ASI播出系統(tǒng)與IP播出系統(tǒng)的組網(wǎng)分析

劉 剛

（廣西廣播電視信息網(wǎng)絡股份有限公司桂林分公司，廣西 桂林 541002）

1 背景介紹

自三網(wǎng)融合以來，電視臺、電臺及融媒體中心地信源傳輸方式主要有異步串行接口（Asynchronous Serial Interface，ASI）信號傳輸方式及IP信號傳輸方式兩類，對廣電行業(yè)安全播出提出了新的要求。建設新機房時，需要對兩種信號傳輸方式進行選擇。是按照原有ASI信號傳輸方式方案進行，還是采用IP信號傳輸方式，哪種方式更有利于信源的傳輸及監(jiān)控，需要進一步分析研判。此外，對于信源設備端與播出設備端分離的情況，選擇ASI信號傳輸方式還是IP信號傳輸方式，亦需要權衡利弊。

2 ASI傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)及使用

ASI即異步串行接口，是用于傳送碼流的一個標準數(shù)字視頻廣播（Digital Video Broadcast，DVB）接口。

在目前的DVB-C系統(tǒng)傳輸設備中，MPEG2視頻碼流傳輸接口分為兩種標準，其一是ASI異步串行接口，其二是SPI同步并行接口。

ASI接口的傳輸方式是串行傳輸，傳輸通過一根同軸電纜線，連接簡單，傳輸有效距離較長。ASI傳輸流的數(shù)據(jù)速率可以不相同，但傳輸速率保持為270 Mb·s-1，不同速率的MPEG2數(shù)據(jù)可以通過ASI全雙工發(fā)送與接收。ASI傳輸系統(tǒng)為分層結(jié)構。最高層、第2層使用MPEG2標準ISO/IEC 13818-1（SYSTEM），第0層和第1層是基于1SO/IEC CD 14165-1標準的FC纖維信道[1]。

ASI傳輸系統(tǒng)（信號流暢）如圖1所示，光纜路由如圖2所示。

圖1 ASI傳輸系統(tǒng)圖（信號流程圖）

圖2 光纜路由圖

ASI信號查看方便，可直接使用具備解碼功能的碼流分析儀進行監(jiān)控查故，對于信源設備與播出設備同機房或距離不遠的情況，組網(wǎng)便利。但是ASI光纖收發(fā)單元不支持簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議（Simple Network Management Protocol，SNMP），且通過裸纖進行傳輸，無法進行數(shù)據(jù)監(jiān)控，且增加了有源接入點和故障排查及處理環(huán)節(jié)[2]。

3 IP傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)

3.1 IP傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)及使用

3.1.1 IP組播及配置應用

電視臺或融媒體中心提供的信源一般為單向下行信號。在IP數(shù)據(jù)傳輸中，用戶量少類似單波傳輸方式，無差別下行傳輸類似廣播傳輸方式，但是IP組播傳輸方式則可以精準投遞內(nèi)容至需求接收端。IP組播信號數(shù)據(jù)即IP報文從一個源地址發(fā)出，可以轉(zhuǎn)發(fā)到一組目的地址，也可以轉(zhuǎn)發(fā)至多組目的地址接收端。作為IP數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)娜N方式之一，與單播數(shù)據(jù)傳輸方式或廣播數(shù)據(jù)傳輸方式相比較，IP組播一對多的形式可以有效地降低網(wǎng)絡負載，節(jié)約網(wǎng)絡帶寬、避免廣播泛洪、堵塞帶來的問題，比如攝像頭花屏、視頻馬賽克等，因此廣泛應用在IPTV、網(wǎng)絡會議、云監(jiān)控平臺以及直播平臺數(shù)據(jù)傳送等網(wǎng)絡業(yè)務中。廣播、單波、組播的對比如圖3所示。鑒于以上單波傳輸方式和廣播傳輸方式無法有效地解決單對多的數(shù)據(jù)傳輸接收的問題，故在傳輸方式上采用組播方式。

圖3 廣播、單波、組播對比圖

組播（Multicast）可以很好地解決單點到多點的數(shù)據(jù)傳輸問題。數(shù)據(jù)源只發(fā)送一份數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡中只有需要該數(shù)據(jù)的主機A，C可以接收該數(shù)據(jù)源發(fā)出的數(shù)據(jù)，而其他主機如主機B不能收到該數(shù)據(jù)。

組播傳輸方式對比單播傳輸方式和廣播傳輸方式有以下優(yōu)點：

（1）相較于單波傳輸方式，需要傳遞的信息數(shù)據(jù)會在距離信息數(shù)據(jù)源盡可能遠的網(wǎng)絡節(jié)點及在信息需求目的點最近的節(jié)點（路由器或交換機）才被復制和分發(fā)，干線網(wǎng)絡負載對于用戶的增加、資源消耗增加并不是很顯著[3]；

（2）相較于廣播傳輸方式，需要傳遞的信息數(shù)據(jù)只會發(fā)送給需要該信息數(shù)據(jù)的接收端，按需分配，網(wǎng)絡資源能夠得到有效利用，并且信息傳輸?shù)陌踩缘玫教岣摺?/p>

3.1.2 組播協(xié)議及可控組播

IGMP Snooping（Internet Group Management Protocol Snooping）是一種IPv4二層組播協(xié)議，通過獲取三層組播設備發(fā)至用戶主機的組播協(xié)議報文來配置組播報文的目的接口信息。組播數(shù)據(jù)報文依據(jù)接口信息在數(shù)據(jù)鏈路層進行轉(zhuǎn)發(fā)。

