貴州衛(wèi)視高清頻道上星系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡　濱，羅信海，張　林

(貴州廣播電視臺，貴州 貴陽550002)

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貴州衛(wèi)視高清頻道上星系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡濱，羅信海，張林

(貴州廣播電視臺，貴州 貴陽550002)

貴州廣播電視臺高清頻道上星系統(tǒng)是基于AVS+編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用EMR平臺的復(fù)用、切換和自定義輸入輸出等功能，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)視高清頻道節(jié)目的冗余備份、多層切換和信號監(jiān)測。該系統(tǒng)創(chuàng)新之一是編碼平臺的多級備份和雙層切換保護(hù)，這在傳輸上是一個重大的突破，讓傳輸系統(tǒng)更安全；創(chuàng)新之二是編碼平臺的自定義輸入輸出功能，讓傳輸系統(tǒng)的功能更加多樣化，性能更加強(qiáng)大。該系統(tǒng)不但能滿足傳統(tǒng)的基帶傳輸，還能滿足當(dāng)代的多媒體IP業(yè)務(wù)需求，提高了貴州臺節(jié)目上星的安全性和穩(wěn)定性，確保了安全傳輸。

AVS+；QPSK調(diào)制；SDH；主觀評價

1　貴州衛(wèi)視高清頻道簡介

在數(shù)字化高清電視的蓬勃發(fā)展下，為滿足廣大人民群眾日益提升的視聽需求，貴州廣播電視臺擬將貴州衛(wèi)視高清頻道上星覆蓋全國，提高貴州廣播電視臺的全國影響力。

貴州衛(wèi)視高清頻道上星覆蓋的報告已獲國家新聞出版廣電總局正式批準(zhǔn)，這將是貴州臺衛(wèi)視頻道上星覆蓋的又一次變格，也是貴州臺電視播出高清化的重要標(biāo)志，更是貴州臺高清播出的重要里程碑，這將載入貴州臺發(fā)展史冊。盼望已久的上星批復(fù)下來了，臺領(lǐng)導(dǎo)相當(dāng)重視，責(zé)令相關(guān)部門抓緊調(diào)研的步伐和傳輸方案的制作，為2016年6月16日貴州衛(wèi)視高清頻道正式上星播出作好準(zhǔn)備。

目前很多省份和直轄市的衛(wèi)視高清頻道相繼上星播出，市場較為成熟，已經(jīng)給貴州臺高清頻道的上星指明了前進(jìn)的方向。貴州衛(wèi)視上星以來，收到了良好的效果，覆蓋人口逐年上升，廣告收入增長迅速，那是貴州衛(wèi)視的第1次變格；3年前，貴州衛(wèi)視高清頻道進(jìn)入有線網(wǎng)絡(luò)播出，收到非常好的收視效果，造就了貴州衛(wèi)視的第2次變格；接下來貴州衛(wèi)視高清頻道的上星播出，這將是貴州衛(wèi)視的第3次變格，電視臺上下十分重視。

衛(wèi)視高清頻道上星播出，這對提高貴州電視臺的社會影響力非常重要，同時也給喜歡觀看貴州衛(wèi)視的觀眾朋友們一個全新的視聽效果。但在規(guī)定的資金內(nèi)完成這個重大工程頗具困難，而且這一對于電視臺具有歷史意義的工程不能出現(xiàn)一點(diǎn)疏忽。

2　可行性分析

貴州臺傳輸直播科在接到這個任務(wù)后，馬上就開始進(jìn)行項(xiàng)目的可行性分析。同事們一致認(rèn)可現(xiàn)在上星播出的高清頻道都為AVS+的編碼技術(shù)[1](AVS+編碼技術(shù)是我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的編碼方式，有別于H.264編碼，編碼效率較高)、DVB-S的調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、QPSK的調(diào)制方式[2]、16∶9畫幅比例和國產(chǎn)設(shè)備。通過“中星6A號衛(wèi)星”(125°E)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星傳輸。由于貴州臺貴州衛(wèi)視上星地球站僅有標(biāo)清上行系統(tǒng)，目前上行能力不夠，因此按照總局科技司總體規(guī)劃，擬采用將貴州衛(wèi)視頻道高清信號通過中廣網(wǎng)異地傳輸至上海電視臺進(jìn)行加密，并通過上海衛(wèi)星地球站上行系統(tǒng)進(jìn)行上星傳輸。

