的设计与研究 作者 北京广播电视台周旭辉王丁李铮顾端随着新媒体时代的到来,云制作以强大的制作能力和低廉的成本,对广播电视制作模式起到显著的推动作用。5G 切片技术以其高性能为网络功能带来重要革新,边缘计算和私有云技术也以其低成本、高安全性的优势,成为信息网络发展的重要推动力。本文基于 5G 切片网络、边缘私有云技术,针对云制作系统的基本功能和性能进行了相关研究。摘要 一 项目背景 中国“十四五”规划纲要提出将数字中国建设提到新高度,云计算是重点产业之一,加强云计算系统和软件核心技术一体化研发。广播电视行业立足现阶段发展,构建新的发展格局,
2、5G、云计算广泛应用,推动业务开发和产业生态的不断完善。作为广播电视行业现阶段的主流技术,云制作打破空间的限制,实现远程协同制作,提高效率、减少成本。之前我们也进行了基于公网的公有云制作测试,受网络带宽和稳定性等因素影响,全链路延时较大。这次云制作系统测试与上次基于公有云的测试不同,应用到 5G 切片、私有云、边缘计算等技术。5G 切片技术具有灵活性、隔离性、专用性等特点。主要体现在组成切片的网元可以共享,也可以单独部署,单个网元可以支持多个切片;不同切片间相互隔离,切片之间不会互相影响;一个切片可以提供单独的网络资源和服务;5G 切片技术还具有端到端的特性,包括了核心网、承载网、接入网,具备
3、独立提供网络服务的能力。云技术因其高效的资源共享和分配,已经广泛应用到生产生活中。私有云作为云技术的组成部分,具有安全性强、数据传输稳定、服务质量高的特点。私有云可以为某个使用者单独构建网络,提供专用资源。边缘计算更是具有低延时、高带宽、安全性强等特性,表现在数据的产生、处理、应用都离数据源较近,提供就近计算的能力;也可由中心云统一调度分发,提供与传统云一样的安全防护功能。此次云制作系统设计就是基于 5G 切片网络、边缘私有云技术,针对安全制播一体化平台设备的基本功能和性能进行的相关测试。二 系统环境 1.网络环境本次测试网络资源方面,由中国电信提供 5G 切片技术、边缘计算、私有云技术,为云
4、制作系统提供了专网、专线。物理设备方面,采用 4 台 CPU 云主机的基础配置为双志强十二核 CPU,主频 2.3G,缓存 16.5M,12 条 32G DDR4 内存,频率 2666M,双 1.6T SSD 硬盘,分别为安装 Ubuntu22.04 操作系统的 Sienna 云主机、安装 Ubuntu22.04 操作系统的协议转换系统的云主机、安装Ubuntu22.04操作系统的H5字幕云主机、安装 CentOS7.9 操作系统的 Tally 协议转换云主机;1 台 GPU 云主机的基础配置为双志强十二核 CPU,主频 2.3G,缓存 16.5M,双 TESLA V100 显卡,12条 32
5、G DDR4 内存,频率 2400M,4 块 960G SSD 硬盘,为安装 CentOS7.9 操作系统的微帧 AI 视频画面增强系统的云主机;1 台位于阿里的云主机安装 Tally CloudServer 系统。2.设备需求本次测试应用到一些可部署到云端的服务器和本地设备,包括 Sienna PE NDI IP 综合处理设备、Sienna NDI IP 切换调度设备、Tally 协议转换服务新媒体新业务NEW MEDIA&BUSINESS038器、Tally 云服务器、微帧视频画面增强系统、Sony Z280、Havision Makito X4 编 码 器、Havision Makito
6、 X4 解 码 器、高 清 监 视 器、4K 监 视 器、电 信 5G CPE、电信 5G 卡、百兆路由器、笔记本电脑。三 系统设计 1.系统描述系统底层基于中国电信边缘云,传输基于中国电信 5G 切片网络。整个网络系统用两个中兴 CPE 模拟制作域的前后端,前端接入设备包括 Sony Z280 摄像机经过 Havision Makito X4 进行 6Mbps 编码推流,使用手机进行 6Mbps 推流;后端接入设备包括经过6Mbps Havision makito X4 解码拉流进入高清监视器和 4K 监视器,使用手机进行 6Mbps 拉流,多画面显示 PC 进行 6Mbps 拉流。中国电信
7、边缘云 MEC 由 6台服务器组成,部署了 Sienna 云制作系统、协议转换系统、Tally 协议转换系统、H5 字幕系统、微帧 AI视频画面增强系统。中国电信边缘云 MEC 部署在北京广播电视台网络机房,中国电信核心网位于北京瀛海,边缘云 MEC 与核心网通过光纤连接,5G CPE通过 5G 基站无线接入核心网络。2.云制作系统测试系统共 5 个信号源,分别是 2 路摄像机、高清手机、高清云端媒体播放器、信号发生器,即由SRT 接收模块和 IP 流转 NDI 模块接收经 SRT 编码后的摄像机信号、手机 Larix 推送的 SRT 流信号;媒体播放器模块播放格式为 MXF 的高清视频文件;
8、信号发生器播放的测试信号。切换台、调音台模块对信号源进行切换、调音制作,包括输出 PGM、PVW、CLEAN 信号;将信号源、PGM、PVW 等信号送入 Multiviewer 模块,并输出FULL NDI 的多画面信号给 SiennaLink TX 模块,通过优化过的 SRT 协议,使用 Sienna Remote Monitor软件进行接收和监看;Tally Engine 模块将 Tally 信息传送至 Tally 协议转换系统;编码器模块和 SRT 发送模块将最终节目信号送入 TS Encoder Adv 进行编码,通过 UDP 传送至 SRT Transmit 模块,输出 SRT 信号
9、给最终输出。为了满足多种形式的节目制作,系统测试接收端模拟了 4 种接收设备,包括手机端 Larix、PC 端VLC、本地监视器、本地 PC 画分监看。手机端 Larix 模拟移动端接收设备的应用系统;PC 端 VLC 模拟 PC 接收设备的播放软件;本地高清、4K 监视器模拟播出端将云端制作的 PGM 信号下载到本地进行监看或其他处理;本地 PC 画分监看用于导播进行现场制作。通过 Sienna 云制作系统最终输出 PGM 信号,可实时进入H5字幕系统进行横飞、字幕条、角标等包装,也可实时进入 AI 视频画面增强系统进行超分辨率和 FakeHDR 处理;通过Sienna 云制作平台 Tall
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