一. 概述
    構(gòu)建衛(wèi)星傳送平臺(tái)的目的是利用衛(wèi)星信道覆蓋面積大、鏈路穩(wěn)定可靠、不受地點(diǎn)限制的特點(diǎn)建立基于廣播機(jī)制的，傳送高質(zhì)量、實(shí)時(shí)立體聲音頻信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)為全國衛(wèi)星音樂廣播協(xié)作網(wǎng)（由北京音樂廣播、廣東人民廣播電臺(tái)音樂之聲、上海東方廣播電臺(tái)音樂頻率等16家電臺(tái)）傳送每天數(shù)個(gè)時(shí)段同步播出合辦節(jié)目，同步轉(zhuǎn)播境內(nèi)外大型演出、活動(dòng)實(shí)況，傳送日常交換節(jié)目的功能。
    衛(wèi)星音樂廣播協(xié)作網(wǎng)租用“北京天廣信息通信服務(wù)有限責(zé)任公司”的衛(wèi)星平臺(tái)。天廣公司的衛(wèi)星系統(tǒng)使用美國休斯公司的ISBN平臺(tái)（綜合衛(wèi)星商業(yè)網(wǎng)）, 該平臺(tái)基于TCP/IP協(xié)議，提供高速衛(wèi)星IP連接的信息通道，能支持高速的IP單播、多播和廣播應(yīng)用。IP單播支持TCP、UDP、SNMP、ICMP，支持web瀏覽、電子郵件和FTP文件傳輸?shù)葢?yīng)用，IP多播廣播支持RTP、UDP,具體應(yīng)用包括系統(tǒng)內(nèi)嵌IP封裝的MPEG（MPEG-1或MPEG-2）視頻和多播文件傳輸。
    我臺(tái)采用IP多播模式，通過音頻服務(wù)器先將音頻節(jié)目壓縮編碼成速率為256kb/s的MP3數(shù)據(jù)流，再封裝為基于UDP、IP multicast的IP包復(fù)接到天廣衛(wèi)星的上行高速IP數(shù)據(jù)流中，單收子站通過運(yùn)行播放程序可將接收到的IP包恢復(fù)為音頻信號(hào)輸出或直接保存成MP3格式的音頻文件。下面就詳細(xì)介紹網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)構(gòu)成及運(yùn)行狀況。

    二. 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
    1. 音源子系統(tǒng)

