数字电视IP前端系统设计

周振海

（宁夏广播电视网络有限公司，银川 750004）

数字电视IP前端系统设计

周振海

（宁夏广播电视网络有限公司，银川 750004）

本文分析了传统的ASI数字电视前端系统，深入研究了基于IP传输的数字电视单双向前端平台及其特点，对传统ASI数字电视前端系统和IP数字电视系统做了对比，并详细描述了IP数字前端的原理和业务流程。

ASI；IP前端；EPG；IPQAM

数字电视前端系统是数字电视节目及其他数据等相关业务信息采集、调度、处理、信号形成、分配以及传输的中心。总体可分为以下几个部分：传输平台、EPG系统、CAS系统、SMS或BOSS系统、网管及监控系统。其中，传输平台由信号源、信号处理和信号传输等组成。本文主要介绍基于IP传输的数字电视前端系统。

1 传统ASI前端系统

以往搭建数字电视前端平台，都采用基于ASI的传输方式。前端采用ASI（异步串行接口）用于进行设备互连，ASI的最大码率限制为270Mb/s，一根ASI连接线仅可携带一个多节目传输流（MPTS），对于有线运营商来讲，带来了很多限制。此外，设备之间采用ASI线缆连接相对来讲非常静态，无法提供强大的扩展性。

传统的ASI前端系统组网如下图所示：节目源包括卫星接收节目、本地编码节目、SDH传输节目以及其它数据广播等。卫星信号通过卫星接收解码，本地编码节目通过编码器编码，SDH传输信号通过DS3-ASI适配器适配成ASI信号后送入相应的复用器，由复用器对各单节目流和多节目流进行复用、加扰、PSI插入、PID重映射等处理。处理完成后再将复用后的多节目流送到ASI切换矩阵。经过矩阵调度，所有节目流被送入QAM调制器进行再复用和调制。之后由调制器输出RF信号进入本地HFC网或者经由DS3适配器适配后进入SDH网传输到远端。

图1 数字电视ASI前端系统组网图

随着科技的发展，一些支持IP连接和传输的数字电视前端设备也层出不穷，技术越来越成熟，所以基于IP的传输的数字电视前端系统也被越来越多的广电运营商所接受。

2 数字电视IP前端系统的优势

数字电视IP前端不仅仅使运营商尽可能快的部署新的服务，减少运营成本，同时也使现有的视频服务直接通过IP网络与平台部署提供了可能性。最终语音，视频与数据全部可以在IP网络中利用，有线运营商可以真正的成为“三网合一”的运营商并创建崭新的服务模式。该类型前端已在国内及北美、欧洲进行大量部署。数字电视IP前端系统的优势：

（1）采用IP传输后系统结构变得相对简单，设备之间的连线大幅减少，摈弃原有的矩阵和跳线架，节省大量机架空间，减少了中间环节，使系统简洁明了，更易于管理和维护。

（2）用交换机替代矩阵。矩阵为单设备运行，而交换机采用1∶1热备份机制，从而提高了系统的安全性，使系统更加稳定、可靠。

（3）采用IP传输方式后系统灵活性大大提高。利用IP传输数字电视节目，我们的系统组建将变得非常灵活，编码器、复用器、调制器等设备可以集中放置在中心机房也可以随意放置在远端任何有IP网络的地方。QAM调制器也是类似，可以放在前端也可以放在远端。如果总前端使用IP传输方式，我们可以将复用器输出的IP信号通过IP传输网直接送到分前端，分前端只需使用IPQAM对信号进行接收、调制后送入当地HFC网络就可以了；如果几个地市同时使用IP传输方式，还可以把重要的电视节目打包后送入IP传输网进行互相备份。

（4）采用IP传输方式后增强了系统扩展性，便于开展数字电视新业务。传统ASI传输平台由于其结构的关系，在数字电视新业务的拓展方面存在一定弊端，而IP传输平台正好就解决了这个问题，如时移电视、数字马赛克、动态EPG等业务通过IP传输平台可轻松实现。

（5）节省投资。ASI切换矩阵是一个比较昂贵的设备，而以太网交换机相对就非常便宜，因此设备投资减少；交换机替代矩阵后结构简化、所占空间减少，机房投资减少；IP传输到远端使用IPQAM调制输出，不需要前端DS3调制和分前端解调，所以分前端建设投资减少；开展新业务直接使用Gbe接口而不需要增加IP网关等额外设备，后期投资减少。同时利用基于IP的统计复用功能，更有效的利用带宽资源。

