如東縣有線數字電視前端平臺的建設

曹 衛，葉衛東

（江蘇省如東縣文廣傳媒中心，江蘇 南通 226400）

江蘇省南通市如東縣有線數字電視前端平臺按照江蘇省廣播電視網絡股份有限公司數字電視平臺總體方案，統一數字電視技術體系標準、前端播出系統、綜合計費系統、內容集成平臺、互動電視播出平臺，按照先進性和實用性、標準性和開放性、可靠性和安全性、靈活性和可擴展性、可運營和可管理的總體技術要求，于2010年3月進行機房設備的安裝、調試，2010年5月開始試運行，2010年7月開始進行全縣有線數字電視的整體轉換，截至2011年1月整體轉換結束。廣播式數字電視一共傳輸32個TS流、150多套標清節目、10套高清節目、21套音頻廣播、8套NVOD節目、4套數據廣播和1套股票信息。互動電視提供了新聞時移、影視點播、頻道回看、卡拉OK、高清電視點播等板塊。在數字電視平臺建設過程中，系統的安全性與穩定性是考慮的重點。

1 數字電視核心設備

如東縣按照江蘇省有線數字電視平臺統一性的要求，采用BigBand公司的新一代寬帶多媒體業務路由平臺BMR1200建立了一個安全、可靠、穩定、靈活，并可開展增值業務的數字電視前端平臺。采用此IP傳輸方案不僅可以從根本上解決傳統平臺在ASI矩陣切換、VBR碼率溢出、IP遠程傳輸等諸多方面的局限，而且可以實施各種靈活、有效的1+1、N+1冗余方案。如東縣有線數字電視前端采用IP清流方案，如圖1所示，市前端清流輸出的數字電視節目以TS OVER IP的方式，用4個GE通道通過DWDM傳輸到縣前端機房，其中主備各2個GE通道。BMR1200對IP信號進行接收、解析和再處理。另外插入本地業務，插入內容包括本地EPG、本地自辦節目編碼器輸出、本地TS流衛星接收機輸出等。最后經過加擾和QAM調制，主備系統同時輸出32路QAM信號。

圖1 數字電視前端系統連結原理圖

1）系統硬件構成

整個系統采用 1∶1主備冗余方式建設，共由4臺BMR1200機箱組成，其中BMR#1和BMR#3完成對節目的復用與碼流修整；BMR#2和BMR#4完成復用后信號的加擾和調制。配置4臺服務器，2臺用于主備網管，其中主路網管管理BMR#1和BMR#2，備路網管管理BMR#3和BMR#4。2臺用作同密同步服務器SCS，SCS服務器用于產生CW控制字，發送給CA系統的ECMG，并保持同步。其中一臺SCS服務器為冷備，主備系統同時播出，主備系統可以通過射頻切換開關手動切換。BMR1#和BMR3#各配置了1塊AFA24-2-4XA輸入輸出端口卡、2塊GNA114XA千兆輸入卡、1塊GFG404千兆傳輸卡和1塊Ensemble高密卡。AFA24-2-4XA卡具有24個ASI輸入端口，和4個ASI輸出端口，本地節目編碼器和TS流衛星接收機輸出以及EPG，LOADER等輔助數據通過ASI輸入端口送入BMR1#和BMR3#的AFA24-2-4XA輸入端口，完成對所有本地節目復用、碼率修整處理及SI/PSI信息進行相關處理。2塊GNA114XA千兆輸入卡接收DWDM下來的GbE光信號。處理好的TS流由GFG404卡的GbE千兆口打包成1路GbE光信號輸出到BMR2#和BMR4#機箱。對應復用機箱，BMR2#和BMR4#機箱各配置8塊GFR222A，每一塊GFR222A可以對4路TS流進行DVB同密加擾和QAM調制。BMR#2機箱可以同時接收BMR#1號機箱和BMR#3機箱的千兆GbE信號，正常工作時BMR#2機箱接收來自BMR#1機箱傳輸的GbE信號，當BMR1#號機箱輸出的千兆GbE信號中某個TS流中斷時，系統會自動切換到BMR3#的千兆GbE信號中相應的TS流信號，實現了復用處理1∶1自動冗余備份。

