基于IP码流多发射台信号传输方案的实现

滕波 连云港广播电视台

1. 引言

连云港广播电视台下属多个无线发射台站，承担模拟电视、调频广播和中波广播的传输覆盖任务。各个台站的信号系统多样化，在对系统进行改造中，既有模拟信号传输，又有ASI码流传输。为提高系统的安全可靠性、灵活性、系统运维管理性能，提出了IP码流传输改造方案，构建一套全新的基于IP传输方式的广播电视信号源传输平台。

2. 连云港广播电视平台改造的必要性

2.1 连云港广播电视信号传输平台的现状

连云港市区范围地形复杂，多条山脉贯穿，在广播电视覆盖建设的过程中，综合考虑收视收听人群的覆盖，在云台山脉的锦屏山马耳峰，北固山和东西连岛，建立了模拟电视和调频广播发射台，在浦南太平村建立了中波发射台。

因各个发射台信号源多样化，所属位置受环境和军事雷达干扰等因素影响，信号源的传输方式各不一样，导致中心机房传输设备繁多，给维护也带来了很多问题。

2.2 目前存在的问题

（1）光纤传输线路资源紧张

因广播电视业务的拓展，锦屏山原先的信号传输方式采用模拟光机和ASI码流传输光机，光纤线路资源严重短缺。加之光纤主线路服务年限已有20年，需要更新。

（2）信号传输方式不统一

锦屏山电视调频发射部，因受军事雷达干扰，无法接收卫星信号作为信号源，因此，主备信号都采用双光纤线路传输。

北固山发射台信号以卫星信号为主，光纤信号为辅，部分信号采用有线网络信号做应急备份。

连岛发射台也受到军事雷达干扰，信号基本采用有线信号。

中波发射台，采用光纤和卫星信号作为信号源。

（3）信号源的数字化升级

随着全新的广播影视城大楼建设完成，电视和广播系统进行数字化升级改造，模拟信号逐渐淘汰，亟待采用数字化传输方式。

（4）信号传输调度不灵活

信号源数字化后，从中心机房往各个发射台传输的信号，再采用多个发射台不同节目的调度，光机设备繁多，维护不便。

3. IP码流传输平台方案

（1）信号源

平台的建设首先要考虑信号源的主备。建设时我们对每个信号源的接收都采取备份。在中星6A、中星6B和中星9号卫星上的信号，均由卫星天线接收后采用L波段光机分别送至中心机房的卫星接收机。卫星接收机采用IP码流方式接收，作为主信号源进入主信源交换机。

重要节目如中央电视一套、电视七套、中国之声、经济之声、江苏新闻广播、健康广播、新闻综合、交通广播、文艺等节目从国家骨干SDH网络上传输的信号，通过江苏有线传输至新大楼机房接收作为备信号，采用IP码流方式送至备路信号交换机。

本市广播电视节目通过主备编码器编码，以 IP码流方式分别进入主备汇聚交换机。

（2）设备备份

接收机、编码器、复用器、交换机等设备全部采用1+1的方式，无论哪一台设备故障，均可从备设备输出，确保正常播出。

（3）链路组网备份

链路组网备份框图如图 1 所示。

图 1 链路组网备份框图

卫星接收机传送 IP 码流信号至主路信号汇聚交换机，备路信号源由有线信号解码传送IP码流信号给备路信号汇聚交换机，主备复用器均能接收卫星和有线的IP码流信号。按此组网方式，每套节目有2条数据链路，2条链路设置为互不相同的组播。通过复用器，将IP码流信号推送至分发交换机，码流分发交换机采用主备方式，接收主备复用器的信号。

根据以上组网方式，各种设备出现故障的分析如下：

①单台设备故障，能保证至少1条链路正常

a.主路（或者备路）编码器故障，则备路（或者主路）链路正常；

b.单台卫星接收机（或者单台有线接收机）故障，则有线链路正常；

c.主路交换机(或备路交换机)故障，则备路交换机(或主路交换机)链路正常；

d.复用器主(或复用器备)故障，则主、备信号两条链路正常；

② 不同类型的2台设备同时故障，有80%以上概率保证1条链路正常；

③ 不同类型的3台设备同时故障，有50%概率保证1条链路正常；

④ 相同类型的两台设备故障：若是同信号的卫星和有线接收机故障，则该节目无输出；若是复用器或交换机故障，则系统瘫痪。

按图 1 链路组网备份框图可知，采用这种组网方式，若是单台设备故障，能保证信号正常；若不同类型的2台设备同时故障，基本能保证正常；若同时出现不同类型的3台设备故障，会有50%概率发生信号；只有在同类设备故障时会发生电视节目中断现象。而在平台实际运营中，同类设备或同时出现不同类型的3台设备故障的可能性较低，因此采用这种组网方式能确保平台信号的安全播出。

4. 传输平台采用IP组播技术

4.1 平台规划

整个节目接收系统平台共接收 26 个频点 40 余套节目，其中用于无线发射台站信号源的为9个频点，其余为广播电视节目制作以及媒资收录系统使用。用于无线发射台站的信号源编码为IP码流格式，视频为MPEG-2，音频为MPEG-1 LAYER-2的格式，统一将IP码流传输至各个发射台，在发射台解码所需IP码流里的信号，用于播出。而对于电视节目制作，以SDI信号输出，广播制作以AES/EBU信号输出，收录系统以IP方式输出。

4.2 IP 组播平台架构

IP 节目传输系统架构如图 2 所示。各节目由卫星接收机和有线网络接收机输出不同的IP组播信号至对应的主备汇聚交换机，本市广播电视节目经过编码器输出IP组播信号至对应的主备汇聚交换机，每台交换机汇聚信源后通过千兆光口输出至主备复用/加扰器，由网管自动判别选择主备信号作为复用器的输入信源。同时对节目流进行复用处理，并以多节目流IP组播方式送至分发交换机，传输至各个发射台。

图2 IP节目传输系统架构

5. 采用IP传输技术的数字电视主备平台的优点

采用 IP 交换大容量平台的技术系统架构相对简单，集成度高，连线少，信号调度灵活方便，网管功能强，系统扩展性好，其具有以下优点：

（1）安全性高。设备、信号源及链路备份组网结构均考虑了备份，大量备份切换通过网管自动实现。网管可根据信号源、设备的不同优先级别进行设置，提高了系统的安全性。

（2）灵活性好。复用器端可根据物理连接状态进行链路级别的自动切换，也可按照UDP端口进行端口级别自动切换，还可手动设置来指定某条链路。

（3）切换时间短。链路的主备切换由复用器网管自动判别进行，不需人工切换，因此信号切换时间很短，可有效提高安全播出。

（4）采用IP传输系统，结构简洁明了，易于管理和维护。

（5）系统扩展性强。传统ASI传输平台由于其结构特性，在数字电视新业务拓展方面存在一定弊端，而IP传输平台可以解决这个问题，如时移电视、数字马赛克、动态EPG等业务通过IP传输平台均可轻松实现。

（6）信号调度方便、灵活。采用IP传输后，从平台调用信号非常方便和灵活，随时可从交换机提取复用器镜像输出的信号。

（7）节省投资。用IP传输的五类线比ASI传输的线缆便宜，可节省设备和空间，减少机房投资。

6. 结束语

节目传输平台采用 IP 技术组成主备平台，数字化改造、新功能拓展方面与传统方式相比，具有不可比拟的优势。在数字电视新业务快速发展的今天，搭建基于IP传输的数字电视前端平台将成为趋势。