湯 浩

內蒙古廣播電視臺 內蒙古 呼和浩特市 010050

目前，全國大部分省市實現(xiàn)了高清電視節(jié)目上星播出，部分省市地面頻道也開通高清節(jié)目。內蒙古廣播電視臺所有頻道均已實現(xiàn)制作、播出高清化，在區(qū)內有線電視網(wǎng)絡、IPTV 電視網(wǎng)絡可以收到所有高標清同播頻道，區(qū)內直播衛(wèi)星也傳輸了衛(wèi)視高清節(jié)目。為了進一步滿足廣大人民群眾日益提升的視聽需求，同時提高衛(wèi)視高清節(jié)目在其它地區(qū)的覆蓋范圍，使電視高清節(jié)目傳播力、影響力不落后于其它省份，亟需建設高清節(jié)目衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)。

按照國家廣播電視總局（以下簡稱“廣電總局”）高清節(jié)目衛(wèi)星傳輸?shù)南嚓P要求、衛(wèi)星地球站建設驗收標準和《廣播電視安全播出管理規(guī)定》及相關實施細則等，編制此技術方案。技術方案采用AVS+等編碼技術、DVB-S 標準的QPSK 調制方式，擬將2 套高清電視節(jié)目傳輸至地球站。根據(jù)廣電總局高清頻道加密要求，由商業(yè)加密平臺將加密信號傳輸至地球站進行加密，由地球站通過上星傳輸系統(tǒng)將調制信號傳輸?shù)叫l(wèi)星轉發(fā)器以MCPC 方式實現(xiàn)衛(wèi)星覆蓋。

電視臺負責2 套高清電視節(jié)目、9 套廣播節(jié)目播出及信源編碼復用。廣電網(wǎng)絡通過光纜傳輸通道，將2 套高清電視節(jié)目、9 套廣播節(jié)目傳送至地球站；通過數(shù)字傳媒中心光纖，將2 套高清電視節(jié)目、9 套廣播節(jié)目送至微波總站。微波總站通過微波將2 套高清電視節(jié)目、9 套廣播節(jié)目傳送至地球站。系統(tǒng)框架如圖1 所示。

2 套高清電視節(jié)目、9 套廣播節(jié)目中的高清電視節(jié)目采用AVS+編碼方式，單套高清電視節(jié)目視頻編碼碼率為12Mbps；廣播節(jié)目采用MPEG-2 編碼方式，單套廣播節(jié)目音頻編碼碼率為256kbps。

電視臺通過廣電網(wǎng)絡2 路SDH 環(huán)路和2 路數(shù)字傳媒中心光纖，將編碼復用后的2 套高清電視節(jié)目、9 套廣播節(jié)目以45M 的DS3 碼流包傳輸至地球站和微波總站。

微波總站通過兩路微波信道，將2 套高清電視節(jié)目、9 套廣播節(jié)目以45M 的DS3 碼流包傳輸至地球站。

商業(yè)加密平臺通過中國有線國干網(wǎng)和廣電網(wǎng)絡，將2 套高清電視節(jié)目、9 套廣播節(jié)目的加擾信號傳送至地球站。

地球站對2 套高清電視節(jié)目信號、9 套廣播節(jié)目和加擾信號進行加擾復用，并對加擾復用TS 流進行調制，利用上星發(fā)射系統(tǒng)將信號傳輸至衛(wèi)星轉發(fā)器。地球站將解調后的波導耦合信號通過廣電網(wǎng)絡SDH 環(huán)路返送至電視臺和監(jiān)測與發(fā)展中心用于監(jiān)測衛(wèi)星傳輸是否正常運轉。

1 編碼復用系統(tǒng)

對2 套高清電視節(jié)目、9 套廣播節(jié)目的主備SDI/AES 信號進行編碼壓縮，輸出的主備IP 信號送入到主備IP 交換機，通過主備復用器對信號進行選擇復用，并將復用后的信號經(jīng)ASI 二選一切換后將信號轉換為DS3，再通過DS3 切換開關優(yōu)選分配后送至傳輸系統(tǒng)，其中在ASI 切換器前加入智能切換系統(tǒng)確保信號安全傳輸，編碼復用框架如圖2 所示。

圖2 編碼復用框架圖

編碼復用系統(tǒng)采用1∶1 備份獨立運行，分別用網(wǎng)管進行管理和調度，每個系統(tǒng)的主備復用器輸出2 路信號分別進入每個ASI 切換保護開關，經(jīng)ASI 切換保護開關切換后，主備切換開關各輸出一路ASI 信號輸入DS3 適配器。DS3 適配器輸出DS3 信號分別進入主備1∶1 DS3 切換保護開關，經(jīng)DS3 切換保護開關切換后，主備DS3 切換保護開關各輸出一路DS3 信號，通過SDH 傳輸系統(tǒng)將2 路信號送至廣電網(wǎng)絡前端機房和微波總站前端機房。

