IP技術(shù)在未來廣電節(jié)目傳輸組網(wǎng)中的應(yīng)用前景展望

劉建國

（國家新聞出版廣電總局無線局，北京 100866）

產(chǎn)業(yè)觀察

IP技術(shù)在未來廣電節(jié)目傳輸組網(wǎng)中的應(yīng)用前景展望

劉建國

（國家新聞出版廣電總局無線局，北京 100866）

本文介紹了基于IP技術(shù)的“TS over IP”、“IP組網(wǎng)”和“IP over SDH”等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用情況，并描繪了未來基于IP技術(shù)的廣電節(jié)目傳輸網(wǎng)的設(shè)計模型，對未來廣電節(jié)目傳輸網(wǎng)的發(fā)展前景進行了展望。

TS over IP；IP組網(wǎng)；IP over SDH；廣電節(jié)目傳輸網(wǎng)

1 前言

目前，我國廣電領(lǐng)域大多節(jié)目傳輸設(shè)備都采用ASI（異步串行接口）傳輸，而ASI傳輸是一種點對點的工作方式，通常采用同軸電纜、光纖作為傳輸介質(zhì)，這就造成了廣電節(jié)目傳輸組網(wǎng)的形式單一、調(diào)度復(fù)雜、成本較高。近年來，以太網(wǎng)以其高互聯(lián)性、方便的組網(wǎng)能力和網(wǎng)絡(luò)管理性能，在全球被大規(guī)模地使用。在三網(wǎng)融合的政策背景下，相信廣電節(jié)目傳輸組網(wǎng)必將由全ASI傳輸過渡到ASI與IP（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）并存?zhèn)鬏?，甚至是全IP傳輸。不久的將來，一套廣播電視節(jié)目無論是采用有線、無線還是衛(wèi)星方式傳輸，覆蓋全國何地，只需輕點鼠標(biāo)，通過全國IP組網(wǎng)的網(wǎng)管就可以輕松調(diào)度，勢必將大大提高廣電節(jié)目傳輸網(wǎng)的安全性、靈活性和經(jīng)濟性，實現(xiàn)多種節(jié)目傳輸覆蓋方式的互聯(lián)互通。

2 TS over IP技術(shù)應(yīng)用

每個TS（傳輸流）分組的長度定義為188個字節(jié)長，其中前4個字節(jié)為包頭，包頭后面184個字節(jié)為有用數(shù)據(jù)。無論是采用MPEG-2，H.264還是擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的AVS+標(biāo)準(zhǔn)編碼的視音頻，均可作為有用數(shù)據(jù)封裝成TS分組。

TCP/IP協(xié)議模塊將TS分組作為IP分組的有效負載（Pay load）進行封裝，實現(xiàn)了采用IP傳輸TS分組的目的，即“TS over IP”。IP分組利用包頭中的IP地址進行路由傳輸，從而在網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)互聯(lián)，至于鏈路采用什么技術(shù)、媒體是什么類型都沒有關(guān)系，這不但避免了在網(wǎng)絡(luò)鏈路層互聯(lián)的困難，而且基于IP網(wǎng)的應(yīng)用可以做到與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施分離。TS over IP實現(xiàn)了數(shù)字電視傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換和業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)換，使數(shù)字電視以適合寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的形式輸出。

目前，TS over IP技術(shù)在廣電節(jié)目監(jiān)測網(wǎng)和IPTV中得到了較廣泛的應(yīng)用?；诖思夹g(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了大容量、多傳輸方式、高集成度的廣播電視節(jié)目集中靈活地監(jiān)測；IPTV則實現(xiàn)了將數(shù)字電視轉(zhuǎn)化成IP流媒體，進而在寬帶網(wǎng)絡(luò)上傳輸和分發(fā)。

3 IP組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

IP組網(wǎng)基于組播技術(shù)，每個IP信號靠惟一的組播地址來辨識。組播是一種允許一個或多個發(fā)送者同時發(fā)送相同的數(shù)據(jù)包給多個接受者的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠在不增加骨干網(wǎng)負載的情況下，成倍增加業(yè)務(wù)用戶數(shù)量的有效方案，因此成為當(dāng)前大流量視音頻業(yè)務(wù)的首選方案。

IP組網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)備主要是TS-IP網(wǎng)關(guān)，其主要功能是實現(xiàn)TS分組到IP協(xié)議的實時轉(zhuǎn)換，并在轉(zhuǎn)換的同時再生原始TS分組包頭中的相關(guān)業(yè)務(wù)信息。多個網(wǎng)關(guān)互聯(lián)后可組成IP網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)內(nèi)可靈活交換數(shù)據(jù)，方便調(diào)配信號資源，網(wǎng)絡(luò)本身可擴展性強。

