王 偉

（寧波廣播電視集團，浙江 寧波 315000）

CMMB是中國自主研發(fā)的第一套面向7 in以下小屏幕移動接收終端并提供高質量廣播電視節(jié)目和信息服務的技術系統(tǒng)，其技術優(yōu)勢在于能夠極好地解決移動終端信號流暢的問題。目前中廣傳播已建成全球最大的移動多媒體廣播電視網(wǎng)絡，網(wǎng)絡覆蓋全國335個地級以上城市。寧波作為計劃單列市，列入首批開通CMMB的37個城市之一，于2008年5月1日正式開播CMMB多媒體廣播，2010年新增3個發(fā)射站點，組成單頻網(wǎng)進行信號覆蓋。本次單頻網(wǎng)組網(wǎng)中，CMMB信號利用TS over IP方式進行傳輸，同時采用IP組播方式，實現(xiàn)一點對多點傳輸[1，3]。

1 前端系統(tǒng)

寧波CMMB前端系統(tǒng)主要由衛(wèi)星天線、衛(wèi)星接收機、編碼器、復用器、交換機及ESG，EPG服務器等組成，如圖1所示。

中廣CMMB衛(wèi)星信號經(jīng)衛(wèi)星接收機，輸出IP信號至交換機。寧波電視臺一套電視節(jié)目SDI信號經(jīng)編碼器編碼成IP信號進入交換機。復用器將中廣信號、本地信號、ESG信號及緊急廣播等信號復用成播出ASI碼流。

為提高系統(tǒng)可靠性，前端系統(tǒng)基本采用1+1備份方式。復用器輸出經(jīng)過一個二選一自動ASI切換器，實現(xiàn)備份冗余播出。ASI播出信號一路經(jīng)過CMMB激勵器，通過衛(wèi)星GPS同步延時后，發(fā)射播出；另外一路通過ASI-IP轉換設備，轉換成IP方式，進入IP網(wǎng)絡傳輸至各單頻網(wǎng)站點播出。

2 單頻網(wǎng)站點

CMMB主發(fā)射站點位于寧波市中心三江口商業(yè)核心區(qū)，周邊高樓林立，因此對信號覆蓋具有較大影響。為了完善信號覆蓋，2010年開始著手進行單頻網(wǎng)組建。一期單頻網(wǎng)發(fā)射三個站點分別為龍山站、姜山站及北侖中學站，為寧波移動基站發(fā)射站點。廣電發(fā)射站點保國寺、茅洋山作為后續(xù)發(fā)展規(guī)劃。

CMMB單頻網(wǎng)現(xiàn)有站點發(fā)射參數(shù)如表1所示。

表1 CMMB單頻網(wǎng)站點參數(shù)表

3 單頻網(wǎng)傳輸

單頻網(wǎng)建設必須考慮信號傳輸，傳輸模式基本采用兩種方式：光纜或者微波，傳輸類型較多采用ASI信號、DS3、QAM模式。根據(jù)1個中心需要對3個單頻網(wǎng)點傳輸?shù)囊螅P者設計采用TS over IP方式進行傳輸，傳輸介質采用光纜。ASI碼流轉換成IP后，進入以太網(wǎng)絡，采用IP組播方式進行傳輸，實現(xiàn)一點發(fā)送、多點接收，大大降低了系統(tǒng)造價。今后如果需要擴充站點，只需要增加IP接收端就可以，無須增加發(fā)送設備。同時充分依靠寧波移動PTN網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)傳輸路由冗余，在部分光路由中斷情況下，實現(xiàn)無縫倒換，大大提高了系統(tǒng)可靠性。

3.1 TS over IP

TS流又叫MPEG-2傳輸流，是一種固定長度的包結構，一般為188 byte或204 byte，包里可以填充視頻、音頻或者自己定義的信息，大多采用ASI接口進行傳輸。ASI又稱DVB-ASI（異步串行接口，遵循EN50083-9的規(guī)定），傳輸流經(jīng)過8 bit/10 bit編碼后，在其物理層以270 Mbit/s的速率傳輸，但其最大有效負荷為216 Mbit/s。通常情況下，其有效速率遠遠小于216 Mbit/s，其中也有大量空包。TS結構示意圖如圖2所示，每個TS包有包頭、自適應區(qū)、包數(shù)據(jù)組成。

