DTMB 信源前端系統(tǒng)

吳煒穎，黃賢彬，黃樣華，韋偉軍，閆雙飛

（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺，廣西 南寧 530012）

0 引 言

廣西全區(qū)的地面數(shù)字電視（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）信源前端系統(tǒng)，承擔(dān)12 套中央電視節(jié)目、7 套廣西地方臺電視節(jié)目和8 套廣播節(jié)目集成分發(fā)至全區(qū)無線發(fā)射臺站的傳輸任務(wù)。為保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，確保全?。▍^(qū)）無線發(fā)射臺數(shù)字電視信號安全傳輸，廣西廣播電視無線傳播樞紐臺建設(shè)了一套高效率、高質(zhì)量、高穩(wěn)定性的DTMB 信源前端系統(tǒng)，進(jìn)行全方位的監(jiān)測，及時、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障并解決，消除安全播出隱患，更好地為廣播電視節(jié)目的傳輸和覆蓋服務(wù)。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

DTMB 信源前端采用科學(xué)高效、安全平穩(wěn)、智能切換、集中監(jiān)測、便捷管理、全I(xiàn)P 數(shù)字化、預(yù)擴(kuò)充擴(kuò)展等先進(jìn)理念，做到量大變小、多進(jìn)少出、智慧智能、又精又細(xì)、又穩(wěn)又牢，輕松實(shí)現(xiàn)對多路信號的匯聚、編碼、轉(zhuǎn)換、復(fù)用、碼流特征比對、自動切換輸出、實(shí)時告警推送以及臺站回傳音視頻實(shí)時監(jiān)聽監(jiān)看等功能[1]。DTMB 信源前端系統(tǒng)由主平臺和異地備平臺雙平臺組成，具備備平臺應(yīng)急切換保護(hù)、鏈路傳輸冗余備份保護(hù)、碼流備份保護(hù)、節(jié)目備份保護(hù)四層保護(hù)功能，以及全信號實(shí)時監(jiān)測報警系統(tǒng)保障，全方位地保護(hù)發(fā)射臺站信號安全，確保萬無一失。

DTMB 信源前端主平臺信號來源有點(diǎn)對點(diǎn)光纜傳輸、專用廣播電視信源環(huán)網(wǎng)傳輸以及衛(wèi)星傳輸?shù)?，備平臺信號來源有專用廣播電視信源環(huán)網(wǎng)傳輸、微波傳輸及衛(wèi)星傳輸?shù)萚2]，均具備多條鏈路、多種信號保障。

1.1 主平臺

作為地方無線發(fā)射臺主用信號，主平臺在硬件上采用1+1 冗余備份。主平臺具有3 路主備信號（主備衛(wèi)星信號、主備IP 信號、主備點(diǎn)對點(diǎn)信號）。同理，主平臺備路信號也具有備衛(wèi)星信號、備IP 信號、備點(diǎn)對點(diǎn)信號3 路信號。主、備路輸入信號分別經(jīng)過主、備匯聚交換機(jī)進(jìn)行匯聚后，將信號分別送到主、備IP 復(fù)用器進(jìn)行三選一節(jié)目備份，主IP 復(fù)用器輸出兩路信號分別送至主、備IP 切換器。同理，備IP復(fù)用器輸出兩路信號分別送至主、備IP 切換器，主、備IP 切換器分別進(jìn)行二選一作碼流備份。最終，主IP 切換器輸出信號到廣西各市縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)的無線發(fā)射臺站，備IP 切換器輸出信號作為應(yīng)急備份信號。主、備輸出均實(shí)現(xiàn)六選一自動切換，如圖1 所示。

圖1 主平臺信號配置

1.2 備平臺

作為主平臺的應(yīng)急備份輸出，備平臺在異地搭建，是一個獨(dú)立系統(tǒng)，具備安全性、完整性、可靠性等特點(diǎn)，可有效預(yù)防突發(fā)性自然災(zāi)害致使主平臺故障或鏈路故障造成的信號中斷。作為應(yīng)急備份平臺，備平臺在硬件上不做1+1 冗余備份，但在信號鏈路上與主平臺一樣，采用IP 復(fù)用器進(jìn)行多選一節(jié)目備份。IP 切換器將IP 復(fù)用器輸出的信號與主平臺應(yīng)急備份信號進(jìn)行二選一碼流備份輸出，保障主平臺與備平臺互備份。

