基于IP碼流多發(fā)射臺(tái)信號(hào)傳輸方案的實(shí)現(xiàn)

滕波 連云港廣播電視臺(tái)

1. 引言

連云港廣播電視臺(tái)下屬多個(gè)無線發(fā)射臺(tái)站，承擔(dān)模擬電視、調(diào)頻廣播和中波廣播的傳輸覆蓋任務(wù)。各個(gè)臺(tái)站的信號(hào)系統(tǒng)多樣化，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造中，既有模擬信號(hào)傳輸，又有ASI碼流傳輸。為提高系統(tǒng)的安全可靠性、靈活性、系統(tǒng)運(yùn)維管理性能，提出了IP碼流傳輸改造方案，構(gòu)建一套全新的基于IP傳輸方式的廣播電視信號(hào)源傳輸平臺(tái)。

2. 連云港廣播電視平臺(tái)改造的必要性

2.1 連云港廣播電視信號(hào)傳輸平臺(tái)的現(xiàn)狀

連云港市區(qū)范圍地形復(fù)雜，多條山脈貫穿，在廣播電視覆蓋建設(shè)的過程中，綜合考慮收視收聽人群的覆蓋，在云臺(tái)山脈的錦屏山馬耳峰，北固山和東西連島，建立了模擬電視和調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)，在浦南太平村建立了中波發(fā)射臺(tái)。

因各個(gè)發(fā)射臺(tái)信號(hào)源多樣化，所屬位置受環(huán)境和軍事雷達(dá)干擾等因素影響，信號(hào)源的傳輸方式各不一樣，導(dǎo)致中心機(jī)房傳輸設(shè)備繁多，給維護(hù)也帶來了很多問題。

2.2 目前存在的問題

（1）光纖傳輸線路資源緊張

因廣播電視業(yè)務(wù)的拓展，錦屏山原先的信號(hào)傳輸方式采用模擬光機(jī)和ASI碼流傳輸光機(jī)，光纖線路資源嚴(yán)重短缺。加之光纖主線路服務(wù)年限已有20年，需要更新。

（2）信號(hào)傳輸方式不統(tǒng)一

錦屏山電視調(diào)頻發(fā)射部，因受軍事雷達(dá)干擾，無法接收衛(wèi)星信號(hào)作為信號(hào)源，因此，主備信號(hào)都采用雙光纖線路傳輸。

北固山發(fā)射臺(tái)信號(hào)以衛(wèi)星信號(hào)為主，光纖信號(hào)為輔，部分信號(hào)采用有線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)做應(yīng)急備份。

連島發(fā)射臺(tái)也受到軍事雷達(dá)干擾，信號(hào)基本采用有線信號(hào)。

中波發(fā)射臺(tái)，采用光纖和衛(wèi)星信號(hào)作為信號(hào)源。

（3）信號(hào)源的數(shù)字化升級(jí)

隨著全新的廣播影視城大樓建設(shè)完成，電視和廣播系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)改造，模擬信號(hào)逐漸淘汰，亟待采用數(shù)字化傳輸方式。

（4）信號(hào)傳輸調(diào)度不靈活

信號(hào)源數(shù)字化后，從中心機(jī)房往各個(gè)發(fā)射臺(tái)傳輸?shù)男盘?hào)，再采用多個(gè)發(fā)射臺(tái)不同節(jié)目的調(diào)度，光機(jī)設(shè)備繁多，維護(hù)不便。

3. IP碼流傳輸平臺(tái)方案

（1）信號(hào)源

平臺(tái)的建設(shè)首先要考慮信號(hào)源的主備。建設(shè)時(shí)我們對(duì)每個(gè)信號(hào)源的接收都采取備份。在中星6A、中星6B和中星9號(hào)衛(wèi)星上的信號(hào)，均由衛(wèi)星天線接收后采用L波段光機(jī)分別送至中心機(jī)房的衛(wèi)星接收機(jī)。衛(wèi)星接收機(jī)采用IP碼流方式接收，作為主信號(hào)源進(jìn)入主信源交換機(jī)。