對于數(shù)字電視廣播系統(tǒng)來說，由于一個物理頻道的帶寬是固定有限的，通常為了節(jié)約帶寬，使用數(shù)字壓縮技術(shù)及多節(jié)目復(fù)用技術(shù)將多個單節(jié)目TS流(SPTS)打包成多節(jié)目TS流（MPTS）。這種處理方式在IP組網(wǎng)中同樣適用，TS-IP網(wǎng)關(guān)既可對MPTS解復(fù)用成SPTS，同時又進行PCR校正、PSI信息的再復(fù)用，在此基礎(chǔ)上，對SPTS節(jié)目進行IP協(xié)議轉(zhuǎn)換推送到IP組網(wǎng)上，也可直接對MPTS進行IP協(xié)議轉(zhuǎn)換透傳至IP組網(wǎng)上。

基于IP的TS流傳輸業(yè)務(wù)模型設(shè)計如圖1所示，從解復(fù)用子板輸出的TS流經(jīng)分發(fā)模塊送到碼流平滑模塊，經(jīng)過碼流平滑之后再送到協(xié)議封裝和打包模塊進行協(xié)議轉(zhuǎn)換并打包，將只能在數(shù)字廣播電視網(wǎng)中傳輸?shù)腡S流進行協(xié)議封裝，轉(zhuǎn)換成可以在IP組網(wǎng)上傳輸?shù)腡S over IP流，再通過組播發(fā)送模塊發(fā)送到交換匯聚板上，通過交換匯聚板實現(xiàn)組播隔離和鏈路匯聚，然后再推送到節(jié)目傳輸網(wǎng)上。

圖1 基于IP的TS流傳輸業(yè)務(wù)設(shè)計模型

4 IPover SDH技術(shù)應(yīng)用

我國廣電節(jié)目傳輸骨干網(wǎng)大多基于SDH技術(shù)組網(wǎng)，SDH網(wǎng)絡(luò)是一種成熟的技術(shù)，可以提供非常高的帶寬，帶寬利用率高，達到95%。技術(shù)上，IP數(shù)據(jù)包可以通過PPP協(xié)議直接映射到SDH幀結(jié)構(gòu)上，省去中間的ATM層，簡化了IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。

將IP技術(shù)建立在SDH傳輸平臺上，可以很容易地跨地域傳輸，兼容各種不同的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián);在廣電節(jié)目傳輸網(wǎng)的平臺上IP over SDH是用于試設(shè)和改造骨干網(wǎng)的首選方案，能同時適用于傳統(tǒng)的ATM設(shè)備和近幾年來得到迅速發(fā)展的以太網(wǎng)設(shè)備；SDH網(wǎng)絡(luò)有良好的自愈性，其業(yè)務(wù)恢復(fù)功能和保護功能可保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，隨著千兆高速路由器的進一步成熟，IP over SDH成為當(dāng)前應(yīng)用前景最廣的傳輸方式。但是，IP over SDH無法直接傳輸SDI，ASI，AES/EBU等廣電業(yè)務(wù)，采用適配器或編碼器的話，延時較大，SDH設(shè)備還有進一步提升的空間。

5 未來廣電節(jié)目傳輸網(wǎng)的設(shè)計

根據(jù)廣播電視無線、有線、衛(wèi)星、新媒體等傳輸手段的技術(shù)特點、傳輸規(guī)律和適用范圍，結(jié)合TSover IP、IP組網(wǎng)和IP over SDH的技術(shù)特點及應(yīng)用情況，按照統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局，形成互為補充、全面覆蓋、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的廣電節(jié)目傳輸網(wǎng)的原則，本文設(shè)計了可能在以后應(yīng)用的節(jié)目傳輸網(wǎng)模型，詳見圖2。

圖2 廣電節(jié)目傳輸網(wǎng)框圖

隨著IP傳輸壓縮視音頻的技術(shù)日趨成熟，我們可以通過升級傳輸設(shè)備帶有IP接口或使用TS-IP網(wǎng)關(guān)的方式將各類電臺、電視臺、有線前端和集成平臺的廣播電視資源納入IP節(jié)目傳輸網(wǎng)，同時他們之間也互相共享節(jié)目資源。各類中央、省級、地市、縣級廣播電視節(jié)目包經(jīng)授權(quán)后可以在IP傳輸網(wǎng)中靈活交換，再通過有線、無線、衛(wèi)星和多媒體等方式覆蓋全國。