2）網絡管理軟件配置

BMR的網絡管理軟件主要有兩部分，一個為管理節目的軟件BCM（Broadcast Control Manager，廣播控制管理器），用于配置節目輸入輸出以及對節目的加擾。BCM軟件可自動識別出輸入輸出板卡、輸入輸出節目。界面的左半部分為輸入部分，右半部分為輸出部分。從右側可以觀察到節目的輸出帶寬、是否加擾（有一把鎖的標志即代表加擾節目）等。配置時只需將左側輸入的節目直接用鼠標拖至右側輸出的板卡即完成了節目的輸入至輸出的配置。

網絡管理軟件的另一部分為EM（Element Manag?er，網元管理器），用于配置板卡，管理和監視BMR板卡狀態，對系統、板卡及端口軟件的重啟。該軟件具有直觀、操作簡單的特點。界面的左半部分為BMR中插入的所有板卡的直觀圖，需要察看或配置哪一部分或端口時只需用鼠標點擊它，界面的右側則會相應的顯示該部分或端口的相關配置。每一個部分或端口都有4個內容可察看或配置，即選單中的Configuration（基本配置）、Band?width（顯示端口內容的帶寬信息）、Alarms（顯示警告信息）和Software（軟件版本和升級）。主路GbE信號經過插播處理，而備路信號沒有經過插播處理，所以在日常維護過程中要經常通過網管服務器上的網元管理器EM軟件檢查某個TS流是否切換到備路，由于BMR的保護機制信號不會自動切回，所以必須手動切回到主路信號。另外對BMR系統配置應做相應的備份以便意外時盡快恢復系統，在EM軟件中備份BMR的配置信息，在BCM軟件中備份系統配置和節目映射信息，在SMU管理器備份軟件授權控制。如果打開BCM和EM軟件出現問題，應檢查SMU Manager管理器中的4個服務Alarm Server，Broadcast Control Server，Service Manager 和 Topology Server運行是否正常，如果運行狀態不正常，可以先重啟服務再進行檢查。在日常維護過程中還應經常檢查EM上的加密鎖是否按預設的周期在奇偶間變換，EM上是否有ECM，EMM流，EM上系統各部分是否有報警信息，不同的顏色代表不同的警報等級，要根據警報內容檢查系統各部分正常與否。另外在SCS服務器中應備份出mux_map.cfg，scs_params.cfg和 simcrpt.cfg這 3個文件。在SCS服務器上，通過檢查Control Panel-Administrative Tools-Services檢查SCS服務是否正常，檢查SCS服務日志是不是已滿，可以用軟件scscleanup.exe清理系統日志。

2 互動電視系統

如東縣互動電視信號通過省市縣的波分系統的萬兆通道和千兆通道傳送，其中萬兆通道用于視頻流傳輸；千兆通道用于傳輸頁面和信令信號、本地IPQAM網管接入、以及計費系統接入。用戶點播的視頻流從省互動電視前端視頻點播系統發出，通過核心視頻流交換機轉發，經省網波分系統發送到南通市機房的C150匯聚視頻流交換機，再通過地市—縣市波分系統與如東縣前端機房的3560E推流交換機互聯，然后再通過光纖送到分前端的IPQAM調制成射頻信號。頁面信號通過市機房頁面匯聚交換機Cisco 3560G送到光纖收發器，波分連接如東縣本地的光纖收發器，轉換成千兆電口后與光纖收發器Cisco 2960交換機連接，再與如東縣城域網交換機互聯。IPQAM采用的是華為StreamXP 1000，IPQAM單機滿配置均支持輸入兩路GE信號、輸出6×8=48個8 MHz頻道。每個8 MHz頻道采用64QAM調制方式速率可以達到38 Mbit/s，每個互動電視節目流碼率為4.5 Mbit/s，每個頻道可以支持8個節目流。1臺IPQAM設備滿配置可以支持48×8=394個節目流，按照30%的開通率和10%的點播并發率計算，可以支持11820個互動電視用戶。目前配備了兩臺IPQAM，這樣基本上能滿足縣城30000數字用戶點播需求。目前頻率規劃8個頻道DS14～DS21（478～542 MHz），其中482 MHz和514 MHz兩個頻點為專用于傳輸互動電視區域信息配置流，隨著互動電視用戶的增加，以后可以增加IPQAM和頻點。互動電視實現了用戶與播出的交互操作，在用戶和電視之間建立起雙向互動的關系，向用戶提供“點對點”的個性化、差異化服務，大大提高了用戶的個性化體驗。互動電視系統連接如圖2所示。

