广播电视信源IP化对网络传输架构适应性的研究
郝健
【摘要】在基于IP的信息源、传输通道和接收机制的过程中，整个传输链中的IP或ASI信号往往相互匹配。为了确保业务传输任务的可靠性，本文研究了基于假设STP传输系统的接收端交换和接收ASI信号后接收信号的传输质量，该系统在指导和支持外部高清程序和其他高清项目的实际应用方面发挥着重要作用。本文主要分析了广播电视源对IP网络传输体系结构的适应性
【关键词】IPoverMSTP;IP组播保护
中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.17.002
在二十一世纪的信息时代，全球信息呈现爆炸性增长。近年来，IP在广播电视行业日益壮大，成为一个不可阻挡的发展方向。广播和电力行业正处于IP变化时期，因此在处理行业特有的问题时，尤其是在系统间高编码无线电和电视信号传输过程中，需要考虑许多问题，传输结构系统设计良好，影响到信号安全播出质量。
1. IP前端特点
1.1 提升链路传输效率
传统的ASI前端虽然可以在ASI电缆内传输多个程序系列，但使用64QAM的单通路传输总带宽不应超过38mbit因此，在一条电缆内传输的程序数量有限。更改IP（通常使用千兆端口作为代码流端口，使用IPQAM作为控制器）后，在一条电缆内传输的程序数量大大高于ASI前端。
1.2 兼容性强，方便与新业务平台对接
随着数字电视的发展，数字电视平台的活动越来越丰富：一方面，越来越多的信任来源需要进入该平台;另一方面，需要平台支持的企业越来越多。IP前端可以作为一个有效的视频内容收集和分发中心，使您能够更快、更轻松地访问新程序，同时更好地适应您的业务支持需求。
1.3 IP组播保护
IP出站编码器信号根据组广播地址划分为保护组。保护组中多个IP端口的输出信号会相互备份。当多个具有相同IP位址的编码器使用第3层下游交换器时，可提供不同层级的备援讯号保护。在这种情况下，三层交换机不需要策略配置来确保与实时编码器的互连。AVP2000编码器在实验中得到应用，IP信号源的双向交换保护通过这种IP多播保护模式实现。
2. 组网环境
2.1 相关原理
IP多播保护，编码器IP输出信号根据多播地址划分防护组。保护组中多个IP端口的输出信号会相互备份。当多个具有相同IP位址的编码器可以使用三层下游交换机时，独立层信号保护是冗馀的，此时，三层交换机不需要策略配置来确保与编码器的实时互连。本文将AVP2000编码器用于研究实验，并采用这种IP多播保护方法实现IP信号源的双源交换保护。ASI交换机信号的选择和接收保护会切换两个导入的ASI信号的选择和接收，并在触发条件：1s中生成连续计数错误。切换不会自动返回。MSP监控和评估信号接收情况。正常情况下，工作段正常工作，保护段p可以支持附加活动，如果工作段发生故障，该工作段活动将自动切换到保护段，保护段上的附加活动将停止。如果MSP是单向的，则MSP会反转为不含APS位元組，但SF/SD接收端的MSP除外。MSP双向双方均有APS字节交换，且双方不得对重用段进行业务返回。切换时间小于50毫秒。
2.2 组网介绍
信号源前面的三个AVP2000高清编码器以70mbit的IP格式输出20mbit的高清程序，主系统的两个编码器配置相同的IP地址，输出信号配置相同的多播地址，多播保护配置。交换机为3560交换机交换机导出1个信号通路作为主系统输出信号，并连接到MSTP主传输系统。备用系统通过1个编码器输出信号通道连接MSTP传输备用系统。MSTP传输系统在华为OSN7500和OSN3500两个地点配置两个主要备用系统，分别启用MSP保护机制。在谐波8100将接收端传输到主系统和备用系统的IP信号调整为ASI信号后，汤姆森交换机将输出ASI信号端口。在实验过程中分析ASI信号的编码流时，在EricssonRX8200解码后对图像线进行监测。
3. 信源系统
3.1 设计原则与框架
3.1.1 设备安全性考虑
IP信源系统需采用集成度较高的模块化设备，系统结构简单，减少系统故障点，信号处理环节实现多级热备，保证安全播出。
3.1.2 运行稳定性考虑
信源系统全年不停机运行，为保障系统的可靠运行，所有设备采用硬件1+1保护，系统电源采用UPS供电，并进行1+1电源备份。
3.1.3 信源切换监看考虑
系统源端能对主备SDI基带信号进行自动切换，信号传输中能对IP包进行自动切换，末端能对主备IP输出流进行自动切换;对系统传输中的主备IP码流和末端输出主备IP码流进行实时监看。
3.1.4 可扩展性考虑
系统采用模块化结构，对板件和IP传输通道进行了冗余设计，使系统具备平滑升级的能力。当需增加节目时，只需增加相应的板卡即可实现。根据以上四点原则考虑。在信源系统中有三个关键的切换点，保证了节目的安全播出，他们分别是：采用SDI切换器对基带信号进行自动切换;采用智能IP切换器对复用器输出进行自动切换;采用复用器端口备份方式，监测到主用端口（来自交换机备）信号丢失，可自动从备份端口（来自交换机主）选收该信号。
