數(shù)字電視前端應(yīng)急系統(tǒng)優(yōu)化改造探討

黃妙清

（廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司珠海分公司，廣東 珠海 519000）

隨著數(shù)字電視的全面整體轉(zhuǎn)換，數(shù)字電視前端系統(tǒng)的安全變得越來(lái)越重要。要為前端數(shù)字電視系統(tǒng)提供安全保障，必須建設(shè)好數(shù)字電視前端應(yīng)急系統(tǒng)。由于種種原因，當(dāng)前數(shù)字電視前端應(yīng)急系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還不夠完善。筆者結(jié)合珠海數(shù)字電視前端應(yīng)急系統(tǒng)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，探討利用現(xiàn)有類(lèi)型的設(shè)備對(duì)數(shù)字電視前端應(yīng)急系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，希望應(yīng)急系統(tǒng)進(jìn)一步完善，使數(shù)字電視系統(tǒng)變得更安全、穩(wěn)定和可靠。

1 數(shù)字電視前端應(yīng)急系統(tǒng)現(xiàn)狀

珠海數(shù)字電視前端應(yīng)急系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年升級(jí)改造越來(lái)越完善，現(xiàn)在已經(jīng)形成以自動(dòng)切換為主，手動(dòng)切換為輔，關(guān)鍵設(shè)備實(shí)現(xiàn)N+1或1+1備份的安全、高效的應(yīng)急系統(tǒng)，對(duì)數(shù)字電視的安全播出提供了充分的保障[1－3]。其原理如圖1所示。

由圖可見(jiàn)，珠海數(shù)字電視前端根據(jù)不同節(jié)目的重要性對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也劃分為3種類(lèi)型：非重要節(jié)目、次重要節(jié)目和重要節(jié)目。

對(duì)于非重要節(jié)目（付費(fèi)節(jié)目等），用戶(hù)收看較少，對(duì)安全播出的要求并不會(huì)太高，所以應(yīng)急系統(tǒng)對(duì)信號(hào)源配備了手動(dòng)應(yīng)急切換開(kāi)關(guān)，關(guān)鍵設(shè)備（如復(fù)用器、調(diào)制器等）實(shí)現(xiàn)N+1冷備份。當(dāng)節(jié)目信號(hào)源出現(xiàn)異常情況時(shí)可手動(dòng)切換到備份信號(hào)或圖卡信號(hào)，待故障排查解決后，信號(hào)恢復(fù)正常，再手動(dòng)切換回主路播出。

對(duì)于次重要節(jié)目（基本包節(jié)目等），基本包節(jié)目是所有用戶(hù)都會(huì)收看的，安全播出的要求是較高的，因此數(shù)字電視應(yīng)急系統(tǒng)建立了對(duì)信號(hào)源以自動(dòng)切換器為主、手動(dòng)應(yīng)急切換開(kāi)關(guān)為輔，關(guān)鍵設(shè)備如矩陣通過(guò)跳線架實(shí)現(xiàn)手動(dòng)備份，哈雷MN20復(fù)用器和BNG調(diào)制器通過(guò)矩陣和NMX網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)N+1熱備份，這樣多方位的應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計(jì)可有效保障數(shù)字電視系統(tǒng)的安全播出。

對(duì)于重要節(jié)目（即基本包里的重要節(jié)目，如中央1等）應(yīng)急系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須萬(wàn)無(wú)一失。對(duì)信號(hào)源以自動(dòng)切換器為主、手動(dòng)應(yīng)急切換開(kāi)關(guān)為輔，關(guān)鍵設(shè)備如哈雷Prostram1000復(fù)用器和BNG調(diào)制器實(shí)現(xiàn)1+1熱備份，主、備設(shè)備同時(shí)有信號(hào)傳輸，通過(guò)射頻切換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)主、備信號(hào)自動(dòng)2選1輸出，這樣可全方面保障重要節(jié)目的安全播出[4]。

2 數(shù)字電視前端應(yīng)急系統(tǒng)存在的問(wèn)題

在數(shù)字電視信號(hào)的形成過(guò)程中，模擬的音、視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)信源編碼后形成基本碼流ES與PES。ES與PES加上相關(guān)的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)復(fù)用后形成單節(jié)目流SPTS（Sin?gle Program Transport Stream），由多個(gè) SPTS 1，SPTS 2，…，STPS N及相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)系統(tǒng)復(fù)用后形成前端數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸?shù)亩喙?jié)目碼流MPTS（Multi Program Transport Stream），即MPEG－2 TS傳輸流[1]，如圖2所示。