集合筆者了解的情況，并在網(wǎng)絡(luò)上查看了一些相關(guān)資料，再同衛(wèi)星公司的工程師進(jìn)行溝通，最后確定了當(dāng)初的設(shè)想，從而進(jìn)行下一步的規(guī)劃。

3　設(shè)備的選型

可行性分析完成后，就開始著手設(shè)備的選型。按照國家新聞出版廣電總局的指示，新上星用于播出的高清電視信號，需采用AVS+的編碼方式，已經(jīng)上星的節(jié)目逐步進(jìn)行改變。這就要求用于信號傳輸?shù)木幋a設(shè)備限制在國產(chǎn)設(shè)備的選擇范圍內(nèi)。經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)資料的查詢、業(yè)內(nèi)同行的建議和設(shè)備廠家的咨詢，選擇了兩個國產(chǎn)廠家進(jìn)行比較，分別是以A公司和B公司(此處筆者隱去了具體設(shè)備廠家名)。

A公司編碼器：國產(chǎn)設(shè)備、AVS+編碼方式、高清編碼器、支持雙電源、單機(jī)設(shè)備、性能穩(wěn)定、支持一路編碼、案例較多、功能簡單且價格較貴。A公司衛(wèi)星接收機(jī)在貴州臺使用過程中性能不是很穩(wěn)定，有維修更換記錄。

B公司編碼器：國產(chǎn)設(shè)備、AVS+編碼方式、高清編碼器、支持雙電源、機(jī)箱插卡式設(shè)備、性能穩(wěn)定、支持兩路編碼、案例較少、功能較多且價格便宜。B公司旗下所有設(shè)備在貴州臺使用過程中沒有發(fā)現(xiàn)問題，無任何維修更換記錄。

經(jīng)過與兩家公司進(jìn)行技術(shù)交流和核價，可以得到了性價比的方案配置，以A公司編碼器價格在B公司可以配置雙編碼卡，支持兩路電視節(jié)目編碼，同時機(jī)箱軟件平臺支持復(fù)用切換功能，此功能在本方案設(shè)計(jì)中可以起到非常重要的作用。經(jīng)過各方面的對比，最終選擇了B公司的編碼器。

4　方案的制作

設(shè)備的選型直接或間接決定了貴州臺衛(wèi)視高清頻道上星系統(tǒng)方案制作的大體方向。按照總局62號令要求指出，為了節(jié)目播出的安全，所有上星節(jié)目的信號源至少要由兩路信號組成。這個前提條件必須滿足，不可違背。

4.1貴州廣播電視臺端

在貴州廣播電視臺，本部門11樓播出機(jī)房的貴州衛(wèi)視高清頻道HD-SDI播出信號，利用高清光端機(jī)傳送到到23樓傳輸機(jī)房。經(jīng)過視頻分配器后送入主備高清編碼平臺進(jìn)行編碼。這里需要說明一下，主備編碼平臺都分別插入了兩張編碼卡，每臺支持兩路信號同時編碼，此時每臺編碼平臺輸入的都是主備信號。編碼完成后的兩路信號經(jīng)平臺軟件切換后交叉接入主備TS流切換器，切換輸出的ASI信號一路送入適配器進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換封裝形成DS3信號，接入貴州臺SDH傳輸系統(tǒng)[3]送達(dá)貴州省網(wǎng)絡(luò)公司；另一路信號送入解碼器解碼，輸出的視音頻信號接入監(jiān)視器，以便對編碼和切換后的信號進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視和對比。圖1是貴州廣播電視臺端系統(tǒng)拓?fù)鋱D。

