IP 播控平臺的設(shè)計與實施

一、引言

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

二、系統(tǒng)設(shè)計總體架構(gòu)

總計架構(gòu)構(gòu)想是從區(qū)總前端至分前端設(shè)計了一系列的技術(shù)手段與檢測切換機制，最終形成了現(xiàn)有的多節(jié)點智能化IP播控平臺。多節(jié)點主要體現(xiàn)在從區(qū)總前端信源接收、復(fù)用加擾、傳輸網(wǎng)絡(luò)至分前端IPQAM設(shè)備等所有環(huán)節(jié)無單點隱患；智能化主要體現(xiàn)在對區(qū)前端雙信源的接收處理以及區(qū)前端復(fù)用加擾、分前端IPQAM等關(guān)鍵節(jié)點都實現(xiàn)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?shù)确绞骄C合利用，信源和設(shè)備自動切換，大大保障了數(shù)字電視平臺的播出安全。具體架構(gòu)包括：

（一）區(qū)數(shù)字電視總平臺，市、縣分公司數(shù)字電視分平臺和柳州災(zāi)備平臺及傳輸干線網(wǎng)。

（二）區(qū)總平臺是一個功能完備的數(shù)字電視系統(tǒng)（復(fù)用加擾、CA、數(shù)據(jù)廣播、EPG、BOSS等），提供公共數(shù)字電視和廣播、數(shù)據(jù)廣播、股票、NVOD等業(yè)務(wù)，同時完成公共數(shù)字電視和廣播業(yè)務(wù)加擾。

（三）市分平臺接收總平臺的下傳節(jié)目， 插入本地電視（廣播）節(jié)目，有CA系統(tǒng)，可以對本地節(jié)目加擾。有 EPG、數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)，本地節(jié)目、數(shù)據(jù)廣播還下傳到所轄縣。 

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

（五）在廣西柳州市建設(shè)災(zāi)備平臺，通過10GSDH網(wǎng)絡(luò)傳送九個基本流節(jié)目（中央、廣西、其他省臺衛(wèi)星節(jié)目）。

三、IP轉(zhuǎn)換的技術(shù)方案

廣西廣電網(wǎng)絡(luò)IP播控平臺在建設(shè)中充分利用現(xiàn)有DS3前端資源，將區(qū)前端信源、柳州備份前端信源以及中星9號衛(wèi)星備份信源進行整合，融合成一整套以IP交換技術(shù)進行調(diào)度的多業(yè)務(wù)智能化IP播控系統(tǒng)。通過充分利用原有資源進行適當(dāng)?shù)纳壐脑欤苊饬酥貜?fù)建設(shè)。

IP播控平臺以區(qū)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(qū)（?。┛偳岸诵旁捶矫?，將各系統(tǒng)信源的整合后實現(xiàn)絕大部份節(jié)目雙路信源接收，針對中央和廣西等重要級別節(jié)目還引入嵌入式監(jiān)測切換一體化設(shè)備，實現(xiàn)了對主備節(jié)目源PID毫秒級切換，可以根據(jù)單個PID帶寬、碼流同步狀態(tài)自動檢測切換。針對中央3、5、6、8等來源加擾的付費節(jié)目還可以根據(jù)信源加擾狀態(tài)自動檢測切換。2.通過對中星9直播衛(wèi)星信源格式變換以及兼容性改造作為熱備信源，實現(xiàn)與現(xiàn)有系統(tǒng)無縫切換，解決了因日凌造成節(jié)目播出中斷的問題。3.通過對整體方案優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)區(qū)（?。┛偳岸诵旁措p路接收、毫秒級自動檢測切換，雙路播出設(shè)備1+1冗余備份秒級切換。4.市縣各分前端借助全區(qū)波分（OTN）、SDH網(wǎng)絡(luò)雙鏈路實現(xiàn)對總前端AB雙路信號自動檢測、毫秒級切換。整個播出系統(tǒng)從總前端至分前端無單點故障隱患。

（一）區(qū)前端系統(tǒng)架構(gòu)

IP播控平臺區(qū)前端作為全廣西的數(shù)字電視總前端從信源接收、核心交換、復(fù)用加擾全部實現(xiàn)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(gòu)設(shè)計如下圖：

信源部份：設(shè)計采用主備兩套衛(wèi)星接收設(shè)備，衛(wèi)星接收機直接輸出IP組播信號，采用IGMP V3組播協(xié)議。主備衛(wèi)星機使用不同的組播源地址，例如：主衛(wèi)星接收設(shè)備使用10.1.17.1源地址，備衛(wèi)星接收設(shè)備使用10.1.17.2源地址，兩套衛(wèi)星接收設(shè)備節(jié)目相同但源地址不同。所有衛(wèi)星接收設(shè)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(jié)目源的雙路接收。對于中央和廣西等重要的電視節(jié)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(jù)信號狀態(tài)自動切換。最終所有信源轉(zhuǎn)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(shè)備采用華為CE12808高端數(shù)據(jù)中心交換機。每臺核心交換機都接收信源設(shè)備送入的不同源地址的主備節(jié)目信號。為了保障信號安全可靠，將信源匯聚與復(fù)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(shè)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(yè)務(wù)設(shè)備。2、復(fù)用加擾后信號的匯聚，并將復(fù)用信號采用靜態(tài)組播出強推至波分設(shè)備進行業(yè)務(wù)下傳。