3 電子節目指南（EPG）系統

圖2 互動電視系統連接圖

如東縣前端采用與江蘇省播出主前端技術標準一致的EPG系統，遵照全省統一制定的SI信息規范對NIT，SDT，BAT，EIT等進行配置，以便節目單導入前后統一管理。該EPG系統遵循“統一標準、分級制作、本地插入”的原則，即按照統一的節目Service ID規劃，由省內容集成平臺統一制作公用EPG，節目單由省內容集成平臺對所有節目進行統一編輯制作，將制作好的XML文件通過互聯網傳送給技術人員，技術人員再將本地自辦節目加入XML文件導入播出系統即可。采用北京永新視博公司EPG系統，配備兩臺HP DL380G6服務器作為EPG應用、數據庫和播出服務器，服務器配備3塊72 Gbyte硬盤構成RAID5陣列，兩臺服務器采用1∶1的熱備方式，這樣確保了整個系統的安全。每臺服務器各配備了1塊DTA2145播發卡，并配備了1臺科迪Kd7021-201T數字ASI2X1智能應急切換器，它能夠實時監測播發卡輸出的ASI信號，在信號中斷或發生錯誤時能發出報警信號并自動或手動切至備用信號，以確保EPG信號輸出到BMR復用機箱。然后在BMR平臺的BCM軟件中拖拉SI信息中的4個表：NIT（網絡信息表）、SDT（業務描述表）、EIT（事件描述表）和TDT（時間和日期表），它們的PID分別為16，17，18，20。為了保證EPG系統正常運行，需定期對系統進行維護記錄，目的是提前發現隱患，檢查EPG系統的服務管理（ServiceMgr）、軟件狀態（DataSender）、設備管理控制（DeviceConsole）、EIS控制臺（EisConsole）和數據同步管理器的日志，通過日志查找是否有報錯信息等。

4 CA系統

安全性及穩定性是CA系統關鍵所在，經過綜合考慮選擇了CA省網入圍廠家永新視博公司的產品。CA系統主要功能是完成EMM、ECM的生成，在加擾器的配合下完成節目的加密與加擾。系統硬件配置為：2臺應用服務器、2臺數據庫服務器、2臺加密機。所有設備全部做到1∶1熱備份，提高了系統的安全性能。

系統軟件配置為CDCAS3.0，主要由EMMG，ECMG，EMMS，EMMU，Router等模塊組成。EMMG是授權管理信息發生器，ECMG是授權控制信息發生器，EMMG負責EMM包的發送，Router是CA系統與外部程序交互的通道。軟件界面為拓撲結構圖，顯示了每個模塊的運行狀態。這樣通過對軟件的監看可以監測到CA系統運行狀態。

在整轉期間要大量發放智能卡，先對智能卡做了預授權處理，利用卡同步工具把最新的授權信息寫入智能卡，這樣減少了EMM包傳輸，避免用戶等待開卡時間過長，智能卡一插入機頂盒就可以收看。針對近期出現的布瑞克BREAK智能仿真卡，利用智能卡授權的BUG，使其延長無限收視期限，及時聯系廠家技術人員針對性進行系統軟件升級，啟用CAS自動密鑰更換功能，通過設定部分或全部產品定期自動更換產品密鑰（產品密鑰是用來解密ECM包的密鑰），通過EMM包下發給智能卡，這樣前端在啟用新的產品密鑰加密節目的時候，正常收看數字電視的用戶，由于其智能卡已經接收到了該密鑰，所以仍可以正常收看節目，而對于不接收EMM包授權的用戶則由于沒有收到本周期的產品密鑰，故無法解密收看節目。啟動自動密鑰更換功能，定期更新密鑰，提高了系統的安全性，同時由于采用了組授權，大大減少了系統中的EMM包，縮短了EMM包的循環周期，減少了EMM帶寬占用。通過升級軟件提高了系統的安全性，杜絕了共享機頂盒和布瑞克卡的使用，維護了運營商的利益。