對于有線電視前端，只需按照可以惟一識別IP節(jié)目包的組播地址，從節(jié)目傳輸網(wǎng)中選取經(jīng)授權(quán)集成的節(jié)目打包調(diào)制后即可送入有線分配網(wǎng)。部分經(jīng)過授權(quán)的IPTV用戶還可以直接接入傳輸網(wǎng)選取喜歡的節(jié)目隨意收看。屆時，國家網(wǎng)絡(luò)公司負責(zé)搭建的有線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通平臺可以直接與節(jié)目傳輸網(wǎng)對接，不僅可以為廣大受眾提供海量的廣播電視節(jié)目，而且避免了各級有線電視前端節(jié)目集成環(huán)節(jié)的重復(fù)建設(shè)，節(jié)省大量資源和經(jīng)費。

對于無線發(fā)射臺，也是可以靈活機動的從傳輸網(wǎng)中選取經(jīng)授權(quán)的節(jié)目打包調(diào)制后發(fā)射到空中進行無線覆蓋。另外，隨著無線廣播電視從模擬到數(shù)字化的轉(zhuǎn)制，騰出的500多兆赫廣電專用頻率資源可用作于無線通信模式，即當(dāng)前發(fā)展最為迅速的“移動互聯(lián)網(wǎng)”。同樣基于IP技術(shù)的節(jié)目傳輸網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)可以輕松對接。廣電的頻率資源和發(fā)射臺站的地理資源，500多兆赫的帶寬和6萬個無線發(fā)射臺站，以及廣電無線發(fā)射站點的地理高度，都是一筆不可小覷的巨大資源財富。

對于衛(wèi)星地球站，可以從傳輸網(wǎng)中靈活選取經(jīng)批準(zhǔn)上行的節(jié)目打包調(diào)制后發(fā)射到衛(wèi)星上，供有線電視前端、無線發(fā)射臺、集成平臺和直播衛(wèi)星用戶接收。IP組網(wǎng)方式對于實現(xiàn)全國衛(wèi)星地球站的應(yīng)急災(zāi)備提供了最廣泛、便利的條件，可以將全國36個地球站按照地域劃分為東北、西北、華北、華南、西南、華中、華東七個區(qū)域，在不增加網(wǎng)絡(luò)負載的前提下，通過IP傳輸組網(wǎng)實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)上行信號源的共享，當(dāng)本區(qū)域內(nèi)的某個衛(wèi)星地球站發(fā)生自然災(zāi)害或供電中斷時，可以立即與區(qū)域內(nèi)的其他地球站建立信號源連接由其代為應(yīng)急上行，必要時也可以跨地域上行，從而實現(xiàn)確保國家廣播電視的衛(wèi)星信號源的絕對安全。

2012年下半年，搭載了智能操作系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)機頂盒開始進入了消費者的生活。

6 結(jié)束語

未來，基于IP技術(shù)的廣電節(jié)目傳輸網(wǎng)會改變以往節(jié)目傳輸點對點的工作方式，通過這張IP網(wǎng)將節(jié)目制作機構(gòu)和傳輸機構(gòu)可以靈活的聯(lián)系在一起，按照多播的工作方式實現(xiàn)全國節(jié)目資源的跨地域靈活調(diào)度，降低節(jié)目傳輸成本，易于網(wǎng)絡(luò)擴展和升級，增加保障廣播電視節(jié)目安全播出的手段和措施。

近兩年來，“云計算”作為全球信息技術(shù)領(lǐng)域的熱點之一，引起了世界各國的高度關(guān)注。我國云計算研究應(yīng)用的興起，也給廣電的發(fā)展帶來了巨大的機遇。基于IP技術(shù)的廣電節(jié)目傳輸網(wǎng)具備天然的視頻云計算的終端和寬帶網(wǎng)絡(luò)兩大優(yōu)勢條件，只需要增加視頻云計算的中央“云”處理器，就可以提供云計算服務(wù)。廣電應(yīng)積極抓住云計算發(fā)展初期的戰(zhàn)略機遇，建立自己領(lǐng)域的云計算平臺，方能取得長遠的發(fā)展。

[1] 龐井君，楊明品，李嵐．中國廣播影視電視發(fā)展報告，2012

IP Technology in Radio and Television Program Transmission Networking Application Prospect in the Future

Liu Jianguo
(Administration Bureau of Radio Stations Sarft, Beijing, 100866)

This paper introduces the application situation of "TS over IP", "IP network" and "IP over SDH"and other key technology based on IP technology, and described the future design model of radio and TV programtransmission network based on IP technology, make a prospect on the future development of the radio and TVprogram transmission network in the future.

TS over IP; IP network; IP over SDH; Radio and TV program transm ission network

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.03.008

TN913

B

1672-7274（2014）03-0032-03

劉建國，男，1969年11月出生，國家新聞出版廣電總局無線電臺管理局，副局長，高級工程師，主要研究方向為衛(wèi)星與微波技術(shù)。