云南廣播電視臺總控傳輸信號切換系統設計

劉 屹，袁 航，施偉凡

（云南廣播電視臺，云南 昆明 650000）

0 引言

隨著網絡多媒體技術的迅猛發展，其在廣播電視技術中得到越來越廣泛的應用，這也能夠促進傳統廣播電視技術的發展和進步[1]，廣播電視傳輸數字化、IP化趨勢越來越明朗，地面數字電視傳輸高畫質、大通信量級、兼容性好的優點十分明顯[2]， 如何構建安全高效的IP化電視直播傳輸系統，本文將就設計理論和實踐經驗展開討論。

1 傳輸及切換系統設計

1.1 需求分析

（1）滿足廣電總局令第62號《廣播電視安全播出管理規定》[3]及實施細則要求。

（2）傳輸高清電視直播IP流，保證網絡之間數據文件的高效傳輸與文件傳輸的無毒、安全、完整[4]。

（3）在新臺站點內，有主備兩套編碼復用系統，簡稱EM、EB。

（4）EM、EB各自生成了主備復用流，簡稱em1、em2，eb1、eb2。

（5）EM、EB中各自主備信號做二選一切換。

（6）EM、EB編碼復用系統做二選一切換。

（7）編碼復用流需要通過光纖傳輸主、備和微波三條路徑送至省網絡公司，并且每條路徑中都EM、EB的主備信號。

（8）在省網絡公司對接收到的各條路徑中的信號進行二選一，最終輸出主、備兩路信號。

（9）全系統支持斷電旁通，無單點，各個信號間IP流不得串擾。

1.2 設計方案

為滿足上述需求，我們作出了如圖1的方案設計。

圖1 新臺站點設計圖

新臺站點：

（1）編碼復用主EM經switch1切換后，em1、em2二選一，輸出a信號，備信號a1直通em2，不切換，編碼復用備采用相同方式。

（2）編碼復用主備系統切換后信號a、b經switch3切換后，輸出主路信號a，備路信號b直通備路輸入信號。

（3）主備交換機各自做堆疊。

圖2 省網絡公司設計圖

省網絡公司：

（1）主備光傳輸到達省網絡公司后，a與a1信號二選一輸出a，b和b1信號二選一生成b信號。

（2）a信號經過網關成為下游的主路信號，b信號與微波信號二選一切換后成為備路信號。

總結：

（1）switch1和switch2完成編碼復用系統各自主備信號的二選一切換。

（2）switch3完成編碼復用主和備系統的二選一切換。

（3）switch4完成了主備光路的二選一切換。

（4）Switch5完成了光路與微波的二選一切換。

（5）整體系統從設備到傳輸路徑都采用了主備冗余，無單點存在，容錯率高。

1.3 組播地址規劃

（1）組播：在發送者和每一接收者之間實現點對多點網絡連接。如果一臺發送者同時給多個的接收者傳輸相同的數據，也只需復制一份的相同數據包。它提高了數據傳送效率。減少了骨干網絡出現擁塞的可能性。

（2）傳輸協議：考慮到所有二選一需要斷電旁通功能，使用IGMP v3協議需要在各個端口做端口映射，來應對斷電時候引起的端口改變，且下游設備有不兼容IGMP v3，故最后選擇IGMP v2的組播協議。

（3）邏輯整理：設主路由主路信號為a，主路由備路信號為a1，備路由主路信號為b，備路由備路信號為b1。要求保障主備輸出信號相同，后級設備可無縫使用，保障信號在同一交換機匯聚時不會串擾，即：a=b，a!=a1，b!=b1。

表1 組播地址規劃表

1.4 二選一切換器配置

（1）切換器功能介紹。如圖3所示，此系統選用的二選一切換器有Dat a1、2、3、4共四個數據口，其中Data1，Data3為輸入口，Data2，Data4為輸出口，且Data1和Data2，Data3和Data4具有斷電旁通功能。

圖3 二選一切換器示意圖

（2）配置拓撲圖。實際切換器設備中一臺設備同時完成高標清主備的切換，根據上面的設計圖和切換器示功能進行如圖4所示配置。

圖4 切換器配置拓撲圖

2 應急切換方案

2.1 切換器上游故障

說明：如圖5所示，Switch3上游設備信號故障時，可由Switch3完成切換，保證主路信號無中斷。

圖5 主編碼復用故障時的主路信號

2.2 光傳輸故障

說明：如圖6所示，當主路光傳輸故障時，switch4 可完成切換，使用備光傳輸的信號，保障主路信號無中斷。即使主備光傳輸同時發生故障，switch5依然可以切換到微波信號，下游備路依然可用。

圖6 主路光傳輸故障時的主路信號

2.3 其他故障

（1）二選一設備支持斷電旁通功能，整個系統設計也是在所有二選一同時斷電的極端情況下主備路仍然暢通，故二選一若出現軟件方面故障引起頻繁切換，可以采用斷電的應急處理方法。

（2）交換機：所有節點的交換機都采用堆疊的方式做冗余配置，且交換機狀態可監控，出現問題可及時處理。

（3）其余常見的安全播出應急處理與技術維護[5]，均可在冗余備份下，在緊急切換后得到相應處理，保障安全播出。

3 后期方案改進

問題：在后期使用過程中，我們發現這樣一種情況：當主光傳輸系統故障時，省網絡公司switch4 將信號切換到備路光傳輸來的信號a1上，此時在新臺switch3做切換，主路信號并不能恢復，必須依賴于switch4切回主路光傳輸。為了減少依賴環節， 使解決問題集中在switch3的切換上，我們在原來的方案上作出了改進。

改進：如圖7 所示，我們將a 1信號調換至switch3的Data4口，使a1信號為a、b信號的二選一后的輸出信號，b保持直通。這樣當switch3作出切換時，交換機主、備中的a和a1信號均會相應的改變，解決了上述問題。

圖7 改進方案

4 結束語

云南廣播電視臺新臺傳輸切換已經建成并投入使用，該系統的建成，為新臺安播工作提供了強有力的支撐，大大節約了人力投入，在信號傳輸的關鍵節點上起到了重要的保護作用，既能滿足安播要求，還能較好應對緊急情況下的快速處理要求。