5 安全播出監測系統

安全播出監測系統是任何播出系統之中不可缺少的一部分，對于如東縣數字電視前端機房也是如此，為了做好對數字電視信號傳輸各個環節的安全監測，如省網前端發送的 IP碼流、核心系統BMR1200處理后的碼流、QAM調制輸出RF信號質量等，在數字電視前端機房安裝了兩套監測系統：北京博匯公司的多畫面監測報警系統和北京金數信公司的碼流監測系統。

1）多畫面監測報警系統

如圖3所示前端系統輸出的射頻QAM信號經過分配器，將數字電視加擾后的QAM射頻信號送給“CI解擾器”，兩臺多畫面解擾器可插20塊CI解擾板卡，每塊解擾板卡上插上CAM大卡可實現對一個頻點8套節目的解擾，輸出解擾的IP清流信號送到碼流匯聚交換機CIS?CO3560G。博匯多畫面監測報警系統有5臺多畫面分割服務器，每臺服務器有兩個網口，一個為網管口，另一個碼流輸入口，將碼流輸入口和碼流匯聚機相連，多畫面分割服務器就從交換機獲得IP節目流，并進行解碼圖像顯示、音量柱顯示、視音頻丟失報警和實時轉碼錄像。QAM信號節目進行多畫面分割顯示和報警存儲，配置的5臺多畫面主機可以對20個TS流的150多套節目進行監測。

圖3 如東縣數字電視安播監測系統

2）碼流監測系統

碼流監測系統采用北京金數信公司的碼流監測系統，對數字電視碼流ETR101-290測試標準3級錯誤檢測、PSI/SI信息分析、PCR分析等，另外通過QAM監測模塊對數字電視前端系統輸出的QAM射頻指標，如電平、MER、BER、符號率偏離、頻率偏離等參數進行輪詢監測，并由金數信公司的安播網管軟件進行數據采集、閾值比較和語音報警。配置的QAM監測模塊為新加坡的Pixel?metrix的QAM-POD 090，該設備同普通QAM模塊相比具有更高的測量精度和穩定性。碼流分析卡使用的是Dec?tek公司的DTA-160 SXP，此碼流分析卡有3個ASI雙向口，一個千兆網口，加上計算機的兩個網口也可以作碼流分析使用。DTA-160 SXP碼流分析卡碼流監測點覆蓋了系統中幾個關鍵環節點，有DWDM下來的主備IP碼流和QAM射頻信號的碼流等，通過碼流監測系統可以很快地分析、判斷系統哪個環節出現問題[1-3]。

6 小結

數字電視平臺建設是一個復雜的系統工程，每個子系統相對獨立又相互聯系，技術維護人員要對整個系統深入細致的了解與掌握，了解各系統間的配置與聯系，才能快速排除故障。技術人員還要熟悉數字電視理論，還得將所學到的理論與實踐相結合，根據實踐操作制定出切實可行的應急預案，平常加強設備巡查與維護，在不斷分析、解決問題的同時，總結經驗教訓，不斷提高維護技術水平，確保有線數字電視前端安全、穩定運行。

[1]莊宜學，陳周烽.有線數字電視平臺安全播出策略探討[J].電視技術，2009，33（3）：50-52.

[2]宗瑞朝.互動電視系統并發流的探討[J].電視技術，2007，31（9）：7-9.

[3]李陽，黃文明.IPTV中EPG模塊的設計與優化[J].電視技術，2011，35（21）：79-82.