基于IP碼流多發射臺信號傳輸方案的實現

滕波 連云港廣播電視臺

1. 引言

連云港廣播電視臺下屬多個無線發射臺站，承擔模擬電視、調頻廣播和中波廣播的傳輸覆蓋任務。各個臺站的信號系統多樣化，在對系統進行改造中，既有模擬信號傳輸，又有ASI碼流傳輸。為提高系統的安全可靠性、靈活性、系統運維管理性能，提出了IP碼流傳輸改造方案，構建一套全新的基于IP傳輸方式的廣播電視信號源傳輸平臺。

2. 連云港廣播電視平臺改造的必要性

2.1 連云港廣播電視信號傳輸平臺的現狀

連云港市區范圍地形復雜，多條山脈貫穿，在廣播電視覆蓋建設的過程中，綜合考慮收視收聽人群的覆蓋，在云臺山脈的錦屏山馬耳峰，北固山和東西連島，建立了模擬電視和調頻廣播發射臺，在浦南太平村建立了中波發射臺。

因各個發射臺信號源多樣化，所屬位置受環境和軍事雷達干擾等因素影響，信號源的傳輸方式各不一樣，導致中心機房傳輸設備繁多，給維護也帶來了很多問題。

2.2 目前存在的問題

（1）光纖傳輸線路資源緊張

因廣播電視業務的拓展，錦屏山原先的信號傳輸方式采用模擬光機和ASI碼流傳輸光機，光纖線路資源嚴重短缺。加之光纖主線路服務年限已有20年，需要更新。

（2）信號傳輸方式不統一

錦屏山電視調頻發射部，因受軍事雷達干擾，無法接收衛星信號作為信號源，因此，主備信號都采用雙光纖線路傳輸。

北固山發射臺信號以衛星信號為主，光纖信號為輔，部分信號采用有線網絡信號做應急備份。

連島發射臺也受到軍事雷達干擾，信號基本采用有線信號。

中波發射臺，采用光纖和衛星信號作為信號源。

（3）信號源的數字化升級

隨著全新的廣播影視城大樓建設完成，電視和廣播系統進行數字化升級改造，模擬信號逐漸淘汰，亟待采用數字化傳輸方式。

（4）信號傳輸調度不靈活

信號源數字化后，從中心機房往各個發射臺傳輸的信號，再采用多個發射臺不同節目的調度，光機設備繁多，維護不便。

3. IP碼流傳輸平臺方案

（1）信號源

平臺的建設首先要考慮信號源的主備。建設時我們對每個信號源的接收都采取備份。在中星6A、中星6B和中星9號衛星上的信號，均由衛星天線接收后采用L波段光機分別送至中心機房的衛星接收機。衛星接收機采用IP碼流方式接收，作為主信號源進入主信源交換機。

重要節目如中央電視一套、電視七套、中國之聲、經濟之聲、江蘇新聞廣播、健康廣播、新聞綜合、交通廣播、文藝等節目從國家骨干SDH網絡上傳輸的信號，通過江蘇有線傳輸至新大樓機房接收作為備信號，采用IP碼流方式送至備路信號交換機。

本市廣播電視節目通過主備編碼器編碼，以 IP碼流方式分別進入主備匯聚交換機。

（2）設備備份

接收機、編碼器、復用器、交換機等設備全部采用1+1的方式，無論哪一臺設備故障，均可從備設備輸出，確保正常播出。

（3）鏈路組網備份

鏈路組網備份框圖如圖 1 所示。

圖 1 鏈路組網備份框圖

衛星接收機傳送 IP 碼流信號至主路信號匯聚交換機，備路信號源由有線信號解碼傳送IP碼流信號給備路信號匯聚交換機，主備復用器均能接收衛星和有線的IP碼流信號。按此組網方式，每套節目有2條數據鏈路，2條鏈路設置為互不相同的組播。通過復用器，將IP碼流信號推送至分發交換機，碼流分發交換機采用主備方式，接收主備復用器的信號。

