搭建新型傳輸平臺系統

文丨王朝暉

（湖南廣播電視臺覆蓋傳輸中心，長沙 410003）

湖南廣電原有傳輸系統主要負責為有線前端、微波干線網、衛星上行站、無線發射臺傳輸提供各頻道信號源，很多線路還處于模數混合狀態，效果欠佳。近年來，湖南廣電數字化、高清化改造進展飛速，有6個頻道已實現高標清同播。2012年初廣電總局基本確定湖南省內10個地面頻道將采用異地加密本地上行的方式在直播星平臺實現衛星傳輸覆蓋。為適應技術的發展，職能的增加，新的傳輸平臺系統主要從以下幾個方面入手設計。

1 目標和任務

新方案從提高傳輸質量出發，改變當前各傳播方向分開處理，分離傳輸的局面，統一建設傳輸中心系統，盡量摒棄基帶信號傳輸，各頻道信號統一按需求編碼——復用打包——ASI光傳輸分發。保證所有傳統分發渠道的信號安全、穩定、優質，并適應新媒體分發渠道的發展需求。所有處理方式和接口嚴格按照行業技術標準規范執行；實現安全、優質、靈活傳輸。

新的傳輸平臺系統需完成的主要任務：（1）對湖南廣電本地現有18套電視節目進行MPEG-2編碼，統計復用輸出ASI傳輸至湖南省有線前端。（2）對湖南廣電18套本地節目進行H.264編碼，復用輸出ASI傳輸至地面數字電視發射機房。（3）湖南廣電本地現有6套電視節目中嵌入廣播信號，再進行MPEG-2編碼，送入省微波干線網。（4）本方案同時提供10套本地節目（嵌入10套立體聲廣播信號）的M[EG-2編碼信號給直播衛星平臺。（5）為IPTV、金鷹網等新媒體提供低碼率信號源。

2 需求分析

2.1 各渠道編碼碼率需求

（1）在有線網中每個流總碼率為38 Mbps，有效地最大碼率為32Mbps，包含6套節目，每套節目平均可編的最大碼率約為5.3 Mbps。（2）中星9B直播衛星平臺，頻率在17G，每個轉發器帶寬為36MHz，加密情況下最多可以傳輸12套節目，MCPC方式最大符號率設置Rs=28Mbps，QPSK方式調制，總數據率Rb=38.7 Mbps，廣播音頻、CA及其他輔助數據約0.7 Mbps，若是傳輸10套電視節目，每套節目MPEG2編碼碼率可達3.8 Mbps。（3）地面數字電視每個頻點可傳總碼率為22Mbps，除去開銷，傳12套節目，每套節目平均碼率為1.75 Mbps，湖南廣播電視臺從節目質量出發，實驗階段傳輸編碼暫時采用H.264方式，同時，為保證重點節目的收看質量，采用統計復用方式，將湖南衛視等頻道節目編碼1.8 Mbps。（4）省微波干線網為PDH網，提供一個34Mbps傳輸接口, 考慮后級傳輸網絡接口容量，TS流總帶寬不超過30Mbps，需一個單獨的MPEG-2復用流，通過一臺ASI->E3（34Mbps）接口適配器，實現此TS流送入PDH網絡進行傳輸。（5）IPTV集中播控平臺現在所需信號碼率為1.4 Mbps—1.6 Mbps；新媒體更低碼率和更低分辨率信號。

2.2 碼流的數量需求：

有線網18套節目全部入網，MPEG-2編碼，分三個流輸出；省微波干線PHD網需要MPEG-2流一個；直播星平臺10套節目打包成一個MPEG-2流；地面數字電視按兩個頻點計劃18個頻道分作兩個H.264流，按一個頻點計劃2個頻道打包成一個H.264流。IPTV平臺一個H.264流，其余新媒體預留兩個H.264輸出流。

碼流類型和數量綜合見下表：

編碼方式 碼率 輸出流的數量 去向MPEG-2 6Mbps 3 有線前端MPEG-2 3.8 Mbps 1 直播衛星平臺MPEG-2 3.8 Mbps 1 微波省干網H.264 1.8 Mbps 2 地面數字電視（老臺、岳麓山）H.264 1.6 Mbps 1 IPTV H.264 1.4 Mbps及更低 2 多屏媒體平臺

