數字電視地市前端平臺IP化建設研究

摘要：本文以河北省網(wǎng)規劃建設IP數字電視平臺為背景，論述了由傳統DS3 信號到基于IP方式的數字電視傳輸前端的平臺升級改造，以邯鄲公司為例，闡述了IP傳輸平臺相對于傳統的DS3 平臺，其優(yōu)勢明顯。

關(guān)鍵詞：數字電視；IP；前端平臺

1 引言

近年來(lái)，隨著(zhù)人們生活水平的提高，數字電視也逐步加快了發(fā)展的步伐。發(fā)展至今，DVB平臺的建設更加趨于理性化、科學(xué)化。以往數字電視前端傳輸平臺的建設都是采用傳統基于DS3 的傳輸方式，但是隨著(zhù)數字電視內容的增多和新興業(yè)務(wù)的發(fā)展，傳統的以DS3 為基礎的傳輸方式已經(jīng)很難適應快速發(fā)展的數字電視新業(yè)務(wù)，尤其在功能擴展方面存在很大的局限性。正因如此，河北廣電網(wǎng)絡(luò )集團公司決定從上到下、從省到市，采用IP組播技術(shù)傳輸方式代替原有的DS3 傳輸。本文以河北省網(wǎng)整體規劃為背景，以邯鄲公司平臺建設為例，闡述DS3 傳輸平臺到IP傳輸平臺的升級改造建設，以及新舊傳輸平臺的特點(diǎn)。

2 河北省網(wǎng)數字電視地市前端傳輸平臺構建規劃

根據省網(wǎng)規劃，所有的高清/標清節目通過(guò)IP方式傳輸到邯鄲前端H3C5500 核心交換機上，再通過(guò)Pro9k插入EMM/APS/NIT，然后進(jìn)入IPQAM調制。本地節目IP/DS3 信號都將進(jìn)入Pro9k，經(jīng)過(guò)再編碼、復用、加擾處理之后通過(guò)IP板卡輸出節目傳輸流信號到哈雷QAM調制器NSG9000-40G；調制后輸出RF射頻信號到本地HFC。

3 邯鄲公司前端機房播出平臺建設

3.1 編碼器的原理與配置

邯鄲公司前端機房配備哈雷編碼器兩臺Ion，為1+1 備份機制。（1 ）編碼器的原理編碼器是將原始信號或數據元素進(jìn)行數字編碼制作，轉換為可用以傳輸和存儲的信號形式的設備。編碼器原理圖如圖1 所示。（2 ）編碼器的配置IP地址：參照省網(wǎng)規劃IP地址表配置邯鄲公司地址。編碼器的兩個(gè)Gbe端口設置為獨立IP地址，并且分屬不同網(wǎng)段（子網(wǎng)）。輸出方式：編碼器的輸出為雙端口主/備GbE，其兩個(gè)端口同時(shí)輸出，即“Dual”工作模式，分別到主/備核心交換機，然后傳給主/備Pro9k復用器。設備備份：4 路本地電視和4 路廣播信號通過(guò)音視頻分配器，各分成兩路，一路提供給主編碼器，另一路提供給1602 音視頻切換器。備份編碼器的輸入信號來(lái)自1602 音視頻切換器，通過(guò)1602 的切換，備份編碼器可以接收4 路電視和4 路廣播信號，達到2+1 備份的目的。輸出信號：每路電視信號編碼后，都輸出獨立的組播，便于其他系統的利用，如錄播系統、時(shí)移系統、檢測系統等。

