IP組播技術在數字電視前端的應用

摘 要：世界通信與信息技術的迅猛發展將引發整個電視廣播產業鏈的變革，數字電視是這一變革中的關鍵環節。伴隨著數字電視的快速發展，傳統的ASI 傳輸方式已經不能適應新形式的需要，取而代之的是IP組播技術。它憑借自己強大的優越性，已經在中國的大江南北生根發芽。新技術的產生也為現代廣播電視的發展起到了促進性的作用，為電視事業的發展開啟了新的篇章。

關鍵詞：IP組播；組管理協議（IGMP）；IP前端設備；數字電視

中圖分類號：TN949.197 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）01-0142-02

隨著互聯網技術的飛速發展，各種基于互聯網開發平臺的視頻應用也應運而生。網絡電視、OTT TV等都對有線電視機頂盒有巨大的沖擊。傳統的ASI數字電視前端系統已經遠遠不能滿足現在多業務的應用需求，這就要求電視前端必須轉型，向互動化、高清化和3D化的方向發展，并且還能成為快速部署業務的綜合業務平臺。

由于IP組播技術的特點完全能夠滿足現在和未來的發展需求，因此數字電視前端的IP化是重中之重。IP數字電視組也是構建綜合數字電視系統平臺、提高與互聯網視頻競爭力的重要技術手段。

1 IP組播技術

1.1 IP包的傳輸方式

組播技術是TCP/IP傳送方式的一種，先來簡單地介紹一下TCP/IP的傳送方式。TCP/IP有三種傳送方式：單播、廣播、組播。組播提高了數據傳送效率，減少了主干網擁塞的可能性。組播組中的主機位置是非常靈活的，可以在同一個物理網絡，也可以在不同的物理網絡。為了實現IP組播的傳輸，組播源、接收者和兩者之間的下層網絡都必須支持組播，其包含以下幾個要點：①主機協議及網絡接口支持發送和接收IP組播；②有進入、離開、查詢的組管理協議，如IGMP（v1、v2、v3）；③有IP地址分配策略，能把第三層的組播地址映射到第二層物理地址；④IP組播需要的軟件設備；⑤各個硬件設備必須支持組播。

1.2 互聯網組管理協議（IGMP）

互聯網組管理協議（IGMP）是一種應用較廣泛的組播協議，用于主機向任何一個相鄰的路由器告之它們組成員情況的一種協議。在路由器支持多播協議的前提下，規定不同網段的主機怎樣進行多播通信。IGMP 信息封裝在 IP報文中，它的主要用途就是與組成員建立關系。IGMP 目前有三種版本，即 IGMP v1、IGMPv2 和 IGMPv3。

2 IP數字電視前端系統的組成部分及其特點

IP的傳輸方式有很多優點，與傳統ASI信號相比，它有很多不同，現在總結如下：①采用IP傳輸后整個前端系統的結構變得相對簡單，環節減少了，設備間的連線也減少了，原有的矩陣和跳線減去了，因此采用IP傳輸方式具有非常明顯的優勢。②原來的矩陣消失了，取而代之的是交換機。這提高了系統的安全性、穩定性和可靠性。③采用IP傳輸方式后，系統靈活性也得到了相應的提高。相關設備比如說編碼器、復用器、調制解調器等能夠擺放在機房，也能夠擺放在遠端任何有IP網絡的地方。④采用IP傳輸方式后增強了系統擴展性，便于開展數字電視新業務，如時移電視、數字馬賽克、動態EPG等業務通過IP傳輸平臺可輕松實現。⑤大大減少了投資。

3 組播技術在數字電視前端系統中的應用

基于IP傳輸方式的優點，太原有線電視臺于2011年底搭建了IP數字電視平臺。節目規模為30個頻點，傳輸數字電視175套，其中163個標清節目包括1套自辦的節目，高清11套，3D1套，數據廣播1套，股票、音頻廣播6套。