3 基于IP传输的数字电视前端系统

数字电视IP前端系统设计实现100路卫星信号接收（各省卫视主、备信号共80路、20路专业加密节目）；EPG、本地节目，自办节目准视频点播、股票、数据广播等ASI信号源，通过码流分配器分别进入IP前端主、备接收设备并转换成IP信号。再统一进行复用、加扰。原有20套高清节目已经进行了复用加扰，可以直接进入核心交换机。以上节目通过核心交换的千兆SFP光接口通过OTN传输系统下传到各地市，在各地市机房通过IPQAM接收进行QAM调制。本次IP前端系统建设从信源接收、复用加扰、核心交换必须实现设备级、节目级的备份自动切换保护。基于IP的数字电视前端组网如图2所示。

图2 IP前端系统组网图

（1）信源处理：实现卫星节目的接收，完成MPEG2和AVS+高清节目的转码，以保证终端设备正常解码。

（2）核心交换设备：完成所有信号的汇聚，同时根据相应请求进行节目分发。具备高可靠性、安全性与稳定性，在增加节目和扩容业务时无需对现有系统做出改造。

（3）复用、加扰：核心处理系统对信号进行复用、加扰，对输入节目进行频道规划和节目调整，处理后的信号采用组播方式输入交换机。

（4）IPQAM：用于接收核心处理系统输出的MPTS OVER IP节目，并将其调制为RF信号送入HFC网络。

（5）网管系统：网管系统采用客户端/服务器方式，对前端平台所有的卫星接收设备、复用加扰设备、调制器和适配器进行统一网管，支持远程管理和配置。

4 数字电视IP前端系统业务

数字电视IP前端系统业务分为单向直播节目和双向互动业务，其中双向互动业务又分为：回看和时移节目、高清点播、家家影院等点播节目。

4.1 单向直播节目

卫星接收机解码节目之后（或者本地节目经编码之后），根据需要单播或者组播输出，经交换机和复用器连接，复用器插入CA信息，EPG信息。复用器输出的节目经过核心交换机，单播到相应的IPQAM端口，多个IPQAM信号经过混合放大之后，传输到HFC网，最终到达用户。

4.2 双向互动业务

双向点播前端的回传采用CMTS或EPON+EOC系统。下行节目经本地及各分前端IPQAM设备，通过HFC网络或数据平台设备经IP网络推向用户终端设备。

4.2.1 视频点播

用户按需求点播音视频存储内容的业务，用户对播放过程能够控制，包括暂停、播放、快进、快退、拖动、选时等。业务流程图如图3所示。

4.2.2 电视回看

用户按需求点播观看已经播出过的电视频道节目。当用户对一个直播频道发起回看请求，其流程如图4所示。

图3 视频点播流程图

图4 电视回看流程图

5 结束语

文章对传统基于ASI信号传输的数字电视前端系统的特点进行了分析，研究了基于IP传输的数字电视前端系统，并对两种前端系统作了对比，发现IP数字电视前端系统无论是在稳定性、可扩展性、安全性以及对双向系统的适应性方面，都有很大的优势，另外，基于IP的数字电视前端系统具有强大的处理能力，可满足不断发展的要求，运营商可根据需求扩展功能，同时使系统更经济。也许在不久的将来，数字电视前端走IP传输会被越来越多的广电运营商选择。

[1] 刘俊，植德坤．IP数字前端建设和组播问题分析．有线电视技术，2012.03

[2] 肖曼．以IP传输方式的数字电视前端平台构建．数字技术与应用，2011.10

[3] 钟丽．新型全IP组网集成式数字电视前端平台的构建．广播电视信息，2010年03期

Digital TV Headend System Based on IP Transmission

Zhou Zhenhai
(Ningxia radio and television network co., ltd., Yinchuan, 750004)

This paper analyzes and compares the traditional ASI digital TV headend system and IP-based digital TV headend system. The paper details the principles and business processes of IP-based digital TV headend system.

ASI; IP-based DTV Platform; EPG; IPQAM

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.12.006

TN949.197文献标示码：A

1672-7274（2017）12-0020-03