3.2 系统结构
信源系统是根据XX省广播电视总台提供的10套SD-SDI本地节目和2套模拟音频广播以及由国干网下传的中央一套的节目源进行设计的。10套本地节目的主、备路SDI信号通过一分四分配器后，经过二选一切换器输出进入主用编码器，备路SDI信号进入备用编码器，主、备路编码器对节目进行编码并对每套节目分配一个组播地址，编码后生成IP信号流进入主、备路交换机;两套模拟音频广播通过AudioMUX（加嵌器），加嵌至城市、综艺两套节目后进行传送;中央一套由国干网提供的主、备收适配器进行适配后输出ASI信号，通过分配器后，经过二选一切换器输出进入主、备复用器。下面就主要设备介绍如下。
（1）切換器，二选一切换器使用的是EVERTZ的7700R2×2切换板卡，7700R2×2为SDI和ASI兼容的切换器，可设置多种切换条件，支持断电旁通。切换方式支持GPIInput、Manual、Alarms三种方式，切换逻辑以等级最高的切换方式为对板卡的切换进行控制，当最高级的切换方式不对板卡控制的时候，由较低级的切换方式来接手进行切换控制，依次往下。
（2）编码器，编码器采用的是爱立信公司的AVP2000编码器。AVP2000是一个高密度、多功能的视频处理平台，其机箱为紧凑的1RU尺寸，有多达6个可带电插拔的选件插槽，本系统所有编码器的配置为5块CE-a视频编码卡和一块ASI输出卡，每块CE-a卡对一套节目进行编码，并为每套节目分配一个组播地址。机箱配置了AC输入双电源模块。IP输出口均采用RJ45设计，百兆千兆自适应。
（3）复用器，复用器采用的是爱立信公司的MX8400码流复用器，是一个专门针对MPEGTS的码流复用加扰设备。设备支持slot0～slot8共9个槽位的板卡设置。其中基本板卡Slot0槽位可提供2路行同步输入输出接口、2个ASI输入和4个ASI输出接口、2个GEIP输入接口和2个GEIP输出接口、2个CA输入接口、2个Control接口、1个AlarmRelay接口和1个RS232控制接口，Slot1-8每个插槽可选择配置4端口的板卡也可以选择占2个槽位的8端口板卡。实际使用时，来自编码器的IP流输出给主备复用器，输出ASI码流至下一级设备。
（4）IP切换器，IP切换器采用的是汤姆逊AmethystIII切换器。IP切换器是信源系统复用器后的自动切换设备，采用IP输入和IP输出。
4. 系统实现IP化的技术解决方案
解决方案的整体方法：作为超高清4K电视节目制作和广播过程的一部分，技术人员需要采用有效的解决方案来解决网络速度和传输问题，而IP技术则为电视广播网络提供了有效的解决方案。利用IP网络技术和光纤特性实现SDI信号和SDI-over-IP信号的有效转换。这不仅有助于解决4K电视节目制作过程中出现的技术问题，而且有助于解决网络播放速度问题。在无线电和电视制作和广播活动中，有两种场景：档案领域和信号领域。文件域自创建以来，随着基于IP的体系结构模型的实施，在整个网络中实现了自主网络的发展。随着SDI-over-IP结构的成熟，在演播室和广播系统建设中，可以逐步利用IP网络对信号域进行测试，逐步推广到整个信号的IP。最后，根据IP网络技术实现信号域与文件域的全面融合，实现全系统统一监控维护，实现基于IP的软件的全系统定义技术目标。
5. IP化发展的意义
媒体业发展迅速，面临着前所未有的机遇和挑战，新技术和新媒体的出现迫使我们利用新技术系统来适应广播和电视的迅速发展。在当前媒体一体化的背景下，构建超高清电视IP系统需要广播电视技术创新和建立新的电视广播技术架构;IP将大大简化整个网络、云技术等的部署过程。与此同时，新的技术应用为技术人员通过学习、理解和适应IP技术来提高其核心竞争力提供了机会和挑战。新的IP技术有助于防止在提取、汇编、传播和传输高清电视信号时由于过度编码和解码而造成的信号丢失，并确保节目质量。在传统电视技术中，视频电缆、音频电缆、以太网电缆、光纤电缆等。空间非常有限，因此在升级和维护方面存在相当大的技术问题。以太网IP交换技术提供灵活的管理和配置。扩大对新媒体的支持。一般来说，新媒体所需的文件编码率较低，但根据许多新平台版本（多媒体平台、通过IP分发和接收内容）的不同，系统配置过程和缺省设置都有所减少，相对统一的封装格式减少了来自不同制造商的生产系统之间的障碍。
6. 结束语
IP技术与传统广电传输网络的异构应用在日后会越来越多，一线工作人员遇到的具体细节性问题需要有创造性地各个击破，并作为经验加以积累，这将是广电IP化发展在一线应用的基础所在。
参考文献：
[1]陈少雄.高清数字电视的IP化技术探讨[J].西部广播电视，2019（13）：248-249.
[2]和挺，杨金光.歌华有线广播电视灾备前端设计与实现[J].有线电视技术，2018（5）：73-78.
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