數字電視IP前端機房建設

【摘 要】隨著技術的不斷發展，數字電視因為頻道多，內容豐富，已經越來越多的進入到用戶家中，但傳統數字前端在功能和擴展等方面還存在著一些不足。面對數字電視發展的迫切要求，新一代數字電視的傳輸技術構建了基于IP技術的多功能、集成式數字電視前端，為有線電視網絡多功能業務的開展提供了平臺。

【關鍵詞】數字前端 IP技術 IPQAM

近年來，隨著人們生活水平的提高，數字電視也逐步加快了發展的步伐。發展至今，DVB平臺的建設更加趨于理性化、科學化。以前數字電視前端傳輸平臺的建設都是采用傳統基于ASI的傳輸方式，這種方式經過發展、使用，技術已經比較成熟，但是隨著數字內容的增多和新興業務的發展，傳統的以ASI為基礎的傳輸模式已經很難適應快速發展的數字電視新業務，尤其在功能擴展方面存在很大的局限性。三網融合技術的不斷發展，使得IP技術的應用得到了極大的擴展，基于IP傳輸方式的數字電視平臺已經非常成熟并被大量的商用。我們研究了IP技術與數字電視技術融合的發展趨勢并結合自身的需求，提出了多功能、集成式數字電視前端的建設方案。

一、數字IP前端傳輸平臺及其優勢

傳統的數字電視前端主要由節目源接收、節目源處理、節目源輸出三部分組成。每一個部分都是由單個機架單位1（RU）或2（RU）的設備來實現，各設備通過標準數據連接線進行級聯，系統配置按單個頻道進行，因此不可避免地將寶貴的頻道資源分割開來，造成系統業務在各個頻道之間無法進行靈活調度。如果要增加功能和容量，需要再購置設備，轉接進入前端網絡。隨著網絡業務規模的擴大，前端網絡的拓撲將會很龐大。

另外，傳統前端如果要實現節目的調度等的操作必須配置ASI切換矩陣，ASI切換矩陣只是某個ASI傳輸流的切換，并不涉及傳輸流中的節目層，也不能改變各傳輸流的組成。

新型前端如左圖所示，采用MPEG over IP路由交換技術，無需ASI切換矩陣即可進行信號的切換調度等，大大簡化了網絡拓撲結構，所涉及的可以是傳輸流層，也可以是節目層，甚至是某個獨立的PID。此外，其路由交換不僅僅針對ASI傳輸流（MPEG），也可以是來自快速以太網（FE）和/或千兆以太網（GbE）的IP信號。

IP前端設備的集成化不僅使設備的數量大大減少，也減少了機架的數量，節省了機房空間和電能的消耗。同時，在UPS電源的選擇上也大大降低了要求。在運營維護上也大大節省，新型前端組網、連線比較簡單，所以在出現故障時方便檢查，維護人員可在很短的時間內發現并解決問題，大大節省了維護運營的人力成本。在正常運行中集成設備對機房環境的要求也比較低，僅散熱要求一項相比單機設備系統可節省在50%以上。

在系統安全性上，IP前端所有核心設備均可采用智能備份，采用1：1交叉堆疊熱備份的IP組網形式來完成系統備份，在主備路系統不同設備都出現故障時仍可保證系統穩定運行。

組網先進性，IP前端系統組網采用ASI+IP方式，所有節目集中調度處理，可任意完成頻點規劃。兼顧ASI與IP組網，可以平滑升級到全IP組網。IP組網是目前先進的組網方式，便于未來各種增值業務的加載和融合，是三網融合中廣電系統的基礎。業務規劃方便，業務分發不受物理組網結構的限制，通過后臺軟件的操作實現，方便易用。

采用IP傳輸方式后系統靈活性大大提高。利用IP傳輸數字電視節目，系統組建將變得更加靈活，編碼器、復用器、調制器等設備可以集中放置在中心機房也可以隨意放置在遠端任何有IP網絡的地方，比如編碼器，平時可以放置在機房使用，若某個地方要進行重要會議直播，則可以把編碼器直接放在現場，在現場進行節目錄制、編碼后以IP方式送到前端機房，下次別的地方有重要報道就直接到其它地方進行現場節目編碼再傳輸，這樣就非常方便。QAM調制器也是可以用類似的方法。

如果總前端使用IP傳輸方式，可以將復用器輸出的IP信號通過IP傳輸網直接送到分前端，分前端只需使用IPQAM對信號進行接收、調制后送入當地HFC網絡就可以了；如果幾個地市同時使用IP傳輸方式，還可以把重要的電視節目打包后送入IP傳輸網進行互相備份。