3 設計思路

傳統分發渠道對信號的安全要求、質量要求都很高，方案的設計首要考慮安全和優質，系統的穩定性。

系統需要MPEG-2和H.264兩種編碼方式的ASI流，但各種編碼方式流信號所需碼率有多種，這里有兩種方案可供選擇：一是為各種碼率需求分別建立一套編碼系統，這樣可以保證每一個渠道都得到該碼率下最好的信號質量，但缺點是系統復雜，造價高；二是 MPEG-2和H.264 兩種編碼方式都單獨編碼，輸出各類型所需的最高碼率的ASI流，其他同類型不同碼率的流通過轉碼的方式獲取，這種方式既可以保證有線網絡和地面數字電視的收看質量，又能兼容各傳輸渠道的碼率需求；系統較為簡單，性價比高。不足之處在于直播衛星平臺信號因轉碼損傷質量下降，同時由于系統集中，安全系數下降。

本文選擇第二種方式討論具體方案。

4 技術方案

系統框圖如圖：

方案具體各傳輸渠道信號處理過程。

4.1 有線網信號源編碼復用流程

對18套節目做本地優質、高效的MPEG-2標清編碼，編碼器采用N+M備份，M≥4.來自總控主18路信號直接送入主編碼器，來自總控18路備份SDI信號送入32*32調度矩陣。當主設備輸入信號丟失或設備故障時，通過系統網管，迅速將故障編碼器的參數下發給備份編碼器，并控制SDI矩陣實現SDI信號源的快速切換完成自動切換過程。主備編碼器分兩路分別輸出給主備兩臺千兆交換機，主備交換機輸出送入主備復用器。復用器將MPEG-2編碼信號打包為4個獨立TS流。其中三個TS流共包含18套節目，每個TS流6套節目，每個TS流經過ASI分配器后，通過主備光傳輸設備將復用器輸出主備信號分別送至廣達和國安兩個網絡公司前端機房；第4個TS流中包含節目和數量由用戶自行選擇（約為6套電視節目和6套立體聲廣播）。

18套電視節目節目MPEG-2標清編碼碼率平均為5.4Mbps，并通過設備統計復用功能保證重點頻道節目得到最低5.4Mbps、最高6.5Mbps的碼率需求，經復用處理，提供給網絡公司的前端系統。信號處理冗余備份充分，保證系統信號不中斷，有線前端不再對流信號拆包處理，直接進入調制級以減少信號損耗。

4.2 地面數字電視前端編碼復用系統流程

對18套本地節目進行H.264標清編碼壓縮處理，本部分編碼備份及切換與第一部分相同。主備編碼器輸出的主備信號送入后一級1+1主備千兆交換機，經過匯聚后再送入后級1+1主備復用器。考慮系統性價比，主備千兆交換機和主備復用器與第一部分采用相同設備。

通過主備復用器將18套H.264編碼節目打包復用為2個獨立TS流輸出，每個TS流9套節目。系統輸出主備信號通過信號分配后送入下一級：地面數字電視傳輸網絡機房、老臺機房和岳麓山機房。

4.3 直播衛星平臺信號源處理流程

直播衛星平臺直接取用MPEG-2（5.4Mbps）編碼ASI流，選取所需的10套節目和立體聲廣播信號通過主備復用器進行轉碼再復用，輸出MPEG-2（3.8Mbps）ASI信號流主備兩路至衛星上星站。

IPTV及新媒體按需求取用經轉碼的復用信號流，碼率一般在1.6Mbps以下。

5 總體技術規范及特點

5.1 適用標準

編碼復用系統的各項軟、硬件技術遵循現有的（或通用的）國家標準，或優于國家及國家廣電總局技術標準。若無相應的國家標準，則必須遵循國際標準、DVB組織、ITU-T有關技術標準與建議。

5.2 系統整體特點：

（1）系統安全性高：兩個部分編碼復用系統，獨立實現編碼器（卡）N+M備份，本系統設計信號共18路，N=18，M≥4。復用器1+1備份。可以設定輸入信號的優先級，編碼模塊發生故障時，可以保證高優先級的節目信號得到優先保證（2）系統完整、統一性：系統主要編碼、復用設備統一采用國際知名品牌，實現統一網管。（3）系統靈活性高：系統兩個部分編碼復用系統，共用復用器，由復用器提供不同信號給下一級系統使用。（4）系統可升級性：系統中設備相同型號的電路板應是可互換的，設備具有平滑升級途徑。（5）系統高性價比：系統采用多路編碼卡的機箱，機箱內可混插不同類型的編碼卡，如H.264和MPEG-2編碼卡可混插，提高機箱利用率。

6 總 結

此編碼復用傳輸系統方案是對原有系統的改造，提高了信號傳輸質量和穩定性，也適當考慮了新媒體發展對傳輸的需求，以平臺的形式，可為各種新的信號源需求提供接口，并具備可擴展性、可持續性。