數(shù)字電視前端系統(tǒng)所使用的絕大多數(shù)是ASI信號(hào)格式的MPTS多節(jié)目碼流，數(shù)字電視信號(hào)傳輸因此變得更加有效，但也正是因?yàn)檫@個(gè)原因使得數(shù)字電視前端應(yīng)急系統(tǒng)建立后對(duì)數(shù)字電視系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了不必要的影響。

由于數(shù)字電視系統(tǒng)所使用的信號(hào)絕大多數(shù)是ASI格式的MPTS多節(jié)目碼流，數(shù)字電視前端所接收到的各種信號(hào)源：廣東省前端下傳的SD3信號(hào)、微波信號(hào)、衛(wèi)星信號(hào)等都是MPTS多節(jié)目傳輸流，而數(shù)字電視應(yīng)急系統(tǒng)為了更加有效、更加完善，增加了自動(dòng)切換器，對(duì)各種信號(hào)源自動(dòng)切換[2]，如圖3所示。

由于自動(dòng)切換器為了適應(yīng)數(shù)字電視信號(hào)特點(diǎn)都設(shè)置成了基于傳輸流的切換，而現(xiàn)在數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸?shù)膫鬏斄鞫际怯蒔rogram 1～Program N多個(gè)節(jié)目及數(shù)據(jù)信息合成的MPTS多節(jié)目碼流，當(dāng)MPTS里的其中1個(gè)節(jié)目Program N出現(xiàn)異常，如Program N PID（Packet Identifi?cation）丟失等，這種單個(gè)節(jié)目的問(wèn)題就會(huì)觸發(fā)自動(dòng)切換器切到備路信號(hào)，如果備路信號(hào)正常則播出信號(hào)可很快恢復(fù)正常，但再好的切換器對(duì)信號(hào)進(jìn)行切換都會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量，輕則出現(xiàn)些微馬賽克，重則馬賽克嚴(yán)重甚至瞬間黑屏，如果Program N故障是電視臺(tái)本身引起的，這時(shí)備路信號(hào)（微波或衛(wèi)星）也是有問(wèn)題的，則自動(dòng)切換器就會(huì)切到墊路圖卡信號(hào)，由于單個(gè)節(jié)目故障使得該MPTS的所有節(jié)目都會(huì)切到圖卡信號(hào)播出，這樣對(duì)數(shù)字電視的正常播出就產(chǎn)生了較大影響。而且如果自動(dòng)切換器切換不順利，使得輸出的MPTS碼流有問(wèn)題，也會(huì)觸發(fā)后面的復(fù)用器和調(diào)制器的N+1或1+1、射頻開(kāi)關(guān)的自動(dòng)切換，這些設(shè)備的切換會(huì)影響到多個(gè)MPTS節(jié)目，從而對(duì)數(shù)字電視系統(tǒng)的安全帶來(lái)更大的危險(xiǎn)。像這樣的情況在實(shí)際的數(shù)字電視播出工作中是會(huì)經(jīng)常遇到的，例如：全國(guó)各電視臺(tái)一般會(huì)在每周定期對(duì)電視節(jié)目進(jìn)行例行檢修，在這期間常會(huì)有某個(gè)電視臺(tái)的節(jié)目信號(hào)短暫中斷，因此，由于一個(gè)節(jié)目的問(wèn)題，有可能引起圖3中A，B，C，D，E，F(xiàn)點(diǎn)間的信號(hào)切換，而信號(hào)切換必定對(duì)播出信號(hào)有不同程度的影響。可以想象，如果同樣的問(wèn)題在省級(jí)或更上一級(jí)存在的話，那對(duì)于全國(guó)數(shù)字電視系統(tǒng)的影響將會(huì)有多大。

3 數(shù)字電視應(yīng)急系統(tǒng)的優(yōu)化改造

現(xiàn)在珠海前端數(shù)字電視應(yīng)急系統(tǒng)對(duì)信號(hào)源的各種MPTS信號(hào)實(shí)施自動(dòng)切換，而由于數(shù)字電視傳輸流特性和應(yīng)急系統(tǒng)對(duì)信號(hào)源的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，使得數(shù)字電視系統(tǒng)的安全性受到一定程度的影響。如何化解這些問(wèn)題？下面以重要節(jié)目為例，對(duì)其應(yīng)急系統(tǒng)優(yōu)化改造進(jìn)行探討，其原理如圖4所示。

