孫劍峰內蒙古廣播電視臺 內蒙古 呼和浩特市 010050
內蒙古廣播電視臺全媒體編碼傳輸平臺構建
孫劍峰
內蒙古廣播電視臺內蒙古呼和浩特市010050
傳統媒體已經發(fā)展到全媒體時代,廣播電視要為全媒體的不同平臺提供高質量的節(jié)目信號,這對廣播電視節(jié)目信號的傳輸提出了更高的要求。文章以內蒙古廣播電視臺具體實踐為例,介紹了全媒體背景下的廣播電視信號編碼傳輸平臺構建。
全媒體編碼傳輸統計復用
科技的飛速發(fā)展使得傳播手段層出不窮,傳統媒體與新興媒體之間日益融合互通,全媒體內涵在傳播領域的實踐中不斷豐富。全媒體的“全”不僅包括報紙、雜志、廣播、電視、音像、電影、出版、網絡、電信、衛(wèi)星通訊在內的各類傳播媒介,涵蓋視、聽、形象、觸覺等人們接受資訊的全部感官,同時針對受眾的不同需求,選擇最適合的媒體形式,深度融合并提供超細化的服務,實現對受眾的全面覆蓋及最佳傳播。
傳統廣播電視的播出手段較為單一,主要通過有線網絡、直播衛(wèi)星和地面廣播,對節(jié)目信號需求比較簡單,采用基帶傳輸或直接編碼傳輸都能夠滿足要求。全媒體時代傳統廣播電視對節(jié)目信號的需求發(fā)生了重大改變,需要面向多平臺多屏進行內容分發(fā),這就要求廣播電視能夠提供不同分辨率不同碼流多格式的播出信號。建立一個安全可靠的高質量多碼流、多格式編碼傳輸平臺就顯得十分必要。
1.1需求分析
編碼傳輸平臺不僅承擔著廣播電視播出節(jié)目信號向傳統有線網絡、總局直播衛(wèi)星、衛(wèi)星上行系統的傳輸任務;還要為IPTV、手機電視、OTT、互聯網播出平臺等新興媒體傳輸高質量節(jié)目編碼信號。需求如表1所示:
此外,在編碼傳輸平臺還要遵循以下原則:
(1)安全性:整個信號傳輸鏈路和設備全備份無單點故障。
(2)信號質量:所有信號源編碼和傳輸遵循高品質原則,滿足廣播電視高質量播出要求。
表1 編碼傳輸平臺需求
(3)系統簡潔性:系統操作界面簡潔,操作過程簡捷高效,運維保障簡單方便。
(4)可擴展性:系統要具有很好的擴展靈活性,具備經濟性、易操作性、安全性、兼容性等特點。
(5)先進性和創(chuàng)新性:在技術上有一定的先進性,方案的思路上有新穎性和創(chuàng)新性,確保整個方案經濟合理并具有一定的前瞻性。
1.2編碼傳輸平臺設計
編碼傳輸分為固定編碼一般復用和動態(tài)編碼統計復用兩種形式。固定編碼一般復用是指無論節(jié)目數據量多少,都按照固定的碼率傳輸。其缺點是對帶寬浪費很大。為了更加合理地利用帶寬,動態(tài)編碼統計復用技術被應用在編碼傳輸領域。所謂統計復用是指被復用的各個節(jié)目傳送的碼率不是固定的,各個節(jié)目之間實行按圖像復雜程度分配碼率的傳輸原則。系統對輸入的碼流進行分析后,得出哪些圖像成分此刻為低速,哪些圖像成分此刻為高速,然后再據此與編碼器聯合工作,使低速成分占用更低的比特率,而高速成分占用高比特率,其總輸出碼率固定不變。統計復用技術可以提高壓縮效率,改進圖像質量,保證活動畫面或色彩鮮艷的畫面獲得更高的碼率,微動及靜止的畫面分配少量碼率,能夠在有限的帶寬中傳輸多套節(jié)目,節(jié)約傳輸成本。
目前,國內大部分省級電視臺編碼傳輸都采用每種碼流獨立編碼,獨立復用打包傳輸的方式。每一種碼流都是由編碼器直接編碼產生,經過統計復用后傳輸,這種方式初期系統構建比較簡單,但是隨著碼流需求的增加,缺點就暴露出來了。首先,每種碼流都需要增加主備基帶信號輸入,每次都需要播出系統進行擴容;其次,每增加一個碼流需求,都要增加一組編碼器和復用器,很難保證每次增加設備的一致性,更加難以進行統一網絡管理;再次,系統不利于擴展,每次擴展都相當于建立一個新的系統,投資很大。這種方式已經不能適應全媒體發(fā)展的需求,編碼傳輸平臺化標準化的建設迫在眉睫。
