SDVOE方案的搭建與評測

傳統的4K60 4:4:4高清視頻由於其動轍12G以上的帶寬佔用，一般採用HDMI技術傳輸。HDMI的高帶寬和低延時廣泛受到業界的認可與歡迎。隨著物聯網的普及和各類分散式系統的應用，專業AV的應用也變得要遠程控制、分布部署。而此時HDMI的短距離(15米)和不可管理就成為了發展的瓶頸。而另外諸多的技術為了將4K60 4:4:4視頻遷移到IP網路上來，只能採取犧牲視頻品質，將視頻大幅度壓縮，甚至有低至1G以下的數據流，高延時，低畫質，但這個結果，明顯不是用戶希望看見的。

4K視頻在網路傳輸中需要多大的帶寬，我們實際來算一下，計算公式如下：

帶寬 =水平象素 x 垂直象素 x 色彩深度 x 刷新率

4K (3840*2160 60HZ 8bit色深 4:4:4 ) 帶寬的計算，實時非壓縮傳輸速率需要12G的帶寬。

計算過程：

11390.625 Mbits /1024=11.123 Gbits

4K無損AV對帶寬的要求：

超過12G的帶寬，實際上在10G的網路中也是無法滿足其傳輸要求，所以SDVOE聯盟正是突破這個技術瓶頸，將4K60 4:4:4高清視頻無損壓縮至10Gbps以內，保持4K60 4:4:4的畫質的前提下，輔以帶寬保障與延時校準，至此，任何4K60 4:4:4的超高清視頻和設備，都能夠平滑遷移到IP網路上來。4K超高清AV網路，變成一個可以分散式部署、可以遠程管理控制、可以隨意伸縮的軟體定義網路。毫不誇張地說，這是AV網路化的一個里程碑。

SDVOE聯盟由NETGEAR 、AptoVision、Aquantia、科視、索尼和ZeeVee共同成立，以標準化在專業AV環境採用乙太網傳輸AV信號，並建立一種以允許軟體定義AV應用的SDVoE技術為中心的生態系統。多家企業致力於實現SDVoE聯盟在專業AV環境採用標準化乙太網傳輸AV信號，並創建一個圍繞SDVoE技術的生態系統去以軟體定義AV應用的目標。

接下來小編帶大家來親身體驗一下SDVOE解決方案。

一、SDVOE系統架構圖

1、首先我們先了解一下SDVOE解決方案的系統架構，系統架構中主要的設備有帶10G介面的編碼器和解碼器、4K拼接屏、控制伺服器、視頻源伺服器以及一些其它配件。其中最主要的網路系統是全10G交換機，支持RJ45和SFP+介面，可通過超六類以上網線和光纖兩種介質進行連網，根據用戶實際需要交換機選擇不同數量的介面，來確定具體型號。其網路連接架構是編碼器、解碼器通過10G乙太網介面連接到10G交換機介面，可實現一對一、一對多、多對多的4KAV的傳輸。

本次SDVOE測試的系統組成有下面幾個部分：

1、6台55寸超窄邊液晶4K高清顯示屏

2、顯示控制系統平台

3、6對編解碼器

4、M4300-96X 12個插槽式萬兆交換機(配置相應的介面模塊)

5、信號源、信號切換、信號處理、信號顯示控制等

6、其它配件(如HDMI、光纖、超六類線)等

二、拼接屏的安裝

本次測評提供的大屏幕顯示系統拼接牆由6套超窄邊液晶55」4K顯示單元以2(行)×3(列)的方式拼接而成。

安裝效果示意圖如下：

採用4K/60hz超高清系統，是目前最好畫質的4K分散式系統，利用10GbE乙太網技術實時對視頻、音頻、乙太網和其他控制信號進行矩陣切換、延伸以及分配，解析度達4K/60 4:4:4HDR(超高清)。提供無與倫比的圖像質量，無畫面延遲，無壓縮，無偽影。

2.1 拼接屏的支架安裝

搭建SDVOE整套系統中最大的工作量是4K拼接屏的安裝搭建，本次共安裝6台55寸4K高清顯示器，需要安裝在支架平台上，搭建支架平台非常重要，它的好壞直接影響拼接屏的使用效果，當然這個需要大量的體量活。