3.2 復用器的原理與配置

邯鄲公司的前端系統包括兩臺Pro9k，組成1+1 備份。復用器的原理圖如圖2 所示。3.2.1 原理說(shuō)明（1 ）邯鄲前端系統Pro9k配置有4 個(gè)DS3 端口。DS3 板卡第一端口分配給本地EPG輸入，第二端口、第三端口分配給本地其他DS3 信號，第四端口為Pro9k的信號輸出。（2 ）邯鄲本地節目在Pro9k復用加擾后，輸出IP組播信號給IPQAM調制。（3 ）EMMI和ECMG都在省中心機房，與Pro9k的ETH2 進(jìn)行遠程連接加擾。Pro9k除加擾本地節目外，同樣為地市的所有傳輸流提供EMM信息。（4 ）復用器IP輸入信號來(lái)自省網(wǎng)和本地。省網(wǎng)的IP信號中，包含省網(wǎng)的標清節目和高清節目信號。本地信號包括LECTRO90000 編碼器輸出、衛星接收機的輸出、APS服務(wù)器輸出及其他IP信號，提供這些IP信號的設備除LECTRO90000 外，都是單端口IP播出設備。（5 ）復用器的DS3 信號來(lái)自本地，包括EPG服務(wù)器播出、本地其他復用器、本地接收機等。3.2.2 配置說(shuō)明（1 ）NIT配置本地網(wǎng)絡(luò )的NIT表經(jīng)本地ION編碼器生成并傳送至復用器。NIT表包含每個(gè)網(wǎng)絡(luò )中的所有頻率信息及調制信息，還包含很多的私有描述符。私有描述符主要用于A(yíng)PS、VOD、機頂盒的升級、區域限播、節目搜索提示等。（2 ）SDT配置根據需要生成相關(guān)的中文節目信息，并在相關(guān)節目名稱(chēng)下插入隱藏描述符。由于網(wǎng)管不支持中文輸入，所以系統利用EPG播發(fā)服務(wù)器來(lái)產(chǎn)生SDT中文信息送至復用器。根據不同地區需要，SDT可插入私有描述符進(jìn)行機頂盒的區域控制。（3 ）設備備份Pro9k采用1+1 備份機制，Pro-A的輸出信號在主H3C5500 交換機上，Pro-B輸出信號在備H3C5500 交換機上。由于兩臺設備同時(shí)輸出，所以無(wú)需手動(dòng)干預設備的主/備切換。（4 ）Gbe端口備份Gbe板卡共4 個(gè)Gbe端口，分為兩對，每對都為主/備關(guān)系。在系統中，交換機、Pro9k、IPQAM的工作方式都設置為IGMPV3 ，組播輸入設置時(shí)，必須填寫(xiě)IPSource。IPQAM的每個(gè)組播輸入只支持兩個(gè)IPSource，分別填寫(xiě)Pro9k-A/B的輸出口地址。（5 ）Gbe端口流量Gbe板卡共4 個(gè)Gbe端口，每個(gè)端口支持雙工方式，即輸入輸出碼率可達1Gbps，但整個(gè)板卡處理能力為2Gbps，約40 個(gè)TS的處理能力。如果4 個(gè)端口獨立工作，則最好每個(gè)端口分配約10 個(gè)TS輸出；若分兩對主/備端口，則每對端口約20 個(gè)TS輸出。在此特別要注意每個(gè)TS按38Mbps計算，板卡工作時(shí)留部分余量。

3.3 前端平臺交換機

邯鄲公司前端系統的交換機主要有H3CS5500 、Cisco3560 等設備。3.3.1H3CS5500 （1 ）配置原理H3CS5500 交換機用來(lái)進(jìn)行IP組播信號的核心處理與轉發(fā)，其配置原理圖如圖3 所示。（2 ）端口分配1-16 端口用于IPQAM和Pro9k為VLAN100 ；17-32 端口用于本地信號、Trunk、省回傳等。（3 ）原理說(shuō)明第一，VLAN100 中包括IPQAM、Pro9k，防止其他設備的干擾。省網(wǎng)IP信號可以在VLAN100 里接收，其他VLAN或三層端口都不能接收；復用器Pro9k接收省網(wǎng)信號，輸出信號在VLAN100 里轉發(fā)給IPQAM；其他VLAN可以接收Pro9k輸出的信號；Pro9k的Gbe端口IP地址與VLAN100 端口地址在相同網(wǎng)段（子網(wǎng)）。第二，雙端口同時(shí)播出的設備端口連接在交換機的三層端口，且這兩個(gè)端口的網(wǎng)段（子網(wǎng)）不同。三層端口的信號不能在兩個(gè)交換機之間互通。第三，VLAN110 中是本地單端口IP輸出信號，如衛星接收機、單端口編碼器、單端口復用器等輸出的IP信號。這些設備的輸出IP端口地址與VLAN110 端口在相同網(wǎng)段（子網(wǎng)）。第四，VLAN120 是專(zhuān)門(mén)給APS播出使用的，APS播出地址與VLAN120 端口在相同子網(wǎng)。第五，VLAN130 用于信號回傳省網(wǎng)，主要用于本地節目的回傳。第六，Trunk端口在VLAN110/120 通過(guò)，本地單端口IP播出的信號都會(huì )接入VLAN110 或120 ，其目的是通過(guò)Trunk在兩個(gè)交換機之間傳遞。如果主交換機失敗，可以將VLAN上的線(xiàn)纜接在備份交換機的相同位置。第七，Pro-A的主輸出口在主交換機，Pro-B的主輸出口在備交換機。這樣可以保證兩個(gè)交換機都有調制器需要的信號，某個(gè)復用器的失敗不會(huì )影響調制器的工作。第八，VLAN接口和三層接口啟動(dòng)IGMPv3 、PIM-SM協(xié)議。3.3.2Cisco3560Cisco3560 交換機為加擾交換機，同時(shí)與省中心機房的CA設備通信。Pro9k的加擾端口連接在該交換機上。

