IP 播控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)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I(xiàn)P化的信號(hào)傳輸模式已開始被廣電系統(tǒng)、電信運(yùn)營(yíng)商所運(yùn)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)的ASI信號(hào)連接方式，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)流任意復(fù)制、靈活調(diào)度、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)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(tái)可靠性和穩(wěn)定性方面進(jìn)行了多次積極的嘗試，最終形成本方案設(shè)計(jì)，并取得了較好的實(shí)施效果。 

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體架構(gòu)

總計(jì)架構(gòu)構(gòu)想是從區(qū)總前端至分前端設(shè)計(jì)了一系列的技術(shù)手段與檢測(cè)切換機(jī)制，最終形成了現(xiàn)有的多節(jié)點(diǎn)智能化IP播控平臺(tái)。多節(jié)點(diǎn)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(wú)單點(diǎn)隱患；智能化主要體現(xiàn)在對(duì)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(diǎn)都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)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(dòng)切換，大大保障了數(shù)字電視平臺(tái)的播出安全。具體架構(gòu)包括：

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

（二）區(qū)總平臺(tái)是一個(gè)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(shí)完成公共數(shù)字電視和廣播業(yè)務(wù)加擾。

（三）市分平臺(tái)接收總平臺(tái)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(duì)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(tái)接收區(qū)總平臺(tái)和市平臺(tái)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(tái)，通過(guò)10GSDH網(wǎng)絡(luò)傳送九個(gè)基本流節(jié)目（中央、廣西、其他省臺(tái)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(tái)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(hào)衛(wèi)星備份信源進(jìn)行整合，融合成一整套以IP交換技術(shù)進(jìn)行調(diào)度的多業(yè)務(wù)智能化IP播控系統(tǒng)。通過(guò)充分利用原有資源進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳?jí)改造，避免了重復(fù)建設(shè)。

IP播控平臺(tái)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(shí)現(xiàn)絕大部份節(jié)目雙路信源接收，針對(duì)中央和廣西等重要級(jí)別節(jié)目還引入嵌入式監(jiān)測(cè)切換一體化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)主備節(jié)目源PID毫秒級(jí)切換，可以根據(jù)單個(gè)PID帶寬、碼流同步狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)切換。針對(duì)中央3、5、6、8等來(lái)源加擾的付費(fèi)節(jié)目還可以根據(jù)信源加擾狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)切換。2.通過(guò)對(duì)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(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有系統(tǒng)無(wú)縫切換，解決了因日凌造成節(jié)目播出中斷的問(wèn)題。3.通過(guò)對(duì)整體方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)區(qū)（省）總前端信源雙路接收、毫秒級(jí)自動(dòng)檢測(cè)切換，雙路播出設(shè)備1+1冗余備份秒級(jí)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(shí)現(xiàn)對(duì)總前端AB雙路信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)、毫秒級(jí)切換。整個(gè)播出系統(tǒng)從總前端至分前端無(wú)單點(diǎn)故障隱患。

（一）區(qū)前端系統(tǒng)架構(gòu)

IP播控平臺(tái)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(shí)現(xiàn)雙信源、雙鏈接播出，從源頭上確保了信號(hào)播出的安全。具體架構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖：

信源部份：設(shè)計(jì)采用主備兩套衛(wèi)星接收設(shè)備，衛(wèi)星接收機(jī)直接輸出IP組播信號(hào)，采用IGMP V3組播協(xié)議。主備衛(wèi)星機(jī)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(tái)接收機(jī)可同時(shí)輸出兩路相同組播信號(hào)分別進(jìn)入主備核心交換機(jī)。信源做到了節(jié)目源的雙路接收。對(duì)于中央和廣西等重要的電視節(jié)目信源，由于舊平臺(tái)存在兩路以上ASI信源，則直接利用ASI信源，增加信源PID檢測(cè)功能，根據(jù)信號(hào)狀態(tài)自動(dòng)切換。最終所有信源轉(zhuǎn)換后雙路IP組播信號(hào)進(jìn)入交換機(jī)。

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(jī)。每臺(tái)核心交換機(jī)都接收信源設(shè)備送入的不同源地址的主備節(jié)目信號(hào)。為了保障信號(hào)安全可靠，將信源匯聚與復(fù)用輸出信號(hào)分別劃分在不同VLAN進(jìn)行組播隔離。兩臺(tái)核心交換設(shè)備配置相同，信號(hào)相同，但互相獨(dú)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(hào)的匯聚，并將復(fù)用信號(hào)采用靜態(tài)組播出強(qiáng)推至波分設(shè)備進(jìn)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(jì)是實(shí)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(guó)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(shí)現(xiàn)設(shè)備間自動(dòng)切換；每臺(tái)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(shí)現(xiàn)雙端口同時(shí)輸出，兩個(gè)端口輸出信號(hào)完全一致，分別進(jìn)入主備兩臺(tái)交換機(jī)；主備交換機(jī)再將信號(hào)分別送入OTN兩個(gè)不同端口進(jìn)行上傳輸，避免出現(xiàn)單點(diǎn)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(hào)，同時(shí)從10G SDH網(wǎng)絡(luò)接收柳州備份前端信號(hào)（區(qū)總前端異地備份信號(hào)），最終實(shí)現(xiàn)3路信號(hào)的切換播出。具體實(shí)現(xiàn)方式如下圖：

交換機(jī): 主備兩臺(tái)交換設(shè)備分別從OTN不同輸出端口接收信號(hào)，并將信號(hào)再送入IPQAM的不同端口。兩交換機(jī)配置相同，信號(hào)相同，但互相獨(dú)立，做到交換機(jī)1+1備份。

