四川广播电视台高清节目传输方案初探

张 宇 黄 冕

（作者单位：四川广播电视台电视播出部）

四川广播电视台高清节目传输方案初探

张 宇 黄 冕

（作者单位：四川广播电视台电视播出部）

四川广播电视台于2012年2月正式迁入新彩电中心大楼运营。电视播出部的数字总控传输系统从运行至今，从设计功能和目标上满足了当时节目的编码复用传输需求。 为了适应国家十三五规划中关于广播电视行业的要求，四川广播电视台在已经实现部分电视节目高标清同播和传输的基础上，已经在研究所有高清播出频道信号传输的设计方案。

为了逐步实现对现有高标清编码信号混传模式的改造和升级，经过多次研讨， 总控确定了地面及上星信号的高清节目编码复用架构的总体设计思路： 针对在播频道的传输方式，设计时按照“先进灵活、安全稳定、合理利旧、易于扩展”的原则开展方案研究和设备前期调研工作。

编码复用；高清编码；H.264；AVS+；码流切换

总控传输系统是四川广播电视台所有播出节目分发到下游传输单位的前端，负责完成高标清播出信号的编码复用及地面无线频道、有线网络、网台信号的传输和上星信号的传输。本系统作为四川广播电视台（SRT）播出信号传输的总前端，承担了四川广播电视台所有的电视播出频道和广播频率的传输工作。

四川广播电视台于2012年2月正式迁入新彩电中心大楼运营。电视播出部的数字总控传输系统从运行至今，从设计功能和目标上满足了当时节目的编码复用传输需求。依照本台的业务规划，将所有电视频道（标清10套，高清2套）和11套广播频率分发给无线地面广播、省内有线网络及网台，2套上星电视节目和8套广播频率（标清四川卫视及标清康巴卫视）传送给卫星上行站。

标清节目的编码压缩采用MPEG-2编码标准进行压缩，2套地面高清节目（SCTV1、5HD）采用H.264编码标准进行压缩，1套上星高清节目（SCTV1 HD）采用AVS+压缩编码技术。

为了适应国家十三•五规划中关于广播电视行业要求，四川广播电视台在已经实现部分电视节目高标清同播和传输的基础上，已经在研究所有高清播出频道信号传输的设计方案。根据计划播出的12套高清电视节目，暂订规划输出4个或以上的高清TS传输流。

1　高清电视信号传输系统设计理念

新的高清信号编码复用系统是在目前的高标清播出信号传输系统基础上对系统进行升级、扩容、改造。设计理念为继承原有系统的优点，应用科学、先进、成熟稳定的技术，适应四川广播电视台电视节目的逐步全面高清播出，能够进行多种主流高清格式编码。确保系统的易于扩展，遵循不间断、高质量、可靠经济的设计原则，应急技术可靠，应急处理时不对正常传输信号产生影响。

根据以上设计理念，总控确定了地面及上星信号的高清节目编码复用架构的总体设计思路：针对在播的频道的传输方式，设计时按照“先进灵活、安全稳定、合理利旧、易于扩展”的原则开展方案研究和设备前期调研工作。现有2种设计方案备选。

2　系统的设计方案

2.1方案一

每2个（上星）和每4个（地面）频道播出信号送入对应的2通道或者4通道模块式高清编码器进行编码。该编码器应支持IP输出。编码器输出的H.264 over IP信号，送入主备交换机后通过IP通道与主、备复用器连接，且为交叉方式。复用器内部将各编码的IP信号转为码流信号进行再复用，最终输出4路TS流信号进入2选1码流切换器传输到下游四川省广电网络公司，如图1所示 。