3.1 IP前端設備的選擇

接收系統采用博威康AD988（BVCOM），單卡為SMG1270和SMG1271（增加信源主備自動切換功能）寬帶媒體路由器。該產品是交換式數字電視體系的核心設備，通過SMG1270單機可實現32通道視頻節目的RF信號接入、ASI信號接入、雙IP信號的輸出。

復用加擾系統，該設備采用思科的3RU機箱嵌入式結構，所有模塊采用積木式插拔設計，升級維護方便。電源采用1+1冗余設計。該設備集合IP流復用加擾功能。

高清轉碼系統，該設備采用思科3RU機箱嵌入式結構，所有模塊采用積木式插拔設計，升級維護方便，電源采用1+1冗余設計，該設備單卡支持4路高清，16路標清；一臺滿配轉碼器可以配置三塊轉碼板，一塊I/O板。

交換機，采用思科的10RU機箱嵌入式結構的4507-E，配置2個光口板、2個電口板、1個引擎板。

IPQAM調制器，采用1RU機箱嵌入式結構，所有模塊采用積木式插拔設計，升級維護方便；電源采用1+1冗余設計，4個GbE端口，滿配6塊QAM板卡，每塊卡有2個RF輸出端口，每個端口有4個相鄰頻道輸出，其頻率范圍為45～1 000 MHz。

CA系統，采用永新視博的CA系統，EMMG2臺，ECMG2臺，加密機2臺，數據庫服務器2臺。備份機制采用1+1熱備份，采用Legaoto AAM雙機熱備軟件，當主機發生錯誤時，可自動切換至備份服務器自動運行，當主服務器故障恢復后，可手動切換至主服務器，也可以繼續以備機為主服務器運行，此時原主機為備份服務器。

以上設備的信號全部是IP信號以組播的形式傳輸。

3.2 節目、設備備份機制的實現

節目源方面，衛星接收天線采用主備天線。

設備方面，接收設備采用博威康AD988，采用SMG1271板卡，可以同時接收同套節目兩個信源的接入。其板卡可以自動檢測信源的指標，如有異常可以自動切換，主信源恢復后自行恢復使用主信源。

信源采用三種方式：國干線網的光纜信號、中星6B-H（水平極化）、設備使用BVCOM的SMG1271板卡和墊播板卡。接入方式，SMG1271板卡的主信源采用國家干線網的光纜信號；備份信源采用中星6B-H（水平極化）的衛星信號；墊播板卡采用模擬機房多路切換器輸出至編碼器的信源。備份方式，采用多源、多級、多設備的備份方式：①SMG1271板卡具備主源光纜和備源衛星信號的自動備份和切換；②當此板卡出現物理故障時，墊播板卡會自動代替工作，以保證節目的不間斷 。

核心設備DCM復用加擾器，交換機4507，IPQAM均采用1+1熱備份。

其中核心DCM復用加擾器的切換機制是由后一級設備IPQAM的輸入IP信號來判斷。如果主IPQAM檢測到沒有IP流輸入，就順序檢測備DCM核心復用器有無流吐出，如果有就啟動DCM級的切換?，F將DCM以CCTV-1為例，簡要說明IP前端的連接方式及其備份切換。

CCTV-1主播板卡的配置：組播地址232.81.2.1，播出的業務地址72.16.3.105，端口號1234.CCTV-1墊播板卡的配置：組播地址232.105.2.1，播出的業務地址72.16.3.108，端口號1234.當主播板卡的主源無信號時，其SMG1271板卡會自動切換至備源信號，組播地址、業務地址、端口號等不變。相對后級的核心DCM沒有變化。當主播的SMG1271板卡出現故障時，墊播板卡開始工作，但是播出的主播地址、業務地址等也發生了變化，這時核心DCM檢測出主源無流，自動啟動墊播源，保證信號的正常播出。

4 總結

通過以上的介紹不難看出，基于IP 的數字電視前端傳輸平臺與傳統ASI 傳輸平臺相比有很多鮮明的特點，所以在數字電視飛速發展的今天，IP 的數字電視前端平臺將會在全新的舞臺中大放光彩。

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〔編輯：白潔〕endprint