IPQAM:IPQAM分別從不同的端口接收來(lái)自主備OTN的信號(hào)，并且還要接收從10G SDH網(wǎng)絡(luò)接收柳州備份前端信號(hào)，通過(guò)IPQAM對(duì)組播信號(hào)檢測(cè)以及自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)3路信號(hào)的智能切換播出。

（三）項(xiàng)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(jì)

IP播控平臺(tái)組網(wǎng)方面，從信源接收直至分前端整個(gè)鏈路雙熱式設(shè)計(jì)，在復(fù)用加擾、IPQAM等關(guān)鍵節(jié)目還可以實(shí)現(xiàn)雙路信源自動(dòng)檢測(cè)切換。雙路信源自動(dòng)檢測(cè)切換，切換時(shí)間小于1秒。為全區(qū)數(shù)字電視的安全播出工作提供強(qiáng)有力的保障。

2.通過(guò)波分（OTN）、SDH雙鏈路實(shí)現(xiàn)從區(qū)（?。┛偳岸酥潦锌h各分前端傳輸鏈路的1：1熱備份

IP播控平臺(tái)主要依賴OTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(yùn)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(tái)作用，將柳州平臺(tái)復(fù)用流信號(hào)進(jìn)行IP化處理，并通過(guò)SDH網(wǎng)絡(luò)下傳至各分公司，以對(duì)OTN網(wǎng)絡(luò)及區(qū)前端進(jìn)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(huì)自動(dòng)切換至柳州備份前端信號(hào)進(jìn)行播出，切換時(shí)間小于1秒。實(shí)現(xiàn)備份切換方式多樣化，提高了播出的質(zhì)量。

3.針對(duì)加密節(jié)目信源引入碼流加擾監(jiān)測(cè)及自動(dòng)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?yàn)镃AM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(wèn)題。經(jīng)多次監(jiān)測(cè)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(chǎng)上絕大多數(shù)碼流監(jiān)測(cè)設(shè)備只根據(jù)TR101 290標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)碼流一、二、三級(jí)告警等參數(shù)設(shè)計(jì)，無(wú)法對(duì)節(jié)目加擾狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)改造后集成的監(jiān)測(cè)切換設(shè)備增加對(duì)信源碼流加擾狀態(tài)進(jìn)行智能監(jiān)控切換功能，切換時(shí)間小于＜1秒。

4.改進(jìn)監(jiān)測(cè)手段、實(shí)現(xiàn)信號(hào)PID級(jí)別智能監(jiān)測(cè)切換

由于平臺(tái)大多數(shù)信源都存在兩個(gè)路由，因此如何對(duì)信源進(jìn)行智能檢測(cè)切換是保障安全播出的首要問(wèn)題。在前端引入TS301自動(dòng)檢測(cè)及智能切換設(shè)備。此設(shè)備將檢測(cè)與切換功能集成于一體，可實(shí)現(xiàn)主、備信號(hào)進(jìn)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(cè)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(jiǎn)單可靠，功能上可實(shí)現(xiàn)：（1）碼流信號(hào)丟失自動(dòng)切換，（2）碼流同步丟失自動(dòng)切換，（3）視、音頻PID以及表格PID丟失自動(dòng)切換，（4）MPTS中單個(gè)節(jié)目的節(jié)目替換，（5）PID解擾失敗自動(dòng)切換，（6）監(jiān)控門限信號(hào)故障時(shí)，監(jiān)測(cè)及自動(dòng)切換時(shí)間小于＜1秒。大大增強(qiáng)了前端信號(hào)播出安全及不中斷播出。

四、技術(shù)方案實(shí)施

多節(jié)點(diǎn)智能化IP播控平臺(tái)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)（省）總前端信源方面，將各系統(tǒng)信源的整合后實(shí)現(xiàn)絕大部份節(jié)目雙路信源接收，針對(duì)中央和廣西等重要級(jí)別節(jié)目還引入嵌入式監(jiān)測(cè)切換一體化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)主備節(jié)目源PID毫秒級(jí)切換，可以根據(jù)單個(gè)PID帶寬、碼流同步狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)切換。針對(duì)中央3、5、6、8等來(lái)源加擾的付費(fèi)節(jié)目還可以根據(jù)信源加擾狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)切換。

（二）通過(guò)對(duì)整體方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)區(qū)（省）總前端信源雙路接收、毫秒級(jí)自動(dòng)檢測(cè)切換，雙路播出設(shè)備1+1冗余備份秒級(jí)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(shí)現(xiàn)對(duì)總前端AB雙路信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)、毫秒級(jí)切換。整個(gè)播出系統(tǒng)從總前端至分前端無(wú)單點(diǎn)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(hào)或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，信號(hào)立即切換到備份信號(hào)播出，然后再進(jìn)行故障排查，極大地減少了停播事故，實(shí)現(xiàn)了全廣西數(shù)字電視無(wú)間斷的播出。

（五）日常檢修維護(hù)方面：在進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化、系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)時(shí)，可先將信號(hào)切換到備份設(shè)備或信號(hào)播出，實(shí)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(duì)系統(tǒng)設(shè)備的檢修維護(hù)。

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(hào)源，也為媒資平臺(tái)、雙向VOD平臺(tái)、全媒體業(yè)務(wù)平臺(tái)等提供了可靠信號(hào)來(lái)源，并且廣西全省的“村村通”、“西新工程”、無(wú)線發(fā)射臺(tái)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(tái)的信號(hào)源作為主用信號(hào)源，為全廣西的有線電視安全播出作出了貢獻(xiàn)。

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