IP技術(shù)在有線數(shù)字電視前端的應(yīng)用

1、IP技術(shù)在有線數(shù)字電視前端的應(yīng)用 1數(shù)字電視多業(yè)務(wù)發(fā)展對傳輸平臺的要求 （1）有線數(shù)字電視每一個傳輸通道要具備統(tǒng)計復(fù)用（異步時分復(fù)用）和碼率自動調(diào)整功能，可對每個數(shù)據(jù)傳輸通道的流量進行管理。采用DVB-C64QAM調(diào)制模式時，每個8M模擬電視頻道帶寬承載的數(shù)據(jù)碼率為38Mbps，能傳輸68套4Mbps碼率左右的節(jié)目，還需保留一定帶寬用于傳輸加擾、EPG、廣告業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)，實際應(yīng)用中，接收的節(jié)目源都采用可變碼率（VBR）傳輸，碼流波動在210Mbps，此情況下，一般的碼流復(fù)用器不能實時調(diào)整節(jié)目流量和附加數(shù)據(jù)流量。（2）能夠把任意一個信源輸入端口的電視節(jié)目分配到任何一個節(jié)目輸出端重新排序組合，實現(xiàn)基

2、于單個節(jié)目流的任意調(diào)度。（3）傳輸平臺不僅要能提供基本的TS流輸出，同時要能提供IP輸出、SDI基帶信號輸出、光輸出等輸出端口，以滿足不同信號接收端需要以及后期多業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。同時，隨著有線電視光纜網(wǎng)絡(luò)雙向改造的進行，傳輸平臺還能夠平滑升級，以便后期實現(xiàn)電視節(jié)目時移、點播、回看等功能?；贗P技術(shù)的內(nèi)容調(diào)度分發(fā)加上IPQAM調(diào)制能很容易達到這些要求。（4）可靠性、穩(wěn)定性及易維護性，由于行業(yè)要求，系統(tǒng)必須要有很強的可靠性，核心部件要能實現(xiàn)熱備份，能滿足長期高負荷的運轉(zhuǎn)。所有硬件設(shè)備采用冗余電源，關(guān)鍵節(jié)目實現(xiàn)一加一熱備，所有設(shè)備及板卡可實現(xiàn)熱插拔，全系統(tǒng)可實現(xiàn)遠程監(jiān)測及維護。 2傳統(tǒng)ASI前端與

3、全IP前端的區(qū)別 2.1前端系統(tǒng)架構(gòu)不一樣。ASI前端主要有節(jié)目源接收、節(jié)目信息處理、節(jié)目輸出三部分組成，每一部分設(shè)備都是采用獨立的標準19英寸機架設(shè)備，每個設(shè)備之間通過同軸電纜進行連接，需要按單一頻道進行節(jié)目配置，這就造成電視節(jié)目和其他系統(tǒng)業(yè)務(wù)信息不容易跨頻道調(diào)度調(diào)整。另外，ASI切換矩陣只能實現(xiàn)ASI傳輸流的切換，而對單一電視節(jié)目的切換則無能為力。IP前端采用TSoverIP路由交換技術(shù)，所有節(jié)目和附加信息都通過千兆以太網(wǎng)交換機來實現(xiàn)調(diào)度、切換，管理，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，可以處理多節(jié)目流（MPTS），也可以是單節(jié)目流（SPTS），甚至是某個節(jié)目的PID信息。2.2運營維護成本比較。ASI前端使用

4、的都是獨立設(shè)備，這些設(shè)備功能單一、占用空間大，設(shè)備連線復(fù)雜，故障點多，故障恢復(fù)時間長，運營成本較高，且傳統(tǒng)設(shè)備的各類端口相對固定，在進行節(jié)目擴充及頻道調(diào)整時限制較大，可能調(diào)整一套節(jié)目就要調(diào)整十幾根線纜路由。而新的IP方案采用集成式設(shè)計，非常方便操作，利用一臺網(wǎng)管電腦就能對系統(tǒng)內(nèi)所有節(jié)目進行調(diào)度、加解擾、復(fù)用調(diào)制，能夠靈活地進行端口的配置調(diào)整，使每個端口資源都得到充分利用，由于大量減少了設(shè)備之間的連線，系統(tǒng)安裝也輕便快捷。2.3可靠性比較。ASI方案采用獨立衛(wèi)星解碼器、視音頻編碼器、節(jié)目復(fù)用器、CA加擾器、QAM調(diào)制器等，設(shè)備和連接線都很多，自然故障點也多，只能通過ASI切換矩陣來單個節(jié)目流備份

