【摘 要】隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)字電視因為頻道多,內(nèi)容豐富,已經(jīng)越來越多的進(jìn)入到用戶家中,但傳統(tǒng)數(shù)字前端在功能和擴(kuò)展等方面還存在著一些不足。面對數(shù)字電視發(fā)展的迫切要求,新一代數(shù)字電視的傳輸技術(shù)構(gòu)建了基于IP技術(shù)的多功能、集成式數(shù)字電視前端,為有線電視網(wǎng)絡(luò)多功能業(yè)務(wù)的開展提供了平臺。
【關(guān)鍵詞】數(shù)字前端 IP技術(shù) IPQAM
近年來,隨著人們生活水平的提高,數(shù)字電視也逐步加快了發(fā)展的步伐。發(fā)展至今,DVB平臺的建設(shè)更加趨于理性化、科學(xué)化。以前數(shù)字電視前端傳輸平臺的建設(shè)都是采用傳統(tǒng)基于ASI的傳輸方式,這種方式經(jīng)過發(fā)展、使用,技術(shù)已經(jīng)比較成熟,但是隨著數(shù)字內(nèi)容的增多和新興業(yè)務(wù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的以ASI為基礎(chǔ)的傳輸模式已經(jīng)很難適應(yīng)快速發(fā)展的數(shù)字電視新業(yè)務(wù),尤其在功能擴(kuò)展方面存在很大的局限性。三網(wǎng)融合技術(shù)的不斷發(fā)展,使得IP技術(shù)的應(yīng)用得到了極大的擴(kuò)展,基于IP傳輸方式的數(shù)字電視平臺已經(jīng)非常成熟并被大量的商用。我們研究了IP技術(shù)與數(shù)字電視技術(shù)融合的發(fā)展趨勢并結(jié)合自身的需求,提出了多功能、集成式數(shù)字電視前端的建設(shè)方案。
一、數(shù)字IP前端傳輸平臺及其優(yōu)勢
傳統(tǒng)的數(shù)字電視前端主要由節(jié)目源接收、節(jié)目源處理、節(jié)目源輸出三部分組成。每一個部分都是由單個機(jī)架單位1(RU)或2(RU)的設(shè)備來實現(xiàn),各設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)連接線進(jìn)行級聯(lián),系統(tǒng)配置按單個頻道進(jìn)行,因此不可避免地將寶貴的頻道資源分割開來,造成系統(tǒng)業(yè)務(wù)在各個頻道之間無法進(jìn)行靈活調(diào)度。如果要增加功能和容量,需要再購置設(shè)備,轉(zhuǎn)接進(jìn)入前端網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大,前端網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋵荦嫶蟆?/p>
另外,傳統(tǒng)前端如果要實現(xiàn)節(jié)目的調(diào)度等的操作必須配置ASI切換矩陣,ASI切換矩陣只是某個ASI傳輸流的切換,并不涉及傳輸流中的節(jié)目層,也不能改變各傳輸流的組成。
新型前端如左圖所示,采用MPEG over IP路由交換技術(shù),無需ASI切換矩陣即可進(jìn)行信號的切換調(diào)度等,大大簡化了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),所涉及的可以是傳輸流層,也可以是節(jié)目層,甚至是某個獨立的PID。此外,其路由交換不僅僅針對ASI傳輸流(MPEG),也可以是來自快速以太網(wǎng)(FE)和/或千兆以太網(wǎng)(GbE)的IP信號。
IP前端設(shè)備的集成化不僅使設(shè)備的數(shù)量大大減少,也減少了機(jī)架的數(shù)量,節(jié)省了機(jī)房空間和電能的消耗。同時,在UPS電源的選擇上也大大降低了要求。在運營維護(hù)上也大大節(jié)省,新型前端組網(wǎng)、連線比較簡單,所以在出現(xiàn)故障時方便檢查,維護(hù)人員可在很短的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問題,大大節(jié)省了維護(hù)運營的人力成本。在正常運行中集成設(shè)備對機(jī)房環(huán)境的要求也比較低,僅散熱要求一項相比單機(jī)設(shè)備系統(tǒng)可節(jié)省在50%以上。
