电视台节目传输系统设计与思考

2011-04-17梁冬梅

电视技术 2011年14期

梁冬梅

（乌鲁木齐电视台播出部，新疆乌鲁木齐 830002）

0 引言

电视节目传输过程中由于线路及设备故障引起的安全播出事故屡见不鲜，给安全播出带来很大隐患。例如，录像机容易磁头堵塞、消磁、卡带，通道设备陈旧老化造成播出节目质量下降、播出安全系数降低、易出现播出事故。

所以电视台与网络公司之间的节目交流就必须建立一套安全可靠的数字传输链路，需要传输的基带信号数量越来越多，传输信号的带宽越来越大，对传输的可靠性要求越来越高，从而推动了安全可靠、高效高质、经济合理的数字传输系统的快速发展。光纤传输系统具有传输频带极宽、通信容量很大、传输速率高、衰减低、串扰小、抗干扰能力强、信号传输质量高等优点，能够保证高质量的节目安全传送到千家万户。

1 系统概述

电视台需要传输6套标清节目到自治区网络公司和兵团网络公司，以及本台2个无线模拟发射频道（27频道和33频道）。传送至自治区网络公司和兵团网络公司的节目采用MPEG-2编码方式，通过光缆传输，保证播出安全。全系统包括：光缆传输路由采用冗余热备份，采用传统的DVB前端方案，成熟可靠；编码器使用6+2方案，为节约预算，使用矩阵通过网关作备用编码器的信号调度，复用器为1∶1设计，作为节点设备；本台2个无线模拟发射频道（27频道和33频道）SDI信号在设备机房解嵌、D/A（该设备系统集成商提供）之后，利用原有模拟光端机传送到发射机房发射机处。该系统中包括MPEG-2音视频编码器、复用器、自动切换开关、光传输设备等部分以及所需的外围设备。

2 系统功能需求

电视台建立数字化硬盘播出系统后，视频节目源全部采用SDI数字信号，嵌入式音频节目源，视频编码格式为MPEG-2，音频编码格式为MPEG-1 Layer II，单节目编码码率为5.0 Mbit/s，6套节目复用，PCR嵌入视频。

由于该系统是本台到自治区网络的唯一信号源，节目中断影响较大。在充分考虑成本的基础上，将系统安全性作为最高原则。整个系统都采用自动冗余热备份，最初设计了2套方案：

1）6+6 系统。整个系统1∶1备份方案，2套独立的6套节目的编码复用系统，2套独立的光传输系统。分别通过主、备路由送入自治区网络公司和兵团网络公司，主、备光接收机输出主、备ASI信号，供前端系统选择。整个系统的故障切换都是自动的，无须人为干预。系统流程图见图1。

2）6+2 系统。编码器采用6+2备份，由网管控制自动切换故障编码器，独立2套复用器系统，分别送入主、备光发射机，通过主、备路由送入自治区网络公司和兵团网络公司，主、备光接收机的主、备ASI信号供前端系统选择。整个系统的故障切换都是自动的，无须人为干预。系统流程图见图2。

第一套方案充分考虑了设备的冗余，没有单一溃点，但投入成本较大；第二套方案考虑了关键设备的冗余备份，性价比高。结合本台实际情况，选择第二套方案作为数字化播出节目传输系统的设计方案。

3 系统设计原则

该系统设计原则有：

1）标准化、开放性。整个系统基于开放的架构和标准的协议，采用统一的国际标准和工业标准，符合国标及广电总局制定的相关行业标准，同时提供与外部系统连接的软硬件接口。系统有极强的可扩展性，能够实现可预见的平滑升级。

2）安全、可靠性。本系统建成后将是本台数字电视节目的传输平台，要绝对保障整个系统的安全性。设计系统时，可以通过在关键环节（编码、复用、光端机等）增加设备和切换开关来实现整个系统的热备份或冗余切换。

3）可管理性。整个前端系统中所有的设备都可以通过网管系统来进行状态监看、报警处理记录、参数设置等，实现分布式多级管理控制系统，有效地避免独立设备控制带来的误操作，相应地提高了系统可靠性，便于以后的技术管理。