    如圖1所示，從北京音樂廣播音頻處理器后的數(shù)字音頻分配器輸出的信號(hào)被送入Leitch 8X8 異步數(shù)字音頻矩陣，矩陣通過串口連接的控制面板和工作站手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)行切換。CD機(jī)、音頻工作站、其他機(jī)房的數(shù)字音頻信號(hào)均可接入矩陣并按時(shí)間表被切換成上星的節(jié)目源。數(shù)字音頻矩陣的音頻輸出經(jīng)Lsi音頻光端機(jī)傳送到天廣公司，音頻光端機(jī)輸出的AES/EBU信號(hào)經(jīng)ADA1000的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)送給主用音頻服務(wù)器。一臺(tái)東芝調(diào)頻接收機(jī)作為備用音源將輸出送給備用音頻服務(wù)器。同時(shí)天廣公司的主站機(jī)房還配有ISDN線一條，裝上ISDN音頻編解碼器可與異地連通，將異地的音頻信號(hào)送入音頻服務(wù)器作為衛(wèi)星網(wǎng)的音源。
    2. 音頻服務(wù)器
    音頻服務(wù)器負(fù)責(zé)音頻信號(hào)的采集、壓縮編碼、IP數(shù)據(jù)包封裝。音頻服務(wù)器上運(yùn)行的編碼程序先利用多媒體開發(fā)應(yīng)用包提供的接口將送入服務(wù)器的音頻進(jìn)行采集，再將采集到的WAV數(shù)據(jù)流用MPEG1 Layer3壓縮為速率256kb/s的數(shù)據(jù)流。然后再通過Winsock2.0將音頻流封裝成IP Multicast數(shù)據(jù)包通過Ethernet網(wǎng)卡送入天廣衛(wèi)星平臺(tái)。為保證音頻質(zhì)量，音頻服務(wù)器上安裝了Digigram公司的PCX924聲卡作為音頻采集卡。
    3.網(wǎng)絡(luò)操作中心NOC
    網(wǎng)絡(luò)操作中心NOC的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2。
    音頻服務(wù)器將包含D類IP地址（224.0.0.0～239.255.255.255為IP Multicast專用）的IP Multicast包通過路由器廣播到NOC骨干網(wǎng)上。首先IP網(wǎng)關(guān)讀到IP Multicast包將其D類IP地址與內(nèi)部的出徑（通過高速上行通道送出）業(yè)務(wù)地址表比對(duì)，將需要出徑的IP包送給衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)。衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)將IP包排成隊(duì)列并復(fù)合成固定速率的高速數(shù)據(jù)流。高速數(shù)據(jù)流通過衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口送給信道編碼、調(diào)制模塊（GSE）。GSE負(fù)責(zé)從衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)獲取加密的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，編碼和調(diào)制為頻帶信號(hào)，然后將它傳送到射頻單元(RFT)發(fā)射到衛(wèi)星。IP網(wǎng)關(guān)和衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)均提供優(yōu)先級(jí)控制，對(duì)IP Multicast業(yè)務(wù)提供高優(yōu)先級(jí)處理，確保流媒體數(shù)據(jù)不會(huì)中斷。
    有條件接收的實(shí)現(xiàn)是由有條件訪問服務(wù)器CAC完成的，每個(gè)接收子站的解碼器都燒有一個(gè)序列號(hào)，此序列號(hào)相當(dāng)于網(wǎng)卡的MAC地址，系統(tǒng)分配解碼器的IP地址與其序列號(hào)一一對(duì)應(yīng)。這個(gè)序列號(hào)實(shí)際就是此子站的主密鑰。CAC知道這個(gè)主密鑰，CAC用它來發(fā)送其它密鑰用于傳輸業(yè)務(wù)到遠(yuǎn)端站。在IP多播業(yè)務(wù)的應(yīng)用中，當(dāng)NOC傳送一個(gè)多播包時(shí)，用戶決定哪些子站可以接收此多播包并告知CAC服務(wù)器。CAC服務(wù)器為此多播業(yè)務(wù)提供一個(gè)專用的業(yè)務(wù)密鑰，一方面，CAC服務(wù)器將此密鑰送給IP網(wǎng)關(guān)用于對(duì)多播包加密，另一方面，CAC服務(wù)器使用已知的各子站的主密鑰將此專用業(yè)務(wù)的解密鑰送給被用戶允許接收此多播包的各子站。這樣經(jīng)過IP網(wǎng)關(guān)主密鑰加密和專用業(yè)務(wù)組加密后的多播包經(jīng)由系統(tǒng)出徑送上衛(wèi)星。由于專用業(yè)務(wù)密鑰被點(diǎn)到點(diǎn)使用燒進(jìn)去的主密鑰發(fā)送給各個(gè)遠(yuǎn)端站，未經(jīng)授權(quán)的遠(yuǎn)端站不能解密該專用業(yè)務(wù)密鑰因此不能使用它們。
    NOC系統(tǒng)中的主要設(shè)備：IP網(wǎng)關(guān)、衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)、CAC服務(wù)器、GSE、RFT（射頻傳送）均采用自動(dòng)熱備份。
    4．高速上星信道
    亞太2R衛(wèi)星的2B轉(zhuǎn)發(fā)器 Ku波段，垂直極化，上行頻率：14.111GHz，下行頻率：12.361GHz，主站上行編碼使用基于級(jí)聯(lián)的Reed-Solomon[146,130]（RS編碼）和Viterbi（2/3）編碼的FEC，QPSK調(diào)制，基帶信號(hào)總碼率：5.9Mb/s，符號(hào)率：5MS/s，上行頻寬：6.2MHz。
    我臺(tái)音頻數(shù)據(jù)流的速率是256kb/s，經(jīng)由IP封裝、加密實(shí)際速率達(dá)到近400kb/s可算出符號(hào)率：400K/2(QPSK) ÷2/3(Viterbi) ÷130/246(RS)×1.02(基本開銷)=344 KS/s 
    5.衛(wèi)星接收子站：
    衛(wèi)星接收子站如圖3，由休斯DirectPC將高頻頭送出的信號(hào)解調(diào)并解碼，解密后還原為IP Multicast 包，從LAN2高速M(fèi)ulticast口送出?？蓪⒀b有Ethernet網(wǎng)卡的工作站直接接在LAN2口上，工作站運(yùn)行播放程序從網(wǎng)卡讀到的IP Multicast包還原為音頻流數(shù)據(jù)通過聲卡重放，或者選擇將音頻數(shù)據(jù)流保存為速率256K的MP3音頻文件。同時(shí)還可以將LAN2口與本地局域網(wǎng)連接，IP Multicast包廣播到局域網(wǎng)上，網(wǎng)上連接的工作站均可讀到IP Multicast包。至于音頻重放的質(zhì)量則完全取決于工作站使用聲卡的技術(shù)指標(biāo)了。

    三. 總結(jié)
    本系統(tǒng)音頻編碼采用48kHz,采樣16bit 量化MP3 壓縮速率256kb/s可確保音質(zhì)。音頻編碼、IP包處理加之衛(wèi)星上下行鏈路使系統(tǒng)整體延時(shí)小于2秒；且由于IP封裝及加密，衛(wèi)星信道利用率較通過透明傳輸通道低；優(yōu)勢(shì)在于可方便的對(duì)接收子站進(jìn)行分組授權(quán)，僅需10秒鐘。與通用的DVB-S模式相比，接收子站的高頻頭需采用18V專用數(shù)據(jù)高頻頭，接收、解碼設(shè)備較昂貴，且系統(tǒng)復(fù)雜需專業(yè)技術(shù)人員安裝調(diào)試。由于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行要完全依賴主站NOC系統(tǒng)，所以不能使用轉(zhuǎn)播上傳站作為臨時(shí)主站利用現(xiàn)有頻帶，必須先將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)送回主站再由主站對(duì)各子站進(jìn)行發(fā)送，不利于系統(tǒng)功能的多樣性擴(kuò)展。
    從2001年12月系統(tǒng)試運(yùn)行至今上行信道從未出現(xiàn)過問題，個(gè)別子站因設(shè)備故障出現(xiàn)過問題，都通過重新調(diào)試很快解決。衛(wèi)星傳送平臺(tái)的建立完善了我臺(tái)的信號(hào)傳輸體系，滿足了擴(kuò)大對(duì)外交流、加大覆蓋的需求。隨著衛(wèi)星網(wǎng)節(jié)目傳送量的加大、業(yè)務(wù)模式增多、衛(wèi)星子站數(shù)量增多，我們還需要對(duì)系統(tǒng)做進(jìn)一步改進(jìn)完善。今后我臺(tái)是否加大衛(wèi)星信道的利用和采取何種模式，還要從我臺(tái)實(shí)際業(yè)務(wù)的需求出發(fā)，綜合考慮各方面因素，使衛(wèi)星這種傳輸手段更好的為我臺(tái)發(fā)展服務(wù)。
    （備注：系統(tǒng)密鑰采用64位數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES加密。）