ASI播出系统与IP播出系统的组网分析

刘 刚

（广西广播电视信息网络股份有限公司桂林分公司，广西 桂林 541002）

1 背景介绍

自三网融合以来，电视台、电台及融媒体中心地信源传输方式主要有异步串行接口（Asynchronous Serial Interface，ASI）信号传输方式及IP信号传输方式两类，对广电行业安全播出提出了新的要求。建设新机房时，需要对两种信号传输方式进行选择。是按照原有ASI信号传输方式方案进行，还是采用IP信号传输方式，哪种方式更有利于信源的传输及监控，需要进一步分析研判。此外，对于信源设备端与播出设备端分离的情况，选择ASI信号传输方式还是IP信号传输方式，亦需要权衡利弊。

2 ASI传输系统组网及使用

ASI即异步串行接口，是用于传送码流的一个标准数字视频广播（Digital Video Broadcast，DVB）接口。

在目前的DVB-C系统传输设备中，MPEG2视频码流传输接口分为两种标准，其一是ASI异步串行接口，其二是SPI同步并行接口。

ASI接口的传输方式是串行传输，传输通过一根同轴电缆线，连接简单，传输有效距离较长。ASI传输流的数据速率可以不相同，但传输速率保持为270 Mb·s-1，不同速率的MPEG2数据可以通过ASI全双工发送与接收。ASI传输系统为分层结构。最高层、第2层使用MPEG2标准ISO/IEC 13818-1（SYSTEM），第0层和第1层是基于1SO/IEC CD 14165-1标准的FC纤维信道[1]。

ASI传输系统（信号流畅）如图1所示，光缆路由如图2所示。

图1 ASI传输系统图（信号流程图）

图2 光缆路由图

ASI信号查看方便，可直接使用具备解码功能的码流分析仪进行监控查故，对于信源设备与播出设备同机房或距离不远的情况，组网便利。但是ASI光纤收发单元不支持简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol，SNMP），且通过裸纤进行传输，无法进行数据监控，且增加了有源接入点和故障排查及处理环节[2]。

3 IP传输系统组网

3.1 IP传输系统组网及使用

3.1.1 IP组播及配置应用

电视台或融媒体中心提供的信源一般为单向下行信号。在IP数据传输中，用户量少类似单波传输方式，无差别下行传输类似广播传输方式，但是IP组播传输方式则可以精准投递内容至需求接收端。IP组播信号数据即IP报文从一个源地址发出，可以转发到一组目的地址，也可以转发至多组目的地址接收端。作为IP数据信号传输的三种方式之一，与单播数据传输方式或广播数据传输方式相比较，IP组播一对多的形式可以有效地降低网络负载，节约网络带宽、避免广播泛洪、堵塞带来的问题，比如摄像头花屏、视频马赛克等，因此广泛应用在IPTV、网络会议、云监控平台以及直播平台数据传送等网络业务中。广播、单波、组播的对比如图3所示。鉴于以上单波传输方式和广播传输方式无法有效地解决单对多的数据传输接收的问题，故在传输方式上采用组播方式。

图3 广播、单波、组播对比图

组播（Multicast）可以很好地解决单点到多点的数据传输问题。数据源只发送一份数据，网络中只有需要该数据的主机A，C可以接收该数据源发出的数据，而其他主机如主机B不能收到该数据。

组播传输方式对比单播传输方式和广播传输方式有以下优点：

（1）相较于单波传输方式，需要传递的信息数据会在距离信息数据源尽可能远的网络节点及在信息需求目的点最近的节点（路由器或交换机）才被复制和分发，干线网络负载对于用户的增加、资源消耗增加并不是很显著[3]；

（2）相较于广播传输方式，需要传递的信息数据只会发送给需要该信息数据的接收端，按需分配，网络资源能够得到有效利用，并且信息传输的安全性得到提高。

3.1.2 组播协议及可控组播

IGMP Snooping（Internet Group Management Protocol Snooping）是一种IPv4二层组播协议，通过获取三层组播设备发至用户主机的组播协议报文来配置组播报文的目的接口信息。组播数据报文依据接口信息在数据链路层进行转发。