採用立式支架，模塊化設計，架框用螺絲固定，安裝起來相對簡單方便，我們工程人員正認真進行組合安裝。

花費了一些時間，終於把支架平台完美搭建完成。

2.2、拼接屏安裝

接下來，最關鍵的步驟是安裝拼接屏。每台4K液晶顯示屏在安裝之前需要先安裝整固配件，為了實現完美拼接效果，調整配件設計了六方位調整功能，實現上下/前後/左右位置的調整，以確保液晶顯示拼接牆的平整度要求。

1、上下調整固定件：在上述的掛鉤上方開螺絲孔位，通過調節螺絲鬆緊調整屏的上下。

2、前後調整固定件：在橫向柱上設計前後調整固定件，固定件上設有2個螺絲，分別調節屏的前後。通過鬆緊這2個螺絲，實現該固定件與掛鉤的配合聯動，實現屏的前後調節。

3、左右調整固定件：在橫向柱上設計左右調整固定件，通過調整螺絲的鬆緊實現屏的左右移動。

安裝好配件後，顯示屏上架構，6台顯示屏逐一上架，如下圖：

由於顯示屏是易碎品，在安培過程中，一定需要小心，輕拿輕放避免碰撞，屏幕之間要做到合理受力，無擠壓，無變形。

安裝好6個屏幕後，需要對屏幕進行調整，通過屏幕上安裝好的三個固定件來調整，解決屏與屏之間的平衡與空隙。

拼接屏完美的安裝完成後，現在最主要是SDOVE系統的各設備的安裝和連接。

三、SDVOE 組網架構安裝

3.1安裝編解碼器

編解碼器採用無損壓縮技術傳輸4K@60Hz音視頻信號。通過萬兆交換機可以實現信號的切換、分配、拼接、開窗和漫遊功能，同時雙向IR, RS-232和雙向音頻信號的傳輸。

先折包解碼器6台，連接好電源線，按設備順序排好。

解碼器上的10G 乙太網口用超六類線連接到10G交換機M4300-96X的10G乙太網介面上。由於傳輸速率需達10G的帶寬，所以連接網路至少要求超六類線以上的標準。解碼器上的乙太網介面，常見有兩種類型，RJ45和SFP+介面，SFP+用來連接10G光纖，可以傳輸更遠的距離。

同時，解碼器上還有HDMI介面，通過HDMI線連接顯示屏。

編碼器的安裝，連接好電源，同樣編碼器上有HDMI介面和10乙太網介面。10G乙太網RJ45介面通過超六類線連接到M4300-96X的10G介面上。通過HDMI線連接到視頻源設備(如PC，小米盒等)。

下圖為編碼器的HDMI線連接到PC、小米盒上。

最後安裝和配置好控制伺服器，通過控制伺服器來控制管理編解碼器，以及它們的輸出輸入，管理和切換拼接屏的顯示方式 ，整個系統操作簡單，可以通過上位機操作，同時也提供標準API介面供上游控制系統調用。

3.2 全10G交換機安裝

每一對編解碼器是一一對應的，在4K60 4:4:4無損壓縮傳輸超高清視頻，一路視頻在乙太網上傳輸需要高達9G左右的帶寬，所以，對交換機處理能力要求很高，每個10G埠都能實現全線率交換。至於採用全光架構、全電架構、還是混合架構，需根據用戶實際環境來決定。

本架構中採用NETGEAR M4300可堆疊全萬兆交換機系列為網路主設備，網路核心帶來高性價比的L2/L3/L4、IPv4/IPv6服務，具備無與倫比的易用性，同系列的10G/40G型號無縫堆疊，支持脊葉(spine leaf)線速堆疊拓撲。不間斷轉發虛擬機箱架構提供高級高可用(HA)特性，可以在堆疊組裡面無中斷失效切換。雙重冗餘、模塊化電源供給、全寬型號一起增強業務連續性。3層特性集包括靜態、動態、基於策略的路由、IGMP等——作為標準配置。

