荊州電視臺(tái)多媒體數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)技術(shù)與實(shí)踐

李興平，陳士軍，袁友威

（荊州電視臺(tái)，湖北 荊州434020）

1 現(xiàn)狀分析

荊州電視臺(tái)舊址位于荊州城區(qū)內(nèi)，2006年電視臺(tái)辦公制作播出搬遷至沙市江津路廣電大樓，節(jié)目播出信號(hào)源經(jīng)光纖鏈路傳輸?shù)嚼吓_(tái)發(fā)射中心無(wú)線傳輸覆蓋，隨著新媒體發(fā)展，2008年在老臺(tái)舊址成立了荊州新聞網(wǎng)、新媒體發(fā)展中心，主要有網(wǎng)站、互聯(lián)網(wǎng)視頻、無(wú)線手機(jī)APP和無(wú)線數(shù)字傳輸?shù)刃旅襟w業(yè)務(wù)，現(xiàn)有電視節(jié)目制作中融合大量新媒體信息，如微博、微信、新聞網(wǎng)絡(luò)報(bào)料等。原有傳輸鏈路采用多路模擬信號(hào)混合調(diào)制解調(diào)，模擬信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)差。

圖1 系統(tǒng)功能框架

荊州電視臺(tái)節(jié)目制作每天完成多達(dá)5.5 h的自辦節(jié)目，大樓播控中心每天24 h的4套自辦節(jié)目播出，播出節(jié)目信號(hào)由有線電視網(wǎng)、無(wú)線發(fā)射及互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳播。

近年來(lái)本臺(tái)加速傳統(tǒng)節(jié)目和新媒體融合，自辦欄目大量融合新媒體功能，常規(guī)直播欄目中有微博、微信、短信和觀眾互動(dòng)，綜藝類節(jié)目有短信、微信、微博觀眾投票參與，已有大量網(wǎng)絡(luò)新聞素材在欄目中使用，荊州新聞網(wǎng)新媒體平臺(tái)作為新媒體信息通道和傳統(tǒng)媒體無(wú)縫對(duì)接。

為解決大樓節(jié)目制作中心和荊州新聞網(wǎng)、新媒體發(fā)展中心的網(wǎng)絡(luò)信息互聯(lián)互通，需要將大樓和老臺(tái)傳輸鏈路進(jìn)行全面升級(jí)。系統(tǒng)功能框架如圖1所示。

目前大樓（節(jié)目制作中心）到老臺(tái)之間的信號(hào)傳輸物理鏈路采用一芯光纖，本臺(tái)自辦節(jié)目由播控中心播出解調(diào)成模擬視音頻信號(hào)，由四通道光發(fā)設(shè)備經(jīng)由光纖傳輸?shù)嚼吓_(tái)再解調(diào)處理送到發(fā)射系統(tǒng)和新聞網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

模擬信號(hào)存在諸多問(wèn)題：信號(hào)質(zhì)量差、易受干擾、信號(hào)衰減大、數(shù)據(jù)單向傳輸?shù)?，不能滿足現(xiàn)有新媒體發(fā)展需求，鏈路利用率低，同時(shí)新聞網(wǎng)處理的新媒體數(shù)據(jù)不能和老臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)高速交互，影響到現(xiàn)有節(jié)目和新媒體業(yè)務(wù)的互動(dòng)。

2 光纖通信技術(shù)

就是將信息數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)前期處理后進(jìn)行光調(diào)制，再將光信號(hào)在光纖介質(zhì)中進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸，在光纖終端將光信號(hào)解調(diào)還原數(shù)據(jù)信息的過(guò)程，已在現(xiàn)代通信中得到廣泛應(yīng)用。

2.1 光纖通信特點(diǎn)

1）容量大，現(xiàn)在商用系統(tǒng)單信道達(dá)到10 Gbyte，多信道則可達(dá)到1 600 Gbyte。2）損耗低、傳輸距離長(zhǎng)，現(xiàn)在一般普通光纖在1.55μm波長(zhǎng)時(shí)損耗在0.18 dB/km，傳輸距離達(dá)到幾萬(wàn)公里。3）抗干擾能力強(qiáng)。4）保密性好等特點(diǎn)[1-2]。

2.2 光纖通信系統(tǒng)分類

1）根據(jù)調(diào)制信號(hào)方式有模擬、數(shù)字兩種。2）根據(jù)光源的調(diào)制方式分為直接和間接兩種方式。3）根據(jù)光纖的傳導(dǎo)模數(shù)量分為多模和單模，單模光纖損耗小，距離傳輸遠(yuǎn)。4）根據(jù)工作波長(zhǎng)分短波、長(zhǎng)波、超長(zhǎng)波。

2.3 波分復(fù)用（WDM）

根據(jù)光的特性不同波長(zhǎng)光波混合后不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，在同一芯光纖中同時(shí)傳輸多波長(zhǎng)光信號(hào)。

基本原理是在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來(lái)，并混合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端將組合的波長(zhǎng)光信號(hào)分開(kāi)后再輸入不同的終端解調(diào)[3]，如圖2所示。

3 方案設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1 技術(shù)要求

1）實(shí)現(xiàn)荊州臺(tái)自辦節(jié)目傳輸?shù)男盘?hào)數(shù)字化傳輸，提高節(jié)目信號(hào)傳輸質(zhì)量。

2）實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)亩喾N格式傳輸：MPEG-2，SDI，ASI，TCP/IP等。

3）信號(hào)傳輸留有擴(kuò)充通道，滿足今后高清SDI傳輸。

4）傳輸系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性，為今后的發(fā)展預(yù)留空間。

圖2 波分復(fù)用技術(shù)

3.2 方案設(shè)計(jì)

