陜西廣播電視臺媒體分發網絡升級改造設計方案

鄭 輝

（陜西廣播電視臺，陜西 西安 710054）

0 引言

隨著新媒體時代的到來，傳統電視媒體受到嚴重的沖擊和影響。在此背景下，國家廣播電視總局加快實施“廣播電視迭代行動計劃”，推動廣播電視和網絡視聽流程再造與體系重構，以實現廣電媒體的高質量、創新性發展。陜西廣播電視臺為適應廣播電視事業的發展，進行了研究與論證，擬對臺內媒體傳輸資源進行合理有效的整合，對臺內各單位媒體分發系統與網絡整體升級改造，建設綜合性的媒體分發傳輸平臺，統一為下游單位提供信源，實現信源流的調度和分發功能，滿足臺內外各單位多種業務需求，同時優化各單位的資源配置，節省整體運行成本。

1 需求分析

陜西廣播電視臺媒體分發網絡升級改造的目的和設計初衷是對現有各類不同傳輸設備進行整合，以陜西廣播電視臺自有本地信源網際互連協議（Internet Protocol，IP）碼流視音頻內容源為基礎，未來可輔以其他臺外信號資源，建設統一的媒體分發網絡。根據需求實現碼流調度分發，滿足網絡公司、交互式網絡電視（Internet Protocol Television，IPTV）、發射臺站以及其他第三方平臺多樣化的內容直播需求，并逐步替換老舊的底層傳輸設備。

媒體分發網絡升級改造系統需求如下。第一，整合各類傳輸設備。將目前陜西電視臺、網絡公司、新媒體IPTV、衛星地球站、廣播電視發射塔與各發射臺間的各類傳輸設備進行整合。第二，匯聚視音頻碼流。將全臺各類本地信源碼流以及其他臺外信號資源進行統一匯聚，統一進行編碼參數調整與IP流化，便于下游單位碼流接收與調用。第三，構建統一媒體分發網絡。將匯聚好的各類IP 碼流進行統一調度、分發，并對分發碼流進行實時監測，同時對分發網絡進行實時傳輸質量監測。

2 解決方案

加強IP 化、云化技術在融合媒體平臺的部署，提升制作、播出、傳播、升級維護等業務的靈活性，能夠有效增強視聽內容的生產和傳播能力[1]。為順應信息技術創新的新趨勢，陜西廣播電視臺計劃升級改造媒體分發網絡，全方位解決目前傳輸過程所面臨的問題。

2.1 現有設備整合成網

受建設時間、傳輸距離、傳輸條件和建設成本等因素影響，目前陜西廣播電視臺內傳輸手段多樣，如圖1 所示，主要包括同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）/多業務傳送平臺（Multi-Service Transport Platform，MSTP）、異步串行接口（Asynchronous Serial Interface，ASI）光端機、光傳送網（Optical Transport Network，OTN）、準同步數字體系（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）微波、SDH 微波以及逐步IP 化后的IP 微波。

圖1 陜西廣播電視臺現有傳輸示意圖

此次升級改造方案擬采用由瑞典Net Insight 工廠生產的Nimbra 系列產品MSR 平臺搭建。該平臺可以十分方便地在陜西廣播電視臺現有SDH 網絡、OTN 網絡、裸光纖等基礎網絡資源上進行構建，實現分發網絡在不同基礎網絡上的跨接。

升級后的媒體分發網絡擬采用裸光纖、OTN搭建底層基礎網絡作為主用傳輸通道，前期暫時保留現有SDH、微波等傳輸通道作為備用。MSR 平臺的網絡干線接口十分豐富，包括各類常用接口如SDH（STM-1、STM-4、STM-16、STM-64）、時分復 用（Time-Division Multiplexing，TDM）（D3/E3）及IP（1GE，10GE）等。在某些尚未建有或裸光纖、OTN 資源不足的點位，可在新分發網絡上繼續利用原有傳輸通道，待裸光纖、OTN 建設完成或資源充足時再行割接，既可保護并充分利用已有投資，又可快速完成新分發網絡建設。新分發網絡架構如圖2 所示。

圖2 新媒體分發網絡架構示意圖

2.2 信源碼流匯聚與統一編轉碼

由于陜西廣播電視臺目前的信源傳輸多依靠點對點直接傳輸，沒有形成信源統一匯聚與碼流處理，給日常管理與使用造成很多不便。為此，陜西廣播電視臺擬將全臺各類本地信源碼流以及其他臺外信號資源進行統一匯聚，統一進行編碼參數調整與IP 流化，便于下游單位碼流接收與調用。然后利用分發網絡實現多種業務綜合、統一的傳輸。為充分考慮新媒體多格式分發需求，預留將統一編轉碼后IP 化輸出的多格式碼率信號推送給未來更多的業務平臺應用的能力（如IP 信源分析、互聯網媒體、OTT 及外包服務商等），如圖3 所示。

圖3 新媒體多格式分發示意圖

2.3 媒體分發網絡建設

2.3.1 主節點建設規劃

擬在臺發射中心建設分發網絡主節點平臺。信源采用由臺播出中心傳送的陜西臺11 套高清、11套標清及12 套廣播節目信號。信源信號采用IP 傳輸方式，由臺播出中心各高清、標清及廣播編碼主備系統產生，如圖4 所示。