圖1　貴州廣播電視臺端系統(tǒng)拓?fù)鋱D

4.2貴州省網(wǎng)絡(luò)公司端

貴州省網(wǎng)絡(luò)公司在接收到貴州臺傳送過來的貴州衛(wèi)視高清頻道的主備SDH信號后，利用網(wǎng)管系統(tǒng)分別進(jìn)行調(diào)度分發(fā)，輸出4路信號(兩主兩備)分別接入對應(yīng)的DDF架。一對主備信號直接對接中國有線SDH傳輸系統(tǒng)貴州站的指定端口，傳往中國有線的規(guī)劃地點(diǎn)——上海電視臺；另一對主備信號經(jīng)適配器進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換成ASI信號后接入網(wǎng)絡(luò)公司端的碼流監(jiān)測系統(tǒng)用于信號監(jiān)測。圖2是貴州省網(wǎng)絡(luò)公司端信號流程拓?fù)鋱D。

圖2　貴州省網(wǎng)絡(luò)公司端系統(tǒng)拓?fù)鋱D

4.3上海電視臺播出端

上海電視臺在接收到省網(wǎng)絡(luò)公司傳送過來的貴州衛(wèi)視高清頻道的SDH信號后，同樣利用網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度分發(fā)。一對主備信號直接對接中國有線SDH環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)上海站的指定端口，傳往中國有線北京首站的信號監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行信號監(jiān)測；另一對主備信號經(jīng)適配器進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換成ASI信號后接入上海電視臺的加密系統(tǒng)進(jìn)行加密。然后將加密后的TS信號傳送到上行系統(tǒng)，經(jīng)過編碼器、調(diào)制器、切換器、功率放大器、上變頻器和衛(wèi)星上行天線等設(shè)備和系統(tǒng)后將信號上行至125°E(東經(jīng)125度)的中星6A號衛(wèi)星的指定轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行衛(wèi)星傳輸。到這里，貴州衛(wèi)視高清頻道的上星播出就完成了。圖3是上海電視臺端信號流程拓?fù)鋱D(不含上行系統(tǒng))。

圖3　上海電視臺端信號流程拓?fù)鋱D

中國有線端負(fù)責(zé)貴州臺衛(wèi)視高清頻道的信號線路、信號調(diào)度和信號監(jiān)測等工作，這里就不再贅述。

4.4傳輸方案

經(jīng)過對各個地點(diǎn)的方案拓?fù)鋱D進(jìn)行分析匯總，最終得到了貴州臺衛(wèi)視高清頻道上星系統(tǒng)的傳輸鏈路流程圖，即傳輸方案，如圖4所示。

圖4　貴州衛(wèi)視高清頻道傳輸方案

從圖4傳輸方案可以看出，每臺編碼平臺配置有兩張編碼卡和一張自定義輸入輸出卡，功能強(qiáng)大且方便實(shí)用。支持基本的編碼器功能，編碼卡對主備路信號進(jìn)行編碼后的ASI信號可以通過自定義端口進(jìn)行獨(dú)立輸出(比如1口自定義為編碼卡1的ASI輸出口，2口自定義為編碼卡2的ASI輸出口)；支持平臺復(fù)用功能，此功能不只對兩編碼卡信號進(jìn)行復(fù)用，同時還可以自定義端口用于外信號的輸入后進(jìn)行多級復(fù)用(比如3口自定義為外信號輸入口)，復(fù)用后的ASI信號可以自定義端口輸出(比如4口自定義為復(fù)用輸出口)；還支持平臺切換功能，對兩編碼卡的ASI信號進(jìn)行條件切換，切換后的ASI信號也可以自定義端口進(jìn)行輸出(比如5口自定義為流切換后的輸出口)。這樣由4張編碼卡組成的編碼平臺，可以設(shè)計(jì)成雙層切換保護(hù)的主備兩路信號系統(tǒng)、主備和第2備組成的具有3路信號的系統(tǒng)、主備和第2備第3備組成的具有4路信號的系統(tǒng)等?？梢姺桨冈O(shè)置靈活，值得業(yè)內(nèi)推廣和應(yīng)用。