4）先进性。本台选用了技术先进的数字电视设备，产品更新换代的速度很快。

5）最优性价比。借鉴了国内外众多数字电视前端系统的成功经验，针对许多数字电视前端系统在运营中出现的典型问题，在本系统的设计中作了优化，确保建成后的整个系统具有较高的性价比。

6）全面性和完整性。充分考虑了当前业务需求和今后整个平台业务的扩展需求，确保整个系统是完整的、全面的。

4 系统设计特点

系统所有设备都可以处于单机工作状态，同时充分考虑了设备的备份，极大地提高了系统可靠性。E5710具有卓越的编码性能，音视频编码效果完美。复用器采用MX5210再复用器，适用于中小前端系统，性能优异可靠，价格适中，可提供8路ASI信号的复用。光传输部分以及冗余切换开关部分作为重要环节，设备的选型也关系到系统的安全，建议选用成熟的产品。

5 关键设备技术特点

5.1 E5710编码器

E5710编码器是MPEG-2编码器，不仅有高效性和高稳定性，还具有更加强大的图像处理功能、更高的集成度，确保能提供最完美的图像和声音编码性能。

E5710编码器具有极高的编码效率，与其他编码器相比，在相同的图像编码质量下，E5710编码器所需码率最低。对于带宽受限的DVB-C应用，这种特性的好处尤为明显，能提供极宽的码率范围和高质量的图像。通过增加“性能升级”选件能够消除和降低节目源中的噪声，改善编码质量，进一步提高在低码率下的编码性能。同时支持SDI和模拟复合PAL/NTSC视频输入。统计复用功能可以让该编码器与其他编码器共享一个固定带宽。与复用器配合工作，复用器每隔一帧的时间就进行判断，并为每个编码器分配带宽，这样就能够确保带宽得以更加充分的利用，更好地保证了各个通道图像的质量。

E5720编码器具有自动级联和I帧校准系统，实现最佳的再编码性能，可以识别那些曾经被压缩过的视频素材的结构。对于那些必须先解码再编码的网络，复原原始I帧可以提高图像质量，降低由于多代压缩带来的不良影响。

5.2 再复用器

MX5210是一款紧凑的1RU和节约成本的DVB再复用器，适用于包括有线电视和地面电视地区前端及电信分配系统在内的再复用应用。

它是基于service或component的再复用，有8个DVB ASI输入和2个DVB ASI铜缆输出，输出码率高达190 Mbit/s。

5.3 网管系统

网管系统负责用户账号及权限管理，详细完备的权限分类，对播出、播出单编辑、审片进行详细的分类。严格权限管理，用户的权限由系统管理人员在部门管理者的授权下进行设置；软件容错设计，数据库容错及备份，提供本地数据备份；参与播出的所有设备状态和节目就绪情况能直观显示在界面上，一旦出现问题，将提供声光报警功能。

管理系统软件是整体解决方案的重要组成部分，在复用系统中起着控制、协调和监视所有硬件的作用，运行在Windows XP操作平台上。其主要特点是：操作界面高度图形化，利用图形来监看系统状态和复用器的实时工作状态，集中式系统设置，具有报警处理与记录功能，信号冗余可自动切换，强力支持ReflexTM统计复用功能，支持多远端客户终端，可以自动生成PSI/SI表格，支持通过远程接口进行设置，外部SNMP接口，支持OpenTV等功能。

6 电视台节目传输系统流程

6.1 信源分配

提供给主备编码器的信号应来自播控系统，并保证主备信号源的安全。如果需要应添加信号分配器，信号分配器应具有故障直通功能，或配置跳线架，在分配器故障时短接连接信号源和指定的编码器输入。同时，每路信号源分配后可以提供1路送入监视器监看，提供16×1 SDI矩阵，使用1台监视器循环监看主备12个信号源。信号源通过跳线架送入编码器，以便应急切换。