云南广播电视台总控传输信号切换系统设计

刘 屹，袁 航，施伟凡

（云南广播电视台，云南 昆明 650000）

0 引言

随着网络多媒体技术的迅猛发展，其在广播电视技术中得到越来越广泛的应用，这也能够促进传统广播电视技术的发展和进步[1]，广播电视传输数字化、IP化趋势越来越明朗，地面数字电视传输高画质、大通信量级、兼容性好的优点十分明显[2]， 如何构建安全高效的IP化电视直播传输系统，本文将就设计理论和实践经验展开讨论。

1 传输及切换系统设计

1.1 需求分析

（1）满足广电总局令第62号《广播电视安全播出管理规定》[3]及实施细则要求。

（2）传输高清电视直播IP流，保证网络之间数据文件的高效传输与文件传输的无毒、安全、完整[4]。

（3）在新台站点内，有主备两套编码复用系统，简称EM、EB。

（4）EM、EB各自生成了主备复用流，简称em1、em2，eb1、eb2。

（5）EM、EB中各自主备信号做二选一切换。

（6）EM、EB编码复用系统做二选一切换。

（7）编码复用流需要通过光纤传输主、备和微波三条路径送至省网络公司，并且每条路径中都EM、EB的主备信号。

（8）在省网络公司对接收到的各条路径中的信号进行二选一，最终输出主、备两路信号。

（9）全系统支持断电旁通，无单点，各个信号间IP流不得串扰。

1.2 设计方案

为满足上述需求，我们作出了如图1的方案设计。

图1 新台站点设计图

新台站点：

（1）编码复用主EM经switch1切换后，em1、em2二选一，输出a信号，备信号a1直通em2，不切换，编码复用备采用相同方式。

（2）编码复用主备系统切换后信号a、b经switch3切换后，输出主路信号a，备路信号b直通备路输入信号。

（3）主备交换机各自做堆叠。

图2 省网络公司设计图

省网络公司：

（1）主备光传输到达省网络公司后，a与a1信号二选一输出a，b和b1信号二选一生成b信号。

（2）a信号经过网关成为下游的主路信号，b信号与微波信号二选一切换后成为备路信号。

总结：

（1）switch1和switch2完成编码复用系统各自主备信号的二选一切换。

（2）switch3完成编码复用主和备系统的二选一切换。

（3）switch4完成了主备光路的二选一切换。

（4）Switch5完成了光路与微波的二选一切换。

（5）整体系统从设备到传输路径都采用了主备冗余，无单点存在，容错率高。

1.3 组播地址规划

（1）组播：在发送者和每一接收者之间实现点对多点网络连接。如果一台发送者同时给多个的接收者传输相同的数据，也只需复制一份的相同数据包。它提高了数据传送效率。减少了骨干网络出现拥塞的可能性。

（2）传输协议：考虑到所有二选一需要断电旁通功能，使用IGMP v3协议需要在各个端口做端口映射，来应对断电时候引起的端口改变，且下游设备有不兼容IGMP v3，故最后选择IGMP v2的组播协议。

（3）逻辑整理：设主路由主路信号为a，主路由备路信号为a1，备路由主路信号为b，备路由备路信号为b1。要求保障主备输出信号相同，后级设备可无缝使用，保障信号在同一交换机汇聚时不会串扰，即：a=b，a!=a1，b!=b1。

表1 组播地址规划表

1.4 二选一切换器配置

（1）切换器功能介绍。如图3所示，此系统选用的二选一切换器有Dat a1、2、3、4共四个数据口，其中Data1，Data3为输入口，Data2，Data4为输出口，且Data1和Data2，Data3和Data4具有断电旁通功能。

图3 二选一切换器示意图

（2）配置拓扑图。实际切换器设备中一台设备同时完成高标清主备的切换，根据上面的设计图和切换器示功能进行如图4所示配置。

图4 切换器配置拓扑图

2 应急切换方案

2.1 切换器上游故障

说明：如图5所示，Switch3上游设备信号故障时，可由Switch3完成切换，保证主路信号无中断。

图5 主编码复用故障时的主路信号

2.2 光传输故障

说明：如图6所示，当主路光传输故障时，switch4 可完成切换，使用备光传输的信号，保障主路信号无中断。即使主备光传输同时发生故障，switch5依然可以切换到微波信号，下游备路依然可用。

图6 主路光传输故障时的主路信号

2.3 其他故障

（1）二选一设备支持断电旁通功能，整个系统设计也是在所有二选一同时断电的极端情况下主备路仍然畅通，故二选一若出现软件方面故障引起频繁切换，可以采用断电的应急处理方法。

（2）交换机：所有节点的交换机都采用堆叠的方式做冗余配置，且交换机状态可监控，出现问题可及时处理。

（3）其余常见的安全播出应急处理与技术维护[5]，均可在冗余备份下，在紧急切换后得到相应处理，保障安全播出。

3 后期方案改进

问题：在后期使用过程中，我们发现这样一种情况：当主光传输系统故障时，省网络公司switch4 将信号切换到备路光传输来的信号a1上，此时在新台switch3做切换，主路信号并不能恢复，必须依赖于switch4切回主路光传输。为了减少依赖环节， 使解决问题集中在switch3的切换上，我们在原来的方案上作出了改进。

改进：如图7 所示，我们将a 1信号调换至switch3的Data4口，使a1信号为a、b信号的二选一后的输出信号，b保持直通。这样当switch3作出切换时，交换机主、备中的a和a1信号均会相应的改变，解决了上述问题。

图7 改进方案

4 结束语

云南广播电视台新台传输切换已经建成并投入使用，该系统的建成，为新台安播工作提供了强有力的支撑，大大节约了人力投入，在信号传输的关键节点上起到了重要的保护作用，既能满足安播要求，还能较好应对紧急情况下的快速处理要求。