云南廣播電視臺總控傳輸信號切換系統(tǒng)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(wǎng)絡多媒體技術的迅猛發(fā)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(tǒng)廣播電視技術的發(fā)展和進步[1]，廣播電視傳輸數(shù)字化、IP化趨勢越來越明朗，地面數(shù)字電視傳輸高畫質(zhì)、大通信量級、兼容性好的優(yōu)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(tǒng)，本文將就設計理論和實踐經(jīng)驗展開討論。

1 傳輸及切換系統(tǒng)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(guī)定》[3]及實施細則要求。

（2）傳輸高清電視直播IP流，保證網(wǎng)絡之間數(shù)據(jù)文件的高效傳輸與文件傳輸?shù)臒o毒、安全、完整[4]。

（3）在新臺站點內(nèi)，有主備兩套編碼復用系統(tǒng)，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(tǒng)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(wǎng)絡公司，并且每條路徑中都EM、EB的主備信號。

（8）在省網(wǎng)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(tǒng)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(jīng)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(tǒng)切換后信號a、b經(jīng)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(wǎng)絡公司設計圖

省網(wǎng)絡公司：

（1）主備光傳輸?shù)竭_省網(wǎng)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(jīng)過網(wǎng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(guī)劃

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

（2）傳輸協(xié)議：考慮到所有二選一需要斷電旁通功能，使用IGMP v3協(xié)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(xié)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(guī)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(tǒng)選用的二選一切換器有Dat a1、2、3、4共四個數(shù)據(jù)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(jù)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?shù)男盘枺Ｕ现髀沸盘枱o中斷。即使主備光傳輸同時發(fā)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(tǒng)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(xiàn)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(jié)點的交換機都采用堆疊的方式做冗余配置，且交換機狀態(tài)可監(jiān)控，出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)這樣一種情況：當主光傳輸系統(tǒng)故障時，省網(wǎng)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(huán)節(jié)， 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(diào)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(jīng)建成并投入使用，該系統(tǒng)的建成，為新臺安播工作提供了強有力的支撐，大大節(jié)約了人力投入，在信號傳輸?shù)年P鍵節(jié)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。