4 基于IP組播技術(shù)傳輸的數字電視前端特點(diǎn)

與傳統DS3 信號傳輸方式不同，基于IP的傳輸方式具有很多特點(diǎn)。采用IP傳輸方式具有非常明顯的優(yōu)勢，具體如下。（1 ）IP傳輸平臺系統結構相對簡(jiǎn)單，摒棄了DS3 系統間復雜的設備連線(xiàn)，原系統的矩陣和跳線(xiàn)架凌亂復雜，更換為IP傳輸平臺后節省了大量的機柜空間，減少了信號傳輸環(huán)節，降低了跳線(xiàn)之間的故障率，使系統簡(jiǎn)潔明了，更易于管理和維護。（2 ）采用主/備交換機代替了DS3 系統中的交換矩陣，交換機采用1+1 熱備份機制，提高了系統運行的安全性和傳輸信號的保障率，使平臺系統運行更加可靠、穩定。（3 ）IP傳輸方式平臺提高了整個(gè)平臺的靈活性，利用IP流傳輸電視信號，實(shí)現傳輸設備的安放位置相對靈活，編碼器、復用器、調制器等只要保障了傳輸鏈路，設備可隨意安放，提高了系統的模塊化管理。以視頻會(huì )議業(yè)務(wù)為例，編碼器可以放在會(huì )議直播中心，把會(huì )場(chǎng)信號轉成IP后，再直接轉成光信號送回前端機房的交換機，復用并調制到用戶(hù)網(wǎng)；也可以把編碼器放在前端機房?jì)?，?huì )場(chǎng)信號通過(guò)光傳輸回至機房編碼器，輸出IP信號送至交換機，復用調制到傳輸網(wǎng)。（4 ）IP傳輸方式相對于傳統DS3 平臺來(lái)說(shuō)增強了系統的擴展性，利于數字電視新業(yè)務(wù)的開(kāi)展。IP傳輸平臺可輕松實(shí)現新電視業(yè)務(wù)的配置傳輸等。（5 ）減少了邯鄲公司機房前端傳輸平臺成本投入，傳統DS3 平臺中的切換矩陣成本比較大，IP傳輸平臺的交換機相對來(lái)說(shuō)投資成本少，并且平臺結構簡(jiǎn)化，所占機柜空間也大大減少，節約機房使用成本，節省投資。后期新業(yè)務(wù)開(kāi)展同樣直接使用IP平臺的GE接口，不需要額外的設備。同時(shí)利用IP技術(shù)，可以更有效地管理傳輸帶寬資源。

5 結語(yǔ)

邯鄲公司前端平臺IP化已經(jīng)完成，并且已經(jīng)安全運行日?；?，直播平臺IP化是大勢所趨，IP化系統運行穩定，相對于DS3 傳輸平臺而言，不拘泥于設備安放位置，模塊化管理靈活，特別是在對數字電視新業(yè)務(wù)、新功能的拓展方面，傳統方式是不可比擬的，邯鄲公司用自己的經(jīng)驗來(lái)證明，在數字電視新業(yè)務(wù)快速發(fā)展的今天，數字電視IP化可以說(shuō)是最佳的選擇。

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