2 系統(tǒng)功能介紹

2.1 四層嵌套保護(hù)功能

DTMB 信源前端系統(tǒng)具備異地平臺備份、傳輸鏈路備份、碼流備份、節(jié)目備份四層保護(hù)機(jī)制，充分保障DTMB 信源前端系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，保障信號安全、節(jié)目完整。

2.1.1 異地平臺備份

異地平臺備份是在異地搭建一套獨(dú)立、完整的備份DTMB 信源前端系統(tǒng)，其輸出內(nèi)容與主平臺完全一致。在主平臺因自然災(zāi)害或其他外部原因出現(xiàn)故障，導(dǎo)致完全斷聯(lián)、隔離，無法輸出信號狀態(tài)下，由備平臺應(yīng)急輸出信號至無線發(fā)射臺，保障臺站信號不中斷。

2.1.2 鏈路冗余備份

鏈路冗余備份是指為保障信號傳輸?shù)陌踩头€(wěn)定，在廣電網(wǎng)絡(luò)保障光纜傳輸?shù)那疤嵯?，結(jié)合實(shí)際，搭建專用的廣播電視信源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，重點(diǎn)保障傳輸鏈路安全穩(wěn)定。廣播電視信源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)由10G SDH 設(shè)備組網(wǎng)，采用返回式雙向1 ∶1 復(fù)用段保護(hù)（Multiplex Section Protection，MSP）保護(hù)技術(shù)，正常狀態(tài)下，主路由為工作路徑，備路由為保護(hù)路徑。當(dāng)工作路徑故障，各節(jié)點(diǎn)間發(fā)送和接收業(yè)務(wù)無縫倒換到保護(hù)路徑，確保業(yè)務(wù)傳送的不間斷。當(dāng)工作路徑恢復(fù)正常，業(yè)務(wù)自動從保護(hù)路徑倒換回工作路徑正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)單方向光纜中斷不影響業(yè)務(wù)傳輸，保障信號傳輸?shù)姆€(wěn)定。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 廣播電視信源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)

2.1.3 碼流備份

DTMB 信源前端系統(tǒng)采用先進(jìn)的哈雷IP 切換器進(jìn)行碼流備份。IP 切換器根據(jù)碼流信息中的290告警、節(jié)目PID 碼率、CRC 錯誤等進(jìn)行二選一切換，并具備斷電直通功能。290 告警可以檢測到節(jié)目黑屏、靜幀、馬賽克、畫面不流暢等問題，PID 碼率門限則可以判斷每個節(jié)目的中斷情況。TS over IP 信號分別從網(wǎng)口1 和網(wǎng)口3 進(jìn)入IP 切換器，在內(nèi)部處理后經(jīng)Switch 開關(guān)進(jìn)行二選一，可選擇網(wǎng)口2 或者網(wǎng)口4 輸出。主信號從網(wǎng)口1 進(jìn)入，備信號從網(wǎng)口3 進(jìn)入，從網(wǎng)口2 和網(wǎng)口4 同時輸出。其中，網(wǎng)口2的信號用于往下傳輸，網(wǎng)口4 的信號傳輸至多畫面設(shè)備進(jìn)行同步監(jiān)測。碼流備份如圖3 所示。

圖3 碼流備份示意圖

2.1.4 節(jié)目備份

DTMB 信源前端系統(tǒng)采用IP 復(fù)用器對主平臺6 路信號進(jìn)行互備份[3]。主平臺3 路主信號進(jìn)主設(shè)備、3 路備信號進(jìn)備設(shè)備，經(jīng)過主備IP 復(fù)用器三選一節(jié)目備份和主備IP 切換器二選一碼流備份后，最終實(shí)現(xiàn)六選一輸出。在節(jié)目復(fù)用過程中，利用IP 復(fù)用器節(jié)目備份功能做節(jié)目備份處理，根據(jù)每套節(jié)目有效碼率判斷節(jié)目是否中斷，保障每個節(jié)目都能自動切換，不因單個節(jié)目信號丟失而造成停播，如圖2所示。

