DTMB 信源前端系統

吳煒穎，黃賢彬，黃樣華，韋偉軍，閆雙飛

（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺，廣西 南寧 530012）

0 引 言

廣西全區的地面數字電視（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）信源前端系統，承擔12 套中央電視節目、7 套廣西地方臺電視節目和8 套廣播節目集成分發至全區無線發射臺站的傳輸任務。為保障系統的穩定運行，確保全省（區）無線發射臺數字電視信號安全傳輸，廣西廣播電視無線傳播樞紐臺建設了一套高效率、高質量、高穩定性的DTMB 信源前端系統，進行全方位的監測，及時、準確地發現故障并解決，消除安全播出隱患，更好地為廣播電視節目的傳輸和覆蓋服務。

1 系統總體架構

DTMB 信源前端采用科學高效、安全平穩、智能切換、集中監測、便捷管理、全IP 數字化、預擴充擴展等先進理念，做到量大變小、多進少出、智慧智能、又精又細、又穩又牢，輕松實現對多路信號的匯聚、編碼、轉換、復用、碼流特征比對、自動切換輸出、實時告警推送以及臺站回傳音視頻實時監聽監看等功能[1]。DTMB 信源前端系統由主平臺和異地備平臺雙平臺組成，具備備平臺應急切換保護、鏈路傳輸冗余備份保護、碼流備份保護、節目備份保護四層保護功能，以及全信號實時監測報警系統保障，全方位地保護發射臺站信號安全，確保萬無一失。

DTMB 信源前端主平臺信號來源有點對點光纜傳輸、專用廣播電視信源環網傳輸以及衛星傳輸等，備平臺信號來源有專用廣播電視信源環網傳輸、微波傳輸及衛星傳輸等[2]，均具備多條鏈路、多種信號保障。

1.1 主平臺

作為地方無線發射臺主用信號，主平臺在硬件上采用1+1 冗余備份。主平臺具有3 路主備信號（主備衛星信號、主備IP 信號、主備點對點信號）。同理，主平臺備路信號也具有備衛星信號、備IP 信號、備點對點信號3 路信號。主、備路輸入信號分別經過主、備匯聚交換機進行匯聚后，將信號分別送到主、備IP 復用器進行三選一節目備份，主IP 復用器輸出兩路信號分別送至主、備IP 切換器。同理，備IP復用器輸出兩路信號分別送至主、備IP 切換器，主、備IP 切換器分別進行二選一作碼流備份。最終，主IP 切換器輸出信號到廣西各市縣鄉鎮的無線發射臺站，備IP 切換器輸出信號作為應急備份信號。主、備輸出均實現六選一自動切換，如圖1 所示。

圖1 主平臺信號配置

1.2 備平臺

作為主平臺的應急備份輸出，備平臺在異地搭建，是一個獨立系統，具備安全性、完整性、可靠性等特點，可有效預防突發性自然災害致使主平臺故障或鏈路故障造成的信號中斷。作為應急備份平臺，備平臺在硬件上不做1+1 冗余備份，但在信號鏈路上與主平臺一樣，采用IP 復用器進行多選一節目備份。IP 切換器將IP 復用器輸出的信號與主平臺應急備份信號進行二選一碼流備份輸出，保障主平臺與備平臺互備份。

2 系統功能介紹

2.1 四層嵌套保護功能

DTMB 信源前端系統具備異地平臺備份、傳輸鏈路備份、碼流備份、節目備份四層保護機制，充分保障DTMB 信源前端系統運行穩定，保障信號安全、節目完整。

2.1.1 異地平臺備份

異地平臺備份是在異地搭建一套獨立、完整的備份DTMB 信源前端系統，其輸出內容與主平臺完全一致。在主平臺因自然災害或其他外部原因出現故障，導致完全斷聯、隔離，無法輸出信號狀態下，由備平臺應急輸出信號至無線發射臺，保障臺站信號不中斷。

2.1.2 鏈路冗余備份

鏈路冗余備份是指為保障信號傳輸的安全和穩定，在廣電網絡保障光纜傳輸的前提下，結合實際，搭建專用的廣播電視信源環形網絡，重點保障傳輸鏈路安全穩定。廣播電視信源環形網絡由10G SDH 設備組網，采用返回式雙向1 ∶1 復用段保護（Multiplex Section Protection，MSP）保護技術，正常狀態下，主路由為工作路徑，備路由為保護路徑。當工作路徑故障，各節點間發送和接收業務無縫倒換到保護路徑，確保業務傳送的不間斷。當工作路徑恢復正常，業務自動從保護路徑倒換回工作路徑正常運行，實現單方向光纜中斷不影響業務傳輸，保障信號傳輸的穩定。環形網絡結構如圖2 所示。