雙鏈路設(shè)計(jì)的SDH傳輸，用到了SDH系統(tǒng)的兩大優(yōu)點(diǎn)，環(huán)網(wǎng)和可調(diào)度性。這兩個優(yōu)點(diǎn)使得該傳輸方案更加完美，優(yōu)勢突顯，安全性較高。從11樓播出機(jī)房到23樓傳輸機(jī)房，用的是臺內(nèi)光纜，非常安全。貴州臺與省網(wǎng)絡(luò)公司之間是內(nèi)部SDH傳輸系統(tǒng)，信號從貴州臺出發(fā)，用雙纖雙向的兩路光纜經(jīng)東二環(huán)和西二環(huán)構(gòu)成的傳輸環(huán)網(wǎng)后送達(dá)省網(wǎng)絡(luò)公司金陽機(jī)房，這樣由不同路由方向的兩根光纜構(gòu)成的環(huán)網(wǎng)，有效避免了同一地段施工給兩條光纜帶來的安全隱患，安全性較高。中國有線SDH傳輸系統(tǒng)也是環(huán)網(wǎng)架構(gòu)，信號分別從東南環(huán)線和西北環(huán)線送達(dá)上海和北京，同樣安全和可靠。

5　設(shè)備安裝與系統(tǒng)調(diào)試

5.1設(shè)備安裝與參數(shù)設(shè)置

方案已經(jīng)制作完成，接下來就是設(shè)備的安裝與調(diào)度工作。設(shè)備到貨后，仔細(xì)檢查，確保設(shè)備沒有問題。然后按方案的規(guī)劃將設(shè)備上架、支撐固定、牽線做頭、連接設(shè)備、理線扎線等工作。完成后就可以通電對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)置了。

系統(tǒng)的設(shè)置，遵循衛(wèi)星公司要求進(jìn)行進(jìn)行編碼器的設(shè)置：AVS+編碼方式、DVB-S的調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、QPSK的調(diào)制方式和16∶9的畫幅比以及對碼率設(shè)置，VIDEO RATE(視頻碼率)設(shè)置為12 Mbit/s，AUDIO RATE(音頻碼率)設(shè)置為384 kbit/s，包長188 byte，圖像分辨率為1 920×1 080，頻率范圍為50 Hz等。至此，編碼器的設(shè)置工作就完成了。

現(xiàn)在就對切換器進(jìn)行設(shè)置。按方案上的規(guī)劃，兩個編碼平臺切換輸出的ASI流按主次分別接入切換器的輸入1口和2口，設(shè)置好設(shè)置順序和切換條件就算成功了。這里要注意兩點(diǎn)，其一是主信號接輸入1口，因?yàn)?口帶斷電旁通功能，也就是當(dāng)切換器掉電或是損壞后，主路信號也會工作正常；其二是切換條件，最好把流分析290標(biāo)準(zhǔn)的一級錯誤全部設(shè)置，最重要的是同步丟失錯誤、視頻丟失等條件。這樣切換器就設(shè)置完成了。

接下來就是對適配器進(jìn)行設(shè)置。適配器采用愛立信TT6120，這是為了更好地兼容中國有線和上海電視臺。本端兩臺設(shè)備設(shè)置較為簡單，分別設(shè)置為ASI轉(zhuǎn)DS3即可，其他參數(shù)可以默認(rèn)，這樣就完成了適配器的設(shè)置。全部設(shè)置完成，可以進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的調(diào)式工作。