重要節(jié)目如中央電視一套、電視七套、中國之聲、經(jīng)濟(jì)之聲、江蘇新聞廣播、健康廣播、新聞綜合、交通廣播、文藝等節(jié)目從國家骨干SDH網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男盘?hào)，通過江蘇有線傳輸至新大樓機(jī)房接收作為備信號(hào)，采用IP碼流方式送至備路信號(hào)交換機(jī)。

本市廣播電視節(jié)目通過主備編碼器編碼，以 IP碼流方式分別進(jìn)入主備匯聚交換機(jī)。

（2）設(shè)備備份

接收機(jī)、編碼器、復(fù)用器、交換機(jī)等設(shè)備全部采用1+1的方式，無論哪一臺(tái)設(shè)備故障，均可從備設(shè)備輸出，確保正常播出。

（3）鏈路組網(wǎng)備份

鏈路組網(wǎng)備份框圖如圖 1 所示。

圖 1 鏈路組網(wǎng)備份框圖

衛(wèi)星接收機(jī)傳送 IP 碼流信號(hào)至主路信號(hào)匯聚交換機(jī)，備路信號(hào)源由有線信號(hào)解碼傳送IP碼流信號(hào)給備路信號(hào)匯聚交換機(jī)，主備復(fù)用器均能接收衛(wèi)星和有線的IP碼流信號(hào)。按此組網(wǎng)方式，每套節(jié)目有2條數(shù)據(jù)鏈路，2條鏈路設(shè)置為互不相同的組播。通過復(fù)用器，將IP碼流信號(hào)推送至分發(fā)交換機(jī)，碼流分發(fā)交換機(jī)采用主備方式，接收主備復(fù)用器的信號(hào)。

根據(jù)以上組網(wǎng)方式，各種設(shè)備出現(xiàn)故障的分析如下：

①單臺(tái)設(shè)備故障，能保證至少1條鏈路正常

a.主路（或者備路）編碼器故障，則備路（或者主路）鏈路正常；

b.單臺(tái)衛(wèi)星接收機(jī)（或者單臺(tái)有線接收機(jī)）故障，則有線鏈路正常；

c.主路交換機(jī)(或備路交換機(jī))故障，則備路交換機(jī)(或主路交換機(jī))鏈路正常；

d.復(fù)用器主(或復(fù)用器備)故障，則主、備信號(hào)兩條鏈路正常；

② 不同類型的2臺(tái)設(shè)備同時(shí)故障，有80%以上概率保證1條鏈路正常；

③ 不同類型的3臺(tái)設(shè)備同時(shí)故障，有50%概率保證1條鏈路正常；

④ 相同類型的兩臺(tái)設(shè)備故障：若是同信號(hào)的衛(wèi)星和有線接收機(jī)故障，則該節(jié)目無輸出；若是復(fù)用器或交換機(jī)故障，則系統(tǒng)癱瘓。

按圖 1 鏈路組網(wǎng)備份框圖可知，采用這種組網(wǎng)方式，若是單臺(tái)設(shè)備故障，能保證信號(hào)正常；若不同類型的2臺(tái)設(shè)備同時(shí)故障，基本能保證正常；若同時(shí)出現(xiàn)不同類型的3臺(tái)設(shè)備故障，會(huì)有50%概率發(fā)生信號(hào)；只有在同類設(shè)備故障時(shí)會(huì)發(fā)生電視節(jié)目中斷現(xiàn)象。而在平臺(tái)實(shí)際運(yùn)營中，同類設(shè)備或同時(shí)出現(xiàn)不同類型的3臺(tái)設(shè)備故障的可能性較低，因此采用這種組網(wǎng)方式能確保平臺(tái)信號(hào)的安全播出。

4. 傳輸平臺(tái)采用IP組播技術(shù)