5、，如果要做到每個節(jié)目流都備份，就需要N倍多的硬件設(shè)備來實現(xiàn)，這樣幾乎是不可能的。而全IP方案在省去上述大量設(shè)備及連線的同時，使用雙數(shù)據(jù)背板及冗余電源，通過各功能模塊的組合，可形成一個多級別系統(tǒng)備份方案，不僅能對某個頻道鏈路備份，還能做到針對每個數(shù)據(jù)端口的備份以及單個節(jié)目的備份。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，ASI系統(tǒng)備份方案切換時間至少需要幾分鐘，而IP方案切換時間一般在05秒。2.4擴展性及可升級性比較。ASI方案采用獨立設(shè)備，每臺設(shè)備功能單一，整個數(shù)字電視前端平臺搭建完成，以后如需要增加新業(yè)務(wù)或擴充節(jié)目容量，特別是高清節(jié)目的全面鋪開，這樣的話就需要增添大量硬件設(shè)備，系統(tǒng)本身也需要進行大的調(diào)整，且不同廠家

6、設(shè)備間會存在兼容性問題，給安裝調(diào)試造成許多困難；采用IP技術(shù)方案搭建的前端綜合擴展能力強，以標準模塊化機箱設(shè)計，后期擴容及新增業(yè)務(wù)可通過增加不同功能的模塊來實現(xiàn)，系統(tǒng)升級平滑性較強，幾乎不存在兼容性問題。 3IP前端的幾個關(guān)鍵技術(shù) 3.1TSoverIP。TSoverIP就是指TS流通過以太網(wǎng)以IP方式進行傳輸，數(shù)字前端采用TSoverIP技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)備送出的TS流承載到IP流上，通過以太網(wǎng)交換機進行數(shù)據(jù)的交換和傳輸。視音頻傳輸主要考慮它的實時性，而對可靠性也就是數(shù)據(jù)的正確率要求不是很嚴格，因此一般采用UDP協(xié)議（單播或組播）方式傳輸，UDP是一個分發(fā)信息的理想?yún)f(xié)議，廣泛用在多媒體應(yīng)用中，它的

7、特點是數(shù)據(jù)傳輸延遲小、數(shù)據(jù)傳輸效率高、容錯功能強，雖然如此，我們建設(shè)數(shù)字電視前端時，也要盡量做到簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化節(jié)目路由，因為網(wǎng)絡(luò)情況過于復(fù)雜時就會有數(shù)據(jù)包丟失、抖動等問題出現(xiàn)，UDP協(xié)議就無法處理了，這一點要特別注意。3.2采用IP技術(shù)的信息處理流程。首先，把從信源輸入端口的每個TS流（多節(jié)目流或單節(jié)目流）轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)包，通過TS流中的PAT表解析出每個節(jié)目的PID信息，然后對每個節(jié)目單獨打包，也就是說，每個節(jié)目都有自己獨立的IP地址、MAC地址及端口號，這就可以根據(jù)需要把任意一個節(jié)目通過設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)交換插入到任意一個輸出端口的SPTS（單節(jié)目流）或MPTS（多節(jié)目流）中去，再把TS流送

8、入交換機進行下一步處理，從而實現(xiàn)基于單節(jié)目的調(diào)度。交換機是整個系統(tǒng)的核心，它要具備強大的CPU處理能力和足夠的背板帶寬才能滿足大量視頻數(shù)據(jù)的交換。 4采用IP傳輸?shù)拿黠@優(yōu)勢 （1）IP傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備之間連線少，節(jié)約空間，易于管理和維護。（2）用千兆以太網(wǎng)交換機替代ASI矩陣，可實現(xiàn)交換機1+1冗余備份，從而提高了系統(tǒng)的安全性。（3）靈活性大大提高，信源接收編碼、復(fù)用加擾、QAM調(diào)制等功能模塊可以放置在中心機房，也可放分前端機房和其他地方。（4）IP傳輸增強了系統(tǒng)的擴展性，便于開展數(shù)字電視新業(yè)務(wù)。 5長葛市電視臺IP數(shù)字前端介紹 正是基于IP傳輸方式的很多優(yōu)點，長葛市廣播電視臺于201

