IP 播控平臺的設計與實施

一、引言

隨著IP技術在數字電視領域的不斷深入，全IP化的信號傳輸模式已開始被廣電系統、電信運營商所運用。與傳統ASI傳輸方式相比，IP傳輸方式打破了傳統數字電視點對點的ASI信號連接方式，可實現信號流任意復制、靈活調度、多點對多點的連接模式，集成度也大大提高。廣西廣電網絡在提高IP播控平臺可靠性和穩定性方面進行了多次積極的嘗試，最終形成本方案設計，并取得了較好的實施效果。 

二、系統設計總體架構

總計架構構想是從區總前端至分前端設計了一系列的技術手段與檢測切換機制，最終形成了現有的多節點智能化IP播控平臺。多節點主要體現在從區總前端信源接收、復用加擾、傳輸網絡至分前端IPQAM設備等所有環節無單點隱患；智能化主要體現在對區前端雙信源的接收處理以及區前端復用加擾、分前端IPQAM等關鍵節點都實現了自動檢測、自動主備切換。正是由于從信源雙路接收，OTN+SDH雙路傳輸等方式綜合利用，信源和設備自動切換，大大保障了數字電視平臺的播出安全。具體架構包括：

（一）區數字電視總平臺，市、縣分公司數字電視分平臺和柳州災備平臺及傳輸干線網。

（二）區總平臺是一個功能完備的數字電視系統（復用加擾、CA、數據廣播、EPG、BOSS等），提供公共數字電視和廣播、數據廣播、股票、NVOD等業務，同時完成公共數字電視和廣播業務加擾。

（三）市分平臺接收總平臺的下傳節目， 插入本地電視（廣播）節目，有CA系統，可以對本地節目加擾。有 EPG、數據廣播系統，本地節目、數據廣播還下傳到所轄縣。 

（四）縣分平臺接收區總平臺和市平臺的下傳節目，在市下傳的TS152中加入本地電視（廣播）節目。

（五）在廣西柳州市建設災備平臺，通過10GSDH網絡傳送九個基本流節目（中央、廣西、其他省臺衛星節目）。

三、IP轉換的技術方案

廣西廣電網絡IP播控平臺在建設中充分利用現有DS3前端資源，將區前端信源、柳州備份前端信源以及中星9號衛星備份信源進行整合，融合成一整套以IP交換技術進行調度的多業務智能化IP播控系統。通過充分利用原有資源進行適當的升級改造，避免了重復建設。

IP播控平臺以區公司為總前端、市縣公司為分前端。主要改造情況如下：1.在區（省）總前端信源方面，將各系統信源的整合后實現絕大部份節目雙路信源接收，針對中央和廣西等重要級別節目還引入嵌入式監測切換一體化設備，實現了對主備節目源PID毫秒級切換，可以根據單個PID帶寬、碼流同步狀態自動檢測切換。針對中央3、5、6、8等來源加擾的付費節目還可以根據信源加擾狀態自動檢測切換。2.通過對中星9直播衛星信源格式變換以及兼容性改造作為熱備信源，實現與現有系統無縫切換，解決了因日凌造成節目播出中斷的問題。3.通過對整體方案優化設計，實現區（省）總前端信源雙路接收、毫秒級自動檢測切換，雙路播出設備1+1冗余備份秒級切換。4.市縣各分前端借助全區波分（OTN）、SDH網絡雙鏈路實現對總前端AB雙路信號自動檢測、毫秒級切換。整個播出系統從總前端至分前端無單點故障隱患。

（一）區前端系統架構

IP播控平臺區前端作為全廣西的數字電視總前端從信源接收、核心交換、復用加擾全部實現雙信源、雙鏈接播出，從源頭上確保了信號播出的安全。具體架構設計如下圖：

信源部份：設計采用主備兩套衛星接收設備，衛星接收機直接輸出IP組播信號，采用IGMP V3組播協議。主備衛星機使用不同的組播源地址，例如：主衛星接收設備使用10.1.17.1源地址，備衛星接收設備使用10.1.17.2源地址，兩套衛星接收設備節目相同但源地址不同。所有衛星接收設備具備雙輸出端口，每臺接收機可同時輸出兩路相同組播信號分別進入主備核心交換機。信源做到了節目源的雙路接收。對于中央和廣西等重要的電視節目信源，由于舊平臺存在兩路以上ASI信源，則直接利用ASI信源，增加信源PID檢測功能，根據信號狀態自動切換。最終所有信源轉換后雙路IP組播信號進入交換機。

核心交換：主備核心交換設備采用華為CE12808高端數據中心交換機。每臺核心交換機都接收信源設備送入的不同源地址的主備節目信號。為了保障信號安全可靠，將信源匯聚與復用輸出信號分別劃分在不同VLAN進行組播隔離。兩臺核心交換設備配置相同，信號相同，但互相獨立，做到核心交換1+1備份。核心交換作用主要是：1、所有輸入主備信源匯聚，并將信源提供給各業務設備。2、復用加擾后信號的匯聚，并將復用信號采用靜態組播出強推至波分設備進行業務下傳。

復用加擾：復用加擾設備的組網設計是實現前端智能切換重要的環節之一。廣西廣電前端采用了美國哈雷的Prostream9000復用加擾設備，復用設備間采用1+1備份方式，實現設備間自動切換；每臺設備雙路輸入端口配置成冗余備份。并且創新思路利用端口鏡像功能實現雙端口同時輸出，兩個端口輸出信號完全一致，分別進入主備兩臺交換機；主備交換機再將信號分別送入OTN兩個不同端口進行上傳輸，避免出現單點故障。

