淺談基于移動通信網絡的廣播電視信源應急傳輸方案設計

（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺）

一、引言

截止至2019年底，廣西廣播電視技術中心管理和維護全區廣播電視無線發射臺站877個，其中一至三級臺站有124個，鄉鎮級臺站有753個。一至三級臺站中已有96個臺站開通了數字地面電視的發射播出。目前臺站的信號源傳輸有光纖、衛星和數字微波等傳輸方式，能滿足日常播出需要。本文主要是提出一種結合移動通信網絡應急傳輸廣播電視信源的方案，解決臺站突然發生光纖、衛星和數字微波等三個傳輸通道都出現故障，長時間都無法恢復信號源傳輸的極端情況下，臺站維護人員使用移動通信網絡與無線傳播樞紐臺信源總平臺進行連接，應急恢復廣播電視信源傳輸，保障正常播出安全。

二、關鍵技術

（一）RTSP

RTSP（Real Time Streaming Protocol），是 TCP/IP協議中的一種用于實時流傳輸的應用層協議，實現了一對多應用程序使用TCP或UDP完成多媒體數據的傳輸。

（二）TS流

TS流（Transport Stream）：是MPEG-2標準的一種傳輸碼流通信協議，是將一個或多個已打包的音/視頻和數據的PES流經過復用器組合成單一的碼流，用于音視頻信號和數據傳輸。

（三）FFmpeg

FFmpeg是一個用來錄制、轉換以及流化音視頻的開源程序，在Linux系統下進行開發，也可以在Windows、Mac OS X等操作系統中編譯運行。

（四）EasyDarwin

EasyDarwin是一款開源RTSP流媒體服務器軟件，基于go語言編寫，具有高性能、高易用性等優點，支持RTSP推或拉模式轉發、具有錄像、檢索、回放、關鍵幀緩存、RESTful接口等功能、提供WEB后臺管理，幫助開發者搭建一個簡單、易用、高效的流媒體服務平臺。

三、技術分析

（一）帶寬需求

一套標清數字電視節目需要2～3M帶寬，廣西廣播電視無線發射臺站目前發射播出的數字電視有12套中央節目、4套廣西節目，數字地面廣播16套，總需帶寬是50～60M帶寬。4G移動通信網絡理論帶寬是50～100M之間，經實際測試使用后，4G可以正常傳輸廣播信源，但無法正常傳輸電視信源。5G移動通信網絡商用帶寬實際能達到800M～1G之間，能滿足當前臺站廣播電視所有信源傳輸的要求。

（二）TS流的推、拉設備

當前臺站使用IP復用器接收來自樞紐臺總信源平臺通過光纖線路推送的UDP組播流作為主播信源，同時接收從衛星接收機推送過來的IP流作為備播信源，然后推流給數字發射機進行發射播出。5G廣播電視信源應急傳輸體系并不改變原有光纖、衛星傳輸信源的體系架構，只是增加了一個新的傳輸通道，只需在樞紐臺總信源平臺架設一臺流媒體服務器搭建一個RTSP服務，臺站端增加一臺嵌入式計算機，負責從信源總平臺提供的RTSP服務中獲取TS流，并將TS流推送給IP復用器，從而完成整個信源傳輸鏈路。

（三）信息安全

樞紐臺信源總平臺用于提供信源的IP復用器的部署在內網區域，流媒體服務器在外網區域，為了保證信息安全，兩者之間需要部署隔離軟硬件安全設備。目前樞紐臺已經實施部署了內外網多層防火墻，內外網邊界部署了網閘，在本方案中，在防火墻和網閘上增加策略，只允許IP復用器通過指定IP和端口推流給流媒體服務器，服務器無法訪問IP復用器，杜絕了從外網入侵內網的可能性。

臺站端的嵌入式計算機開啟防火墻，關閉外網所有進站端口，拒絕外網的任何訪問請求。通過登錄VPN安全與樞紐臺的流媒體服務器連接，且只允許拉流程序訪問流媒體服務器的RTSP服務端口，其他出站端口全部關閉。且只有在應急時候，該計算機才會通過移動通信網絡連接外網，平時處于斷網狀態，從而保證了信息安全。

四、架構拓撲

基于移動通信網絡的廣播電視信源應急傳輸方案的總體架構如圖1所示，整個系統分兩大部分組成：

一是樞紐臺總信源平臺端，負責提供廣播電視信源流媒體服務。因為是通過移動通信網絡傳輸，所以在樞紐臺數據機房的外網區域的云服務器中，劃出了一個虛擬機，創建基于linux系統的流媒體服務器。處在內網區域的IP復用器經過三層交換機，防火墻和網閘，IP推流方式將廣播電視信源TS流推給流媒體服務器。流媒體服務器實時接收IP復用器的推流，創建了一個RTSP服務，等待臺站端的連接和拉流請求。

二是臺站端，負責向總信源平臺的流媒體服務器拉取廣播電視信源TS流。臺站端新增一臺搭載linxu系統的嵌入式計算機，通過連接4G/5G智能手機連接到Internet上，然后登錄樞紐臺數據機房外網區域的VPN服務器，實現與樞紐臺總信源平臺的流媒體服務器進行連接和拉流請求，最后將拉取回來的TS流，再次通過IP推流方式，推送給臺站端的IP復用器，完成信源鏈路的傳輸。(圖1)

五、核心軟硬件實現

（一）信源總平臺流媒體服務器RSTP服務的實現

流媒體服務器搭載Ubuntu16.04系統，從github上的官方庫上下載最新的easydarwin軟件，解壓后打開EasyDarwin文件夾，在easydarwin.ini中可修改rtsp推流拉流服務端口，服務界面用戶密碼和端口號（如圖2所示）；配置好參數后，輸入./start.sh以服務方式啟動，可以打開瀏覽器輸入http://localhost:10008, 進入控制頁面（如圖3所示），RTSP服務成功啟動，實時接收內網區域IP復用器的推流，并等待臺站端的拉流請求。

圖1 基于移動通信網絡的廣播電視信源應急傳輸架構拓撲

（二）臺站端嵌入式計算機TS流轉發的實現

將最新的ffmpeg安裝包放進臺站端嵌入式計算機，進行解壓后，輸入./ffmpeg命令啟動ffmpeg軟件，然后輸入“ffmpeg -i rtsp://流媒體服務器IP:端口-c copy -f flv -y udp://組播IP:端口”命令，實現從流媒體服務器中拉取廣播電視信源TS流，并將TS流推送給臺站的IP復用器，完成廣播電視信源鏈路的傳輸。

圖2 easydarwin的參數配置

圖3 RTSP服務控制頁面

六、結語

本文淺談了一種基于移動通信網絡的廣播電視信源應急傳輸體系構建方案，在不改變原有信源傳輸通道架構的基礎上，在臺站光纖線路、衛星通信都出現故障的極端情況下，臺站維護人員通過4G移動通信網絡應急傳輸廣播信源，先恢復廣播的發射播出。待5G移動通信網絡全面覆蓋后，借助5G移動通信網絡增加一條廣播和電視信源應急傳輸通道，為臺站安全播出提供了更有力的保障，更提高了臺站安全播出系數。