圖2 廣播電視信源環形網絡

2.1.3 碼流備份

DTMB 信源前端系統采用先進的哈雷IP 切換器進行碼流備份。IP 切換器根據碼流信息中的290告警、節目PID 碼率、CRC 錯誤等進行二選一切換，并具備斷電直通功能。290 告警可以檢測到節目黑屏、靜幀、馬賽克、畫面不流暢等問題，PID 碼率門限則可以判斷每個節目的中斷情況。TS over IP 信號分別從網口1 和網口3 進入IP 切換器，在內部處理后經Switch 開關進行二選一，可選擇網口2 或者網口4 輸出。主信號從網口1 進入，備信號從網口3 進入，從網口2 和網口4 同時輸出。其中，網口2的信號用于往下傳輸，網口4 的信號傳輸至多畫面設備進行同步監測。碼流備份如圖3 所示。

圖3 碼流備份示意圖

2.1.4 節目備份

DTMB 信源前端系統采用IP 復用器對主平臺6 路信號進行互備份[3]。主平臺3 路主信號進主設備、3 路備信號進備設備，經過主備IP 復用器三選一節目備份和主備IP 切換器二選一碼流備份后，最終實現六選一輸出。在節目復用過程中，利用IP 復用器節目備份功能做節目備份處理，根據每套節目有效碼率判斷節目是否中斷，保障每個節目都能自動切換，不因單個節目信號丟失而造成停播，如圖2所示。

2.2 主、備平臺全信號實時監測功能

主、備平臺信號經過IP 化改造后，各節點信號接入監測系統。

主平臺建立自動化監測系統，實時監測DTMB前端系統的碼流故障和節目故障。發生碼流中斷、節目中斷、節目靜幀、無音頻、無視頻等故障時，系統立即將告警信息推送到告警多畫面設備上，以大屏的方式呈現，同時附有聲音提示告警。值班人員或運維人員可以根據故障信息，有效、及時地處理問題，排除隱患，保障安全播出。

備平臺作為無人留守機房管理，節省人力維護。為保障運行穩定，備平臺同步輸出一路信號至主平臺進行實時監測，及時發現異地備平臺故障信息，并按應急預案處理，防患于未然，保障安全播出。

3 DTMB 信源前端系統關鍵技術

3.1 碼流比對技術

DTMB 信源前端系統的最終目的是傳輸安全、完整、可靠的信號給各無線發射臺[4]。為能了解信號最終到達發射臺情況，選取一個臺站，通過微波鏈路將臺站信號返傳回主平臺，與監控平臺輸出信號做實時碼流比對，實時獲取臺站信號狀態，避免出現傳輸鏈路中間環節出現故障導致平臺輸出信號正常而臺站端接收信號異常的情況出現，進一步保障臺站信號完整、安全。

3.2 全IP 化技術

IP 化通信技術是全球主流傳輸方式，具備布線少、結構精簡、管理方便、適應網絡、支持業務擴展等優點。DTMB 前端信源系統與時俱進，信號匯聚、轉發、復用、輸出、監控等傳輸方式均采用IP 化技術[5]。隨著業務的不斷發展，IP 化技術能夠給后期業務擴展提供便利。對于增加的業務，只需要使用雙絞線或者尾纖接入交換機，即可完成業務擴展。

4 結 語

針對廣西無線發射臺站點多、覆蓋面廣、用戶分散、用戶量大、維護難、人工成本高等問題，廣西廣播電視無線傳播樞紐臺對DTMB 信源前端系統進行了應用性研究，采用先進理念，實現對多路信號的匯聚、編碼、轉換、復用、碼流特征比對、自動切換輸出、實時告警推送、臺站回傳音視頻實時監聽監看等功能。經過近三年的應用與服務，DTMB信源前端系統高效率、高質量、高可靠特性逐一展現。預留性的接口設置，為今后功能擴充提供有利準備；全方位的信號監測，及時準確發現故障并解決，消除安全播出隱患，大幅度降低設備運維成本，提高生產效率。DTMB 信源前端系統具有一定的先進性、前瞻性和應用推廣價值，能夠為進一步保證安全播出工作做出重要貢獻。