IP是一種基于因特網(wǎng)提出網(wǎng)絡的包傳輸協(xié)議，現(xiàn)在被廣泛應用于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。TS over IP是將一個包含壓縮后的視音頻數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)揭粋€在以太網(wǎng)上使用IP協(xié)議的目的設備的系統(tǒng)。由于傳輸信道的誤碼原因，為了避免數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)差錯，節(jié)目源不可能重新發(fā)送。因此壓縮后的視音頻數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)絡中傳輸時，通常采用UDP協(xié)議。當有FEC（前向糾錯）要求時，RTP協(xié)議也是必須使用的協(xié)議，通常位于UDP協(xié)議的上層。RTP協(xié)議提供包序列的檢測、重新排序等UDP協(xié)議不能完成的工作。

TS流通過以太網(wǎng)絡傳輸，必須先封裝成IP幀。在傳輸中要經(jīng)過MTU（最大傳輸單元）為1500的以太網(wǎng)設備，而包含TS包IP幀不能被分片，所以就限制了每個IP包的最大TS包的數(shù)量為7（由7×204=1428＜1500可得）。每個IP包封裝7個TS包，可以提供較高的載荷，代價是每丟失一個IP包，會有過多的TS包丟失。如果每個IP封裝一個TS包，這時載荷就會比較低。圖3是每個IP包封裝7個TS包的示意圖。

3.2 IP組播與傳輸網(wǎng)絡

IP組播是利用一種協(xié)議將IP數(shù)據(jù)包從一個源傳送到多個目的地，將信息的拷貝發(fā)送到一組地址，到達所有想要接收它的接收者處。IP組播是將IP數(shù)據(jù)包“盡最大努力”傳輸?shù)揭粋€構成組播群組的主機集合，群組的各個成員可以分布于各個獨立的物理網(wǎng)絡上。IP組播群組中成員的關系是動態(tài)的，主機可以隨時加入和退出群組，群組的成員關系決定了主機是否接收送給該群組的組播數(shù)據(jù)包，不是某群組的成員主機也能向該群組發(fā)送組播數(shù)據(jù)包。IP組播群非常適合于視音頻等大容量數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸[2]。

同單播（unicast）和廣播（broadcast）相比，組播效率非常高，因為任何給定的鏈路至多用一次，可以節(jié)省網(wǎng)絡帶寬和資源。IP組播必須通過IP傳輸網(wǎng)絡進行，目前的以太網(wǎng)交換機、路由器均支持IP組播業(yè)務。通過現(xiàn)有IP局域網(wǎng)或城域網(wǎng)絡可以輕松實現(xiàn)IP組播業(yè)務。寧波CMMB單頻網(wǎng)傳輸利用了中國移動寧波分公司的PTN網(wǎng)絡實現(xiàn)IP傳輸。PTN(Package Transport Network)分組傳送網(wǎng)，是支持多種基于分組交換業(yè)務的雙向點對點連接通道，具有適合各種粗細顆粒業(yè)務、端到端的組網(wǎng)能力，提供了更加適合于IP業(yè)務特性的“柔性”傳輸管道。點對點連接通道的保護切換可以在50 ms內完成，可以實現(xiàn)傳輸級別的業(yè)務保護和恢復。從PTN網(wǎng)絡特性來看，該技術非常適合IP方式業(yè)務傳輸。

市區(qū)CMMB中心站點安裝PTN網(wǎng)絡終端（提供2個100 Mbyte IP接口），通過光纖接入PTN網(wǎng)絡。各單頻網(wǎng)站點通過PTN設備以IP方式連接至中心站點[4-6]。

3.3 實際應用

寧波CMMB單頻網(wǎng)傳輸具體信號如圖4所示。

衛(wèi)星接收的中央節(jié)目及寧波臺節(jié)目，經(jīng)過復用器復用，經(jīng)DCH4000 ASI轉IP設備后，輸出IP數(shù)據(jù)流格式，經(jīng)交換機進入移動PTN網(wǎng)絡傳輸。在PTN網(wǎng)絡中，將該業(yè)務封裝成IP組播業(yè)務。經(jīng)過PTN網(wǎng)絡傳輸后，到達相應發(fā)射站點，采用IP-ASI轉換設備，將復用節(jié)目還原成ASI碼流，再經(jīng)過與GPS同步的激勵器，最后通過發(fā)射機發(fā)射出去。

實際傳輸中，ASI/IP轉換設備采用了PBI公司的DCH-4000P專業(yè)解碼器。該解碼器支持ASI、IP、DS3多種協(xié)議轉換，同時通過軟件設置，可以便捷地設置為ASI轉IP模式和IP轉換ASI模式，應用比較靈活。支持SNMP網(wǎng)絡管理能力，可通過TCP/IP網(wǎng)絡進行遠程設置和管理。

