周振海

（寧夏廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司，銀川 750004）

數(shù)字電視IP前端系統(tǒng)設(shè)計

周振海

（寧夏廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司，銀川 750004）

本文分析了傳統(tǒng)的ASI數(shù)字電視前端系統(tǒng)，深入研究了基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視單雙向前端平臺及其特點，對傳統(tǒng)ASI數(shù)字電視前端系統(tǒng)和IP數(shù)字電視系統(tǒng)做了對比，并詳細(xì)描述了IP數(shù)字前端的原理和業(yè)務(wù)流程。

ASI；IP前端；EPG；IPQAM

數(shù)字電視前端系統(tǒng)是數(shù)字電視節(jié)目及其他數(shù)據(jù)等相關(guān)業(yè)務(wù)信息采集、調(diào)度、處理、信號形成、分配以及傳輸?shù)闹行摹？傮w可分為以下幾個部分：傳輸平臺、EPG系統(tǒng)、CAS系統(tǒng)、SMS或BOSS系統(tǒng)、網(wǎng)管及監(jiān)控系統(tǒng)。其中，傳輸平臺由信號源、信號處理和信號傳輸?shù)冉M成。本文主要介紹基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視前端系統(tǒng)。

1 傳統(tǒng)ASI前端系統(tǒng)

以往搭建數(shù)字電視前端平臺，都采用基于ASI的傳輸方式。前端采用ASI（異步串行接口）用于進(jìn)行設(shè)備互連，ASI的最大碼率限制為270Mb/s，一根ASI連接線僅可攜帶一個多節(jié)目傳輸流（MPTS），對于有線運營商來講，帶來了很多限制。此外，設(shè)備之間采用ASI線纜連接相對來講非常靜態(tài)，無法提供強大的擴展性。

傳統(tǒng)的ASI前端系統(tǒng)組網(wǎng)如下圖所示：節(jié)目源包括衛(wèi)星接收節(jié)目、本地編碼節(jié)目、SDH傳輸節(jié)目以及其它數(shù)據(jù)廣播等。衛(wèi)星信號通過衛(wèi)星接收解碼，本地編碼節(jié)目通過編碼器編碼，SDH傳輸信號通過DS3-ASI適配器適配成ASI信號后送入相應(yīng)的復(fù)用器，由復(fù)用器對各單節(jié)目流和多節(jié)目流進(jìn)行復(fù)用、加擾、PSI插入、PID重映射等處理。處理完成后再將復(fù)用后的多節(jié)目流送到ASI切換矩陣。經(jīng)過矩陣調(diào)度，所有節(jié)目流被送入QAM調(diào)制器進(jìn)行再復(fù)用和調(diào)制。之后由調(diào)制器輸出RF信號進(jìn)入本地HFC網(wǎng)或者經(jīng)由DS3適配器適配后進(jìn)入SDH網(wǎng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端。

圖1 數(shù)字電視ASI前端系統(tǒng)組網(wǎng)圖

隨著科技的發(fā)展，一些支持IP連接和傳輸?shù)臄?shù)字電視前端設(shè)備也層出不窮，技術(shù)越來越成熟，所以基于IP的傳輸?shù)臄?shù)字電視前端系統(tǒng)也被越來越多的廣電運營商所接受。

2 數(shù)字電視IP前端系統(tǒng)的優(yōu)勢

數(shù)字電視IP前端不僅僅使運營商盡可能快的部署新的服務(wù)，減少運營成本，同時也使現(xiàn)有的視頻服務(wù)直接通過IP網(wǎng)絡(luò)與平臺部署提供了可能性。最終語音，視頻與數(shù)據(jù)全部可以在IP網(wǎng)絡(luò)中利用，有線運營商可以真正的成為“三網(wǎng)合一”的運營商并創(chuàng)建嶄新的服務(wù)模式。該類型前端已在國內(nèi)及北美、歐洲進(jìn)行大量部署。數(shù)字電視IP前端系統(tǒng)的優(yōu)勢：

（1）采用IP傳輸后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得相對簡單，設(shè)備之間的連線大幅減少，擯棄原有的矩陣和跳線架，節(jié)省大量機架空間，減少了中間環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)簡潔明了，更易于管理和維護(hù)。

