梁冬梅

（烏魯木齊電視臺(tái) 播出部，新疆 烏魯木齊 830002）

0 引言

電視節(jié)目傳輸過程中由于線路及設(shè)備故障引起的安全播出事故屢見不鮮，給安全播出帶來(lái)很大隱患。例如，錄像機(jī)容易磁頭堵塞、消磁、卡帶，通道設(shè)備陳舊老化造成播出節(jié)目質(zhì)量下降、播出安全系數(shù)降低、易出現(xiàn)播出事故。

所以電視臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)公司之間的節(jié)目交流就必須建立一套安全可靠的數(shù)字傳輸鏈路，需要傳輸?shù)幕鶐盘?hào)數(shù)量越來(lái)越多，傳輸信號(hào)的帶寬越來(lái)越大，對(duì)傳輸?shù)目煽啃砸笤絹?lái)越高，從而推動(dòng)了安全可靠、高效高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)合理的數(shù)字傳輸系統(tǒng)的快速發(fā)展。光纖傳輸系統(tǒng)具有傳輸頻帶極寬、通信容量很大、傳輸速率高、衰減低、串?dāng)_小、抗干擾能力強(qiáng)、信號(hào)傳輸質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，能夠保證高質(zhì)量的節(jié)目安全傳送到千家萬(wàn)戶。

1 系統(tǒng)概述

電視臺(tái)需要傳輸6套標(biāo)清節(jié)目到自治區(qū)網(wǎng)絡(luò)公司和兵團(tuán)網(wǎng)絡(luò)公司，以及本臺(tái)2個(gè)無(wú)線模擬發(fā)射頻道（27頻道和33頻道）。傳送至自治區(qū)網(wǎng)絡(luò)公司和兵團(tuán)網(wǎng)絡(luò)公司的節(jié)目采用MPEG-2編碼方式，通過光纜傳輸，保證播出安全。全系統(tǒng)包括：光纜傳輸路由采用冗余熱備份，采用傳統(tǒng)的DVB前端方案，成熟可靠；編碼器使用6+2方案，為節(jié)約預(yù)算，使用矩陣通過網(wǎng)關(guān)作備用編碼器的信號(hào)調(diào)度，復(fù)用器為1∶1設(shè)計(jì)，作為節(jié)點(diǎn)設(shè)備；本臺(tái)2個(gè)無(wú)線模擬發(fā)射頻道（27頻道和33頻道）SDI信號(hào)在設(shè)備機(jī)房解嵌、D/A（該設(shè)備系統(tǒng)集成商提供）之后，利用原有模擬光端機(jī)傳送到發(fā)射機(jī)房發(fā)射機(jī)處。該系統(tǒng)中包括MPEG-2音視頻編碼器、復(fù)用器、自動(dòng)切換開關(guān)、光傳輸設(shè)備等部分以及所需的外圍設(shè)備。

2 系統(tǒng)功能需求

電視臺(tái)建立數(shù)字化硬盤播出系統(tǒng)后，視頻節(jié)目源全部采用SDI數(shù)字信號(hào)，嵌入式音頻節(jié)目源，視頻編碼格式為MPEG-2，音頻編碼格式為MPEG-1 Layer II，單節(jié)目編碼碼率為5.0 Mbit/s，6套節(jié)目復(fù)用，PCR嵌入視頻。

由于該系統(tǒng)是本臺(tái)到自治區(qū)網(wǎng)絡(luò)的唯一信號(hào)源，節(jié)目中斷影響較大。在充分考慮成本的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)安全性作為最高原則。整個(gè)系統(tǒng)都采用自動(dòng)冗余熱備份，最初設(shè)計(jì)了2套方案：

1）6+6 系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)1∶1備份方案，2套獨(dú)立的6套節(jié)目的編碼復(fù)用系統(tǒng)，2套獨(dú)立的光傳輸系統(tǒng)。分別通過主、備路由送入自治區(qū)網(wǎng)絡(luò)公司和兵團(tuán)網(wǎng)絡(luò)公司，主、備光接收機(jī)輸出主、備ASI信號(hào)，供前端系統(tǒng)選擇。整個(gè)系統(tǒng)的故障切換都是自動(dòng)的，無(wú)須人為干預(yù)。系統(tǒng)流程圖見圖1。

2）6+2 系統(tǒng)。編碼器采用6+2備份，由網(wǎng)管控制自動(dòng)切換故障編碼器，獨(dú)立2套復(fù)用器系統(tǒng)，分別送入主、備光發(fā)射機(jī)，通過主、備路由送入自治區(qū)網(wǎng)絡(luò)公司和兵團(tuán)網(wǎng)絡(luò)公司，主、備光接收機(jī)的主、備ASI信號(hào)供前端系統(tǒng)選擇。整個(gè)系統(tǒng)的故障切換都是自動(dòng)的，無(wú)須人為干預(yù)。系統(tǒng)流程圖見圖2。