在對(duì)數(shù)字電視應(yīng)急系統(tǒng)的優(yōu)化改造時(shí)盡量考慮使用原有類(lèi)型的設(shè)備，在此只需增加一定數(shù)量的碼流分配器、自動(dòng)切換器、手動(dòng)應(yīng)急切換開(kāi)關(guān)和一些信號(hào)線，這樣可以大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)改造的復(fù)雜性和降低成本。如圖4所示，數(shù)字電視系統(tǒng)各種信號(hào)源通過(guò)碼流分配器進(jìn)行分流，例如：將省下傳的（主）MPTS傳輸流連接分配器根據(jù)（主）MPTS里的節(jié)目數(shù)對(duì)其細(xì)分成（主）MPTS 1～（主）MPTS N輸出，后面分別增加相應(yīng)數(shù)量的自動(dòng)切換器和手動(dòng)應(yīng)急切換開(kāi)關(guān)，接著將細(xì)分后的SPTS 1～SPTS N連接到Pros?tream1000復(fù)用器進(jìn)行再?gòu)?fù)用輸出（必要時(shí)還要增加相應(yīng)的復(fù)用器對(duì)細(xì)分的SPTS傳輸流進(jìn)行復(fù)用），最后連接到BNG調(diào)制器加擾調(diào)制成RF射頻信號(hào)，輸出到射頻切換開(kāi)關(guān)后2選1輸出給混合器。應(yīng)急系統(tǒng)優(yōu)化后所增加的設(shè)備和線路如圖4中的粗線條所示。

如何將分配器細(xì)分后的MPTS傳輸流轉(zhuǎn)換成SPTS單節(jié)目傳輸流呢？由于自動(dòng)切換器可以對(duì)輸入的MPTS傳輸流里的節(jié)目PID進(jìn)行QoS優(yōu)先級(jí)別設(shè)置，如圖4示，只要通過(guò)自動(dòng)切換器網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)所輸入的（主）MPTS 1里的節(jié)目Program 1的QoS設(shè)置為高，其他節(jié)目Program 2～Program N的QoS設(shè)置為低，這樣自動(dòng)切換器的切換只對(duì)節(jié)目Program 1有效，間接過(guò)濾了（主）MPTS1里的節(jié)目Program 2～Program N，實(shí)現(xiàn)了由MPTS轉(zhuǎn)換成SPTS。

通過(guò)上述的優(yōu)化改造后，自動(dòng)切換器對(duì)信號(hào)源的切換，只對(duì)MPTS傳輸流中QoS高的節(jié)目進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和切換，這樣很好地解決了原來(lái)數(shù)字電視應(yīng)急系統(tǒng)所存在的問(wèn)題。例如圖4中（主）MPTS里的節(jié)目Program N出現(xiàn)異常，它只會(huì)觸發(fā)到自動(dòng)切換器N的信號(hào)切換，而不會(huì)影響到其他節(jié)目自動(dòng)切換器的切換，這樣就大大提高了整個(gè)前端數(shù)字電視系統(tǒng)的穩(wěn)定性和播出的安全[5]。

4 小結(jié)

綜上所述，數(shù)字電視傳輸碼流信號(hào)特點(diǎn)使得各個(gè)地方數(shù)字前端電視應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在一定的隱患，而且問(wèn)題有相互影響和逐級(jí)放大的危險(xiǎn)，對(duì)數(shù)字電視的安全播出造成了不必要的影響。安全播出是有線數(shù)字電視的基石，2012年面臨著全國(guó)兩會(huì)與黨的十八大的召開(kāi)以及倫敦奧運(yùn)會(huì)轉(zhuǎn)播，數(shù)字電視系統(tǒng)的安全播出任務(wù)艱巨，因此數(shù)字電視前端統(tǒng)的優(yōu)化改造應(yīng)盡早提上日程并實(shí)施。

[1]楊純穎.數(shù)字電視信號(hào)自動(dòng)切換控制的研究[J].科技資訊，2009（3）：54.

[2]韓鋒.TS流智能監(jiān)測(cè)應(yīng)急切換系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2009，33（7）：99－100.

[3]趙云峰.有線數(shù)字電視前端三級(jí)自動(dòng)切換應(yīng)急系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].有線電視技術(shù)，2011（2）：28－31.

[4]馬成彬,胡曉東.基于有線數(shù)字電視前端的備份思路探討[J].廣播電視信息，2008（7）：74－76.

[5]施國(guó)強(qiáng)，黃吳明，張萬(wàn)書(shū).有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2002.