AllIP架构高清电视平台

摘 要：高清业务在不断增长,而传统电视平台在带宽方面受到限制,无法开展高清互动、数据业务,使得传统有线网络运营商正在逐渐失去新新人类用户群,面临着前所未有的挑战.本文提出All IP架构高清电视平台建设方案,使用先进的高清解码再编码技术、统计复用技术等多种领先的技术和设备,能有效提高HFC网络带宽利用率,实现传统广播业务与双向互动业务、宽带网络电视等业务的无缝融合.

关 键 词 ：高清电视 IP 网络建设

中图分类号：TN93 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0034-02

随着互联网和通信技术的不断发展,广电行业和其他通信运营商之间的竞争加大.同时,高清业务的增长对传统有线网络运营商提出了前所未有的挑战,传统的网络已不能满足用户日益增长的需求,企业面临着用户流失的压力.为了应对这种压力,相关的企业也在致力于研究新技术、新产品以顺应市场的发展,高清数字电视平台就是其中之一.而All IP架构的电视平台建设方案,使用先进的高清解码再编码技术、统计复用技术和丰富的冗余备份措施等多种领先的技术和设备,是建设单位的一个良好选择.

1.All IP架构电视平台技术详解

All IP架构高清电视平台以高清解码再编码技术为主导,以统计复用技术和冗余备份等技术为辅助,所有信号均封装的IP数据包中通过IP方式进行传输.结合目前市场上已有的设备,其为技术分解（如图1）.

图1中,现有的高清直播卫星通常有中星6B、亚洲5号、鑫诺三号等,其信号输出格式多为MPEG-2和H.264格式HD高清视频信号,考虑到广播电视网目前可用频点资源少,传输带宽较为紧张,需采用单套节目带宽需求仅为8M左右的H.264格式HD高清视频信号作为传输信号.对于接收到的MPEG-2格式HD高清视频信号,按照先解码再编码的技术先将输入MPEG-2 HD视频信号解码为HD-SDI基带信号,然后再进行H.264 HD编码,这样可以充分保留原有的视频质量,避免直接转码过程中产生信号质量劣化.

在获得所需的H.264格式HD高清视频信号后,应对视频信号进行复用加扰,将所需要播放的高清节目按照带宽分别复用到不同频点之中,一般来说一个频点可复用三套高清节目.同时,由于现有数字电视可采用CAS的方式进行加扰（加密）,以避免终端用户私自接入信号收看.

复用加扰后的信号流通过数据交换机以IP方式传输至目的地机房,在机房可通过IPQAM调制器将以IP方式传输的H.264格式HD高清视频信号调制成RF（射频）信号,最后通过广电同轴电缆网络传输至用户家中,用户可通过高清机顶盒﹢高清电视机进行节目观看.

2.All IP架构电视平台的优势分析

（1）先进性.

前端高清节目信号处理采用全IP结构.从卫星接收机的输出、转码器（再编码器）的输入和输出、复用加扰平台的输入和输出、传输平台,一直到边缘QAM调制器的输入,都采用灵活的IP架构.与传统的ASI信号架构前端相比,全IP架构前端设计可以使传输带宽达到T比特,传输距离能任意扩展,备份、路由简单易行,而且可以更加方便地与互动电视平台共享媒体资源.标准网络接口的设备能方便地实现远程管理和业务数据互通,传输数据采用了通用的统一传输媒介,能够有效降低链路转换带来的运营成本提升和安全隐患.标准IP组网的可扩展性和可靠性也为前端播出系统提供了良好的发展空间,为广电网络构建统一的多业务平台.并且,对于实现广播平台与互动平台、VoIP、等多种业务平台的融合和无缝集成,实现有线运营商从单一广播业务提供商向MSO（多业务运营商）的转型,奠定了坚实的网络基础.

（2）全冗余备份机制.

系统的各个部分均采用基于IP架构的冗余备份设计,集经济性和先进性于一体,各个组成部分均采用热备方式组网,如复用加扰器、传输交换机等采用1∶1热备,转码器子系统采用N∶1热备,既提高了系统的可靠性,又降低了成本.除设备级冗余备份外,从信源设备的输出、复用加扰器的输入和输出、转码器的输入和输出和QAM调制器的输入等,都实现了端口（链路）级的备份.同时,辅以节目备份、IP Socket备份、节目应急垫播等多种级别的备份,确保前端平台的不间断运行和业务的不间断播出.

另外,与传统ASI切换矩阵相比,传统ASI切换矩阵要求n路输入、n路输出.而All IP架构的前端采用的备份机制更加高效、可靠,即采用的热备份方式,使所有IP信号采用组播方式按1∶1分别输出至主备交换机,方便输出信号的灵活选择和快速恢复.

（3）创新的视频处理平台.

通过将输入MPEG-2 HD格式信号转码为H.264 HD,比起传统广播电视采用的MPEG-2格式,降低了网络带宽的占用.根据市场已有的产品,可选用H.264转码器内置高品质解码模块的设备,在同一台设备内完成信号的解码和再编码,而不是直接转码,能降低节目码率而不牺牲视频质量；采用的LookAhead（预视）技术和De-Blocking、输入降噪等视频预处理技术,能消除输入信号中存在的块效应、蚊噪等缺陷对转码输出视频质量的影响.

（4）高性能、多功能、灵活升级和易于扩展.

单台转码器（目前市场上已有）支持4路高清节目的高配置再编码和统计复用处理,统计复用技术可在不降低视频质量的前提下,使单频点传输更多的电视节目.

（5）环保节能.

可采用高集成度和多功能的设备,意味着需要管理的设备更少,所需机架空间更小,故障发生几率更小,能耗更低,管理维护工作量也会更低.

（6）多功能、统一、自动化的网管平台.

从单个平台集中监控到配置前端设备和业务,无需单独操作单个设备.自动实现故障的冗余切换,无需人工干预.

3.结语

为顺应视频广播节目的高清化发展趋势,需要从架构、技术、功能和平台的可靠性等方面考虑,研究设计出一个多功能、高可靠、高扩展性的高清广播电视业务平台,为广电企业未来向节目高清化发展、多业务融合、全IP的转型和升级奠定坚实基础.All IP架构的网络建设方案,使用先进的高清解码再编码技术、统计复用技术和丰富的冗余备份措施等多种领先的技术和设备,能效地提高HFC网络带宽利用率,促进前端平台的迁移和升级,是有线运营商的一个可选网络建设方案.