1）采用現(xiàn)有單模光纖傳輸，從播控室播出的自辦節(jié)目信號(hào)、局域網(wǎng)絡(luò)TCP/IP數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后，通過(guò)光纖直接傳送到老臺(tái)機(jī)房，再通過(guò)解碼設(shè)備轉(zhuǎn)為視音頻信號(hào)送入前端總控，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)則送到荊州新聞網(wǎng)機(jī)房，使得臺(tái)內(nèi)網(wǎng)互聯(lián)互通。

2）光傳輸設(shè)備的配置要求多通道具備波分復(fù)用功能，且各通道的傳輸信源格式可自由調(diào)整，即模塊化設(shè)計(jì)，其中SDI通道滿足高清1 080p格式信號(hào)源的傳輸要求，可向下（標(biāo)清格式）兼容。

3）全部將現(xiàn)有模擬光收發(fā)設(shè)備升級(jí)為數(shù)字光處理設(shè)備，可提升傳輸質(zhì)量，視音頻編解碼處理，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)管控。整個(gè)傳輸系統(tǒng)要求有備份應(yīng)急處理措施。

系統(tǒng)流程圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)流程圖

3.3 設(shè)備選型配置

1）波分復(fù)用器

CWDM-16路波分復(fù)用器是粗波分復(fù)用信號(hào)和轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)相結(jié)合。此設(shè)備現(xiàn)有6個(gè)波長(zhǎng)光通道，每個(gè)通道傳輸速率可達(dá)2.5 Gbit/s。傳輸距離40 km以上，采用IU機(jī)架式設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，此設(shè)備采用主/備電源冗余，保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，如圖4所示。

2）光端機(jī)

選用YUK101T/R數(shù)字光端機(jī)，采用插卡式，模塊化配置。其視頻信號(hào)格式有SMPTE-292，SMPTE-259，SMPTE-305M，SMPTE-310，數(shù)據(jù)傳輸速率為19.4 Mbit/s～1.5 Gbit/s，SDI信號(hào)電平800 mV，發(fā)射功率-3 dBm，接收功率范圍可以在-30～-23 dBm，滿足15 km單模光纖傳輸要求。

發(fā)送端配置1塊SDI/ASI光發(fā)送模塊、2塊HD-SDI光接收模塊。接收端配備1塊SDI/ASI光收模塊、2塊HD-SDI高清數(shù)字信號(hào)光發(fā)模塊。另外配置雙向網(wǎng)絡(luò)傳輸光模塊用于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。

3）媒體處理器

選用數(shù)碼視訊的EMR媒體綜合處理平臺(tái)，作用是對(duì)播出數(shù)字SDI信號(hào)進(jìn)行編碼壓縮成ASI信號(hào)，對(duì)多路ASI信號(hào)進(jìn)行混合復(fù)用。配置是2塊MPEG-2解碼卡、2塊數(shù)字標(biāo)清SDI解碼卡、1塊ASI多路復(fù)用卡等。

媒體綜合處理平臺(tái)EMR可通過(guò)網(wǎng)管對(duì)各項(xiàng)參數(shù)配置進(jìn)行定義，對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控能力，并有報(bào)警功能。圖5所示為媒體處理器軟件控制界面。

圖4 光端機(jī) 波分復(fù)用器（照片）

圖5 媒體處理器軟件控制界面（截圖）

4 應(yīng)用心得

1）本次系統(tǒng)升級(jí)改造，將原有模擬傳輸改造成數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸，使得模擬信號(hào)傳輸過(guò)程中畫質(zhì)嚴(yán)重?fù)p失得到改善，現(xiàn)在本臺(tái)的幾套節(jié)目質(zhì)量得到大大提升，畫面層次、細(xì)節(jié)和彩色飽和度大大提高。

2）在現(xiàn)有單一光纖條件下，解決了多業(yè)務(wù)下的數(shù)據(jù)復(fù)用傳輸，充分利用現(xiàn)有資源解決全媒體信號(hào)統(tǒng)一解決方案，在本臺(tái)現(xiàn)有環(huán)境條件下搭建了傳統(tǒng)媒體和新媒體融合的互聯(lián)的技術(shù)平臺(tái)。

3）傳輸環(huán)節(jié)有所增加，最好增加一套備份系統(tǒng)。盡管光纖傳輸有很多優(yōu)點(diǎn)，但是和電纜傳輸比，增加了如光收發(fā)設(shè)備、波分復(fù)用設(shè)備，中間環(huán)節(jié)增多，增加了系統(tǒng)崩潰點(diǎn)，因此需要有備份傳輸系統(tǒng)。

4）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)備份措施，為了提高安全性，采用兩套備份傳輸方式：一是在大樓建設(shè)一套無(wú)線MMDS系統(tǒng)，在接收端直接接收解調(diào)；二是采用有線電視網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，接收用數(shù)字DVB解碼設(shè)備解調(diào)信號(hào)?；ヂ?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)備份采用聯(lián)通外網(wǎng)的方法解決互聯(lián)網(wǎng)備份問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

本臺(tái)全媒體多業(yè)務(wù)傳輸系統(tǒng)于2013年2月改造完成，系統(tǒng)改造完成后運(yùn)行穩(wěn)定，無(wú)線發(fā)射傳輸、網(wǎng)絡(luò)電視節(jié)目質(zhì)量大幅度提高，解決了本臺(tái)新媒體和傳統(tǒng)媒體融合時(shí)數(shù)據(jù)鏈路傳輸通道，為本臺(tái)全媒體發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)，為兄弟電視臺(tái)提供了技術(shù)實(shí)踐的參考。

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[3] 肖禮岳.淺談光纖通信技術(shù)的發(fā)展方向[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2010，17（2）：8-9.