標準化的編碼傳輸平臺對所有信號源統一編碼,在統計復用時再編碼打包傳輸。系統簡潔靈活,能夠用統一的網管系統進行不同需求的碼流轉換打包,對節(jié)目源輸出需求少,擴展性好,節(jié)約投資。在平臺系統設計時,采用主備鏡像的系統結構,由統一網管系統對節(jié)目源和編碼器狀態(tài)進行檢測,出現問題時自動倒換,這在安全性上滿足了播出要求。為了保證再編碼的節(jié)目質量,選用的復用再編碼器需支持純硬件轉碼功能,將再編碼對節(jié)目信號的損失降到了最低。這保證了編碼傳輸平臺能夠提供高質量安全可靠的碼流信號。編碼平臺的建設目標是全媒體視聽用戶,因此系統設計中也要充分考慮未來向OTT系統、手機電視、其他互聯網播出平臺擴展的要求。首先,系統中所使用的復用再編碼器全面支持全媒體業(yè)務的轉碼要求。所有節(jié)目信號碼流進入復用再編碼器后即可通過其轉碼功能,輸出符合各個業(yè)務要求的各種碼率的視音頻碼流信號。系統數據交換機匯聚了高質量的編碼視音頻信號,可通過在核心交換機周邊增加全媒體業(yè)務的轉碼服務器、封裝服務器等設備,使其直接與各個業(yè)務的CDN網相連,實現全媒體業(yè)務的擴展。
1.3系統架構
系統構成主要包含信號源編碼部分、復用再編碼處理部分、適配傳輸處理部分、統一網管部分和編碼信號監(jiān)測部分。
全媒體編碼傳輸平臺系統架構,如圖1所示:
圖1 全媒體編碼傳輸平臺系統架構圖
內蒙古廣播電視臺所有播出的節(jié)目信號采用基帶傳輸方式,由下游各個播出單位進行編碼播出,各個單位使用的編碼設備良莠不齊,安全備份方式各不相同,很難保證節(jié)目播出信號的質量和安全性。為了解決以上問題,內蒙古廣播電視臺在搬遷的新址建立了全媒體編碼傳輸平臺。平臺采用動態(tài)編碼統計復用技術,根據下游各個播出渠道需求,對播出節(jié)目信號進行統一編碼打包。下游單位對碼流只做監(jiān)看不做修改,直接透傳至用戶終端。通過這一平臺,內蒙古廣播電視臺播出節(jié)目信號收看效果有了質的飛躍,同時安全性可靠性得到提高。
2.1信號源編碼部分
采用美國哈雷DiviCom Electra 9200四路高標清編碼器6臺,DiviCom Ion音頻編碼器2臺,主備鏡像結構。使用以上編碼器對內蒙古廣播電視臺漢語衛(wèi)視、蒙古語衛(wèi)視、蒙古語文化頻道、新聞綜合頻道、經濟生活頻道、文體娛樂頻道、影視劇頻道、少兒頻道、三佳購物9套標清電視節(jié)目和漢語衛(wèi)視高清頻道、蒙古語衛(wèi)視高清頻道、送中央臺新聞回傳高清信號3套高清電視節(jié)目,共12路高標清節(jié)目信號,以及9套廣播節(jié)目播出頻率進行原始編碼,將原始碼流以IP形式送給核心交換機。
2.2復用再編碼部分
采用美國哈雷ProStream9000作為復用再編碼核心設備,對原始碼流進行復用再編碼,分別打包送給適配傳輸系統,具體碼流如下:
送有線網絡:9套標清電視節(jié)目采用5Mbps (MPEG-2),動態(tài)編碼統計復用方式;2套高清電視節(jié)目采用12Mbps(H.264),恒定編碼復用方式;9套廣播節(jié)目采用256kbps(MPEG-2),動態(tài)編碼統計復用方式。所有信號編碼復用為主備6個復用包。
送國家直播衛(wèi)星:8套標清電視節(jié)目采用3Mbps(MPEG-2),動態(tài)編碼統計復用方式;9套廣播節(jié)目采用0.128Mbps(MPEG-2),動態(tài)編碼統計復用方式。所有信號編碼復用為主備2個復用包。
送信號中心、衛(wèi)星上行站:2套標清電視節(jié)目采用4Mbps(MPEG-2),動態(tài)編碼統計復用方式;9套廣播節(jié)目采用256Kbps(MPEG-2),動態(tài)編碼統計復用方式;所有信號編碼復用為主備2個復用包。
送IPTV播控平臺:8套標清電視節(jié)目采用2.5Mbps(H.264),固定碼率編碼。2套高清電視節(jié)目采用8Mbps(H.264),固定碼率編碼。
2.3適配傳輸處理部分
