DTMB地面數字電視前端信源平臺多系統自動切換輸出的設計與實現

（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺）

1 引言

DTMB-地面數字電視前端系統是架構無線數字電視平臺的重要組成部分，大體由衛星接收機、編轉碼器、復用器、監測四個部分組成。為推進數字電視平建設，根據國家廣電總局和廣西新聞出版廣電局的要求，廣西DTMB地面數字信源前端平臺系統負責傳輸12套中央電視節目和7套廣西地方電視臺節目，采用AVS+視頻壓縮編碼方式。廣西信源前端平臺系統肩負著傳送數字廣播電視節目信源信號到廣西全區各地無線廣播電視發射臺，在安全播出方面有極高的要求，為達到系統的不間斷輸出，系統采用主用信源平臺+異地備用信源平臺的方式實現。

2 系統框架

圖1 系統拓撲圖

中心前端信源平臺作為主用信源，為確保全區信號源傳輸的可靠性，配備1+1模式，有主備兩路同時輸出，而異地備份平臺作為備份系統，配備一套系統備用輸出模式，和主用系統形成互為備份。中心前端信源平臺的主路信源輸出直接到達網絡傳輸始端，而備路信源輸出先到達異地備份信源平臺，和異地備份系統的信源輸出一起送到IP切換器，經IP切換器后選擇輸出一路正常信源到網絡傳輸始端。這兩路信號在網絡傳輸終端匯聚后，經過雙發選收的工作方式選擇一路IP節目源包輸送到廣西全區無線發射臺站，本系統的傳輸網絡用的是SDH干線網，如圖1所示。

3 主用信源平臺前端主備雙系統

3.1 中央節目衛星信源接收系統

該系統節目來源主要采用集中式衛星接收機接收，千兆IP輸出模式。衛星接收天線用于接收中星6B和中星6A。

目前中星6A上分兩個頻點傳送12套中央AVS+電視節目，第一個頻點傳輸中央8套節目，第二個頻點傳輸中央4套節目。搭建主備兩座衛星天線接收中星6A信號，用AVS+衛星接收機解密出12套中央節目，通過IP輸出口傳送到主備信源三層交換機。中星6B上分四個頻點傳送12套中央電視節目，其編碼格式為MEPG2和MEPG4，需經過標清編轉碼器轉碼成AVS+信源，經過統計復用器后，通過IP輸出口傳送到主備信源三層交換機。

通過接收中星6A和中星6B上的12套電視節目，完成了中央電視節目的主備不同信源上的實現，有效地避免了日凌期間衛星信號中斷中央電視節目無信源輸入的問題。

3.2 AVS+編轉碼系統

目前前端信源編碼標準有MPEG-2、H.264、AVS和國內推薦標準AVS+，AVS+擁有自主知識產權，AVS+編碼器的產業鏈也在逐步成熟。按照國家關于DTMB-地面數字電視編碼格式的規定，本系統采用AVS+的方式進行信源編碼，在頻點資源有限、節目傳輸碼率和單個頻點總碼率已經確定的前提下，采用AVS+編轉碼器對節目進行壓縮以達到適合的接收效果。AVS+標清實時編轉碼器，是基于新一代音視頻編碼標準AVS+的標清實時編碼、轉碼設備，在低碼率下提供高質量的標清視頻圖像。

數字電視信源前端采用的是AVS+編碼方式的IP信號輸出，需要將SDI、MEPG2、MEPG4格式的信源編轉碼為AVS+信源輸出。廣西電視臺的7套標清SDI信號，經過兩芯點對點的光纖傳送到信源中心平臺，通過SDI光收機解調出7路SDI信號，經標清編轉碼后輸出到主備IP統計復用器，復用后的傳送到主備信源三層交換機。

廣西地方臺的節目接收部分，除了SDI信號點對點傳輸方式外，還通過SDH光纖網絡傳輸了已經編碼好的IP數字信號，其編碼格式為AVS+，不需要再本系統再次編碼。

3.3 節目復用和輸出

中央節目和廣西省臺節目同時送到主備IP復用器，將12套中央節目和7套廣西當地節目一起復用后經過主備機交換機輸出，再由主備交換機分別輸出到主備SDH輸出口，信號走向如圖2所示。

4 異地備份信源平臺前端系統

異地備份信源前端系統的作用，主要作用是當中心平臺的信源系統完全崩潰無法輸出信源時，自動切換到異地備份信源輸出，保證數字電視信源的不間斷傳輸。

異地備份信源系統的中央電視節目來自中星6A和中星6B上的中央電視節目，這個和中心平臺的情況一樣，中星6B的信號需要編轉碼成AVS+格式的節目。異地備份信源系統的廣西地方臺節目，接收來自SDH的IP信號，該信號已經由廣西電視臺編碼成AVS+。

中心平臺的備路輸出信源和異地備份信源輸出一起接到IP切換器，經IP切換器選擇一路正常的信號輸出。該系統IP復用器具備輸入延時補償功能，能夠同時分析延時輸入的視頻流。如果某一個輸入的視頻流被檢測到有故障，該設備能夠補償時間差，并無縫切換到另一個沒有故障的視頻流，不會干擾到終端用戶。如圖3所示。

圖2 主用信源平臺前端信源系統拓撲圖

圖3 異地備份信源前端系統拓撲圖

5 中心平臺+異地備份平臺傳輸模式和切換機制

子網連接保護（SNCP）是指對某一子網連接預先安排專用的保護路由，一旦子網發生故障，專用保護路由便取代子網承擔在整個網絡中的傳送任務。SNCP的子網是廣義上的子網，即一條鏈或一個環都是一個子網。在網絡結構日趨復雜的情況下，SNCP是唯一的可適用于各種網絡拓撲結構且倒換速度快的業務保護方式。SNCP保護具有成本低、無需APS協議支持、組網靈活、系統簡單等突出的特點。這些突出的優點使得SNCP在當今的通信領域擁有廣泛而靈活的應用。

SNCP在網絡中的配置保護連接方面具有很大的靈活性，能夠應用于干線網、中繼網、接入網等網絡，以及樹形、環形、網狀的各種網絡拓撲，其保護結構為“1+1”方式，即每一個工作連接都有一個相應備用連接。

SNCP每個傳輸方向的保護通道都與工作通道走不同的路由，如圖4所示，中心信源平臺和傳輸終端之間通過SNCP傳送業務，即節點中心信源平臺通過橋接的方式分別通過子網1（工作SNC）和子網2（保護SNC）將業務傳向節點傳輸終端，而節點傳輸終端則通過一個倒換開關按照倒換準則從兩個方向選取一路業務信息。SNCP采用的是雙發選收的工作方式。

平時正常工作時，由中心信源平臺的主路輸出信號到下面無線發射臺站，當主路輸出故障或者子網1光纖網絡故障時，由異地備份信源平臺輸出信號。由于SNCP的倒換速度快，可以有效的保證主備信號實現快速切換。

6 結束語

隨著數字電視技術的飛速發展，各省市都在組建地面數字電視前端信源系統，本文介紹了DTMB地面數字電視前端信源系統的組成原理和多系統自動切換的設計和實現，闡述了各主要部分的功能，系統充分考慮了整個前端系統和設備的穩定性和系統安全性，采用中心平臺+異地備份的模式，為地面數字電視前端信源的不間斷傳送提供了有力的保障，以期促進我國無線數字電視前端系統的科學發展。

圖4 前端信源多系統自動切換拓撲圖