中國(guó)衛(wèi)星海上測(cè)控部 周 鵬 崔 勇 張 勇

1.前言

測(cè)量船遠(yuǎn)航期間需定點(diǎn)向陸地單位發(fā)送一路航海安全圖像，而任務(wù)期間陸地單位則需往測(cè)量船轉(zhuǎn)發(fā)陸地實(shí)況圖像，兩者統(tǒng)稱為岸船圖像傳輸業(yè)務(wù)。圖像電視分系統(tǒng)作為該業(yè)務(wù)承載體，需保障業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)傳輸、連續(xù)不間斷。在現(xiàn)有應(yīng)急處置措施下，如何進(jìn)一步挖掘設(shè)備性能，完善充實(shí)應(yīng)急備份方案。

2.業(yè)務(wù)流程

岸船圖像傳輸業(yè)務(wù)流程如圖1所示：

圖1 岸船戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)況圖像傳輸流程

陸地單位通過單收站接收實(shí)況圖像信號(hào)，經(jīng)調(diào)制解調(diào)器、擾碼器處理后，經(jīng)該單位X型編解碼器編碼形成網(wǎng)絡(luò)流經(jīng)地面鏈路送往陸地單位衛(wèi)通，再由岸船衛(wèi)通鏈路傳輸至測(cè)量船公共信息網(wǎng)，經(jīng)船X型編解碼器解碼出源視音頻，由該編解碼器后面板復(fù)合視頻接口、音頻接口分別將視音頻輸出至Y型編碼器CVBS視頻輸入端口及卡農(nóng)音頻輸入端口，經(jīng)船通用信息網(wǎng)送至圖像電視系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)岸船實(shí)況圖像傳輸。

航海安全圖像網(wǎng)絡(luò)流經(jīng)測(cè)量船圖像電視中心管理服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至Z型解碼器解碼輸出模擬信號(hào)，經(jīng)CVBS視頻輸出接口送至X型編解碼器，經(jīng)其編碼后由岸船公共信息IP網(wǎng)傳輸至陸地單位X型編解碼器，經(jīng)該單位IP電視監(jiān)視分發(fā)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)。

3.二次流解碼的應(yīng)用

3.1 問題引出

2017年11月28日，某船與陸地單位測(cè)試岸船實(shí)況圖像傳輸業(yè)務(wù)異常中斷，事后檢查定位為測(cè)量船X型編解碼器解碼模塊故障，導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)流無法解碼輸出模擬信號(hào)。經(jīng)返廠更換故障主板，拷機(jī)測(cè)試恢復(fù)正常。

由于任務(wù)期間岸船圖像業(yè)務(wù)需雙向傳輸，若上述故障復(fù)現(xiàn)，更換備機(jī)勢(shì)必延誤航海安全圖像實(shí)時(shí)傳輸，如何規(guī)避應(yīng)急處置帶來的影響，我們嘗試著找出解決方案。

3.2 二次流轉(zhuǎn)發(fā)解碼

X型編解碼器可將接收到的音視頻流在不壓縮的前提下進(jìn)行音視頻流轉(zhuǎn)發(fā)。通過該功能，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流的轉(zhuǎn)發(fā)，從而將解碼任務(wù)轉(zhuǎn)交給其他終端完成。

測(cè)試驗(yàn)證上述操作，可關(guān)閉該型號(hào)編解碼器解碼使能設(shè)置模擬解碼模塊故障，另需調(diào)整X型別編解碼器二次流轉(zhuǎn)發(fā)參數(shù)以及Z型解碼器媒體流接收服務(wù)參數(shù)設(shè)置。

業(yè)務(wù)流程如圖2所示，測(cè)量船X型編解碼器接收到陸地單位送來的實(shí)況圖像數(shù)據(jù)流，通過其設(shè)備本身二次流轉(zhuǎn)發(fā)功能，將實(shí)況圖像音視頻數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)至Z型解碼器，經(jīng)其解碼后通過CVBS接口將首區(qū)圖像模擬信號(hào)送至Y型編碼器，通過其編碼成IP數(shù)據(jù)流送至通用信息網(wǎng)。

圖2 實(shí)況圖像數(shù)據(jù)流二次轉(zhuǎn)發(fā)解碼

從接入交換機(jī)抓包結(jié)果及測(cè)試階段實(shí)況圖像接收效果來看，陸地單位X型編解碼器傳送過來的實(shí)況圖像音視頻數(shù)據(jù)流均被測(cè)量船X型編解碼器轉(zhuǎn)發(fā)至Z型解碼器，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)流的抓發(fā)解碼，驗(yàn)證了二次流轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)急處置的可行性。

