搭建新型传输平台系统

2012-09-25文丨王朝晖

中国传媒科技 2012年20期

文丨王朝晖

（湖南广播电视台覆盖传输中心，长沙 410003）

湖南广电原有传输系统主要负责为有线前端、微波干线网、卫星上行站、无线发射台传输提供各频道信号源，很多线路还处于模数混合状态，效果欠佳。近年来，湖南广电数字化、高清化改造进展飞速，有6个频道已实现高标清同播。2012年初广电总局基本确定湖南省内10个地面频道将采用异地加密本地上行的方式在直播星平台实现卫星传输覆盖。为适应技术的发展，职能的增加，新的传输平台系统主要从以下几个方面入手设计。

1 目标和任务

新方案从提高传输质量出发，改变当前各传播方向分开处理，分离传输的局面，统一建设传输中心系统，尽量摒弃基带信号传输，各频道信号统一按需求编码——复用打包——ASI光传输分发。保证所有传统分发渠道的信号安全、稳定、优质，并适应新媒体分发渠道的发展需求。所有处理方式和接口严格按照行业技术标准规范执行；实现安全、优质、灵活传输。

新的传输平台系统需完成的主要任务：（1）对湖南广电本地现有18套电视节目进行MPEG-2编码，统计复用输出ASI传输至湖南省有线前端。（2）对湖南广电18套本地节目进行H.264编码，复用输出ASI传输至地面数字电视发射机房。（3）湖南广电本地现有6套电视节目中嵌入广播信号，再进行MPEG-2编码，送入省微波干线网。（4）本方案同时提供10套本地节目（嵌入10套立体声广播信号）的M[EG-2编码信号给直播卫星平台。（5）为IPTV、金鹰网等新媒体提供低码率信号源。

2 需求分析

2.1 各渠道编码码率需求

（1）在有线网中每个流总码率为38 Mbps，有效地最大码率为32Mbps，包含6套节目，每套节目平均可编的最大码率约为5.3 Mbps。（2）中星9B直播卫星平台，频率在17G，每个转发器带宽为36MHz，加密情况下最多可以传输12套节目，MCPC方式最大符号率设置Rs=28Mbps，QPSK方式调制，总数据率Rb=38.7 Mbps，广播音频、CA及其他辅助数据约0.7 Mbps，若是传输10套电视节目，每套节目MPEG2编码码率可达3.8 Mbps。（3）地面数字电视每个频点可传总码率为22Mbps，除去开销，传12套节目，每套节目平均码率为1.75 Mbps，湖南广播电视台从节目质量出发，实验阶段传输编码暂时采用H.264方式，同时，为保证重点节目的收看质量，采用统计复用方式，将湖南卫视等频道节目编码1.8 Mbps。（4）省微波干线网为PDH网，提供一个34Mbps传输接口, 考虑后级传输网络接口容量，TS流总带宽不超过30Mbps，需一个单独的MPEG-2复用流，通过一台ASI->E3（34Mbps）接口适配器，实现此TS流送入PDH网络进行传输。（5）IPTV集中播控平台现在所需信号码率为1.4 Mbps—1.6 Mbps；新媒体更低码率和更低分辨率信号。

2.2 码流的数量需求：

有线网18套节目全部入网，MPEG-2编码，分三个流输出；省微波干线PHD网需要MPEG-2流一个；直播星平台10套节目打包成一个MPEG-2流；地面数字电视按两个频点计划18个频道分作两个H.264流，按一个频点计划2个频道打包成一个H.264流。IPTV平台一个H.264流，其余新媒体预留两个H.264输出流。

码流类型和数量综合见下表：

编码方式码率输出流的数量去向MPEG-2 6Mbps 3 有线前端MPEG-2 3.8 Mbps 1 直播卫星平台MPEG-2 3.8 Mbps 1 微波省干网H.264 1.8 Mbps 2 地面数字电视（老台、岳麓山）H.264 1.6 Mbps 1 IPTV H.264 1.4 Mbps及更低 2 多屏媒体平台