根據以上組網方式，各種設備出現故障的分析如下：

①單臺設備故障，能保證至少1條鏈路正常

a.主路（或者備路）編碼器故障，則備路（或者主路）鏈路正常；

b.單臺衛星接收機（或者單臺有線接收機）故障，則有線鏈路正常；

c.主路交換機(或備路交換機)故障，則備路交換機(或主路交換機)鏈路正常；

d.復用器主(或復用器備)故障，則主、備信號兩條鏈路正常；

② 不同類型的2臺設備同時故障，有80%以上概率保證1條鏈路正常；

③ 不同類型的3臺設備同時故障，有50%概率保證1條鏈路正常；

④ 相同類型的兩臺設備故障：若是同信號的衛星和有線接收機故障，則該節目無輸出；若是復用器或交換機故障，則系統癱瘓。

按圖 1 鏈路組網備份框圖可知，采用這種組網方式，若是單臺設備故障，能保證信號正常；若不同類型的2臺設備同時故障，基本能保證正常；若同時出現不同類型的3臺設備故障，會有50%概率發生信號；只有在同類設備故障時會發生電視節目中斷現象。而在平臺實際運營中，同類設備或同時出現不同類型的3臺設備故障的可能性較低，因此采用這種組網方式能確保平臺信號的安全播出。

4. 傳輸平臺采用IP組播技術

4.1 平臺規劃

整個節目接收系統平臺共接收 26 個頻點 40 余套節目，其中用于無線發射臺站信號源的為9個頻點，其余為廣播電視節目制作以及媒資收錄系統使用。用于無線發射臺站的信號源編碼為IP碼流格式，視頻為MPEG-2，音頻為MPEG-1 LAYER-2的格式，統一將IP碼流傳輸至各個發射臺，在發射臺解碼所需IP碼流里的信號，用于播出。而對于電視節目制作，以SDI信號輸出，廣播制作以AES/EBU信號輸出，收錄系統以IP方式輸出。

4.2 IP 組播平臺架構

IP 節目傳輸系統架構如圖 2 所示。各節目由衛星接收機和有線網絡接收機輸出不同的IP組播信號至對應的主備匯聚交換機，本市廣播電視節目經過編碼器輸出IP組播信號至對應的主備匯聚交換機，每臺交換機匯聚信源后通過千兆光口輸出至主備復用/加擾器，由網管自動判別選擇主備信號作為復用器的輸入信源。同時對節目流進行復用處理，并以多節目流IP組播方式送至分發交換機，傳輸至各個發射臺。

圖2 IP節目傳輸系統架構

5. 采用IP傳輸技術的數字電視主備平臺的優點

采用 IP 交換大容量平臺的技術系統架構相對簡單，集成度高，連線少，信號調度靈活方便，網管功能強，系統擴展性好，其具有以下優點：

（1）安全性高。設備、信號源及鏈路備份組網結構均考慮了備份，大量備份切換通過網管自動實現。網管可根據信號源、設備的不同優先級別進行設置，提高了系統的安全性。

（2）靈活性好。復用器端可根據物理連接狀態進行鏈路級別的自動切換，也可按照UDP端口進行端口級別自動切換，還可手動設置來指定某條鏈路。

（3）切換時間短。鏈路的主備切換由復用器網管自動判別進行，不需人工切換，因此信號切換時間很短，可有效提高安全播出。

（4）采用IP傳輸系統，結構簡潔明了，易于管理和維護。

（5）系統擴展性強。傳統ASI傳輸平臺由于其結構特性，在數字電視新業務拓展方面存在一定弊端，而IP傳輸平臺可以解決這個問題，如時移電視、數字馬賽克、動態EPG等業務通過IP傳輸平臺均可輕松實現。

（6）信號調度方便、靈活。采用IP傳輸后，從平臺調用信號非常方便和靈活，隨時可從交換機提取復用器鏡像輸出的信號。

（7）節省投資。用IP傳輸的五類線比ASI傳輸的線纜便宜，可節省設備和空間，減少機房投資。

6. 結束語

節目傳輸平臺采用 IP 技術組成主備平臺，數字化改造、新功能拓展方面與傳統方式相比，具有不可比擬的優勢。在數字電視新業務快速發展的今天，搭建基于IP傳輸的數字電視前端平臺將成為趨勢。