AllIP架構高清電視平臺探討

摘 要：高清業務在不斷增長，而傳統電視平臺在帶寬方面受到限制，無法開展高清互動、數據業務，使得傳統有線網絡運營商正在逐漸失去新新人類用戶群，面臨著前所未有的挑戰。本文提出All IP架構高清電視平臺建設方案，使用先進的高清解碼再編碼技術、統計復用技術等多種領先的技術和設備，能有效提高HFC網絡帶寬利用率，實現傳統廣播業務與雙向互動業務、寬帶網絡電視等業務的無縫融合。

關鍵詞：高清電視 IP 網絡建設

中圖分類號：TN93 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0034-02

隨著互聯網和通信技術的不斷發展，廣電行業和其他通信運營商之間的競爭加大。同時，高清業務的增長對傳統有線網絡運營商提出了前所未有的挑戰，傳統的網絡已不能滿足用戶日益增長的需求，企業面臨著用戶流失的壓力。為了應對這種壓力，相關的企業也在致力于研究新技術、新產品以順應市場的發展，高清數字電視平臺就是其中之一。而All IP架構的電視平臺建設方案，使用先進的高清解碼再編碼技術、統計復用技術和豐富的冗余備份措施等多種領先的技術和設備，是建設單位的一個良好選擇。

1 All IP架構電視平臺技術詳解

All IP架構高清電視平臺以高清解碼再編碼技術為主導，以統計復用技術和冗余備份等技術為輔助，所有信號均封裝的IP數據包中通過IP方式進行傳輸。結合目前市場上已有的設備，其為技術分解（如圖1）。

圖1中，現有的高清直播衛星通常有中星6B、亞洲5號、鑫諾三號等，其信號輸出格式多為MPEG-2和H.264格式HD高清視頻信號，考慮到廣播電視網目前可用頻點資源少，傳輸帶寬較為緊張，需采用單套節目帶寬需求僅為8M左右的H.264格式HD高清視頻信號作為傳輸信號。對于接收到的MPEG-2格式HD高清視頻信號，按照先解碼再編碼的技術先將輸入MPEG-2 HD視頻信號解碼為HD-SDI基帶信號，然后再進行H.264 HD編碼，這樣可以充分保留原有的視頻質量，避免直接轉碼過程中產生信號質量劣化。

在獲得所需的H.264格式HD高清視頻信號后，應對視頻信號進行復用加擾，將所需要播放的高清節目按照帶寬分別復用到不同頻點之中，一般來說一個頻點可復用三套高清節目。同時，由于現有數字電視可采用CAS的方式進行加擾（加密），以避免終端用戶私自接入信號收看。

復用加擾后的信號流通過數據交換機以IP方式傳輸至目的地機房，在機房可通過IPQAM調制器將以IP方式傳輸的H.264格式HD高清視頻信號調制成RF（射頻）信號，最后通過廣電同軸電纜網絡傳輸至用戶家中，用戶可通過高清機頂盒﹢高清電視機進行節目觀看。

2 All IP架構電視平臺的優勢分析

（1）先進性。

前端高清節目信號處理采用全IP結構。從衛星接收機的輸出、轉碼器（再編碼器）的輸入和輸出、復用加擾平臺的輸入和輸出、傳輸平臺，一直到邊緣QAM調制器的輸入，都采用靈活的IP架構。與傳統的ASI信號架構前端相比，全IP架構前端設計可以使傳輸帶寬達到T比特，傳輸距離能任意擴展，備份、路由簡單易行，而且可以更加方便地與互動電視平臺共享媒體資源。標準網絡接口的設備能方便地實現遠程管理和業務數據互通，傳輸數據采用了通用的統一傳輸媒介，能夠有效降低鏈路轉換帶來的運營成本提升和安全隱患。標準IP組網的可擴展性和可靠性也為前端播出系統提供了良好的發展空間，為廣電網絡構建統一的多業務平臺。并且，對于實現廣播平臺與互動平臺、VoIP、等多種業務平臺的融合和無縫集成，實現有線運營商從單一廣播業務提供商向MSO（多業務運營商）的轉型，奠定了堅實的網絡基礎。

（2）全冗余備份機制。

系統的各個部分均采用基于IP架構的冗余備份設計，集經濟性和先進性于一體，各個組成部分均采用熱備方式組網，如復用加擾器、傳輸交換機等采用1∶1熱備，轉碼器子系統采用N∶1熱備，既提高了系統的可靠性，又降低了成本。除設備級冗余備份外，從信源設備的輸出、復用加擾器的輸入和輸出、轉碼器的輸入和輸出和QAM調制器的輸入等，都實現了端口（鏈路）級的備份。同時，輔以節目備份、IP Socket備份、節目應急墊播等多種級別的備份，確保前端平臺的不間斷運行和業務的不間斷播出。

另外，與傳統ASI切換矩陣相比，傳統ASI切換矩陣要求n路輸入、n路輸出。而All IP架構的前端采用的備份機制更加高效、可靠，即采用的熱備份方式，使所有IP信號采用組播方式按1∶1分別輸出至主備交換機，方便輸出信號的靈活選擇和快速恢復。

（3）創新的視頻處理平臺。

通過將輸入MPEG-2 HD格式信號轉碼為H.264 HD，比起傳統廣播電視采用的MPEG-2格式，降低了網絡帶寬的占用。根據市場已有的產品，可選用H.264轉碼器內置高品質解碼模塊的設備，在同一臺設備內完成信號的解碼和再編碼，而不是直接轉碼，能降低節目碼率而不犧牲視頻質量；采用的LookAhead（預視）技術和De-Blocking、輸入降噪等視頻預處理技術，能消除輸入信號中存在的塊效應、蚊噪等缺陷對轉碼輸出視頻質量的影響。

（4）高性能、多功能、靈活升級和易于擴展。

單臺轉碼器（目前市場上已有）支持4路高清節目的高配置再編碼和統計復用處理，統計復用技術可在不降低視頻質量的前提下，使單頻點傳輸更多的電視節目。

（5）環保節能。

可采用高集成度和多功能的設備，意味著需要管理的設備更少，所需機架空間更小，故障發生幾率更小，能耗更低，管理維護工作量也會更低。

（6）多功能、統一、自動化的網管平臺。

從單個平臺集中監控到配置前端設備和業務，無需單獨操作單個設備。自動實現故障的冗余切換，無需人工干預。

3 結語

為順應視頻廣播節目的高清化發展趨勢，需要從架構、技術、功能和平臺的可靠性等方面考慮，研究設計出一個多功能、高可靠、高擴展性的高清廣播電視業務平臺，為廣電企業未來向節目高清化發展、多業務融合、全IP的轉型和升級奠定堅實基礎。All IP架構的網絡建設方案，使用先進的高清解碼再編碼技術、統計復用技術和豐富的冗余備份措施等多種領先的技術和設備，能效地提高HFC網絡帶寬利用率，促進前端平臺的遷移和升級，是有線運營商的一個可選網絡建設方案。

參考文獻

[1]梁婷，王玲.有線數字電視前端系統的設計與實現[J].中國有線電視，2006（1）：6-9.

[2]余燕平，王匡，孟利民.高清晰度電視信道編解碼功能樣機的控制系統[J].浙江大學學報（工學版），1999（5）.

[3]李浩鵬，盛翊智.基于H.264標準的視頻傳輸技術[J].計算機與數字工程，2006（2）.