2.2 主、備平臺全信號實(shí)時監(jiān)測功能

主、備平臺信號經(jīng)過IP 化改造后，各節(jié)點(diǎn)信號接入監(jiān)測系統(tǒng)。

主平臺建立自動化監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測DTMB前端系統(tǒng)的碼流故障和節(jié)目故障。發(fā)生碼流中斷、節(jié)目中斷、節(jié)目靜幀、無音頻、無視頻等故障時，系統(tǒng)立即將告警信息推送到告警多畫面設(shè)備上，以大屏的方式呈現(xiàn)，同時附有聲音提示告警。值班人員或運(yùn)維人員可以根據(jù)故障信息，有效、及時地處理問題，排除隱患，保障安全播出。

備平臺作為無人留守機(jī)房管理，節(jié)省人力維護(hù)。為保障運(yùn)行穩(wěn)定，備平臺同步輸出一路信號至主平臺進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異地備平臺故障信息，并按應(yīng)急預(yù)案處理，防患于未然，保障安全播出。

3 DTMB 信源前端系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 碼流比對技術(shù)

DTMB 信源前端系統(tǒng)的最終目的是傳輸安全、完整、可靠的信號給各無線發(fā)射臺[4]。為能了解信號最終到達(dá)發(fā)射臺情況，選取一個臺站，通過微波鏈路將臺站信號返傳回主平臺，與監(jiān)控平臺輸出信號做實(shí)時碼流比對，實(shí)時獲取臺站信號狀態(tài)，避免出現(xiàn)傳輸鏈路中間環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障導(dǎo)致平臺輸出信號正常而臺站端接收信號異常的情況出現(xiàn)，進(jìn)一步保障臺站信號完整、安全。

3.2 全I(xiàn)P 化技術(shù)

IP 化通信技術(shù)是全球主流傳輸方式，具備布線少、結(jié)構(gòu)精簡、管理方便、適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、支持業(yè)務(wù)擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。DTMB 前端信源系統(tǒng)與時俱進(jìn)，信號匯聚、轉(zhuǎn)發(fā)、復(fù)用、輸出、監(jiān)控等傳輸方式均采用IP 化技術(shù)[5]。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，IP 化技術(shù)能夠給后期業(yè)務(wù)擴(kuò)展提供便利。對于增加的業(yè)務(wù)，只需要使用雙絞線或者尾纖接入交換機(jī)，即可完成業(yè)務(wù)擴(kuò)展。

4 結(jié) 語

針對廣西無線發(fā)射臺站點(diǎn)多、覆蓋面廣、用戶分散、用戶量大、維護(hù)難、人工成本高等問題，廣西廣播電視無線傳播樞紐臺對DTMB 信源前端系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用性研究，采用先進(jìn)理念，實(shí)現(xiàn)對多路信號的匯聚、編碼、轉(zhuǎn)換、復(fù)用、碼流特征比對、自動切換輸出、實(shí)時告警推送、臺站回傳音視頻實(shí)時監(jiān)聽監(jiān)看等功能。經(jīng)過近三年的應(yīng)用與服務(wù)，DTMB信源前端系統(tǒng)高效率、高質(zhì)量、高可靠特性逐一展現(xiàn)。預(yù)留性的接口設(shè)置，為今后功能擴(kuò)充提供有利準(zhǔn)備；全方位的信號監(jiān)測，及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障并解決，消除安全播出隱患，大幅度降低設(shè)備運(yùn)維成本，提高生產(chǎn)效率。DTMB 信源前端系統(tǒng)具有一定的先進(jìn)性、前瞻性和應(yīng)用推廣價值，能夠?yàn)檫M(jìn)一步保證安全播出工作做出重要貢獻(xiàn)。