圖4 媒體分發網絡平臺主節點示意圖

在臺發射中心利用主備數據交換機作為主備信源的匯聚資源池，為后級IP 節目切換復用器提供匯聚后的主備節目信源，并可利用該資源池進行信源信號碼流監測。主備信源信號經IP 節目切換復用器，按照各接收單位需求進行打包復用。復用后的IP 節目流通過主平臺Nimbra 設備，利用各傳輸通道傳輸至各接收單位節點。

2.3.2 接收節點建設規劃

分發網絡在各下游接收單位建設傳輸節點平臺，用于接收臺發射中心主節點分發的信源信號。各接收單位根據實際需要為傳輸節點配置各自的ASI、IP 等接收輸出端口，以及SDH、微波等備份通道。同時可按照規劃連接其他接收單位的傳輸節點，以形成環狀及網格狀等傳輸網絡。

2.3.3 分發網絡組建

Nimbra MSR 平臺的結構可以根據實際需要，建立環型、總線型、網格型或者點對點結構。此次升級改造擬采用環型加點對點的方式，簡化網絡規劃，并提供靈活的系統擴充方式，方便日后系統擴容。媒體分發網絡結構如圖5 所示。

2.3.4 分發質量保障

陜西廣播電視臺現有傳輸設備不少是針對電信業務設計，對廣播電視傳輸的信號格式不友好。如果傳輸廣電媒體的視音頻信號，就可能需要再次引入適配設備，增加了故障節點。隨著廣電媒體IP 化的進程加快，傳輸網的IP 化也在進行。雖然IP 化可以統一信號的格式，減少傳輸的適配環節，但同時也對維護人員提出了較大的要求。IP 主要是針對數據網設計，針對廣電媒體業務的恒定速率、大帶寬、低延時、低抖動等需求，IP 化后的傳輸（如交換機）如何實現像以前傳統電路域的設備一樣保證廣電媒體業務100%的服務質量（Quality of Service，QoS）傳輸要求，就變得至關重要。因此，在升級改造媒體分發網絡時，選用的MSR 平臺使用的動態同步傳輸模式（Dynamic synchronous Transmission Mode，DTM）技術在面對以上問題時可以派上大用場。DTM 是一種時分復用技術，擴展了SDH/SONET 業務，以適應數據通信和廣電媒體應用的需求，將它們都匯聚到統一的平臺上。

與分組交換（或者包交換）相反，電路交換（指傳統的PDH/SDH 等基于時分復用的設備）天生就能保證數據的傳輸，這是由于它能限制突發的數據隨意吞噬網絡帶寬[2]。TDM 層工作于包交換和光纖傳輸之間。對于那些要求嚴格的業務，TDM 層可提供100%的服務質量。然而傳統的TDM 技術也有很多缺點，其靜態連接的特征（格式固定，如E1/T1、DS3/E3、STM-1/4/16/64）使得它不能對資源動態分配，限制了其在數據網絡的應用。DTM 是一種脫胎于電路交換、支持多媒體業務并且能有效傳輸包交換數據的網絡，根治了傳統TDM 技術的缺點，使得包括廣電媒體業務在內的各種業務能夠可靠地匯聚于同一網絡[3]。

3 方案特點

3.1 多業務多網絡融合

所設計的方案支持全面的多業務接入，包括視頻、音頻數據和語音服務。這些業務可以在任何網絡上傳輸，包括SDH/SONET、IP/Ethernet、PDH、波分或者裸光纖網絡。

3.2 靈活的拓撲結構

方案可以根據實際需要，建立環型、總線型、網格型或者點對點結構，簡化了網絡規劃。這種靈活的組網方式可以實現最好的帶寬利用率，并且具備自愈功能，能夠實現視音頻業務、以太網等業務的自動路由保護切換，或者“1+1”無縫保護切換[4]。

3.3 端到端的業務保護功能

平臺上傳輸的無論是單播還是組播業務，配置業務時，僅需確定業務進入和輸出端，系統會自動選擇業務傳輸的最佳路徑，并通過內部信令實現網絡異常時在網傳輸的業務自動重新尋找路由并恢復傳送。自動恢復有逐點自動路由、預設置路由保護以及1+1 路由保護等方式[5]。

3.4 100%傳輸服務質量保證

平臺業務類型識別充分保障視頻以及關鍵業務的傳輸質量和容量。平臺上的每個節點進行無損路由，保證每個節點零丟包率，此外還運用了鏈路QoS 增強功能，每個節點利用獨特的QoS 保障功能用以改善底層IP 網絡的QoS，保障業務傳輸質量。

4 結語

本方案是廣電媒體對使用傳統傳輸方式升級為同一媒體分發平臺的探索，也是在傳輸改造過程中所遇問題的一些解決思路。只有認識到自身的缺陷與不足，不斷地將改進和創新應用到電視臺技術系統改造中去，才能加快推進廣播電視媒體深度融合發展。