兩組編碼系統(tǒng)均部署智能網(wǎng)管軟件在各自的模塊內獨立運行，同時作為對方在線備用網(wǎng)管軟件。如果主智能網(wǎng)管軟件故障，備份智能網(wǎng)管軟件自動接管控制，也可手動接管控制。對用戶分別配置不同的使用權限，實現(xiàn)對系統(tǒng)的管理及信號調度，確保信號在使用中的安全穩(wěn)定，使智能網(wǎng)管系統(tǒng)真正的實現(xiàn)了既能獨立運行又能融合統(tǒng)一運行的機制。網(wǎng)管軟件具備批量管理能力、完善的安全和告警機制、Web 網(wǎng)管功能和統(tǒng)一網(wǎng)管功能以便于能夠便捷的進行多設備的管理以及多用戶的分級權限設置，能將設備實時運行情況、告警信息分別按照權限上報到各級網(wǎng)管系統(tǒng)，同時實現(xiàn)設備監(jiān)測的負載均衡，通過分層接入的形式實現(xiàn)與現(xiàn)有設備的網(wǎng)管系統(tǒng)對接的多級管理模式。為了確保系統(tǒng)或信號故障時快速反應，編碼系統(tǒng)還部署了智能切換系統(tǒng)，其監(jiān)測點智能對比流程如圖3 所示。

圖3 智能對比流程圖

智能切換系統(tǒng)通過對每個編碼鏈路中上述4 個監(jiān)測點的實時監(jiān)測采集， 對ER1-ER2、EC1-EC2 節(jié)點的視音頻信號及碼流信號的黑場、彩條、測試圖、靜幀、視頻丟失、臺標異常、臺標丟失、靜音、獨立聲道檢測、電平過高過低、電平反相、響度、傳送碼流同步丟失、同步字節(jié)錯誤、PAT 錯誤、連續(xù)計數(shù)錯誤、PMT 錯誤等信號異常進行對比分析，根據(jù)系統(tǒng)配置的分析引擎對接收到的信號實時分析數(shù)據(jù)，按照設計好的策略給出信號報警和進行智能切換。

2 監(jiān)測系統(tǒng)

編碼監(jiān)測系統(tǒng)對視音頻編碼器、音頻編碼器和復用器輸出的2 套高清電視節(jié)目和9 套廣播節(jié)目、地球站傳送的2 套高清電視節(jié)目、9 套廣播節(jié)目進行監(jiān)測。系統(tǒng)由監(jiān)測前端系統(tǒng)、監(jiān)測綜合分析平臺系統(tǒng)、LED 監(jiān)測顯示系統(tǒng)、監(jiān)測報警系統(tǒng)等設備組成。監(jiān)測系統(tǒng)前端接收監(jiān)測平臺系統(tǒng)指令，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)（包括報警數(shù)據(jù)、指標數(shù)據(jù)、視音頻數(shù)據(jù)等）上傳到監(jiān)測綜合分析平臺系統(tǒng)，同時將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)測報警系統(tǒng)。監(jiān)測設備模塊化設計，通過設備堆疊實現(xiàn)系統(tǒng)擴容。模塊支持熱插拔、后裝載、免工具維護。板卡采用獨立的配置存儲模塊，配備冗余電源，機箱面板具有電源和風扇工作狀態(tài)指示燈，具備過溫、過壓、過流及短路保護功能。配置操作臺、電視墻和LED 顯示設備，通過畫面集中顯示調度系統(tǒng)完成視音頻信號的顯示，能夠實現(xiàn)單畫面在多塊屏上顯示以及所有畫面在任意屏上顯示調度，并實現(xiàn)多畫面的任意分割、拼接、漫游、跨屏顯示。

2.1 2 套高清電視節(jié)目碼流及內容監(jiān)測

對高清節(jié)目的TR101 290 碼流三級錯誤等實時監(jiān)測，實現(xiàn)了多種方式故障報警，監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警信息均能實時在軟件上體現(xiàn)，做到了按類顯示報警信息。視頻信號監(jiān)測，系統(tǒng)能做到按秒或幀設置監(jiān)測時限，彩條和黑場故障監(jiān)測精確到幀；對黑場、馬賽克、彩條、靜幀設置監(jiān)測區(qū)域，并只在監(jiān)測區(qū)域內進行對比判斷；能精準識別是否為靜幀，主要結合信號是否有伴音進行判斷故障；能夠對色彩格式異常、臺標異常進行監(jiān)測報警；系統(tǒng)能夠精準識別播出信號為單聲道、立體聲、雙聲道，能準確地識別雜音，并進行音頻丟失報警；能提供語音、日志、OSD、數(shù)據(jù)庫、短信等多種報警方式，結合廣電機房值班、運維的實際情況，提供包括故障循環(huán)語音報警、故障的人工確認與忽略、手動暫停監(jiān)測、按故障類型設置運行圖、故障畫面放大顯示等功能。