在系統(tǒng)安全性上,IP前端所有核心設(shè)備均可采用智能備份,采用1:1交叉堆疊熱備份的IP組網(wǎng)形式來完成系統(tǒng)備份,在主備路系統(tǒng)不同設(shè)備都出現(xiàn)故障時仍可保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
組網(wǎng)先進(jìn)性,IP前端系統(tǒng)組網(wǎng)采用ASI+IP方式,所有節(jié)目集中調(diào)度處理,可任意完成頻點規(guī)劃。兼顧ASI與IP組網(wǎng),可以平滑升級到全I(xiàn)P組網(wǎng)。IP組網(wǎng)是目前先進(jìn)的組網(wǎng)方式,便于未來各種增值業(yè)務(wù)的加載和融合,是三網(wǎng)融合中廣電系統(tǒng)的基礎(chǔ)。業(yè)務(wù)規(guī)劃方便,業(yè)務(wù)分發(fā)不受物理組網(wǎng)結(jié)構(gòu)的限制,通過后臺軟件的操作實現(xiàn),方便易用。
采用IP傳輸方式后系統(tǒng)靈活性大大提高。利用IP傳輸數(shù)字電視節(jié)目,系統(tǒng)組建將變得更加靈活,編碼器、復(fù)用器、調(diào)制器等設(shè)備可以集中放置在中心機(jī)房也可以隨意放置在遠(yuǎn)端任何有IP網(wǎng)絡(luò)的地方,比如編碼器,平時可以放置在機(jī)房使用,若某個地方要進(jìn)行重要會議直播,則可以把編碼器直接放在現(xiàn)場,在現(xiàn)場進(jìn)行節(jié)目錄制、編碼后以IP方式送到前端機(jī)房,下次別的地方有重要報道就直接到其它地方進(jìn)行現(xiàn)場節(jié)目編碼再傳輸,這樣就非常方便。QAM調(diào)制器也是可以用類似的方法。
如果總前端使用IP傳輸方式,可以將復(fù)用器輸出的IP信號通過IP傳輸網(wǎng)直接送到分前端,分前端只需使用IPQAM對信號進(jìn)行接收、調(diào)制后送入當(dāng)?shù)豀FC網(wǎng)絡(luò)就可以了;如果幾個地市同時使用IP傳輸方式,還可以把重要的電視節(jié)目打包后送入IP傳輸網(wǎng)進(jìn)行互相備份。
相應(yīng)地各個分前端除了將本地廣播節(jié)目調(diào)制為射頻信號輸出,同時將主前端的其他節(jié)目信號和VOD節(jié)目數(shù)據(jù)及語音和Internet數(shù)據(jù)使用IP方式通過IP光網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦夤?jié)點。在各個光節(jié)點的邊緣IPQAM調(diào)制后輸出到同軸電纜上。在這種網(wǎng)絡(luò)中邊緣QAM的接口功能將更為豐富,不僅能夠處理針對VOD應(yīng)用的SPTSoverIP和經(jīng)過SDV(SwitchDigitalVid-
eo)服務(wù)調(diào)度的MPEG-2廣播節(jié)目,還將能夠處理DOCSIS3.0中定義的M-CMTS下行的IPoverMPEC數(shù)據(jù),成為CMTS的下行通道。這樣的結(jié)構(gòu)將帶來以下優(yōu)點。
1、基于SDV的節(jié)目調(diào)度可以使得收視率較低的頻道只有在用戶請求收看后才進(jìn)入Cable網(wǎng)絡(luò),不會永遠(yuǎn)占用網(wǎng)絡(luò)寶貴的帶寬資源,使得網(wǎng)絡(luò)公司提供這種節(jié)目成為可能,從而提高用戶滿意度。
2、DOCSIS3.0可以動態(tài)捆綁多個QAM通道帶寬,為用戶提供高達(dá)數(shù)百兆的IP數(shù)據(jù)下行速度。
3、在網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行廣告插入,使得針對特定用戶的廣告插入成為可能,進(jìn)一步提高廣告的營銷收入。
4、使得光節(jié)點以下的帶寬可以在VOD、SDV、DOCSIS3.0等不同應(yīng)用之間動態(tài)的調(diào)度,從而提高了網(wǎng)絡(luò)的利用率。
二、涇縣數(shù)字電視前端IP傳輸平臺介紹
