李發(fā)枝
江蘇省廣播電視總臺
進(jìn)入2010年，IPTV產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可謂是轟轟烈烈，市場調(diào)研機(jī)構(gòu)iSuppli的調(diào)研報告指出，由于政府推動三網(wǎng)融合進(jìn)程政策的出臺,預(yù)計國內(nèi)IPTV用戶的數(shù)量將在今年實現(xiàn)翻倍。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示到2009年底，江蘇地區(qū)的IPTV用戶數(shù)量已突破60萬戶。
江蘇省廣播電視總臺于2009年年末獲得了江蘇地區(qū)的IPTV運(yùn)營許可，并立即開始建設(shè)IPTV頭端系統(tǒng)，下面就我臺IPTV頭端系統(tǒng)中的直播頻道的設(shè)計和實現(xiàn)進(jìn)行介紹。
一． 系統(tǒng)概況
按江蘇省廣播電視總臺IPTV系統(tǒng)規(guī)劃要求，先期計劃建成具備約70路電視信號的實時編轉(zhuǎn)碼、監(jiān)看業(yè)務(wù)的直播系統(tǒng)。主要提供本臺所有在播標(biāo)清頻道，以及央視開鎖頻道、各省級衛(wèi)視以及部分加密頻道等內(nèi)容，其中本臺現(xiàn)有14個標(biāo)清頻道采用SDI（嵌入音頻）信號進(jìn)行實時編碼，其余頻道采用TS傳輸流實時轉(zhuǎn)碼。整個系統(tǒng)的編轉(zhuǎn)碼方案采用MPEG-4 AVC/H.264 標(biāo)準(zhǔn)。
二． 直播頻道方案選擇
從最初與各廠家交流的結(jié)果來看，完成編轉(zhuǎn)碼的方案大致可歸納為三種：
1.全SDI方案
所有信源均采用SDI基帶信號進(jìn)行編碼，優(yōu)點(diǎn)是整個系統(tǒng)的實現(xiàn)符合廣電系統(tǒng)的傳統(tǒng)習(xí)慣，各環(huán)節(jié)的監(jiān)看實現(xiàn)簡單，系統(tǒng)維護(hù)、查障、應(yīng)急等流程易于理解和操作；存在的缺點(diǎn)：系統(tǒng)間連線較多，需增加傳統(tǒng)周邊設(shè)備，需配置中型數(shù)字SDI矩陣完成系統(tǒng)冗余功能，對于衛(wèi)星接收下來的MPTS流必須配置相應(yīng)數(shù)量的解碼器，整體造價較高。
2.SDI+ASI方案
本臺標(biāo)清播出頻道采用SDI編碼，其他所有衛(wèi)星信號采用帶有ASI輸出的解碼器，由后續(xù)的編碼器進(jìn)行ASI信號的解復(fù)用、H.264轉(zhuǎn)碼，此方案可以節(jié)省部分解碼器數(shù)量，而為了實現(xiàn)編碼器的冗余備份，需增加SDI矩陣和ASI碼流矩陣，同時需要增加ASI信號的監(jiān)看設(shè)備。
3.IP+SDI方案
本臺播出頻道依然采用SDI編碼；其他所有衛(wèi)星信號在前端采用帶IP輸出的衛(wèi)星接收機(jī)。對衛(wèi)星信號進(jìn)行解調(diào)、解密后直接將MPEG-2 TS流封裝成IP后輸出；采用本方案整個系統(tǒng)間流程清晰、實現(xiàn)簡單，適應(yīng)發(fā)展趨勢；但對傳統(tǒng)的廣電值班人員的要求較高，系統(tǒng)的查障、應(yīng)急需要有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)知識；
經(jīng)過對以上三種方案的再三權(quán)衡，最終選擇了IP+SDI方案。
三． 直播頻道的系統(tǒng)設(shè)計
1.系統(tǒng)規(guī)劃
根據(jù)系統(tǒng)中各衛(wèi)星信號的統(tǒng)計分析，大部分信號均位于中星6B衛(wèi)星上，部分信號位于鑫諾3號衛(wèi)星，故系統(tǒng)中配置2面衛(wèi)星接收天線，分別接收中星6B和鑫諾3號。因接收天線平臺與機(jī)房距離較遠(yuǎn)，采用L-BAND光端機(jī)將衛(wèi)星下行信號送至系統(tǒng)前端進(jìn)行分配；
系統(tǒng)中配置1臺32X32路標(biāo)清SDI矩陣，用于接入本臺所有在播頻道，同時接入數(shù)路總控矩陣的輸出母線作為信號源擴(kuò)展；
配置56臺衛(wèi)星接收機(jī)，接收中央臺、各省級衛(wèi)視以及一些加密節(jié)目的接收，選用具有以太網(wǎng)IP輸出功能的衛(wèi)星接收機(jī)，支持主備輸出MPEG-2 TS流，支持MPTS流輸出，支持組播；并配置若干臺具有多節(jié)目流解擾功能以完善加密節(jié)目的接收；