9、5年底采用偉樂科技公司的DMP數(shù)字電視集成前端設(shè)備搭建了全IP有線數(shù)字電視前端，節(jié)目規(guī)模為19個模擬通道傳輸108套標清電視節(jié)目、2套高清電視節(jié)目，采用64QAM調(diào)制方式，每個模擬通道傳輸6-8標清電視節(jié)目。節(jié)目由中央、省、自治區(qū)衛(wèi)星節(jié)目，河南省及許昌市光纜傳送節(jié)目、河南省長葛市廣播電視臺2套自辦節(jié)目組成。系統(tǒng)采用集成式、模塊化結(jié)構(gòu)，用戶只需根據(jù)實際情況插入不同的板卡（模塊）以實現(xiàn)不同的功能。5.1節(jié)目源接收部分。衛(wèi)星電視節(jié)目通過衛(wèi)星接收模塊送入DMP主機，經(jīng)路由復(fù)用后以TSOVERIP的方式通過DMP主機的IP輸出板送至交換機，每個衛(wèi)星接收模塊可同時接收4路衛(wèi)星信號；省市光纜傳送的模擬電視節(jié)

10、目及自辦需要編碼的節(jié)目通過MPEG2編碼板送入DMP主機，處理后同樣通過IP輸出板送至交換機，每個編碼板可同時處理兩路模擬音視頻信號。5.2加擾調(diào)制部分。根據(jù)具體系統(tǒng)配置情況在DMP主機上加裝IP輸入模塊、加擾模塊、QAM調(diào)制模塊，通過IP輸入模塊將所需的電視節(jié)目信號從交換機送入該主機，然后經(jīng)過加擾板進行節(jié)目的加擾，再送入調(diào)制板進行調(diào)制輸出，當然，這其中信號的處理可在同一個DMP主機內(nèi)完成的，也可根據(jù)實際情況在不同的DMP主機內(nèi)完成，靈活度非常大。5.3信號輸出部分。每塊調(diào)制板可以輸出連續(xù)8個頻點的射頻信號，本系統(tǒng)中只需3塊調(diào)制板就能滿足19個頻點的需求，而且還有5個頻點作為以后業(yè)務(wù)擴充預(yù)留。

11、三塊調(diào)制板輸出的信號經(jīng)混合器混合后可直接進入光發(fā)射機入網(wǎng)傳送。5.4EMM、EPG、機頂盒廣告信息。EMM用戶授權(quán)信息通過IP方式直接送入加擾板IP輸入口，EPG、機頂盒廣告信息也通過IP方式送入千兆交換機。上述各種附加數(shù)據(jù)根據(jù)情況或通過主頻點或通過其他相關(guān)頻點和電視節(jié)目復(fù)用在一起調(diào)制輸出。在這里要著重說明，為了保證以后機頂盒廣告業(yè)務(wù)的質(zhì)量和流暢度，建議后期選購機頂盒時芯片性能要強一點，運存要大一點。5.5系統(tǒng)備份問題。本系統(tǒng)中所有硬件設(shè)備全部采用雙電源冗余；核心交換、QAM調(diào)制器、關(guān)鍵信源設(shè)備采用1+1雙機熱備，其中任意一臺主設(shè)備出現(xiàn)問題，備份設(shè)備可自動接管工作，切換時間小于2秒鐘，主設(shè)備恢復(fù)正常后又能自動接管工作，保證整個系統(tǒng)安全可靠地運行，保養(yǎng)維護時也可以做到電視信號零中斷。 6結(jié)語 IP技術(shù)作為有線數(shù)字電視發(fā)展的方向，已成為廣播電視設(shè)備廠家和有線電視運營商的共識。據(jù)了解，以前采用傳統(tǒng)ASI前端的電視臺大多數(shù)已經(jīng)著手升級改造自己的前端了，新型的IP數(shù)字電視前端，支持視頻點播、回看、節(jié)目時移等功能，為用戶提供了更多的服務(wù)，提升了用戶的滿意度及收視率。 參考文獻： 1國明.IP組播技術(shù)在數(shù)字電視前端系統(tǒng)中的應(yīng)用J.有線電視技術(shù),2