2.2 9 套廣播節(jié)目碼流及內容監(jiān)測

對9 套廣播節(jié)目的TR101 290 碼流三級錯誤等實時監(jiān)測，實現(xiàn)了多種方式故障報警，監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警信息均能實時在軟件上體現(xiàn)，做到了按類顯示報警信息。實時解碼、監(jiān)測、監(jiān)聽，實現(xiàn)音量過高、音量過低等內容層面的實時監(jiān)測及實時報警，對于丟失音頻的故障，系統(tǒng)提供了兩種判斷邏輯，分別是電平門限和波動門限，只要觸發(fā)其中一個條件就進行報警。實現(xiàn)單聲道/雙聲道報警、定制錄音和故障觸發(fā)錄音、數(shù)據(jù)記錄管理。監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖如圖4 所示。

圖4 監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

圖5 信號傳輸圖

3 信號傳輸系統(tǒng)

電視臺提供的2 套高清電視節(jié)目、9 套廣播節(jié)目編碼信號通過兩種方式傳輸至地球站。

3.1 通過不同路由光纖直接傳輸至地球站

信號主路1、信號主路2 從電視臺機房采用不同路由光纖傳輸至廣電網(wǎng)絡前端機房，廣電網(wǎng)絡前端機房再采用不同路由光纖經(jīng)SDH 環(huán)路傳輸至地球站。為了完善內蒙古廣播電視臺傳輸體系，打破節(jié)目制作受地域的限制，實現(xiàn)一臺兩址多地傳輸功能，將SDH 系統(tǒng)升級與廣電網(wǎng)絡的SDH 系統(tǒng)互聯(lián)互通。項目中的2 個SDH 系統(tǒng)由6個站點大環(huán)網(wǎng)、2 個站點小環(huán)網(wǎng)組成，其中，大環(huán)網(wǎng)由微波總站、地球站、610 臺、839 臺、841 臺、網(wǎng)絡中心機房6 個站點組成，小環(huán)網(wǎng)由電視臺新址、電視臺舊址2 個站點組成。大環(huán)網(wǎng)、小環(huán)網(wǎng)采用雙向復用段保護環(huán)，工作和保護是在不同的時隙里傳送，環(huán)網(wǎng)、鏈形網(wǎng)速率級別為STM-64。

3.2 通過2 路不同路由的數(shù)字傳媒中心光纖，將節(jié)目信號傳輸至微波總站

微波總站通過2 路不同路由的微波通道，信號備路1（微波路由1）和信號備路2（微波路由2） 將節(jié)目信號傳輸至地球站。微波傳輸采用環(huán)路傳輸方式組網(wǎng)，大環(huán)網(wǎng)傳輸采用2+1 冗余的方式備份微波波道，微波傳輸也按照2+1 冗余的方式備份系統(tǒng)，采用無損傷切換開關進行切換；小環(huán)網(wǎng)傳輸電路以1+1方式配置保護波道，微波傳輸1+1 備份系統(tǒng)采用無損傷切換開關；選擇采用空間分集、自適應均衡、時域均衡、自動發(fā)射功率控制（ATPC）等提高傳輸安全性能的技術手段。

地球站將解調后的波導耦合信號通過廣電網(wǎng)絡光纖從地球站傳輸至電視臺和監(jiān)測與發(fā)展中心。

商業(yè)加密平臺將加擾信號通過中國有線和廣電網(wǎng)絡光纖從商業(yè)加密平臺傳輸至地球站。如圖5 信號傳輸圖所示。

4 加密系統(tǒng)

按照廣電總局高清頻道衛(wèi)星傳輸?shù)募用芤?，擬由商業(yè)加密平臺互動平臺集成平臺將加密信號傳輸至地球站，進行本地上星的節(jié)目加擾。

商業(yè)加密平臺集團前端網(wǎng)絡機房采用條件接收系統(tǒng)（CA）發(fā)生加擾信息，經(jīng)過本地的入侵防護系統(tǒng)（IPS）、交換機和防火墻，采用2M 格式由前端網(wǎng)絡機房傳輸至國干網(wǎng)光纜，由國干網(wǎng)光纜傳輸至地球站機房，地球站機房通過解碼將加擾信號傳入系統(tǒng)，與2 套高清電視信號進行加擾復用后進行上星傳輸。傳輸鏈路加密信號如圖6 所示。

圖6 加密信號傳輸圖

地球站將加擾后的節(jié)目碼流上傳到指定衛(wèi)星轉發(fā)器，實現(xiàn)電視臺2 套高清電視節(jié)目的衛(wèi)星信號全覆蓋。