廣播電視信源IP化對網(wǎng)絡傳輸架構(gòu)適應性的研究

郝健

【摘要】在基于IP的信息源、傳輸通道和接收機制的過程中，整個傳輸鏈中的IP或ASI信號往往相互匹配。為了確保業(yè)務傳輸任務的可靠性，本文研究了基于假設STP傳輸系統(tǒng)的接收端交換和接收ASI信號后接收信號的傳輸質(zhì)量，該系統(tǒng)在指導和支持外部高清程序和其他高清項目的實際應用方面發(fā)揮著重要作用。本文主要分析了廣播電視源對IP網(wǎng)絡傳輸體系結(jié)構(gòu)的適應性

【關鍵詞】IPoverMSTP;IP組播保護

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.17.002

在二十一世紀的信息時代，全球信息呈現(xiàn)爆炸性增長。近年來，IP在廣播電視行業(yè)日益壯大，成為一個不可阻擋的發(fā)展方向。廣播和電力行業(yè)正處于IP變化時期，因此在處理行業(yè)特有的問題時，尤其是在系統(tǒng)間高編碼無線電和電視信號傳輸過程中，需要考慮許多問題，傳輸結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設計良好，影響到信號安全播出質(zhì)量。

1. IP前端特點

1.1 提升鏈路傳輸效率

傳統(tǒng)的ASI前端雖然可以在ASI電纜內(nèi)傳輸多個程序系列，但使用64QAM的單通路傳輸總帶寬不應超過38mbit因此，在一條電纜內(nèi)傳輸?shù)某绦驍?shù)量有限。更改IP（通常使用千兆端口作為代碼流端口，使用IPQAM作為控制器）后，在一條電纜內(nèi)傳輸?shù)某绦驍?shù)量大大高于ASI前端。

1.2 兼容性強，方便與新業(yè)務平臺對接

隨著數(shù)字電視的發(fā)展，數(shù)字電視平臺的活動越來越豐富：一方面，越來越多的信任來源需要進入該平臺;另一方面，需要平臺支持的企業(yè)越來越多。IP前端可以作為一個有效的視頻內(nèi)容收集和分發(fā)中心，使您能夠更快、更輕松地訪問新程序，同時更好地適應您的業(yè)務支持需求。

1.3 IP組播保護

IP出站編碼器信號根據(jù)組廣播地址劃分為保護組。保護組中多個IP端口的輸出信號會相互備份。當多個具有相同IP位址的編碼器使用第3層下游交換器時，可提供不同層級的備援訊號保護。在這種情況下，三層交換機不需要策略配置來確保與實時編碼器的互連。AVP2000編碼器在實驗中得到應用，IP信號源的雙向交換保護通過這種IP多播保護模式實現(xiàn)。

2. 組網(wǎng)環(huán)境

2.1 相關原理

IP多播保護，編碼器IP輸出信號根據(jù)多播地址劃分防護組。保護組中多個IP端口的輸出信號會相互備份。當多個具有相同IP位址的編碼器可以使用三層下游交換機時，獨立層信號保護是冗馀的，此時，三層交換機不需要策略配置來確保與編碼器的實時互連。本文將AVP2000編碼器用于研究實驗，并采用這種IP多播保護方法實現(xiàn)IP信號源的雙源交換保護。ASI交換機信號的選擇和接收保護會切換兩個導入的ASI信號的選擇和接收，并在觸發(fā)條件：1s中生成連續(xù)計數(shù)錯誤。切換不會自動返回。MSP監(jiān)控和評估信號接收情況。正常情況下，工作段正常工作，保護段p可以支持附加活動，如果工作段發(fā)生故障，該工作段活動將自動切換到保護段，保護段上的附加活動將停止。如果MSP是單向的，則MSP會反轉(zhuǎn)為不含APS位元組，但SF/SD接收端的MSP除外。MSP雙向雙方均有APS字節(jié)交換，且雙方不得對重用段進行業(yè)務返回。切換時間小于50毫秒。

