在本文中，“网关”一词特指媒体流转推器（以下简称“转推器”），这是一种接收媒体流并将其进一步转推的设备，无需对基本流进行深度分析或转换。乍看之下，转推器的功能似乎十分简单，但实际上，其承担的任务远比表面复杂——尤其是要应对高码率、多并发流，以及传输效率、延迟、广播稳定性等关键问题。
功能简单但任务复杂的设备
转推器不会对传输流进行解复用处理，也不会与其中包含的基本流产生交互。其工作范围仅限于传输层：例如，它可以检查传输流数据包的结构，并监控连续性计数器，这样有助于检测丢包问题（即 CC 错误）。然而，基本流层面的问题（如视频卡顿或音频中断）却无法被检测到，因为对此类问题的诊断超出了转推器的功能范畴。
尽管如此，在需要可靠且可扩展的内容分发场景中，转推器仍发挥着至关重要的作用。
直播流：从演播室到观众端
转推器最常见的应用场景之一是搭建直播系统，例如体育赛事直播或演播室节目直播。这类系统的搭建通常需要部署两台网关，具体如下：
第一台网关部署在信源处，捕获摄像机输出的 SDI 信号（直接捕获或经徽标插入、图形叠加等额外处理后捕获）；对信号进行编码，并复用到传输流中；最后通过 SRT 协议将传输流发送至云端。
第二台网关部署在云基础设施中，负责执行 SRT 到 SRT 的转推任务：该网关接收流，并将其分发至各客户端站点。
该架构可解决两大核心难题：
- 一是将客户端接入点转移至本地网络之外（本地网络通常对外访问能力有限）；
- 二是降低本地信道负载：若编码后的流码率为 10 Mbps，则每个客户端都会产生同等大小的负载（10 个客户端即产生 100 Mbps 负载）。而将分发点部署在云端后，带宽消耗的压力会从本地基础设施转移至云端资源。
本地 IPTV 分发
另一个应用场景是本地 IPTV 广播，例如酒店场景。编码后的内容通过 SRT 协议传输至网关，转换为 UDP（用户数据报协议）格式后，通过组播技术在本地网络内分发。组播流可由机顶盒 (STB) 或电视接收。与直播场景不同，此场景无需将接入点转移至本地网络之外，而是将内容直接分发到本地网络内。
信源冗余
在本地网络中，网关还可用于实现信源冗余。这些信源可能采用不同的协议（UDP、RTP、SRT、RIST），并通过不同的网络接口传入。例如，某个系统可从不同的子网甚至外部网络接收一个主信源和若干个备用信源，并通过优先级设置来执行故障转移。
当触发事件（如主信号丢失）发生时，网关会自动切换至备用信源。尽管网关无法像转码器那样对内容进行分析，但它能够检测丢包、码率异常及其他传输层问题。此外，它可以提前监控备用信源的状态，仅在确认备用信源可用时才执行切换操作，从而最大限度降低错误切换或误触发的风险。切换时间通常在 100 至 200 毫秒之间，可满足大多数广播场景的需求。
ST 2022-7：传输路径冗余
另一个重要应用场景是基于 SMPTE ST 2022-7 标准的传输路径冗余。该配置需部署两台专用网关：
- 一台是发送端的分流网关，可以将原始流拆分为若干个相同的流副本；
- 另一台是接收端的切换网关，用于分析 RTP 数据包编号，并重构原始流。
示例：某演播室通过公共互联网，借助三家独立的互联网服务提供商——ISP1、ISP2、ISP3，向前端站点发送信号。即便其中一条连接中断，系统仍可通过从其他链路填充丢失的数据包，继续不间断地传送流。这一方案大幅提升了广播系统的韧性，在网络环境不稳定的场景中效果尤为显著。
Elecard CodecWorks Gateway：实现可靠转推的核心
网关的作用不仅限于媒体流的转推，它已成为现代广播系统的关键组成部分，支持高效的流管理、内容分发、冗余控制及协议适配。
本文所述的各类场景，均可通过 Elecard CodecWorks Gateway 有效实现。这是一款纯软件解决方案，兼容所有 x86 硬件平台。
硬件无关性与可扩展性
Elecard CodecWorks Gateway 兼容各类硬件平台——从紧凑型设备到能够处理总流码率高达 6,500 Mbps 的高性能服务器。这种灵活性使得该系统可用于各种场景，无论是酒店本地网络，还是全国范围的广播基础设施。
Elecard CodecWorks Box 便是紧凑型解决方案的典型代表。这款便携式设备可捕获两路 12G-SDI 信号，对两路码率各约 40 Mbps 的 4K HEVC 流进行编码，复用后，通过 SRT 协议进行传输。用于转推时，该设备可提供高达 300 Mbps 的带宽负载能力。
Elecard CodecWorks Box
广播稳定性控制
在某些应用场景中（例如与 DVB 调制器配合使用时），监控并控制流参数至关重要。这类设备对流的稳定性高度敏感，尤其是对数据包到达的间隔时间 (IAT)。
即便某个流在形式上符合 TR 101290 标准，IAT 值过高或不稳定仍可能导致系统故障。IAT 也可用于衡量网络抖动。在评估流的稳定性时，通常会参考平均 IAT 和峰值 IAT 等关键指标。
Elecard CodecWorks Gateway 具备码率控制功能，可管理数据传输速度。其核心方法是对输出流进行缓冲处理，这样可以平滑码率波动，但也会引入额外延迟。例如，4-5 秒的缓冲可确保流的稳定传输，但也会使输出延迟相应增加 4-5 秒。
该系统支持三种码率控制模式。
- 无码率控制模式
- 流直接从输入端传输至输出端，不经过缓冲处理。
- 延迟最低，CPU 负载较小。
- 适用于输入流已稳定的简单转推场景。
- 不建议用于输入流不稳定、需重新复用或转码的场景，因为原始流中的任何问题都会传递至输出流。
- 平均模式（平均码率控制）
- 对流进行缓冲处理，直至达到特定的填充水平。
- 基于系统时钟测量的实际输入码率，为每个数据包计算精确的发送时间。
- 该模式不依赖 PCR 时间戳，因此在 PCR 缺失或不准确的场景中仍能有效运行；
- 与无码率控制模式相比，CPU 使用率更高。
- 不适用于码率波动超过 2 秒的流（例如从 HLS 转换为 UDP 的流）。
- TS PCR 模式
- 对流进行缓冲处理，数据包的发送时间基于 PCR 时间戳确定。
- 这是广播 TS 流的标准模式。
- 可确保输出码率与流中 PCR 定义的码率匹配。
平均模式和 TS PCR 模式均支持高精度广播选项，启用后可实现极高精度的 IAT 计算。这一功能在高码率（10 Mbps 及以上）场景，或需要亚毫秒级 IAT 精度的场景中十分实用。但需注意，启用该功能会显著增加 CPU 负载。
流过滤支持
针对组播场景，Elecard CodecWorks Gateway 支持 SSM（特定信源组播）机制，可让接收端选择特定数据源。通过该机制，接收端仅接收来自指定信源的流量，从而降低网络负载并提升流式传输的安全性。
使用 SSM 时，网络设备必须支持 IGMPv3。与 ASM（任意信源组播）相比，SSM 无需复杂的路由配置，即可实现更可靠、更高效的过滤。
体验
Dmitriy Shmakov
Elecard 首席工程师，自 2021 年起从事视频分析相关工作，负责为 Telstra、Globo、Amagi、Innet 等 Elecard 的大客户提供技术支持。
2025 年 9 月 9 日