3 设计思路

传统分发渠道对信号的安全要求、质量要求都很高，方案的设计首要考虑安全和优质，系统的稳定性。

系统需要MPEG-2和H.264两种编码方式的ASI流，但各种编码方式流信号所需码率有多种，这里有两种方案可供选择：一是为各种码率需求分别建立一套编码系统，这样可以保证每一个渠道都得到该码率下最好的信号质量，但缺点是系统复杂，造价高；二是 MPEG-2和H.264 两种编码方式都单独编码，输出各类型所需的最高码率的ASI流，其他同类型不同码率的流通过转码的方式获取，这种方式既可以保证有线网络和地面数字电视的收看质量，又能兼容各传输渠道的码率需求；系统较为简单，性价比高。不足之处在于直播卫星平台信号因转码损伤质量下降，同时由于系统集中，安全系数下降。

本文选择第二种方式讨论具体方案。

4 技术方案

系统框图如图：

方案具体各传输渠道信号处理过程。

4.1 有线网信号源编码复用流程

对18套节目做本地优质、高效的MPEG-2标清编码，编码器采用N+M备份，M≥4.来自总控主18路信号直接送入主编码器，来自总控18路备份SDI信号送入32*32调度矩阵。当主设备输入信号丢失或设备故障时，通过系统网管，迅速将故障编码器的参数下发给备份编码器，并控制SDI矩阵实现SDI信号源的快速切换完成自动切换过程。主备编码器分两路分别输出给主备两台千兆交换机，主备交换机输出送入主备复用器。复用器将MPEG-2编码信号打包为4个独立TS流。其中三个TS流共包含18套节目，每个TS流6套节目，每个TS流经过ASI分配器后，通过主备光传输设备将复用器输出主备信号分别送至广达和国安两个网络公司前端机房；第4个TS流中包含节目和数量由用户自行选择（约为6套电视节目和6套立体声广播）。

18套电视节目节目MPEG-2标清编码码率平均为5.4Mbps，并通过设备统计复用功能保证重点频道节目得到最低5.4Mbps、最高6.5Mbps的码率需求，经复用处理，提供给网络公司的前端系统。信号处理冗余备份充分，保证系统信号不中断，有线前端不再对流信号拆包处理，直接进入调制级以减少信号损耗。

4.2 地面数字电视前端编码复用系统流程

对18套本地节目进行H.264标清编码压缩处理，本部分编码备份及切换与第一部分相同。主备编码器输出的主备信号送入后一级1+1主备千兆交换机，经过汇聚后再送入后级1+1主备复用器。考虑系统性价比，主备千兆交换机和主备复用器与第一部分采用相同设备。

通过主备复用器将18套H.264编码节目打包复用为2个独立TS流输出，每个TS流9套节目。系统输出主备信号通过信号分配后送入下一级：地面数字电视传输网络机房、老台机房和岳麓山机房。

4.3 直播卫星平台信号源处理流程

直播卫星平台直接取用MPEG-2（5.4Mbps）编码ASI流，选取所需的10套节目和立体声广播信号通过主备复用器进行转码再复用，输出MPEG-2（3.8Mbps）ASI信号流主备两路至卫星上星站。

IPTV及新媒体按需求取用经转码的复用信号流，码率一般在1.6Mbps以下。

5 总体技术规范及特点

5.1 适用标准

编码复用系统的各项软、硬件技术遵循现有的（或通用的）国家标准，或优于国家及国家广电总局技术标准。若无相应的国家标准，则必须遵循国际标准、DVB组织、ITU-T有关技术标准与建议。

5.2 系统整体特点：

（1）系统安全性高：两个部分编码复用系统，独立实现编码器（卡）N+M备份，本系统设计信号共18路，N=18，M≥4。复用器1+1备份。可以设定输入信号的优先级，编码模块发生故障时，可以保证高优先级的节目信号得到优先保证（2）系统完整、统一性：系统主要编码、复用设备统一采用国际知名品牌，实现统一网管。（3）系统灵活性高：系统两个部分编码复用系统，共用复用器，由复用器提供不同信号给下一级系统使用。（4）系统可升级性：系统中设备相同型号的电路板应是可互换的，设备具有平滑升级途径。（5）系统高性价比：系统采用多路编码卡的机箱，机箱内可混插不同类型的编码卡，如H.264和MPEG-2编码卡可混插，提高机箱利用率。