ST 2110 in the Cloud: 用于混合,处理,通信等的音频工作流

2021-01-11 15:45:24 浏览数 (2)

本文来自AIMS IP Oktoberfest 2020,演讲者是Telos Alliance TV Solutions Group的总裁John Schur,主要阐述了Telos对ST 2110采取的云端部署策略。

首先,John介绍了云端部署通常会带来的好处,除了大家首先想到的”灵活性(Flexibility)”和“可扩展性(scalability)“以外,云端部署还可以给用户带来更低的使用和存储成本:在云端,用户可以充分享受云端上提供的服务而不必一次性全部购买,对小型设备和小规模操作而言非常友好;此外,用户不必购买专用设备就可以在云端对文件进行保存和备份,还可以使用他人配置好的环境。除此之外,云端服务还有诸如Global accessibility、Availability/Resiliency、Enable new business models等方面的优势。

随后,John讲述了在云端部署ST 2110的原因,主要在于Flexibility、Scalability、Interoperability等特性,flexibility的主要表现是:可以动态地确定资源、改变工作流程、添加或断开连接,而scalability是指可以根据需要动态添加新的资源,所谓interoperability是指供应商们可以共同进行服务供应,并可以轻松有效地进行协作。除此之外,云端部署ST 2110还使得研究人员可以充分利用已有的IP基础设施、管理工具和安全协议进行操作。

接下来,John提到了一些最近发布的新平台,如Grass Valley发布的多媒体处理平台GV AMPP,该平台支持ST 2110-30标准。类似地,ViZRT最近开发了一个名为Viz Vectar Plus的多媒体处理系统,与各种视频会议平台(Zoom, Skype等)进行整合是它最大的特色。

关于Telos的云端部署与管理策略,John进行了重点介绍。他提到, Virtualization(将以往部署在硬件的技术转变为软件)只是第一步,这之后还涉及到很多复杂流程。他们采用了微服务设计模式(Microservices pattern)和Docker容器,微服务模式指的是将复杂的应用拆解为一系列小的微服务,Docker容器具有很好的灵活性、隔离性、快速扩展能力和可迁移性,通过将应用程序运行在Docker上,可以实现跨平台配置的无缝对接。此外,该部署中还采用了虚拟机技术(VMware、Proxmox、Hyper-V等),通常情况下虚拟机需要与底层硬件有较为紧密的联系,而云端的硬件资源需要较高成本才能获得,因此在云端部署中,虚拟机最好用于非实时应用。性能方面,大多数的云服务供应商都会提供一系列性能选项(内核数量、内存、网络带宽等),因此研究人员可以视情况进行选择。除此之外,还有很多现成的管理控制工具可以利用,如Kubernetes、Portainer、Prometheus等。

音频移入和移出云端的处理也是一件较为复杂的工作。用于未压缩音频的ST 2110-30和用于已压缩音频的ST 2110-31在云实例运行很好,并且如果能克服多播限制,它们在虚拟私有云(VPC)的实例中也可以运行的很好。对ST 2110进行云端上传/下载通常需要非常可靠的连接,导致较高的带宽需求。为了解决这一问题,Telos决定使用编解码器(Opus等)来减少带宽占用,并且在其上加入前向纠错(FEC)来提高可靠性、保证低延迟,如果该应用没有低延时的需求,就可以采用TCP协议。此外,一些连接管理服务和安全协议也非常必要。针对不同场景下各种不同的需求(density、bandwidth、reliability、quality等),Telos也提出了一系列解决方案。

定时和同步也是云端部署的一个重要方面,通常情况下这需要对硬件时钟进行调整(如PTP4l协议),但这一方案在云端执行需要很高的成本,因此Telos设计了名为“PTP snooping”的方案,即应用程序对PTP进行监控,据此在主机时钟基础上调整,这样就不需要主机与PTP的实际绑定。此外,一些供应商提供了带有全球原子钟的云实例主机,John猜测,在这样的环境中部署也许不需要PTP协议就能达到同步需求,但目前尚无实验证明这一点。协议控制方面,NMOS IS-04/IS-05规范已经对云端部署非常友好,它们基于HTTP和WebSocket,因此许多经典协议已经在云端被支持使用。

接着,John简要介绍了Telos部署到云端的技术领域,在多媒体处理技术方面,主要有无线广播音频处理器、电视响度控制/混音技术、麦克风处理器等,这些都可以部署在Docker或虚拟机中。此外,最近Telos也与Nautel进行合作,将这些音频处理工具转移到一个完整的虚拟广播流程中去。

最后附上演讲视频:

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