在此次方案中，对于电视台和融媒体中心信源，存在电台、电视台及融媒体中心自办节目从不同的IP源设备混合输入，在输出时又存在多点需要进行监控，对于接收信号进行并入大网播出的广电网络需要所有信号源的信号进行播出，但是对于电视台、电台、融媒体各单位来说，各自仅需要监控由其自身提供的信号，所以在配置方面需要对组播信号进行控制转发。同时在信号的安全性方面，仅能通过大网所需信号，对不在规划内的组播信号源不进行转发和控制，不占用端口带宽。故选择可控组播[4]。

3.1.3 配置及验证测试

出于大网播出安全性方面考虑，仅允许组播规划表中的组播输出至下游播出单位，一是为了节约带宽，二是为了划分播出责任。配置举例如图4、图5所示，组播流绑定输出验证如图6所示。

图4 可控组播配置

图5 SSM-MAPPING配置

图6 组播转发情况表

3.1.4 监控镜像端口应用

对于监控端口而言，针对各单位要求及相关上下游协议，监控单位需要对输入IP信号源、输出IP信号源进行分别监控。输入信号源监控保证信源设备的播出正常及上下游责任划分。输出信号源监控一方面保障下游单位接收到的信号安全正常，同时对于较远距离的传输线路，也可以起到对传输线路监控的作用。同时，在采用波分OTN网络的传输体系下，输出监控可以更好地配合OTN网管系统对链路故障进行排查。镜像端口的配置如图7所示。

图7 镜像端口配置

GE1/0/14，GE1/0/15，GE1/0/16都是GE1/0/27的输出镜像监控端口，分别提供给监测单位使用，同时可客观反映无源链路信号的情况。

3.1.5 利用率问题

接入相关单位监控设备时，起初选择采用ACCESS端口直接对接监控设备，出现了监控信号黑屏和花屏的现象，并且导致大网信号输出端口利用率偏高。GE1/0/2为信源输入端口，GE1/0/13为GE1/0/2端口的镜像输入监测端口，但是此时的GE1/0/2端口出现反向输出利用率远大于信源输入利用率，如图8所示。查询两个端口除镜像端口对应外，并不处于同VLAN业务，经过分析发现此现象为交换机默认VLAN业务未屏蔽导致。

图8 流量异常情况

关闭默认VLAN业务后，端口利用率如图9所示。GE1/0/2为信源输入端口，反向利用率逐渐减少。

图9 流量正常情况

3.2 IP播出系统组网

IP信号的组网结构如图10所示。IP信号传输模式对于现有FTTH-IPTV大网模式或者HFC网络都可采用，同时对于信源端与播出端地理位置较远的播出系统，IP传输模式虽然配置较为复杂，但是可以在信源端进行输入和输出同时监控，并且达到对无源光传输链路的监控。

图10 IP信号组网图

4 两种系统的对比

通过对ASI传输模式和IP组播传输模式的对比可以看出，对于短距离或同机房信源设备与播出设备间的连接，ASI模式组网简单，信源端无需复杂烦琐配置，信源设备输出环出（LOOP）即可进行监控，同时组网可以利旧。输出后直接进入IP编码复用器至下游单位并入大网进行传输。

在上、下游单位处于不同地理位置时，采用ASI传输模式，存在光电转换环节，且光端机无法进行监控，播出监控环节仅能存在下游单位，且需要多余链路进行信号反馈至上游单位，占用多余光纤资源。同时对于OTN网络，无法传输ASI光端机的传输光信号需要单独的纤芯资源。

IP信号传输模式对于现有FTTH-IPTV大网模式或者HFC网络都可采用，同时对于信源端与播出端地理位置较远的播出系统，IP传输模式虽然配置较为复杂，但是可以在信源端进行输入和输出同时监控，并且达到对无源光传输链路的监控。IP信号传输模式可在OTN网络传输，节约光纤资源；同时采用了IGMP-SNOOPING协议、IGMPSNOOPING SMM MAPPING功能、可控IP组播功能、静态组播组推送方式，有效地限制了规划外组播源地址信源输出、规划外组播目的地址信源输出，实现了单对多组播信源分配[5]。

5 结 语

如今，网络已进入全千兆时代，视频业务的发展已成IP化发展趋势。在IPTV之后，广电传输方式也已从HFC网络向FTTH网络转变。相较之下，IP信号传输方式更适应于全光网络及OTN传输网络，在信源信号分配及监控手段、方式等方面也较为灵活、多变、全面。