5.2系統(tǒng)調(diào)試

完成后，將系統(tǒng)編碼切換后的ASI信號接入Tektronix MTM400A進(jìn)行碼流分析，發(fā)現(xiàn)TR 101 290指標(biāo)無一二級關(guān)鍵錯誤，系統(tǒng)輸出總碼率約為13 Mbit/s，與本系統(tǒng)規(guī)劃相符，碼流正常。從解碼器的解碼輸出來看，監(jiān)視器視音頻正常。再拿解碼器輸出的SDI信號與信號源SDI信號同時接入Tektronix PQA600分析儀進(jìn)行主觀評價分析[4]，PQ，DMOS，PSN等3個項(xiàng)目正常，所有指標(biāo)達(dá)到理想值，符合廣電傳輸標(biāo)準(zhǔn)并滿足貴州臺傳輸要求，可以正常播出。

6　結(jié)論

本系統(tǒng)的建設(shè)，充分考慮到了設(shè)備的備份和信號源的備份，實(shí)現(xiàn)了多重備份或是重重備份，大大提高了信號處理和傳輸?shù)陌踩浴Ｗ屝阅芨€(wěn)定、傳輸更安全。

創(chuàng)新之一是對編碼平臺的多級備份和雙層切換保護(hù)，這在傳輸上是一個重大的突破。相當(dāng)于制作了一個四級備份的雙層切換系統(tǒng)，保證傳輸信號不間斷。創(chuàng)新之二是編碼平臺的自定義輸入輸出功能，這讓平臺功能更加強(qiáng)大。不但能當(dāng)復(fù)用器，能當(dāng)多級編碼器，還能當(dāng)切換器；不僅能滿足傳統(tǒng)的基帶傳輸，還能滿足當(dāng)代的多媒體IP業(yè)務(wù)需求。

該系統(tǒng)缺點(diǎn)是傳輸?shù)攸c(diǎn)較多，較為復(fù)雜，不太方便管理。優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性都比較高，給技術(shù)排查提供了盡可能多的方便，方便操作且隨意性較強(qiáng)。能隨時保證兩路信號不中斷，有效保證傳輸更加安全。相信這個系統(tǒng)建設(shè)能對同行予以參考。

[1]陳立明. AVS+在廣電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用[J].中國有線電視，2015(2)：148-150.

[2]孫活，鄧伯梅. QPSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)[J].技術(shù)傳播，2014(14)：228-234.

[3]羅信海，張林，周士勇，等. 貴州廣播電視臺SDH傳輸系統(tǒng)[J].電視技術(shù)，2014，38(4)：93-96.

[4]馮傳崗.談?wù)剶?shù)字電視圖像質(zhì)量的主觀評價[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2011(21)：68-69.

胡濱，高級工程師，主研電視傳輸；

羅信海，工程師，主研電視傳輸；

張林，助理工程師，主研電視傳輸。

責(zé)任編輯：時雯

Design and implementation of satellite system on Guizhou satellite TV

HU Bin，LUO Xinhai，ZHANG Lin

(GuizhouRadioandTelevision，Guiyang550002，China)

HD Channel of Guizhou Radio and television star systems are in AVS + coding technology based on using EMR platform multiplexing， switching and custom input and output and other functions， to achieve the TV programmes in the HD Channel redundancy backup， multilayer switching and signal monitoring. Coding platform based on multi-level backup and double protection switching is one of the innovation of the system and the transmission is a major breakthrough， make the transmission system safer； second innovation is coding platform custom input and output functions， so that more diverse functions of transmission system performance even stronger. Not only meet the traditional baseband transmission， but also meet the needs of modern multimedia IP business， improve the security and stability of the star on the program， to ensure the safety of transmission.

AVS+； QPSK modulation； SDH； subjective evaluation

TN948

B

10.16280/j.videoe.2016.09.013

2016-05-13

文獻(xiàn)引用格式：胡濱，羅信海，張林.貴州衛(wèi)視高清頻道上星系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2016，40(9)：67-71.

HU B，LUO X H，ZHANG L.Design and implementation of satellite system on Guizhou satellite TV[J].Video engineering，2016,40(9)：67-71.