正是由于IP傳輸方式具有以上優(yōu)點,涇縣廣播電視臺于2012年底采用高斯貝爾公司新一代數(shù)字電視設(shè)備搭建了數(shù)字電視前端IP傳輸平臺。節(jié)目規(guī)模為13個模擬頻點,能夠傳輸數(shù)字電視節(jié)目約120套,實際傳輸81套電視節(jié)目和7套廣播節(jié)目。節(jié)目由中央、省級衛(wèi)視、本地節(jié)目、付費節(jié)目等組成。81套節(jié)目包括:中央及各地衛(wèi)星節(jié)目51套;省、市及本縣節(jié)目10套;其它節(jié)目20套。系統(tǒng)由衛(wèi)星接收機(jī)、編碼器、ASI轉(zhuǎn)IP適配器、復(fù)用加擾器、IPQAM調(diào)制器、網(wǎng)管等構(gòu)成。系統(tǒng)描述如下:
1、節(jié)目流程
CCTV-1、2、7、10、11、12、音樂為透明的統(tǒng)計復(fù)用流,通過一臺衛(wèi)星接收機(jī)接收產(chǎn)生IP傳輸流通過華為交換機(jī)送入復(fù)用加擾器;CCTV-3、5、6、8、新聞及少兒頻道是加密的統(tǒng)計復(fù)用流,通過5臺解密衛(wèi)星接收機(jī)接收,產(chǎn)生MPTS傳輸流通過ASI轉(zhuǎn)IP適配器轉(zhuǎn)換成IP信號送入復(fù)用加擾器;CCTV-4、9等為透明節(jié)目流,通過衛(wèi)星接收機(jī)產(chǎn)生TS over IP傳輸流進(jìn)入華為交換機(jī),調(diào)度后送到復(fù)用加擾器中。
市網(wǎng)絡(luò)公司送來的數(shù)字電視信號通過大卡機(jī)接收后直接轉(zhuǎn)換成IP信號送入復(fù)用加擾器。
本地節(jié)目首先送入編碼器時行編碼,編碼后輸出ASI信號進(jìn)入ASI-IP轉(zhuǎn)換設(shè)備,變換成IP信號后通過交換機(jī)送入復(fù)用加擾器。
根據(jù)以上內(nèi)容,使用主備2臺復(fù)用加擾器來完成對節(jié)目的復(fù)用、加擾以及再編碼處理。所有的節(jié)目均轉(zhuǎn)換為IP信號后送入華為交換機(jī)進(jìn)行匯聚,再分別送入2臺主備復(fù)用加擾器GM-8000中。每一臺GM-8000通過IP輸入接收信號,通過再編碼、復(fù)用、加擾處理之后通過GbE口輸出IP信號通過華為交換機(jī)傳輸?shù)絀PQAM,調(diào)制后輸出RF射頻信號到HFC網(wǎng)絡(luò)。
2、EPG信息插入
EPG在本地GI-2850處進(jìn)行插入。由服務(wù)器編輯好的EPG信息通過IP方式送到華為交換機(jī),經(jīng)過GI-2850處理后送入GM-8000,分插到各個所屬的節(jié)目流中。
3、CA加擾功能的實現(xiàn)
多功能的GM-8000同時具有節(jié)目加擾功能,每個設(shè)備提供相應(yīng)節(jié)目流的加擾通道,CA廠家生成的加密信息(ECM,EMM),可通過GM-8000的接口輸入,實現(xiàn)與CAS集成及對節(jié)目的加擾和加密功能。
4、網(wǎng)絡(luò)管理
通過高斯貝爾公司的新一代網(wǎng)管系統(tǒng),實現(xiàn)編碼器、衛(wèi)星接收機(jī)、復(fù)用加擾器、QAM調(diào)制器等主要前端系統(tǒng)設(shè)備的1:1、N:1和N:M備份。
5、設(shè)備備份
復(fù)用加擾器GM-8000和IPQAM調(diào)制器的備份采用1:1備份。系統(tǒng)中的華為交換機(jī)采用雙機(jī)1+1熱備份,整個系統(tǒng)通過網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行配置和監(jiān)控。
以上就是我臺DVB傳輸平臺的相關(guān)介紹。
三、總結(jié)和展望
通過以上介紹我們可以看出,基于IP的數(shù)字電視前端傳輸平臺與傳統(tǒng)ASI傳輸平臺對比,擁有非常多的優(yōu)點和特性,特別是在對數(shù)字電視新業(yè)務(wù)、新功能的拓展方面具有傳統(tǒng)方式不可比擬的優(yōu)勢,所以在數(shù)字電視新業(yè)務(wù)快速發(fā)展的今天,搭建基于IP傳輸方式的數(shù)字電視前端平臺將會是廣電數(shù)字電視平臺理想的選擇。
參考文獻(xiàn)
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⑤樊昌信:《通信原理(第四版)》,國防工業(yè)出版社,1995
(作者單位:涇縣廣播電視臺)
責(zé)編:姚少寶