采用10臺數碼視訊10K416作為傳輸適配器,將復用器產生的ASI碼流適配為DS3,主備共10 個DS3流,送至SDH設備,通過光纖傳輸。采用2臺華為OSN1500作為SDH光傳輸設備,與網絡公司的華為OSN3500共同組成SDH環(huán)網,向有線網絡、信號中心、國家直播衛(wèi)星、衛(wèi)星上行站傳輸節(jié)目信號。IPTV播控平臺則直接從核心交換機提取播出碼流。
2.4核心網管部分
核心網管系統能夠對平臺核心設備進行統一管理和監(jiān)控。具體功能如下:
網管與被控制的設備采用以太網接口,通過SNMP或XML協議完成對編碼器、復用器等設備的參數配置、狀態(tài)監(jiān)視、報警紀錄;具備網絡節(jié)點、插板和端口的增加、刪除、改變及拓撲結構的顯示。網管系統具有配置用戶識別符、口令、訪問控制級別和范圍的功能,對用戶權限進行鑒定,防止非法訪問,記錄全部登錄過程和操作過程,提供安全日志,提供超時管理,安全注銷等安全管理功能。網管系統與核心復用器配合可實現N+1、1+1、N+M的傳輸鏈路的備份和自動冗余切換,可直接控制設備進行切換,由主用設備切換到備份設備且備份設備能正常使用的總時間不超過10秒。能在設備失效、指標劣化到一定程度時發(fā)出告警;能對故障進行定位,以圖形方式顯示網絡的故障位置;并保存一定階段的告警歷史記錄,以便對告警報告進行檢索并詳細分析,同時可人工或自動地刪除告警報告。支持包括報警統計功能在內的多項統計報告功能;支持分布式監(jiān)測與控制。
2.5編碼信號監(jiān)測部分
采用博匯TrinityAres-Display碼流節(jié)目監(jiān)測系統對編碼器、復用再編碼器、網絡傳輸鏈路等各個環(huán)節(jié)的傳輸流質量進行全面監(jiān)測。能夠對編碼傳輸平臺所有碼流進行監(jiān)看監(jiān)測,同時還可以對中國網絡電視臺傳送來的近100套電視節(jié)目碼流進行監(jiān)看監(jiān)測。具體功能如下:
采用嵌入式架構,支持對直播節(jié)目與點播節(jié)目的監(jiān)測;支持硬件時間戳,實現納秒級精度測量;支持千兆滿載輸入,具備200路標清與50路高清h.264IP碼流的并行監(jiān)測;支持UDP和RTP協議;監(jiān)測指標包括節(jié)目可用度評估、TR101290分析、MDI分析、MLS分析、帶寬統計、表格分析、地址/端口分析等。
實時顯示碼流監(jiān)測儀對各監(jiān)測點的監(jiān)測數據;提供IP碼流的詳細信息,包含MDI-DF曲線圖、流帶寬曲線圖、PID詳細信息、節(jié)目詳細信息和報警日志等信息。接收多畫面顯示監(jiān)測報警系統輸出的視頻IP流,進行實時解碼及上屏顯示;每臺終端輸出1路HDMI信號,對應1塊大屏進行顯示;采用高性能解碼方案,支持H.264、MPEG-2等格式的高標清視頻IP流解碼、提供HDMI輸出用于上屏顯示。
內蒙古廣播電視臺編碼傳輸平臺已經投入使用,為國家直播衛(wèi)星平臺、自治區(qū)有線網絡、IPTV播控平臺提供了高質量的播出碼流信號,呈現在電視觀眾面前的畫面也更加靚麗多彩。未來,內蒙古廣播電視臺將向全媒體領域繼續(xù)拓展業(yè)務,編碼傳輸平臺也將發(fā)揮優(yōu)秀的可擴展性,為OTT、手機電視、多屏互動等播出系統提供強有力的技術支撐。
全媒體時代已經來臨,廣播電視要適應時代的發(fā)展,與時俱進,不斷進行技術創(chuàng)新,完善技術系統架構,構建高水平高質量可持續(xù)發(fā)展的編碼傳輸平臺,為全媒體視聽用戶提供更好的收視體驗。
[1]茍東濤.淺談媒體融合.人民網,2014.9
[2]付裕.全媒體時代之我見.記者搖籃,2015.1
[3]史鵬程.全媒體融合生產業(yè)務和技術應用探討.電視技術,2014(02)
審稿人:杜中內蒙古廣播電視臺正高級工程師
責任編輯:王學敏
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孫劍峰內蒙古廣播電視臺高級工程師