（2）用交換機替代矩陣。矩陣為單設(shè)備運行，而交換機采用1∶1熱備份機制，從而提高了系統(tǒng)的安全性，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠。

（3）采用IP傳輸方式后系統(tǒng)靈活性大大提高。利用IP傳輸數(shù)字電視節(jié)目，我們的系統(tǒng)組建將變得非常靈活，編碼器、復(fù)用器、調(diào)制器等設(shè)備可以集中放置在中心機房也可以隨意放置在遠(yuǎn)端任何有IP網(wǎng)絡(luò)的地方。QAM調(diào)制器也是類似，可以放在前端也可以放在遠(yuǎn)端。如果總前端使用IP傳輸方式，我們可以將復(fù)用器輸出的IP信號通過IP傳輸網(wǎng)直接送到分前端，分前端只需使用IPQAM對信號進(jìn)行接收、調(diào)制后送入當(dāng)?shù)豀FC網(wǎng)絡(luò)就可以了；如果幾個地市同時使用IP傳輸方式，還可以把重要的電視節(jié)目打包后送入IP傳輸網(wǎng)進(jìn)行互相備份。

（4）采用IP傳輸方式后增強了系統(tǒng)擴展性，便于開展數(shù)字電視新業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)ASI傳輸平臺由于其結(jié)構(gòu)的關(guān)系，在數(shù)字電視新業(yè)務(wù)的拓展方面存在一定弊端，而IP傳輸平臺正好就解決了這個問題，如時移電視、數(shù)字馬賽克、動態(tài)EPG等業(yè)務(wù)通過IP傳輸平臺可輕松實現(xiàn)。

（5）節(jié)省投資。ASI切換矩陣是一個比較昂貴的設(shè)備，而以太網(wǎng)交換機相對就非常便宜，因此設(shè)備投資減少；交換機替代矩陣后結(jié)構(gòu)簡化、所占空間減少，機房投資減少；IP傳輸?shù)竭h(yuǎn)端使用IPQAM調(diào)制輸出，不需要前端DS3調(diào)制和分前端解調(diào)，所以分前端建設(shè)投資減少；開展新業(yè)務(wù)直接使用Gbe接口而不需要增加IP網(wǎng)關(guān)等額外設(shè)備，后期投資減少。同時利用基于IP的統(tǒng)計復(fù)用功能，更有效的利用帶寬資源。

3 基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視前端系統(tǒng)

數(shù)字電視IP前端系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)100路衛(wèi)星信號接收（各省衛(wèi)視主、備信號共80路、20路專業(yè)加密節(jié)目）；EPG、本地節(jié)目，自辦節(jié)目準(zhǔn)視頻點播、股票、數(shù)據(jù)廣播等ASI信號源，通過碼流分配器分別進(jìn)入IP前端主、備接收設(shè)備并轉(zhuǎn)換成IP信號。再統(tǒng)一進(jìn)行復(fù)用、加擾。原有20套高清節(jié)目已經(jīng)進(jìn)行了復(fù)用加擾，可以直接進(jìn)入核心交換機。以上節(jié)目通過核心交換的千兆SFP光接口通過OTN傳輸系統(tǒng)下傳到各地市，在各地市機房通過IPQAM接收進(jìn)行QAM調(diào)制。本次IP前端系統(tǒng)建設(shè)從信源接收、復(fù)用加擾、核心交換必須實現(xiàn)設(shè)備級、節(jié)目級的備份自動切換保護(hù)?；贗P的數(shù)字電視前端組網(wǎng)如圖2所示。

圖2 IP前端系統(tǒng)組網(wǎng)圖

（1）信源處理：實現(xiàn)衛(wèi)星節(jié)目的接收，完成MPEG2和AVS+高清節(jié)目的轉(zhuǎn)碼，以保證終端設(shè)備正常解碼。

（2）核心交換設(shè)備：完成所有信號的匯聚，同時根據(jù)相應(yīng)請求進(jìn)行節(jié)目分發(fā)。具備高可靠性、安全性與穩(wěn)定性，在增加節(jié)目和擴容業(yè)務(wù)時無需對現(xiàn)有系統(tǒng)做出改造。