復(fù)用加擾：復(fù)用加擾設(shè)備的組網(wǎng)設(shè)計是實現(xiàn)前端智能切換重要的環(huán)節(jié)之一。廣西廣電前端采用了美國哈雷的Prostream9000復(fù)用加擾設(shè)備，復(fù)用設(shè)備間采用1+1備份方式，實現(xiàn)設(shè)備間自動切換；每臺設(shè)備雙路輸入端口配置成冗余備份。并且創(chuàng)新思路利用端口鏡像功能實現(xiàn)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(xiàn)單點故障。

（二）市縣分前端系統(tǒng)架構(gòu)

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

交換機: 主備兩臺交換設(shè)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(wǎng)絡(luò)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(xiàn)3路信號的智能切換播出。

（三）項目執(zhí)行中產(chǎn)生的關(guān)鍵技術(shù)

1.雙熱式架構(gòu)設(shè)計

IP播控平臺組網(wǎng)方面，從信源接收直至分前端整個鏈路雙熱式設(shè)計，在復(fù)用加擾、IPQAM等關(guān)鍵節(jié)目還可以實現(xiàn)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(qū)數(shù)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(xiàn)從區(qū)（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(wǎng)絡(luò)進行傳輸，廣西廣電柳州備份前端2007建設(shè)完成后使用至今，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全、可靠。為全廣西有線數(shù)字電視的安全播出提供了重要保障。為了更好后發(fā)揮柳州備份平臺作用，將柳州平臺復(fù)用流信號進行IP化處理，并通過SDH網(wǎng)絡(luò)下傳至各分公司，以對OTN網(wǎng)絡(luò)及區(qū)前端進行備份。當(dāng)OTN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)雙斷或其它故障，分前端IPQAM設(shè)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(xiàn)備份切換方式多樣化，提高了播出的質(zhì)量。

3.針對加密節(jié)目信源引入碼流加擾監(jiān)測及自動切換技術(shù)

前端接收的很多信源，比如CCTV3、5、6、8、9等加密節(jié)目信源，經(jīng)常因為CAM解密卡解密失敗等原因，出現(xiàn)播出碼流正常而圖像解不開的問題。經(jīng)多次監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)是由于衛(wèi)星接收CAM卡解擾失效，造成節(jié)目加擾不能正常解碼。市場上絕大多數(shù)碼流監(jiān)測設(shè)備只根據(jù)TR101 290標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測碼流一、二、三級告警等參數(shù)設(shè)計，無法對節(jié)目加擾狀態(tài)進行監(jiān)控。系統(tǒng)改造后集成的監(jiān)測切換設(shè)備增加對信源碼流加擾狀態(tài)進行智能監(jiān)控切換功能，切換時間小于＜1秒。

4.改進監(jiān)測手段、實現(xiàn)信號PID級別智能監(jiān)測切換

由于平臺大多數(shù)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(shè)備。此設(shè)備將檢測與切換功能集成于一體，可實現(xiàn)主、備信號進入后根據(jù)自定義設(shè)置條件，智能切換輸出。目前選型的設(shè)備監(jiān)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(jié)構(gòu)簡單可靠，功能上可實現(xiàn)：（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(jié)目的節(jié)目替換，（5）PID解擾失敗自動切換，（6）監(jiān)控門限信號故障時，監(jiān)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(shù)方案實施

多節(jié)點智能化IP播控平臺以區(qū)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(qū)（?。┛偳岸诵旁捶矫妫瑢⒏飨到y(tǒng)信源的整合后實現(xiàn)絕大部份節(jié)目雙路信源接收，針對中央和廣西等重要級別節(jié)目還引入嵌入式監(jiān)測切換一體化設(shè)備，實現(xiàn)了對主備節(jié)目源PID毫秒級切換，可以根據(jù)單個PID帶寬、碼流同步狀態(tài)自動檢測切換。針對中央3、5、6、8等來源加擾的付費節(jié)目還可以根據(jù)信源加擾狀態(tài)自動檢測切換。

（二）通過對整體方案優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)區(qū)（?。┛偳岸诵旁措p路接收、毫秒級自動檢測切換，雙路播出設(shè)備1+1冗余備份秒級切換。

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

（四）前端系統(tǒng)故障應(yīng)急方面：當(dāng)區(qū)前端主路信號或設(shè)備出現(xiàn)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(xiàn)了全廣西數(shù)字電視無間斷的播出。

（五）日常檢修維護方面：在進行系統(tǒng)優(yōu)化、系統(tǒng)設(shè)備維護時，可先將信號切換到備份設(shè)備或信號播出，實現(xiàn)系統(tǒng)檢修節(jié)目不中斷播出，極大地方便了總前端或分前端對系統(tǒng)設(shè)備的檢修維護。

五.、應(yīng)用情況及成果

廣西廣電網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電視前端IP信源播出調(diào)度系統(tǒng)建成后，不僅為廣西數(shù)字電視播出和傳輸提供了安全、穩(wěn)定、可靠的信號源，也為媒資平臺、雙向VOD平臺、全媒體業(yè)務(wù)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(fā)射臺站、農(nóng)村有線廣播電視等都已將廣西有線數(shù)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://00559.cn/w/xf/9501.html 《視聽》