在此次方案中，對于電視臺和融媒體中心信源，存在電臺、電視臺及融媒體中心自辦節(jié)目從不同的IP源設備混合輸入，在輸出時又存在多點需要進行監(jiān)控，對于接收信號進行并入大網(wǎng)播出的廣電網(wǎng)絡需要所有信號源的信號進行播出，但是對于電視臺、電臺、融媒體各單位來說，各自僅需要監(jiān)控由其自身提供的信號，所以在配置方面需要對組播信號進行控制轉(zhuǎn)發(fā)。同時在信號的安全性方面，僅能通過大網(wǎng)所需信號，對不在規(guī)劃內(nèi)的組播信號源不進行轉(zhuǎn)發(fā)和控制，不占用端口帶寬。故選擇可控組播[4]。

3.1.3 配置及驗證測試

出于大網(wǎng)播出安全性方面考慮，僅允許組播規(guī)劃表中的組播輸出至下游播出單位，一是為了節(jié)約帶寬，二是為了劃分播出責任。配置舉例如圖4、圖5所示，組播流綁定輸出驗證如圖6所示。

圖4 可控組播配置

圖5 SSM-MAPPING配置

圖6 組播轉(zhuǎn)發(fā)情況表

3.1.4 監(jiān)控鏡像端口應用

對于監(jiān)控端口而言，針對各單位要求及相關上下游協(xié)議，監(jiān)控單位需要對輸入IP信號源、輸出IP信號源進行分別監(jiān)控。輸入信號源監(jiān)控保證信源設備的播出正常及上下游責任劃分。輸出信號源監(jiān)控一方面保障下游單位接收到的信號安全正常，同時對于較遠距離的傳輸線路，也可以起到對傳輸線路監(jiān)控的作用。同時，在采用波分OTN網(wǎng)絡的傳輸體系下，輸出監(jiān)控可以更好地配合OTN網(wǎng)管系統(tǒng)對鏈路故障進行排查。鏡像端口的配置如圖7所示。

圖7 鏡像端口配置

GE1/0/14，GE1/0/15，GE1/0/16都是GE1/0/27的輸出鏡像監(jiān)控端口，分別提供給監(jiān)測單位使用，同時可客觀反映無源鏈路信號的情況。

3.1.5 利用率問題

接入相關單位監(jiān)控設備時，起初選擇采用ACCESS端口直接對接監(jiān)控設備，出現(xiàn)了監(jiān)控信號黑屏和花屏的現(xiàn)象，并且導致大網(wǎng)信號輸出端口利用率偏高。GE1/0/2為信源輸入端口，GE1/0/13為GE1/0/2端口的鏡像輸入監(jiān)測端口，但是此時的GE1/0/2端口出現(xiàn)反向輸出利用率遠大于信源輸入利用率，如圖8所示。查詢兩個端口除鏡像端口對應外，并不處于同VLAN業(yè)務，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象為交換機默認VLAN業(yè)務未屏蔽導致。

圖8 流量異常情況

關閉默認VLAN業(yè)務后，端口利用率如圖9所示。GE1/0/2為信源輸入端口，反向利用率逐漸減少。

圖9 流量正常情況

3.2 IP播出系統(tǒng)組網(wǎng)

IP信號的組網(wǎng)結(jié)構如圖10所示。IP信號傳輸模式對于現(xiàn)有FTTH-IPTV大網(wǎng)模式或者HFC網(wǎng)絡都可采用，同時對于信源端與播出端地理位置較遠的播出系統(tǒng)，IP傳輸模式雖然配置較為復雜，但是可以在信源端進行輸入和輸出同時監(jiān)控，并且達到對無源光傳輸鏈路的監(jiān)控。

圖10 IP信號組網(wǎng)圖

4 兩種系統(tǒng)的對比

通過對ASI傳輸模式和IP組播傳輸模式的對比可以看出，對于短距離或同機房信源設備與播出設備間的連接，ASI模式組網(wǎng)簡單，信源端無需復雜煩瑣配置，信源設備輸出環(huán)出（LOOP）即可進行監(jiān)控，同時組網(wǎng)可以利舊。輸出后直接進入IP編碼復用器至下游單位并入大網(wǎng)進行傳輸。

在上、下游單位處于不同地理位置時，采用ASI傳輸模式，存在光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，且光端機無法進行監(jiān)控，播出監(jiān)控環(huán)節(jié)僅能存在下游單位，且需要多余鏈路進行信號反饋至上游單位，占用多余光纖資源。同時對于OTN網(wǎng)絡，無法傳輸ASI光端機的傳輸光信號需要單獨的纖芯資源。

IP信號傳輸模式對于現(xiàn)有FTTH-IPTV大網(wǎng)模式或者HFC網(wǎng)絡都可采用，同時對于信源端與播出端地理位置較遠的播出系統(tǒng)，IP傳輸模式雖然配置較為復雜，但是可以在信源端進行輸入和輸出同時監(jiān)控，并且達到對無源光傳輸鏈路的監(jiān)控。IP信號傳輸模式可在OTN網(wǎng)絡傳輸，節(jié)約光纖資源；同時采用了IGMP-SNOOPING協(xié)議、IGMPSNOOPING SMM MAPPING功能、可控IP組播功能、靜態(tài)組播組推送方式，有效地限制了規(guī)劃外組播源地址信源輸出、規(guī)劃外組播目的地址信源輸出，實現(xiàn)了單對多組播信源分配[5]。

5 結(jié) 語

如今，網(wǎng)絡已進入全千兆時代，視頻業(yè)務的發(fā)展已成IP化發(fā)展趨勢。在IPTV之后，廣電傳輸方式也已從HFC網(wǎng)絡向FTTH網(wǎng)絡轉(zhuǎn)變。相較之下，IP信號傳輸方式更適應于全光網(wǎng)絡及OTN傳輸網(wǎng)絡，在信源信號分配及監(jiān)控手段、方式等方面也較為靈活、多變、全面。