（3）復(fù)用、加擾：核心處理系統(tǒng)對信號進(jìn)行復(fù)用、加擾，對輸入節(jié)目進(jìn)行頻道規(guī)劃和節(jié)目調(diào)整，處理后的信號采用組播方式輸入交換機。

（4）IPQAM：用于接收核心處理系統(tǒng)輸出的MPTS OVER IP節(jié)目，并將其調(diào)制為RF信號送入HFC網(wǎng)絡(luò)。

（5）網(wǎng)管系統(tǒng)：網(wǎng)管系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器方式，對前端平臺所有的衛(wèi)星接收設(shè)備、復(fù)用加擾設(shè)備、調(diào)制器和適配器進(jìn)行統(tǒng)一網(wǎng)管，支持遠(yuǎn)程管理和配置。

4 數(shù)字電視IP前端系統(tǒng)業(yè)務(wù)

數(shù)字電視IP前端系統(tǒng)業(yè)務(wù)分為單向直播節(jié)目和雙向互動業(yè)務(wù)，其中雙向互動業(yè)務(wù)又分為：回看和時移節(jié)目、高清點播、家家影院等點播節(jié)目。

4.1 單向直播節(jié)目

衛(wèi)星接收機解碼節(jié)目之后（或者本地節(jié)目經(jīng)編碼之后），根據(jù)需要單播或者組播輸出，經(jīng)交換機和復(fù)用器連接，復(fù)用器插入CA信息，EPG信息。復(fù)用器輸出的節(jié)目經(jīng)過核心交換機，單播到相應(yīng)的IPQAM端口，多個IPQAM信號經(jīng)過混合放大之后，傳輸?shù)紿FC網(wǎng)，最終到達(dá)用戶。

4.2 雙向互動業(yè)務(wù)

雙向點播前端的回傳采用CMTS或EPON+EOC系統(tǒng)。下行節(jié)目經(jīng)本地及各分前端IPQAM設(shè)備，通過HFC網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)平臺設(shè)備經(jīng)IP網(wǎng)絡(luò)推向用戶終端設(shè)備。

4.2.1 視頻點播

用戶按需求點播音視頻存儲內(nèi)容的業(yè)務(wù)，用戶對播放過程能夠控制，包括暫停、播放、快進(jìn)、快退、拖動、選時等。業(yè)務(wù)流程圖如圖3所示。

4.2.2 電視回看

用戶按需求點播觀看已經(jīng)播出過的電視頻道節(jié)目。當(dāng)用戶對一個直播頻道發(fā)起回看請求，其流程如圖4所示。

圖3 視頻點播流程圖

圖4 電視回看流程圖

5 結(jié)束語

文章對傳統(tǒng)基于ASI信號傳輸?shù)臄?shù)字電視前端系統(tǒng)的特點進(jìn)行了分析，研究了基于IP傳輸?shù)臄?shù)字電視前端系統(tǒng)，并對兩種前端系統(tǒng)作了對比，發(fā)現(xiàn)IP數(shù)字電視前端系統(tǒng)無論是在穩(wěn)定性、可擴展性、安全性以及對雙向系統(tǒng)的適應(yīng)性方面，都有很大的優(yōu)勢，另外，基于IP的數(shù)字電視前端系統(tǒng)具有強大的處理能力，可滿足不斷發(fā)展的要求，運營商可根據(jù)需求擴展功能，同時使系統(tǒng)更經(jīng)濟。也許在不久的將來，數(shù)字電視前端走IP傳輸會被越來越多的廣電運營商選擇。

[1] 劉俊，植德坤．IP數(shù)字前端建設(shè)和組播問題分析．有線電視技術(shù)，2012.03

[2] 肖曼．以IP傳輸方式的數(shù)字電視前端平臺構(gòu)建．?dāng)?shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011.10

[3] 鐘麗．新型全I(xiàn)P組網(wǎng)集成式數(shù)字電視前端平臺的構(gòu)建．廣播電視信息，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文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1672-7274（2017）12-0020-03