系統(tǒng)配置20臺編碼器，每臺編碼器均可編碼4路信號，標(biāo)配主備以太網(wǎng)輸入和輸出，其中6臺選配SDI接口板。
2.系統(tǒng)框圖
除本臺在播信號采用SDI信號進(jìn)行編碼外，所有其他信號均采用MPEG-2 TS流進(jìn)行轉(zhuǎn)碼，衛(wèi)星接收機(jī)輸出的主備IP信號分別進(jìn)入主備交換機(jī)，再分別進(jìn)入編碼器的主備輸入通道進(jìn)行H.264編轉(zhuǎn)碼，其輸出分主備兩路進(jìn)入主備輸出交換機(jī)，最終以組播方式推送給合作運(yùn)營商；
20臺編碼器由網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，可實現(xiàn)N+M的設(shè)備級備份方式（圖中我臺采用的是18+2備份），網(wǎng)管系統(tǒng)同時可對32X32矩陣進(jìn)行管控，以便在切換到冗余編碼器的時候?qū)仃囘M(jìn)行調(diào)度。
3.系統(tǒng)實施
（1）天線接收
系統(tǒng)部署2副天線，分別接收115.5°E的中星6B和125°E的鑫諾3號，鑫諾3號下行為水平單極化，系統(tǒng)中仍然按雙極化進(jìn)行施工，兼顧以后轉(zhuǎn)星的可能性。
整個鏈路中預(yù)留有測試端口，方便鏈路檢修、維護(hù)，并考慮了避雷措施；系統(tǒng)中引入了L-BAND 2選1，可對輸入信號進(jìn)行檢測、切換，保證安全接收。
(2)分配解碼
本部分共采用了4個4路有源功分和6個8路有源功分，除去功分之間級聯(lián)需要，共可提供58路分配輸出，可根據(jù)實際接收需要進(jìn)行合理配置。
分配器與接收機(jī)之間設(shè)計有RF跳線器，系統(tǒng)中所有L-BAND信號均經(jīng)過跳線器，可實現(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)急操作，跳線器上還接入原總控系統(tǒng)內(nèi)的L-BAND矩陣的輸出母線，增加系統(tǒng)衛(wèi)星接收的擴(kuò)展能力；
接收機(jī)具有IP輸出功能，可將解調(diào)、解密后的MPEG-2 TS流信號封裝為IP格式，以主備兩個獨(dú)立的RJ45接口進(jìn)行輸出。
下圖為系統(tǒng)中部分實施圖，供參考：
（3）編轉(zhuǎn)碼實現(xiàn)
系統(tǒng)的編轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)采用了英威公司的4CasterC4系列編碼器，每個編碼器最大支持4路H.264流輸出，輸入信號標(biāo)配為IP輸入，可選配SDI輸入接口板，每個SDI接口板可以輸入4路SDI信號，支持嵌入音頻，我臺共配置了14臺IP輸入編碼器，可實現(xiàn)56個頻道的轉(zhuǎn)碼，另外有6臺編碼器選配有SDI輸入接口板，其中4臺用于本臺在播頻道的編碼，另2臺用于冗余備份。編碼器輸出物理接口為雙網(wǎng)口，并可以互為備份。
系統(tǒng)配置有網(wǎng)管系統(tǒng)，可對衛(wèi)星接收機(jī)、編碼器、輸入輸出交換機(jī)、SDI矩陣等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管、配置；同時將20臺編碼器、SDI矩陣組成了一個18＋2的冗余備份系統(tǒng)，系統(tǒng)正常工作時，18臺主編碼器正常編碼工作，2臺備份編碼器處于在線不啟動編碼的狀態(tài)，網(wǎng)管系統(tǒng)會把所有主編碼器的編碼配置信息以文件形式存放在網(wǎng)管主機(jī)中。當(dāng)出現(xiàn)觸發(fā)冗余啟動的條件時，如輸入信號源丟失、輸出視頻黑屏、輸入音頻丟失等，網(wǎng)管會自動停止故障編碼器的4路編碼，將原編碼器的輸入信號源切換（包括SDI矩陣調(diào)度切換）到備份編碼器上，并根據(jù)相應(yīng)的配置文件配置備份編碼器，啟動編碼，完成冗余切換。觸發(fā)條件及切換方式均可以靈活指定。
（4）監(jiān)看系統(tǒng)