第一套方案充分考慮了設(shè)備的冗余，沒有單一潰點(diǎn)，但投入成本較大；第二套方案考慮了關(guān)鍵設(shè)備的冗余備份，性價(jià)比高。結(jié)合本臺(tái)實(shí)際情況，選擇第二套方案作為數(shù)字化播出節(jié)目傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則有：

1）標(biāo)準(zhǔn)化、開放性。整個(gè)系統(tǒng)基于開放的架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，采用統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，符合國(guó)標(biāo)及廣電總局制定的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提供與外部系統(tǒng)連接的軟硬件接口。系統(tǒng)有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性，能夠?qū)崿F(xiàn)可預(yù)見的平滑升級(jí)。

2）安全、可靠性。本系統(tǒng)建成后將是本臺(tái)數(shù)字電視節(jié)目的傳輸平臺(tái)，要絕對(duì)保障整個(gè)系統(tǒng)的安全性。設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，可以通過在關(guān)鍵環(huán)節(jié)（編碼、復(fù)用、光端機(jī)等）增加設(shè)備和切換開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的熱備份或冗余切換。

3）可管理性。整個(gè)前端系統(tǒng)中所有的設(shè)備都可以通過網(wǎng)管系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)看、報(bào)警處理記錄、參數(shù)設(shè)置等，實(shí)現(xiàn)分布式多級(jí)管理控制系統(tǒng)，有效地避免獨(dú)立設(shè)備控制帶來(lái)的誤操作，相應(yīng)地提高了系統(tǒng)可靠性，便于以后的技術(shù)管理。

4）先進(jìn)性。本臺(tái)選用了技術(shù)先進(jìn)的數(shù)字電視設(shè)備，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度很快。

5）最優(yōu)性價(jià)比。借鑒了國(guó)內(nèi)外眾多數(shù)字電視前端系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)許多數(shù)字電視前端系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的典型問題，在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中作了優(yōu)化，確保建成后的整個(gè)系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比。

6）全面性和完整性。充分考慮了當(dāng)前業(yè)務(wù)需求和今后整個(gè)平臺(tái)業(yè)務(wù)的擴(kuò)展需求，確保整個(gè)系統(tǒng)是完整的、全面的。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

系統(tǒng)所有設(shè)備都可以處于單機(jī)工作狀態(tài)，同時(shí)充分考慮了設(shè)備的備份，極大地提高了系統(tǒng)可靠性。E5710具有卓越的編碼性能，音視頻編碼效果完美。復(fù)用器采用MX5210再?gòu)?fù)用器，適用于中小前端系統(tǒng)，性能優(yōu)異可靠，價(jià)格適中，可提供8路ASI信號(hào)的復(fù)用。光傳輸部分以及冗余切換開關(guān)部分作為重要環(huán)節(jié)，設(shè)備的選型也關(guān)系到系統(tǒng)的安全，建議選用成熟的產(chǎn)品。

5 關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

5.1 E5710編碼器

E5710編碼器是MPEG-2編碼器，不僅有高效性和高穩(wěn)定性，還具有更加強(qiáng)大的圖像處理功能、更高的集成度，確保能提供最完美的圖像和聲音編碼性能。

E5710編碼器具有極高的編碼效率，與其他編碼器相比，在相同的圖像編碼質(zhì)量下，E5710編碼器所需碼率最低。對(duì)于帶寬受限的DVB-C應(yīng)用，這種特性的好處尤為明顯，能提供極寬的碼率范圍和高質(zhì)量的圖像。通過增加“性能升級(jí)”選件能夠消除和降低節(jié)目源中的噪聲，改善編碼質(zhì)量，進(jìn)一步提高在低碼率下的編碼性能。同時(shí)支持SDI和模擬復(fù)合PAL/NTSC視頻輸入。統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能可以讓該編碼器與其他編碼器共享一個(gè)固定帶寬。與復(fù)用器配合工作，復(fù)用器每隔一幀的時(shí)間就進(jìn)行判斷，并為每個(gè)編碼器分配帶寬，這樣就能夠確保帶寬得以更加充分的利用，更好地保證了各個(gè)通道圖像的質(zhì)量。