2.2 組網(wǎng)介紹

信號源前面的三個AVP2000高清編碼器以70mbit的IP格式輸出20mbit的高清程序，主系統(tǒng)的兩個編碼器配置相同的IP地址，輸出信號配置相同的多播地址，多播保護配置。交換機為3560交換機交換機導出1個信號通路作為主系統(tǒng)輸出信號，并連接到MSTP主傳輸系統(tǒng)。備用系統(tǒng)通過1個編碼器輸出信號通道連接MSTP傳輸備用系統(tǒng)。MSTP傳輸系統(tǒng)在華為OSN7500和OSN3500兩個地點配置兩個主要備用系統(tǒng)，分別啟用MSP保護機制。在諧波8100將接收端傳輸?shù)街飨到y(tǒng)和備用系統(tǒng)的IP信號調(diào)整為ASI信號后，湯姆森交換機將輸出ASI信號端口。在實驗過程中分析ASI信號的編碼流時，在EricssonRX8200解碼后對圖像線進行監(jiān)測。

3. 信源系統(tǒng)

3.1 設計原則與框架

3.1.1 設備安全性考慮

IP信源系統(tǒng)需采用集成度較高的模塊化設備，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，減少系統(tǒng)故障點，信號處理環(huán)節(jié)實現(xiàn)多級熱備，保證安全播出。

3.1.2 運行穩(wěn)定性考慮

信源系統(tǒng)全年不停機運行，為保障系統(tǒng)的可靠運行，所有設備采用硬件1+1保護，系統(tǒng)電源采用UPS供電，并進行1+1電源備份。

3.1.3 信源切換監(jiān)看考慮

系統(tǒng)源端能對主備SDI基帶信號進行自動切換，信號傳輸中能對IP包進行自動切換，末端能對主備IP輸出流進行自動切換;對系統(tǒng)傳輸中的主備IP碼流和末端輸出主備IP碼流進行實時監(jiān)看。

3.1.4 可擴展性考慮

系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，對板件和IP傳輸通道進行了冗余設計，使系統(tǒng)具備平滑升級的能力。當需增加節(jié)目時，只需增加相應的板卡即可實現(xiàn)。根據(jù)以上四點原則考慮。在信源系統(tǒng)中有三個關鍵的切換點，保證了節(jié)目的安全播出，他們分別是：采用SDI切換器對基帶信號進行自動切換;采用智能IP切換器對復用器輸出進行自動切換;采用復用器端口備份方式，監(jiān)測到主用端口（來自交換機備）信號丟失，可自動從備份端口（來自交換機主）選收該信號。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

信源系統(tǒng)是根據(jù)XX省廣播電視總臺提供的10套SD-SDI本地節(jié)目和2套模擬音頻廣播以及由國干網(wǎng)下傳的中央一套的節(jié)目源進行設計的。10套本地節(jié)目的主、備路SDI信號通過一分四分配器后，經(jīng)過二選一切換器輸出進入主用編碼器，備路SDI信號進入備用編碼器，主、備路編碼器對節(jié)目進行編碼并對每套節(jié)目分配一個組播地址，編碼后生成IP信號流進入主、備路交換機;兩套模擬音頻廣播通過AudioMUX（加嵌器），加嵌至城市、綜藝兩套節(jié)目后進行傳送;中央一套由國干網(wǎng)提供的主、備收適配器進行適配后輸出ASI信號，通過分配器后，經(jīng)過二選一切換器輸出進入主、備復用器。下面就主要設備介紹如下。

（1）切換器，二選一切換器使用的是EVERTZ的7700R2×2切換板卡，7700R2×2為SDI和ASI兼容的切換器，可設置多種切換條件，支持斷電旁通。切換方式支持GPIInput、Manual、Alarms三種方式，切換邏輯以等級最高的切換方式為對板卡的切換進行控制，當最高級的切換方式不對板卡控制的時候，由較低級的切換方式來接手進行切換控制，依次往下。

（2）編碼器，編碼器采用的是愛立信公司的AVP2000編碼器。AVP2000是一個高密度、多功能的視頻處理平臺，其機箱為緊湊的1RU尺寸，有多達6個可帶電插拔的選件插槽，本系統(tǒng)所有編碼器的配置為5塊CE-a視頻編碼卡和一塊ASI輸出卡，每塊CE-a卡對一套節(jié)目進行編碼，并為每套節(jié)目分配一個組播地址。機箱配置了AC輸入雙電源模塊。IP輸出口均采用RJ45設計，百兆千兆自適應。