4.傳輸模式分析

4.1 傳輸模式分析

當(dāng)前岸船首區(qū)圖像傳輸模式采取單播方式傳輸，陸地單位X型編解碼器在用3臺(tái)，即單臺(tái)對(duì)應(yīng)單艘測(cè)量船。

若3船執(zhí)行同一發(fā)任務(wù)，實(shí)況圖像傳輸仍采取上述模式，影響備件調(diào)配的同時(shí)，帶寬資源消耗嚴(yán)重。如何應(yīng)付上述情況，能夠有效減少冗余流量，節(jié)約帶寬。

（1）單播模式

如果使用單播的話，發(fā)送方與網(wǎng)絡(luò)上所有接收端間都需建立一條獨(dú)立的會(huì)話。也就是說，陸地單位必須為每條測(cè)量船復(fù)制同樣的信息，而這些網(wǎng)絡(luò)連接也會(huì)占用相應(yīng)倍數(shù)帶寬，大大消耗網(wǎng)絡(luò)資源。

（2）廣播模式

如果采用廣播的話，雖然能否解決數(shù)據(jù)流復(fù)制所帶來的帶寬利用率的問題，但網(wǎng)絡(luò)中所有接收端均會(huì)收到發(fā)送方傳輸?shù)男畔?。?dāng)發(fā)送方增加時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的接收端會(huì)收到更多無關(guān)信息。

（3）組播模式

而組播模式則同時(shí)解決這兩個(gè)問題，既能將發(fā)送方需要發(fā)送的會(huì)話數(shù)量降到最低，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，同時(shí)也能保留單播優(yōu)勢(shì)，將數(shù)據(jù)流復(fù)制給網(wǎng)絡(luò)中感興趣的接收端。

4.2 仿真實(shí)驗(yàn)

船內(nèi)搭建仿真測(cè)試環(huán)境如圖3所示。

圖3 船內(nèi)仿真測(cè)試環(huán)境

以啟用平臺(tái)組播模式的航海安全電視中心轉(zhuǎn)發(fā)集群服務(wù)器模擬陸地單位，選定某路海區(qū)海況圖像送至Z型解碼器解碼輸出模擬信號(hào)，經(jīng)CVBS接口傳輸至Y型編碼器編碼形成網(wǎng)絡(luò)流，并依據(jù)設(shè)備參數(shù)設(shè)置發(fā)給指定組播組，同時(shí)X型編解碼器依據(jù)參數(shù)設(shè)定中的遠(yuǎn)端IP及端口，從該組播組中提取數(shù)據(jù)流解碼出視頻模擬信號(hào)經(jīng)背板CVBS接口送至通用信息網(wǎng)Y型編碼器，經(jīng)其編碼傳輸至通用信息網(wǎng)內(nèi)。

通過抓包數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，測(cè)量船Y型編碼器專線接收?qǐng)D像模擬信號(hào)，經(jīng)IP編碼后使用指定組播組進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，X型編解碼器依據(jù)遠(yuǎn)端IP設(shè)置接收該組播數(shù)據(jù)解碼輸出模擬信號(hào)。

綜合上述測(cè)試結(jié)果，驗(yàn)證了組播模式在二層交互環(huán)境下應(yīng)用在圖像電視編解碼設(shè)備上的可行性，而岸船間圖像傳輸航渡模式下，岸船圖像傳輸經(jīng)兩方路由器；任務(wù)模式下，岸船圖像傳輸需經(jīng)三方路由器。若要實(shí)現(xiàn)岸船圖像組播傳輸，在各方向路由器全局需配置“multicast routing-enbale”使能全局組播路由，同時(shí)在接口下使能PIM-SM；岸端或是測(cè)量船作為圖像接收端，在其二層接入交換機(jī)全局下也需配置“multicast routing-enbale”，三層vlanif接口下配置“igmp enable”及“igmp version 3”，同時(shí)在終端接口下需使能igmp snooping，以防止數(shù)據(jù)在二層接口下廣播導(dǎo)致泛洪。

5.結(jié)束語

本文從優(yōu)化首區(qū)實(shí)況圖像應(yīng)急處置的角度出發(fā)，模擬驗(yàn)證了數(shù)據(jù)流二次轉(zhuǎn)發(fā)解碼的可行性，同時(shí)分析了當(dāng)前首區(qū)實(shí)況圖像傳輸模式，并通過仿真模擬驗(yàn)證了岸船圖像傳輸組播模式在二層交互環(huán)境下應(yīng)用在圖像電視編解碼設(shè)備上的可行性，為后續(xù)岸船圖像傳輸組播模式應(yīng)用提供可靠實(shí)驗(yàn)結(jié)論。