岸船圖像傳輸應急處置優化及模式分析

中國衛星海上測控部 周 鵬 崔 勇 張 勇

1.前言

測量船遠航期間需定點向陸地單位發送一路航海安全圖像，而任務期間陸地單位則需往測量船轉發陸地實況圖像，兩者統稱為岸船圖像傳輸業務。圖像電視分系統作為該業務承載體，需保障業務實時傳輸、連續不間斷。在現有應急處置措施下，如何進一步挖掘設備性能，完善充實應急備份方案。

2.業務流程

岸船圖像傳輸業務流程如圖1所示：

圖1 岸船戰場實況圖像傳輸流程

陸地單位通過單收站接收實況圖像信號，經調制解調器、擾碼器處理后，經該單位X型編解碼器編碼形成網絡流經地面鏈路送往陸地單位衛通，再由岸船衛通鏈路傳輸至測量船公共信息網，經船X型編解碼器解碼出源視音頻，由該編解碼器后面板復合視頻接口、音頻接口分別將視音頻輸出至Y型編碼器CVBS視頻輸入端口及卡農音頻輸入端口，經船通用信息網送至圖像電視系統從而實現岸船實況圖像傳輸。

航海安全圖像網絡流經測量船圖像電視中心管理服務器轉發至Z型解碼器解碼輸出模擬信號，經CVBS視頻輸出接口送至X型編解碼器，經其編碼后由岸船公共信息IP網傳輸至陸地單位X型編解碼器，經該單位IP電視監視分發系統轉發。

3.二次流解碼的應用

3.1 問題引出

2017年11月28日，某船與陸地單位測試岸船實況圖像傳輸業務異常中斷，事后檢查定位為測量船X型編解碼器解碼模塊故障，導致圖像數據流無法解碼輸出模擬信號。經返廠更換故障主板，拷機測試恢復正常。

由于任務期間岸船圖像業務需雙向傳輸，若上述故障復現，更換備機勢必延誤航海安全圖像實時傳輸，如何規避應急處置帶來的影響，我們嘗試著找出解決方案。

3.2 二次流轉發解碼

X型編解碼器可將接收到的音視頻流在不壓縮的前提下進行音視頻流轉發。通過該功能，可以實現網絡流的轉發，從而將解碼任務轉交給其他終端完成。

測試驗證上述操作，可關閉該型號編解碼器解碼使能設置模擬解碼模塊故障，另需調整X型別編解碼器二次流轉發參數以及Z型解碼器媒體流接收服務參數設置。

業務流程如圖2所示，測量船X型編解碼器接收到陸地單位送來的實況圖像數據流，通過其設備本身二次流轉發功能，將實況圖像音視頻數據流轉發至Z型解碼器，經其解碼后通過CVBS接口將首區圖像模擬信號送至Y型編碼器，通過其編碼成IP數據流送至通用信息網。

圖2 實況圖像數據流二次轉發解碼

從接入交換機抓包結果及測試階段實況圖像接收效果來看，陸地單位X型編解碼器傳送過來的實況圖像音視頻數據流均被測量船X型編解碼器轉發至Z型解碼器，實現了數據流的抓發解碼，驗證了二次流轉發應急處置的可行性。

4.傳輸模式分析

4.1 傳輸模式分析

當前岸船首區圖像傳輸模式采取單播方式傳輸，陸地單位X型編解碼器在用3臺，即單臺對應單艘測量船。

若3船執行同一發任務，實況圖像傳輸仍采取上述模式，影響備件調配的同時，帶寬資源消耗嚴重。如何應付上述情況，能夠有效減少冗余流量，節約帶寬。

（1）單播模式

如果使用單播的話，發送方與網絡上所有接收端間都需建立一條獨立的會話。也就是說，陸地單位必須為每條測量船復制同樣的信息，而這些網絡連接也會占用相應倍數帶寬，大大消耗網絡資源。

（2）廣播模式

如果采用廣播的話，雖然能否解決數據流復制所帶來的帶寬利用率的問題，但網絡中所有接收端均會收到發送方傳輸的信息。當發送方增加時，網絡的接收端會收到更多無關信息。

（3）組播模式

而組播模式則同時解決這兩個問題，既能將發送方需要發送的會話數量降到最低，降低網絡負載，同時也能保留單播優勢，將數據流復制給網絡中感興趣的接收端。

4.2 仿真實驗

船內搭建仿真測試環境如圖3所示。

圖3 船內仿真測試環境

以啟用平臺組播模式的航海安全電視中心轉發集群服務器模擬陸地單位，選定某路海區海況圖像送至Z型解碼器解碼輸出模擬信號，經CVBS接口傳輸至Y型編碼器編碼形成網絡流，并依據設備參數設置發給指定組播組，同時X型編解碼器依據參數設定中的遠端IP及端口，從該組播組中提取數據流解碼出視頻模擬信號經背板CVBS接口送至通用信息網Y型編碼器，經其編碼傳輸至通用信息網內。

通過抓包數據可以得出結論，測量船Y型編碼器專線接收圖像模擬信號，經IP編碼后使用指定組播組進行數據轉發，X型編解碼器依據遠端IP設置接收該組播數據解碼輸出模擬信號。

綜合上述測試結果，驗證了組播模式在二層交互環境下應用在圖像電視編解碼設備上的可行性，而岸船間圖像傳輸航渡模式下，岸船圖像傳輸經兩方路由器；任務模式下，岸船圖像傳輸需經三方路由器。若要實現岸船圖像組播傳輸，在各方向路由器全局需配置“multicast routing-enbale”使能全局組播路由，同時在接口下使能PIM-SM；岸端或是測量船作為圖像接收端，在其二層接入交換機全局下也需配置“multicast routing-enbale”，三層vlanif接口下配置“igmp enable”及“igmp version 3”，同時在終端接口下需使能igmp snooping，以防止數據在二層接口下廣播導致泛洪。

5.結束語

本文從優化首區實況圖像應急處置的角度出發，模擬驗證了數據流二次轉發解碼的可行性，同時分析了當前首區實況圖像傳輸模式，并通過仿真模擬驗證了岸船圖像傳輸組播模式在二層交互環境下應用在圖像電視編解碼設備上的可行性，為后續岸船圖像傳輸組播模式應用提供可靠實驗結論。