（3）復用器，復用器采用的是愛立信公司的MX8400碼流復用器，是一個專門針對MPEGTS的碼流復用加擾設備。設備支持slot0～slot8共9個槽位的板卡設置。其中基本板卡Slot0槽位可提供2路行同步輸入輸出接口、2個ASI輸入和4個ASI輸出接口、2個GEIP輸入接口和2個GEIP輸出接口、2個CA輸入接口、2個Control接口、1個AlarmRelay接口和1個RS232控制接口，Slot1-8每個插槽可選擇配置4端口的板卡也可以選擇占2個槽位的8端口板卡。實際使用時，來自編碼器的IP流輸出給主備復用器，輸出ASI碼流至下一級設備。

（4）IP切換器，IP切換器采用的是湯姆遜AmethystIII切換器。IP切換器是信源系統(tǒng)復用器后的自動切換設備，采用IP輸入和IP輸出。

4. 系統(tǒng)實現(xiàn)IP化的技術解決方案

解決方案的整體方法：作為超高清4K電視節(jié)目制作和廣播過程的一部分，技術人員需要采用有效的解決方案來解決網(wǎng)絡速度和傳輸問題，而IP技術則為電視廣播網(wǎng)絡提供了有效的解決方案。利用IP網(wǎng)絡技術和光纖特性實現(xiàn)SDI信號和SDI-over-IP信號的有效轉(zhuǎn)換。這不僅有助于解決4K電視節(jié)目制作過程中出現(xiàn)的技術問題，而且有助于解決網(wǎng)絡播放速度問題。在無線電和電視制作和廣播活動中，有兩種場景：檔案領域和信號領域。文件域自創(chuàng)建以來，隨著基于IP的體系結(jié)構(gòu)模型的實施，在整個網(wǎng)絡中實現(xiàn)了自主網(wǎng)絡的發(fā)展。隨著SDI-over-IP結(jié)構(gòu)的成熟，在演播室和廣播系統(tǒng)建設中，可以逐步利用IP網(wǎng)絡對信號域進行測試，逐步推廣到整個信號的IP。最后，根據(jù)IP網(wǎng)絡技術實現(xiàn)信號域與文件域的全面融合，實現(xiàn)全系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控維護，實現(xiàn)基于IP的軟件的全系統(tǒng)定義技術目標。

5. IP化發(fā)展的意義

媒體業(yè)發(fā)展迅速，面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，新技術和新媒體的出現(xiàn)迫使我們利用新技術系統(tǒng)來適應廣播和電視的迅速發(fā)展。在當前媒體一體化的背景下，構(gòu)建超高清電視IP系統(tǒng)需要廣播電視技術創(chuàng)新和建立新的電視廣播技術架構(gòu);IP將大大簡化整個網(wǎng)絡、云技術等的部署過程。與此同時，新的技術應用為技術人員通過學習、理解和適應IP技術來提高其核心競爭力提供了機會和挑戰(zhàn)。新的IP技術有助于防止在提取、匯編、傳播和傳輸高清電視信號時由于過度編碼和解碼而造成的信號丟失，并確保節(jié)目質(zhì)量。在傳統(tǒng)電視技術中，視頻電纜、音頻電纜、以太網(wǎng)電纜、光纖電纜等?？臻g非常有限，因此在升級和維護方面存在相當大的技術問題。以太網(wǎng)IP交換技術提供靈活的管理和配置。擴大對新媒體的支持。一般來說，新媒體所需的文件編碼率較低，但根據(jù)許多新平臺版本（多媒體平臺、通過IP分發(fā)和接收內(nèi)容）的不同，系統(tǒng)配置過程和缺省設置都有所減少，相對統(tǒng)一的封裝格式減少了來自不同制造商的生產(chǎn)系統(tǒng)之間的障礙。

6. 結(jié)束語

IP技術與傳統(tǒng)廣電傳輸網(wǎng)絡的異構(gòu)應用在日后會越來越多，一線工作人員遇到的具體細節(jié)性問題需要有創(chuàng)造性地各個擊破，并作為經(jīng)驗加以積累，這將是廣電IP化發(fā)展在一線應用的基礎所在。

參考文獻：

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