在亚马逊云科技上使用多播启用实时音频

本博客由 SwxTCH 首席产品官帕特里克·麦考伊和 Telos Alliance TV Solutions 集团总裁约翰·舒尔共同撰写。

可靠的低延迟解决方案在媒体和娱乐行业至关重要。对于为在多个地点工作的现场制作团队提供服务的对讲系统来说尤其如此。制片人、导演、摄像操作员、音频工程师、巡回记者和其他人必须实时合作。媒体制作团队正在寻找具有灵活性和可扩展性的音频系统。

我们将探讨 Telos Alliance、SwxTCH.io 和亚马逊云科技如何联手在云中实现可扩展的近乎实时的音频工作流程。现在，生产团队可以增强其任务关键型工作负载的可扩展性和可用性，同时保持传统环境中熟悉的操作和功能。

音频工作流程和多播的作用

现场制作（包括对讲）、投稿和广播分发音频工作流程通常包括连接到数百个设备的成百上千个实时音频流。SMPTE ST 2110 音频应用程序和许多其他音频工作流程依赖多播作为同时向多个接收方分发音频流的有效方式，从而减少网络负载和带宽使用。如果没有云端多播，直播音频工作流程需要重大的操作变更，这可能会影响其可扩展性和灵活性。

由于实时音频工作流程需要小于一秒的低确定性延迟，因此多播网络覆盖解决方案必须启用这些参数。

使用标准互联网组管理协议 (IGMP) 的多播加入和离开也是大规模音频制作的关键。终端可以在几毫秒内快速订阅多播流并更改订阅，无需人工干预即可手动配置单个单播链路。

可扩展性面临的挑战

广播公司和制作团队长期以来一直依赖本地工作流程中的多播交换功能。要实现出色的可扩展性（同时管理数百个连接的面板和数千条音频流），需要在云端进行网络优化。虽然单播可能适用于许多客户工作负载，但使用多播可以提高实时音频工作流程的效率。随着媒体创作者开始利用云技术，他们期望本地多播网络与云端多播网络之间实现无缝集成。

关于 AES67 和 ST 2110-30 的云端生产

SMPTE ST 2110 已成为本地设施中视频、音频和元数据分发的广泛采用的标准。与更硬的方法相比，它具有许多优势，包括可扩展性、低延迟和高质量的媒体流。ST 2110-30 是一种未压缩的音频标准，它采用 AES67 IP 音频，通过多播连接以 RTP 数据包的形式传输音频。

使用 SMPTE ST 2110 进行本地部署时，Telos Alliance Infinity VIP 通过精确时间协议 (PTP) 与媒体同步。在亚马逊云科技上，Telos Alliance Infinity VIP 利用 Amazon Time Sync Service 将主机时钟与全球时间同步。Amazon Time Sync Service 的准确性符合云端、混合云和本地系统中音频同步的要求。

为混合环境启用动态多播

Swxtch.io 的 CloudSwxTCH 智能媒体网络提供了跨多个地点的实时分发所需的多播连接和弹性，以支持全球现场制作。它支持与云端的无缝连接，从而复制局域网功能，同时允许访问数据中心资源。Telos Alliance 虚拟化了他们的对讲机和音频产品，用于混合（本地和云）系统。

解决方案架构

架构图展示了向 AWS 提供的来自外部广播卡车和场馆的音频源。在云端，对讲系统（由 Telos Alliance 提供）托管。swxtch.io 支持本地和云端的多播叠加。该图像显示，从地面到云中的 Telos Alliance VIP 实例总共需要 150 毫秒。

图 1：高级架构。

以下是对高级架构中不同区域的描述：

对讲客户端分布在全球的场馆、室外广播 (OB) 卡车和演播室中。对讲机用户可以是制片人、导演、摄像操作员、巡回报道、人才等。大型体育赛事可能需要数百个连接的对讲面板。Telos Alliance 皮带包通过 Telos Alliance Infinity VIP 和 CloudSwxTCH 连接到亚马逊云科技云，从而可以在互联场地和云端进行超过 512 次实时对话。为了在混合环境（本地和云端）中通过多播传输和接收音频，CloudSwxTCH Bridge 应用程序用于在连接的节点之间启用多播加入和离开。Bridge 安装在本地设备服务器上。
使用 Amazon Direct Connect 或通过互联网在本地位置和云之间传输和接收信号。这由格式和带宽要求决定。例如，对于 ST 2110-30，客户往往可以使用 Amazon Direct Connect 来验证专用带宽和内容的确定性传输。
进入云端后，使用基于标准的 IGMP v2 加入请求，使用 CloudSwxTCH 将音频源切换到节点。这是在支持多播网络覆盖的 Amazon Elastic Compute Cloud（Amazon EC2）实例上运行的路由设备。除了路由之外，CloudSwxTCH 还管理与 xNIC 的部署和通信，这些网络集成到在 EC2 实例上运行的应用程序中。
xNIC 是软件代理，可促进 SwxTCH 网络上 EC2 实例之间的多播传输。在 EC2 实例上运行的应用程序（例如 Telos Alliance VIP）能够通过 xNIC 发送和接收多播流，无论发送者或接收者位于何处。从场馆到亚马逊云科技中的 Telos Alliance VIP 实例的延迟约为 150 毫秒 (ms)。这是从一个人点击其对讲终端（手机、平板电脑或计算机）上的 "通话" 按钮开始计算的，直到他们的音频流加入云端的 Telos Alliance VIP 系统（虚拟矩阵）。此外，由于流媒体可靠性至关重要，CloudSwxTCH 使用 Telos Alliance VIP 对讲节点实现无中断数据包合并（SMPTE 2022-7）。这确保了音频流的弹性，不会影响延迟。

结论

我们展示了如何使用 Swxtch.io 的 CloudSwxTCH 平台和 Telos Alliance 容器化音频软件产品的多播实现，使用 SMPTE ST 2110 将其工作流程扩展到云端，以实现高度可扩展、灵活和低延迟的解决方案。该解决方案的用户可以从多种模型中进行选择，以实现弹性操作，根据需要启动和缩小工作流程，并动态集成功能以满足不断变化的需求。

您准备好通过云端扩展您的音频工作流程了吗？如需了解更多信息，请联系我们或联系 Telos Alliance 和 Swxtch.io。