由于整個系統(tǒng)采用IP方案，其監(jiān)看不同于傳統(tǒng)的SDI方式，同時整個直播頻道位于我臺原總控機(jī)房內(nèi)，由總控值班人員進(jìn)行日常運(yùn)維，而總控值班人員較少，且主要承擔(dān)總控的值班任務(wù)，因此一個行之有效的監(jiān)看系統(tǒng)顯得尤為重要，針對現(xiàn)狀，我們設(shè)計了四級監(jiān)看，將整個鏈路的重要節(jié)點(diǎn)都納入監(jiān)看系統(tǒng)，可幫助值班人員明晰信號流程。 [Page]
如框圖所示，第一級監(jiān)看為L-BAND信號的頻譜監(jiān)看，可快速判別衛(wèi)星接收狀態(tài)，第二級監(jiān)看為衛(wèi)星接收機(jī)解碼信號的監(jiān)看，配置一臺MPEG-2監(jiān)看服務(wù)器，接入輸入交換機(jī)，獲取衛(wèi)星接收機(jī)輸出的MPEG-2 TS over IP流，并進(jìn)行解碼監(jiān)看，第三級監(jiān)看配置H.264監(jiān)看服務(wù)器，接入輸出交換機(jī)，獲取編碼器輸出的H.264流，進(jìn)行解碼監(jiān)看，最后一級監(jiān)看（框圖中未示出）配置多臺IPTV機(jī)頂盒，進(jìn)行閉環(huán)監(jiān)看。同時在總控機(jī)房控制臺上另配一臺IPTV機(jī)頂盒，方便值班人員進(jìn)行頻道的輪巡，直觀檢測視音頻信號狀態(tài)。經(jīng)過以上多級監(jiān)看手段的配置，可幫助值班人員快速判斷故障點(diǎn)，縮短故障處理時間。
四． IPTV直播頻道安全播出的考慮
自直播頻道正式上線以來，如何保障整個系統(tǒng)的安全播出給我們傳統(tǒng)廣電的工作者帶來了新的課題，在與運(yùn)營商的交流中了解到，雖然運(yùn)營商方面對予故障的容錯及處理的時間相對寬裕，但是基于廣電人對安全播出的敏感及責(zé)任，我們依然致力于縮短故障時間。在直播頻道正式投入運(yùn)營數(shù)月后，根據(jù)系統(tǒng)實際的運(yùn)維情況，以下幾方面在系統(tǒng)建設(shè)中及后期運(yùn)維中應(yīng)該給予重視，這些措施的實現(xiàn)可以更好的保證安全播出：
1．異地天線備份
在我臺70多路直播頻道中，除了本臺的頻道播出信號外（編碼器規(guī)劃了16個頻道，實際接入為14個），其余全部為衛(wèi)星接收信號，約占70%，如此大的比例，一旦衛(wèi)星接收出現(xiàn)問題，勢必會造成大面積的停播，而衛(wèi)星傳輸?shù)母蓴_因素又較多：日凌、星蝕、C波段有地面微波干擾、Ku波段存在雨衰等等，因此建立一個異地接收天線系統(tǒng)作為備份手段，是非常有必要的，如果距離足夠的話，可有效規(guī)避上述所列的干擾。
我臺在經(jīng)歷今年的日凌干擾后，意識到異地天線備份的重要性，并利用總臺隸屬的演播基地的天線作為直播頻道的備份，通過L-BAND光端機(jī)傳回本臺，并在后期增補(bǔ)了L-BAND的2選一切換器進(jìn)行切換，極大的保障了衛(wèi)星信號的安全接收.
2．維護(hù)力量
由于系統(tǒng)的架構(gòu)所致，IPTV直播頻道的主要通道設(shè)備如輸入、輸出交換機(jī)，編碼器等設(shè)備的配置、調(diào)試及運(yùn)維均涉及較多的的網(wǎng)絡(luò)專業(yè)知識，我臺直播頻道在上線之初由于IP輸出的衛(wèi)星接收機(jī)、輸入交換機(jī)的VLAN劃分的原因，造成交換機(jī)不能實現(xiàn)組播，出現(xiàn)交換機(jī)流量超負(fù)荷，CPU占用率高的情況，進(jìn)而導(dǎo)致輸出斷流，引發(fā)播出事故。因此，對于運(yùn)維IPTV直播頻道的技術(shù)人員需要較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)知識儲備。
3．監(jiān)控措施
由于頻道眾多，值班人員輪巡一遍亦需花費(fèi)較長時間，借鑒廣電系統(tǒng)末端信號監(jiān)控的經(jīng)驗，我們在閉環(huán)監(jiān)看的末端配置了信號級監(jiān)控設(shè)備，對最終的視音頻信號進(jìn)行監(jiān)控，對出現(xiàn)的靜幀、靜音等故障進(jìn)行實時監(jiān)控、報警，可更好的保障安全播出。
此外亦可將編碼器、交換機(jī)等網(wǎng)管系統(tǒng)的相關(guān)信息引出到屏幕墻進(jìn)行監(jiān)看，直觀的對各設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。B&P