（二）市縣分前端系統架構

市縣前端作為數字電視分前端分別從OTN接收區總前端主備兩路信號，同時從10G SDH網絡接收柳州備份前端信號（區總前端異地備份信號），最終實現3路信號的切換播出。具體實現方式如下圖：

交換機: 主備兩臺交換設備分別從OTN不同輸出端口接收信號，并將信號再送入IPQAM的不同端口。兩交換機配置相同，信號相同，但互相獨立，做到交換機1+1備份。

IPQAM:IPQAM分別從不同的端口接收來自主備OTN的信號，并且還要接收從10G SDH網絡接收柳州備份前端信號，通過IPQAM對組播信號檢測以及自動切換，實現3路信號的智能切換播出。

（三）項目執行中產生的關鍵技術

1.雙熱式架構設計

IP播控平臺組網方面，從信源接收直至分前端整個鏈路雙熱式設計，在復用加擾、IPQAM等關鍵節目還可以實現雙路信源自動檢測切換。雙路信源自動檢測切換，切換時間小于1秒。為全區數字電視的安全播出工作提供強有力的保障。

2.通過波分（OTN）、SDH雙鏈路實現從區（省）總前端至市縣各分前端傳輸鏈路的1：1熱備份

IP播控平臺主要依賴OTN網絡進行傳輸，廣西廣電柳州備份前端2007建設完成后使用至今，系統運行穩定、安全、可靠。為全廣西有線數字電視的安全播出提供了重要保障。為了更好后發揮柳州備份平臺作用，將柳州平臺復用流信號進行IP化處理，并通過SDH網絡下傳至各分公司，以對OTN網絡及區前端進行備份。當OTN網絡出現雙斷或其它故障，分前端IPQAM設備會自動切換至柳州備份前端信號進行播出，切換時間小于1秒。實現備份切換方式多樣化，提高了播出的質量。

3.針對加密節目信源引入碼流加擾監測及自動切換技術

前端接收的很多信源，比如CCTV3、5、6、8、9等加密節目信源，經常因為CAM解密卡解密失敗等原因，出現播出碼流正常而圖像解不開的問題。經多次監測分析發現是由于衛星接收CAM卡解擾失效，造成節目加擾不能正常解碼。市場上絕大多數碼流監測設備只根據TR101 290標準監測碼流一、二、三級告警等參數設計，無法對節目加擾狀態進行監控。系統改造后集成的監測切換設備增加對信源碼流加擾狀態進行智能監控切換功能，切換時間小于＜1秒。

4.改進監測手段、實現信號PID級別智能監測切換

由于平臺大多數信源都存在兩個路由，因此如何對信源進行智能檢測切換是保障安全播出的首要問題。在前端引入TS301自動檢測及智能切換設備。此設備將檢測與切換功能集成于一體，可實現主、備信號進入后根據自定義設置條件，智能切換輸出。目前選型的設備監測與切換功能集成于一塊可熱插拔板卡，拔出板卡及斷電輸出端口直通，板卡結構簡單可靠，功能上可實現：（1）碼流信號丟失自動切換，（2）碼流同步丟失自動切換，（3）視、音頻PID以及表格PID丟失自動切換，（4）MPTS中單個節目的節目替換，（5）PID解擾失敗自動切換，（6）監控門限信號故障時，監測及自動切換時間小于＜1秒。大大增強了前端信號播出安全及不中斷播出。

四、技術方案實施

多節點智能化IP播控平臺以區公司為總前端、市縣公司為分前端。主要改造情況如下：

（一）在區（省）總前端信源方面，將各系統信源的整合后實現絕大部份節目雙路信源接收，針對中央和廣西等重要級別節目還引入嵌入式監測切換一體化設備，實現了對主備節目源PID毫秒級切換，可以根據單個PID帶寬、碼流同步狀態自動檢測切換。針對中央3、5、6、8等來源加擾的付費節目還可以根據信源加擾狀態自動檢測切換。

（二）通過對整體方案優化設計，實現區（省）總前端信源雙路接收、毫秒級自動檢測切換，雙路播出設備1+1冗余備份秒級切換。

（三）市縣各分前端借助全區波分（OTN）、SDH網絡雙鏈路實現對總前端AB雙路信號自動檢測、毫秒級切換。整個播出系統從總前端至分前端無單點故障隱患。

（四）前端系統故障應急方面：當區前端主路信號或設備出現故障時，信號立即切換到備份信號播出，然后再進行故障排查，極大地減少了停播事故，實現了全廣西數字電視無間斷的播出。

（五）日常檢修維護方面：在進行系統優化、系統設備維護時，可先將信號切換到備份設備或信號播出，實現系統檢修節目不中斷播出，極大地方便了總前端或分前端對系統設備的檢修維護。

五.、應用情況及成果

廣西廣電網絡數字電視前端IP信源播出調度系統建成后，不僅為廣西數字電視播出和傳輸提供了安全、穩定、可靠的信號源，也為媒資平臺、雙向VOD平臺、全媒體業務平臺等提供了可靠信號來源，并且廣西全省的“村村通”、“西新工程”、無線發射臺站、農村有線廣播電視等都已將廣西有線數字電視平臺的信號源作為主用信號源，為全廣西的有線電視安全播出作出了貢獻。

本文來源：http://www.007hgw.com/w/xf/9501.html 《視聽》