图1　高清编码利用方案一

优点：

（1）先进灵活：ASI码流信号与IP信号共存组网，并采用业内先进、高效的编码复用器和网管服务器。

（2）易于扩展：此方案结构利于今后编码模块添加、复用器的增加。

（3）安全稳定：12+4的编码模块热备份，1: 1的复用器、交换机整机热备份。

（4）合理利旧：在升级改造系统时可充分利用原来的高清编码复用器（爱立信VPC）。

缺点：

由于IP与ASI信号切换底层机理不一样，主备信号倒换时，在目前技术状况下画面可能会出现信号中断，表现为静帧、黑屏等，对安全播出传输有潜在风险。

优点：

（1）先进灵活：采用灵活的 模块式结构编码复用器。

（2）安全稳定：编码以模块式机箱为单位进行1: 1备份，切换器智能主备的无缝切换，无需单独的网管系统。

（3）易于扩展：系统结构逻辑简单，以后如有新的高清频道开播只需要继续增加编码复用器和码流切换器，给扩容升级带来方便，

合理利旧：在升级改造系统时可充分利用原来的高清编码复用器（爱立信VPC）。

缺点：

相对于方案一，设备投入会有30%左右的增加。

模块式编码复用器采用编码模块12×4冗余配置，各播出高清主路信号经主路编码器后，IP信号送进主备交换机，而所有备路播出HDSDI信号送入16*4的HDSDI基带 矩阵，当主路任意4路播出信号有故障时，该矩阵输出对应的备播出HDSDI信号到备份模块式编码复用器（4通道），同时备交换机也接入有备份编码复用器输出的IP信号，交换机信号也接入主备复用器，完成各频道编码信号12*4冗余功能。然后通过网管服务器实现自动冗余切换。如图2所示。

图2　方案一高清编码冗示意图

方案中编码器、复用器、交换机达到了1:1冗余的目的，主、备交换机和主、备复用器按以交叉的方式进行连接，自动切换功能由网管服务器完成。如图3所示。

图3　方案一高清复用冗示意图

2.2方案二

（1）对于地面频道，使用具备3通道模块、支持H.264编码标准的高清编码复用器。四川广播电视台12套节目可分为4组，即4个主备，共需8台这种高清编码复用器。每台高清编码复用器内部复用3通道编码信号后输出打包TS流信号。输出的主备TS流信号分别进入4台2选1码流切换器向下游四川省广电网络公司等传输，如图4所示。

图4　方案二高清复用示意图

这个方案每台高清编码复用器以1:1的方式热备份，4组频道的主备编码复用TS流信号送入各自的智能2选1码流切换器，通过码流切换器内部的智能判断进行自动切换。

（2）对于卫视高清，主备播出HD-SDI信号分别进入主备AVS+高清编码器，每台编码器输出2路TS流信号分别送入2台智能2选1码流切换器然后经四川省广电网络公司、国干送上行站上星。如下图所示。

图5　方案二卫视高清编码示意图

3　设计心得

目前，多数电视台和有线网络前端使用的ASI切换技术虽然比较成熟，但是随着近年来IP技术的飞速发展，在可以预见的未来，通过IP进行信号传输的方式将快速成为主流。但目前来说，传统ASI传输IP传输还各有自己的优势：

（1）使用IP技术，视频的传输和信号路由交换变得更灵活，系统间连接简捷，备份易于实现。信号源到交换机的链接不用考虑其逻辑结构，直接将相关的IP信号连接到交换机任意端口即可，方便系统布线。传输使用组播方式，机房内短距离传输IP信号，丢包的可能性很小，机房布线使用工程六类双绞线和水晶头，接口为GbE RJ45以太网接口，将节省较大投资。

（2）基于IP技术的设计方案，考虑了设备、信号源、链路、组网结构的备份，且应急备份切换通过网管服务器自动实现，大大提高了系统的安全性、可靠性。

（3）目前IP传输技术经过数年的发展，已经比较成熟，但是也应认识到IP传输系统故障相对于传统传输系统的判断处理也更复杂。需要四川广播电视台机房一线传输值班的技术人员努力在以后的工作中积极适应技术系统的快速变化，加强对IP技术应用于广电传输的探索，进而简化系统设计，挺高系统的稳定性，增强系统灵活性。

（4）目前国家新闻出版广播电影电视局对安全播出提出了更高的要求，系统设计安全可靠还是需要放到第一位，因此方案二中对于安全要求最高的卫视高清传输单独采用了成本较高的双二选一码流切换器的架构，最大可能保证上星信号的安全传输。

4　小结

本文简要探讨了四川广播电视台总控传输设想的两种高清编码复用系统设计方案。通过结合在用的高标清同播和传输的系统结构，提出了高清播出信号编码传输方案的设计思想，并分析比较了了2种设计方案的优缺点。通过对此编码复用系统设计的调研，对IP传输技术在广电的应用也有了深一步探索。为今后工作确定技术方案和完善设计方案奠定了一定的理论基础，锻炼了技术队伍，积累了经验。

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