由於SDVOE系統架構中，用到的全萬兆交換機需要支持全線速運行，所以交換機的背板和包轉發率要求更高，不能有瓶頸。一台交換機全線速轉發的包轉發率計算：

包轉發率(吞吐量)：指交換機所能線速處理的數據包的速度，單位為pps(packet percent second)。

交換機1個萬兆埠在包長為64B 時的理論吞吐量為14.88Mpps。

10G交換機包轉發率的計算公式：

萬兆埠數×14.88Mpps

交換機標稱的包轉發速率高於這個速率，那麼交換機可以達到線速交換，提供無阻塞的包交換。如果達不到該值，那麼該交換機有可能採用的是有阻塞的結構設計。

SDVOE系統採用精心設計的乙太網、TCP、IP、IGMP傳輸，SDVOE系統的高清AV的傳輸使用IGMP組播協議來實現，IGMP組播協議在網路技術中屬於高級技術，應用配置相對比較複雜，對於用戶的技術工程師想搭建這樣的網路還是有一定的難度。考慮到這個因素，SDVOE聯盟成員在設計這個系統方案時，就把這個技術定了標準的應用，出廠的所有系統設備支持即插即用的功能，包括NETGEAR提供的M4300系列全萬兆交換機。

所以SDVOE系統中的網路交換機，必須支持全10G速率交換機，且支持IGMP協議：

ü 交換機必須支持IGMP偵聽 (v2)

ü 交換機必須支持IGMP查詢器 (v2)

ü 交換機必須支持IGMP快速離開

ü 交換機必須丟棄未知組播數據包

IGMP的工作機制：

NETGEAR M4300全萬兆交換機支持IGMP查詢和IGMP偵聽。

NETGEAR 交換機無需額外的設備用來作為查詢器。

IGMP偵聽配置頁面

IGMP查詢器配置頁面。

IGMP快速離開配置頁面。

所以，SDVOE系統的架構搭建完成，系統開機運行即可，接下來我們就來看下真4K60 4:4:4 AV的運行效果。首先我們配置好多媒體管理平台，對屏幕進行管理配置，據不同需求，可實現單屏分別單獨顯示、單屏分割顯示、任意組合顯示、全屏顯示，支持縮放拉伸、跨屏顯示、畫中畫等各種顯示預案的設置和運行，全高清信號實時處理。

利用多媒體管理系統進行對4K60 4:4:4的AV視頻進行管理：

ü 全屏顯示

ü 分屏顯示

ü 自由屏顯示

1、全屏顯示，可將6個顯示器整合成一個大屏，進行全屏顯示。

2、分屏顯示，可根據屏幕的數量，進行分別顯示不同的視頻。

3、自由屏顯示，可以對拼屏幕進行任意大小的切割，以滿足不同應用的顯示。

先看下分屏顯示，如下圖：

再看下全屏顯示，4K@60Hz的幀率，4:4:4的色彩幀率，超高清、零延時傳輸畫面，實現超高清的畫面顯示。

為保證信號無幀丟失與無損傳輸，並以全色彩深度(30BIT 4:4:4)還原信號顯示，滿足企業級用戶的4K信號顯示與切換。

硬體上，M4300-96X採用積木式的模塊設計。為滿足AV / IP網路化過程中所需要的各種介面需求，M4300-96X提供包含了10G SFP+光介面、10GBase-T電介面、10GBase-T PoE+電介面和QSFP+ 40G介面在內的四種模塊類型。無論是80公里的遠距離，還是樓層內的銅纜接入，均可以通過M4300-96X來實現。

軟體上，M4300系列充分考慮到AV系統工程師們的專業領域，將AV遷移至IP網路過程中所需要的各種IP網路設置，以及與SDVoE聯盟產品聯動的各項功能對接，均預先內置在M4300之中，真正使AV系統工程師在部署的時候即插即用，只需要專註自己的AV調校與部署。

總結，針對此次對SDVOE系統架構測評，真4K AV視頻在10G乙太網上的傳輸已完美實現，所以SDVoE像素編碼是IP分散式系統的最佳選擇，其最佳的特點是：

在4K60 4：4：4 HDR零延遲、無壓縮、實現完美畫質。

? 畫質是至高無上 -你無法妥協的

? 延遲 -稍縱即逝,無法回頭

? 越來越便宜的帶寬成本

藉助此次測評，NETGEAR與廣大企業客戶及合作夥伴暢談SDVOE技術趨勢、細數4K AV熱點議題、共享創新體驗，深入探討如何充分利用10G網路交換機來傳輸真4K視頻在實際場景中的應用。

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