E5720編碼器具有自動(dòng)級(jí)聯(lián)和I幀校準(zhǔn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最佳的再編碼性能，可以識(shí)別那些曾經(jīng)被壓縮過的視頻素材的結(jié)構(gòu)。對(duì)于那些必須先解碼再編碼的網(wǎng)絡(luò)，復(fù)原原始I幀可以提高圖像質(zhì)量，降低由于多代壓縮帶來(lái)的不良影響。

5.2 再?gòu)?fù)用器

MX5210是一款緊湊的1RU和節(jié)約成本的DVB再?gòu)?fù)用器，適用于包括有線電視和地面電視地區(qū)前端及電信分配系統(tǒng)在內(nèi)的再?gòu)?fù)用應(yīng)用。

它是基于service或component的再?gòu)?fù)用，有8個(gè)DVB ASI輸入和2個(gè)DVB ASI銅纜輸出，輸出碼率高達(dá)190 Mbit/s。

5.3 網(wǎng)管系統(tǒng)

網(wǎng)管系統(tǒng)負(fù)責(zé)用戶賬號(hào)及權(quán)限管理，詳細(xì)完備的權(quán)限分類，對(duì)播出、播出單編輯、審片進(jìn)行詳細(xì)的分類。嚴(yán)格權(quán)限管理，用戶的權(quán)限由系統(tǒng)管理人員在部門管理者的授權(quán)下進(jìn)行設(shè)置；軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫(kù)容錯(cuò)及備份，提供本地?cái)?shù)據(jù)備份；參與播出的所有設(shè)備狀態(tài)和節(jié)目就緒情況能直觀顯示在界面上，一旦出現(xiàn)問題，將提供聲光報(bào)警功能。

管理系統(tǒng)軟件是整體解決方案的重要組成部分，在復(fù)用系統(tǒng)中起著控制、協(xié)調(diào)和監(jiān)視所有硬件的作用，運(yùn)行在Windows XP操作平臺(tái)上。其主要特點(diǎn)是：操作界面高度圖形化，利用圖形來(lái)監(jiān)看系統(tǒng)狀態(tài)和復(fù)用器的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，集中式系統(tǒng)設(shè)置，具有報(bào)警處理與記錄功能，信號(hào)冗余可自動(dòng)切換，強(qiáng)力支持ReflexTM統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能，支持多遠(yuǎn)端客戶終端，可以自動(dòng)生成PSI/SI表格，支持通過遠(yuǎn)程接口進(jìn)行設(shè)置，外部SNMP接口，支持OpenTV等功能。

6 電視臺(tái)節(jié)目傳輸系統(tǒng)流程

6.1 信源分配

提供給主備編碼器的信號(hào)應(yīng)來(lái)自播控系統(tǒng)，并保證主備信號(hào)源的安全。如果需要應(yīng)添加信號(hào)分配器，信號(hào)分配器應(yīng)具有故障直通功能，或配置跳線架，在分配器故障時(shí)短接連接信號(hào)源和指定的編碼器輸入。同時(shí)，每路信號(hào)源分配后可以提供1路送入監(jiān)視器監(jiān)看，提供16×1 SDI矩陣，使用1臺(tái)監(jiān)視器循環(huán)監(jiān)看主備12個(gè)信號(hào)源。信號(hào)源通過跳線架送入編碼器，以便應(yīng)急切換。

6.2 編碼和復(fù)用

節(jié)目信號(hào)送入編碼器，E5710編碼器可以方便地通過計(jì)算機(jī)的Web瀏覽器設(shè)置參數(shù)，音視頻編碼后，以ASI格式送入MX5210復(fù)用器復(fù)用成1路TS流。主備復(fù)用器的ASI輸出分別送入主備光傳輸系統(tǒng)。ASI信號(hào)通過跳線架送入編碼器，以便應(yīng)急切換。

6.3 光傳輸系統(tǒng)

傳輸采用1 310 nm波長(zhǎng)，單模光纖傳輸。光發(fā)射機(jī)發(fā)射功率為-7 dBm，光接收機(jī)靈敏度為-20 dBm，傳輸預(yù)算大于20 km。

信號(hào)通過主、備鏈路送到自治區(qū)網(wǎng)絡(luò)公司機(jī)房的主、備光接收機(jī)，光電轉(zhuǎn)換后提供給主、備信號(hào)，選擇1路正常信號(hào)輸出到自治區(qū)網(wǎng)絡(luò)公司前端。

7 小結(jié)

節(jié)目傳輸系統(tǒng)作為數(shù)字化電視播出的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其數(shù)字化程度、傳輸性能的穩(wěn)定性直接影響到電視臺(tái)的形象。本系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)符合廣電總局的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且穩(wěn)定性好，性價(jià)比高，先進(jìn)合理，顯著提高了本臺(tái)的節(jié)目播出質(zhì)量。