相應地各個分前端除了將本地廣播節目調制為射頻信號輸出，同時將主前端的其他節目信號和VOD節目數據及語音和Internet數據使用IP方式通過IP光網絡傳輸到光節點。在各個光節點的邊緣IPQAM調制后輸出到同軸電纜上。在這種網絡中邊緣QAM的接口功能將更為豐富，不僅能夠處理針對VOD應用的SPTSoverIP和經過SDV（SwitchDigitalVid-

eo）服務調度的MPEG-2廣播節目，還將能夠處理DOCSIS3.0中定義的M-CMTS下行的IPoverMPEC數據，成為CMTS的下行通道。這樣的結構將帶來以下優點。

1、基于SDV的節目調度可以使得收視率較低的頻道只有在用戶請求收看后才進入Cable網絡，不會永遠占用網絡寶貴的帶寬資源，使得網絡公司提供這種節目成為可能，從而提高用戶滿意度。

2、DOCSIS3.0可以動態捆綁多個QAM通道帶寬，為用戶提供高達數百兆的IP數據下行速度。

3、在網絡邊緣進行廣告插入，使得針對特定用戶的廣告插入成為可能，進一步提高廣告的營銷收入。

4、使得光節點以下的帶寬可以在VOD、SDV、DOCSIS3.0等不同應用之間動態的調度，從而提高了網絡的利用率。

二、涇縣數字電視前端IP傳輸平臺介紹

正是由于IP傳輸方式具有以上優點，涇縣廣播電視臺于2012年底采用高斯貝爾公司新一代數字電視設備搭建了數字電視前端IP傳輸平臺。節目規模為13個模擬頻點，能夠傳輸數字電視節目約120套，實際傳輸81套電視節目和7套廣播節目。節目由中央、省級衛視、本地節目、付費節目等組成。81套節目包括：中央及各地衛星節目51套；省、市及本縣節目10套；其它節目20套。系統由衛星接收機、編碼器、ASI轉IP適配器、復用加擾器、IPQAM調制器、網管等構成。系統描述如下：

1、節目流程

CCTV-1、2、7、10、11、12、音樂為透明的統計復用流，通過一臺衛星接收機接收產生IP傳輸流通過華為交換機送入復用加擾器；CCTV-3、5、6、8、新聞及少兒頻道是加密的統計復用流，通過5臺解密衛星接收機接收，產生MPTS傳輸流通過ASI轉IP適配器轉換成IP信號送入復用加擾器；CCTV-4、9等為透明節目流，通過衛星接收機產生TS over IP傳輸流進入華為交換機，調度后送到復用加擾器中。

市網絡公司送來的數字電視信號通過大卡機接收后直接轉換成IP信號送入復用加擾器。

本地節目首先送入編碼器時行編碼，編碼后輸出ASI信號進入ASI-IP轉換設備，變換成IP信號后通過交換機送入復用加擾器。

根據以上內容，使用主備2臺復用加擾器來完成對節目的復用、加擾以及再編碼處理。所有的節目均轉換為IP信號后送入華為交換機進行匯聚，再分別送入2臺主備復用加擾器GM-8000中。每一臺GM-8000通過IP輸入接收信號，通過再編碼、復用、加擾處理之后通過GbE口輸出IP信號通過華為交換機傳輸到IPQAM，調制后輸出RF射頻信號到HFC網絡。

2、EPG信息插入

EPG在本地GI-2850處進行插入。由服務器編輯好的EPG信息通過IP方式送到華為交換機，經過GI-2850處理后送入GM-8000，分插到各個所屬的節目流中。

3、CA加擾功能的實現

多功能的GM-8000同時具有節目加擾功能，每個設備提供相應節目流的加擾通道，CA廠家生成的加密信息（ECM，EMM），可通過GM-8000的接口輸入，實現與CAS集成及對節目的加擾和加密功能。

4、網絡管理

通過高斯貝爾公司的新一代網管系統，實現編碼器、衛星接收機、復用加擾器、QAM調制器等主要前端系統設備的1：1、N：1和N：M備份。

5、設備備份

復用加擾器GM-8000和IPQAM調制器的備份采用1：1備份。系統中的華為交換機采用雙機1+1熱備份，整個系統通過網管系統進行配置和監控。

以上就是我臺DVB傳輸平臺的相關介紹。

三、總結和展望

通過以上介紹我們可以看出，基于IP的數字電視前端傳輸平臺與傳統ASI傳輸平臺對比，擁有非常多的優點和特性，特別是在對數字電視新業務、新功能的拓展方面具有傳統方式不可比擬的優勢，所以在數字電視新業務快速發展的今天，搭建基于IP傳輸方式的數字電視前端平臺將會是廣電數字電視平臺理想的選擇。

參考文獻

①ETSE，TS 102 812.Ditital Vidie Broadcasting（DVB）；ITU-T G.703；ITU-

T J.83

②劉達、龔建榮 編著：《數字電視技術》，電子工業出版社，2005

③姜秀華、張永輝：《數字電視原理與應用》，人民郵電出版社，2003

④杜百川：《數字電視原理與設備》，河南科學技術出版社，1990

⑤樊昌信：《通信原理（第四版）》，國防工業出版社，1995

（作者單位：涇縣廣播電視臺）

責編：姚少寶