利用TS over IP作為單頻網(wǎng)絡傳輸手段，采用IP組播技術，實現(xiàn)一點發(fā)送，多點接收，大大降低了傳輸設備數(shù)量，有效地節(jié)約了網(wǎng)絡帶寬、降低網(wǎng)絡負載。同時，采用IP網(wǎng)絡，可以很便利地實現(xiàn)網(wǎng)管信號的回傳。實踐中，利用移動PTN網(wǎng)絡，實現(xiàn)了對單頻網(wǎng)發(fā)射站點信號傳輸設備的遠程管理，并實現(xiàn)了對發(fā)射機遠程網(wǎng)管。

4 覆蓋測試

2010年，中廣浙江公司與寧波移動公司協(xié)商，利用浙江移動通信寧波分公司3個基站，采用與GSM信號共塔模式，新增加了CMMB單頻網(wǎng)發(fā)射點。3個新站點啟用運行一段時間后，又對寧波市區(qū)進行了信號覆蓋測試。信號覆蓋測試結果如圖5所示。

測試時間：2011年4月13日。

測試儀器：世紀鼎利CMMB路測儀。

測試車輛：發(fā)射中心現(xiàn)代吉普車。

接收采用：外置吸頂全向天線。

測試路徑：西郊發(fā)射中心-中山路-機場路-環(huán)城北路-通途路-江南公路-環(huán)城東路-環(huán)城南路-鄞州大道-秋實路-西郊發(fā)射中心。

圖5中，顏色較淺的軌跡為信號正常接收，顏色較深的軌跡部分為信號接收不好。根據(jù)測試圖可以看出寧波繞城方面除西南角方向靠近機場位置，信號接收不好外，其余路途接收穩(wěn)定，圖像清晰。與原單站點發(fā)射情況測試數(shù)據(jù)相比，可明顯看到覆蓋范圍增大，接收效果有了很大改善。部分測試數(shù)據(jù)如表2所示。

該測試因受條件限制，只是利用帶CMMB測試功能的導航儀進行了環(huán)路測試，測試精度不高，但也反映了基本覆蓋情況。測試同時使用GSM手機天語V958進行實際觀看，信號接收效果良好。

5 結束語

CMMB在寧波起步較早，經(jīng)歷了從單點發(fā)射，到單頻網(wǎng)組網(wǎng)發(fā)射過程，信號覆蓋不斷優(yōu)化，較大改善了市區(qū)接收效果。前端系統(tǒng)采用1+1熱備份模式，降低停播率，提高系統(tǒng)可靠性；同時單頻網(wǎng)傳輸采用TS over IP、IP組播方式，優(yōu)點明顯，信號傳輸采用IP組播一點對多點，大大節(jié)約了設備投入；另外通過IP傳輸通道，可順利實現(xiàn)對CMMB無人站點的網(wǎng)絡遠程管理。由此可知，該方法值得推廣和借鑒[7-9]。

表2 CMMB測試數(shù)據(jù)表

[1]國家廣播電影電視總局.GYT 220.1-2006移動多媒體廣播第1部分：廣播信道幀結構、信道編碼和調制[S].北京：國家廣播電影電視總局標準化規(guī)劃院，2006.

[2]POSTEL J.Internet protocol，RFC 791[S/OL].[2011-09-10].http∶//www.faqs.org/rfcs/rfc791.html.

[3]國家廣播電影電視總局.GYT 220.2—2006移動多媒體廣播第2部分：復用[S].北京：國家廣播電影電視總局標準化規(guī)劃院，2006.

[4]ISO/IEC.ISO/IEC13818-1：2000(ITU-T Recommendation H.222.0)，Generic coding of moving picture and associated audio information：Systems[S/OL].（1994-11-13）[2011-09-10].http∶//pbx.mine.nu/dvhs/is138181.pdf.

[5]POSTEL J.User datagram protocol，RFC 768[S/OL].（1980-08-28）[2011-09-10].http∶//tools.ietf.org/html/rfc768.

[6]SCHUIZRINNE H，CASNER S，F(xiàn)REDERICK R，et al.RTP：A trans?port protocol for real-time applications[S/OL].[2011-09-10].http∶//tools.ietf.org/html/rfc3550.

[7]趙建平.CMMB單頻網(wǎng)覆蓋優(yōu)化思路及補點淺談[J].廣播電視信息，2010（2）：31-35.

[8]王波.CMMB單頻網(wǎng)同步技術[J].廣播與電視技術，2008（9）：20.

[9]徐輝，張清，宋春榮.CMMB地方節(jié)目傳輸?shù)奶剿骱蛯嵺`[J].廣播與電視技術，2010（6）：38-40.