4.1 平臺(tái)規(guī)劃

整個(gè)節(jié)目接收系統(tǒng)平臺(tái)共接收 26 個(gè)頻點(diǎn) 40 余套節(jié)目，其中用于無線發(fā)射臺(tái)站信號(hào)源的為9個(gè)頻點(diǎn)，其余為廣播電視節(jié)目制作以及媒資收錄系統(tǒng)使用。用于無線發(fā)射臺(tái)站的信號(hào)源編碼為IP碼流格式，視頻為MPEG-2，音頻為MPEG-1 LAYER-2的格式，統(tǒng)一將IP碼流傳輸至各個(gè)發(fā)射臺(tái)，在發(fā)射臺(tái)解碼所需IP碼流里的信號(hào)，用于播出。而對(duì)于電視節(jié)目制作，以SDI信號(hào)輸出，廣播制作以AES/EBU信號(hào)輸出，收錄系統(tǒng)以IP方式輸出。

4.2 IP 組播平臺(tái)架構(gòu)

IP 節(jié)目傳輸系統(tǒng)架構(gòu)如圖 2 所示。各節(jié)目由衛(wèi)星接收機(jī)和有線網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)輸出不同的IP組播信號(hào)至對(duì)應(yīng)的主備匯聚交換機(jī)，本市廣播電視節(jié)目經(jīng)過編碼器輸出IP組播信號(hào)至對(duì)應(yīng)的主備匯聚交換機(jī)，每臺(tái)交換機(jī)匯聚信源后通過千兆光口輸出至主備復(fù)用/加擾器，由網(wǎng)管自動(dòng)判別選擇主備信號(hào)作為復(fù)用器的輸入信源。同時(shí)對(duì)節(jié)目流進(jìn)行復(fù)用處理，并以多節(jié)目流IP組播方式送至分發(fā)交換機(jī)，傳輸至各個(gè)發(fā)射臺(tái)。

圖2 IP節(jié)目傳輸系統(tǒng)架構(gòu)

5. 采用IP傳輸技術(shù)的數(shù)字電視主備平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)

采用 IP 交換大容量平臺(tái)的技術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)相對(duì)簡單，集成度高，連線少，信號(hào)調(diào)度靈活方便，網(wǎng)管功能強(qiáng)，系統(tǒng)擴(kuò)展性好，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）安全性高。設(shè)備、信號(hào)源及鏈路備份組網(wǎng)結(jié)構(gòu)均考慮了備份，大量備份切換通過網(wǎng)管自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)管可根據(jù)信號(hào)源、設(shè)備的不同優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行設(shè)置，提高了系統(tǒng)的安全性。

（2）靈活性好。復(fù)用器端可根據(jù)物理連接狀態(tài)進(jìn)行鏈路級(jí)別的自動(dòng)切換，也可按照UDP端口進(jìn)行端口級(jí)別自動(dòng)切換，還可手動(dòng)設(shè)置來指定某條鏈路。

（3）切換時(shí)間短。鏈路的主備切換由復(fù)用器網(wǎng)管自動(dòng)判別進(jìn)行，不需人工切換，因此信號(hào)切換時(shí)間很短，可有效提高安全播出。

（4）采用IP傳輸系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡潔明了，易于管理和維護(hù)。

（5）系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)。傳統(tǒng)ASI傳輸平臺(tái)由于其結(jié)構(gòu)特性，在數(shù)字電視新業(yè)務(wù)拓展方面存在一定弊端，而IP傳輸平臺(tái)可以解決這個(gè)問題，如時(shí)移電視、數(shù)字馬賽克、動(dòng)態(tài)EPG等業(yè)務(wù)通過IP傳輸平臺(tái)均可輕松實(shí)現(xiàn)。

（6）信號(hào)調(diào)度方便、靈活。采用IP傳輸后，從平臺(tái)調(diào)用信號(hào)非常方便和靈活，隨時(shí)可從交換機(jī)提取復(fù)用器鏡像輸出的信號(hào)。

（7）節(jié)省投資。用IP傳輸?shù)奈孱惥€比ASI傳輸?shù)木€纜便宜，可節(jié)省設(shè)備和空間，減少機(jī)房投資。

6. 結(jié)束語

節(jié)目傳輸平臺(tái)采用 IP 技術(shù)組成主備平臺(tái)，數(shù)字化改造、新功能拓展方面與傳統(tǒng)方式相比，具有不可比擬的優(yōu)勢。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?shù)臄?shù)字電視前端平臺(tái)將成為趨勢。