基于IP技术的新型字电视前端的研究与构建.doc

引入IP技术优化数字电视平台前端 技术部 章荣 摘要：随着数字电视内容的增多和业务的扩展，传统数字电视前端在功能和扩展能力等方面面临一些问题。面对数字电视发展的迫切要求，绍兴广电网络公司积极研究和分析新一代数字电视的传输技术，构建了新一代基于IP技术的多功能、集成式数字电视前端，为广电网络多功能业务的开展提供了平台。 关键词：数字电视前端、统计复用、MEGP over IP、媒体路由交换、码率转换 1引言 绍兴广电网络公司已传输150多套数字电视，前端系统由复用加扰器、ASI切换矩阵等传统的独立单元构成。随着高清节目、落地付费节目的数量不断增加，如果采用传统的独立设备简单的线性叠加扩容方案，前端系统拓扑结构将很复杂，同时为今后再次升级和扩容带来一定难度。在实际运行维护中，传统的系统还具有节目调度困难、对每个节目进行码率调整和码率钳位无法实现、没有统计复用功能、单个设备出现故障时系统的恢复时间较长等问题。这些问题的存在对系统的安全运行、使用效率、维护难度造成不利的影响。 另外，随着数字电视服务平台建设思路的明确，基带节目远距离传输的需求和本地节目集成平台建设的要求更显突起，传统前端技术已经无法满足此类应用。针对上述情况，我们深入研究了IP技术与数字电视技术融合的发展趋势，提出了多功能、集成式数字电视前端的建设方案。 2数字电视发展对传输平台的新要求 随着数字电视业务的发展，要求数字电视节目传输的核心系统必须具备如下新的功能。 (1) 每一个传输通道(或TS流)都必须具备统计复用和码率转换等功能，以便实现对传输通道的流量管理。 DVB-C的一个64QAM调制通道的码率为38Mbps。通常传输6套5Mbps的节目，同时留有一定的带宽传输其他节目信息。实际应用中，有些信源单位为了保证信号质量，采用可变码率(VBR)方式传输，码流波动在2～10Mbps之间，即使是固定码率(CBR)方式也有一定的码率波动，造成整个通道的码率波动很大。另外，通道中还要插入EMM、ECM信息和EPG信息，在用户量和节目量(服务产品)日益增加的情况下，EMM、ECM信息和EPG信息量增大且流量在变化，普通复用器无法平衡节目流量和附加信息流量，在突发流量增大时经常有溢出报错，导致图像出现马赛克。因此，核心系统必须实现智能化的通道流量管理机制，确保在传输总带宽一定的情况下，各个节目和其他信息都能可靠传输。 (2) 核心系统要求能把任一个输入端口的任一个节目调度至任一输出端口重新组合，以实现基于节目PID的调度。 核心系统需要完成每个节目的调度和组合，而用ASI切换矩阵统一调度只能实现基于TS流的切换，这带来信号调整组合的不便。当节目增加到200套以上时，采用ASI矩阵调度几乎不可能实现。在核心系统的处理过程中，不论是单节目流(SPTS)或多节目流(MPTS)都必须能实现基于PID的调度与控制。这种调度必须是任意的，没有物理的或逻辑的限制，即核心系统应该是一个基于内容的路由调度平台。 (3)核心系统不仅要能提供TS流的输出，也要能提供其他输出接口，以满足多种业务的需求。 随着数字电视服务平台建设的探索与完善，一个地区性的数字电视平台必须考虑到节目覆盖与分发，同时也必须考虑到如何与提供本地化节目服务的平台连接问题。采用调制后的RF信号传输的传统方法，光电光的多级续接会造成射频指标的下降，导致接入网的用户终端的信号劣化而不可用；采用基带的TS流传输，必须要解决几百套节目如何用低成本高可靠性的方法传输，传统设备无法解决这一矛盾；而基于IP的传输方式可以较好地解决这一难题。对于数字电视系统必将要开展的VOD 业务来说，基于IP技术的内容分发网络加IPQAM是实现这一业务的基本模型。同时对于本地内容服务平台来说，节目的采集如果采用TS流的方式实现，采集成本比较高，而通过IP的方式将大大降低采集成本，且效率和灵活性也大大提高。数字电视系统涉及许多基于IP技术的应用平台，因此必须要解决TS与IP之间的接口和协议转换问题。 其他诸如系统的可扩展性、可维护性、可管理性、基于TS流的广告与字幕插播、系统的安全性(可冗余备份)、与各个业务系统的连接、CA系统的同密运行等等一系列关键问题，下一代的数字电视核心系统都必须予以完善解决。 3传统前端与新型前端的差异 3，1系统构成不一样 传统数字电视前端主要由节目源接收部分、节目源处理部分、节目源输出部分三部分组成，如图1所示。 每一部分都是由单个1机架单位(RU)或2RU的设备来实现，各设备通过标准数据连接线进行级联耦合，系统配置按单个频道进行，因此不可避免地将宝贵的频道资源分割开来，造成系统业务在各个频道之间无法进行灵活调度。如果需要增加功能和容量，需要再购置设备，连接进入前端网络。随着网络业务规模的扩大，前端网络的拓扑将会很庞