李发枝
江苏省广播电视总台
进入2010年，IPTV产业的发展可谓是轰轰烈烈，市场调研机构iSuppli的调研报告指出，由于政府推动三网融合进程政策的出台,预计国内IPTV用户的数量将在今年实现翻倍。相关数据显示到2009年底，江苏地区的IPTV用户数量已突破60万户。
江苏省广播电视总台于2009年年末获得了江苏地区的IPTV运营许可，并立即开始建设IPTV头端系统，下面就我台IPTV头端系统中的直播频道的设计和实现进行介绍。
一． 系统概况
按江苏省广播电视总台IPTV系统规划要求，先期计划建成具备约70路电视信号的实时编转码、监看业务的直播系统。主要提供本台所有在播标清频道，以及央视开锁频道、各省级卫视以及部分加密频道等内容，其中本台现有14个标清频道采用SDI（嵌入音频）信号进行实时编码，其余频道采用TS传输流实时转码。整个系统的编转码方案采用MPEG-4 AVC/H.264 标准。
二． 直播频道方案选择
从最初与各厂家交流的结果来看，完成编转码的方案大致可归纳为三种：
1.全SDI方案
所有信源均采用SDI基带信号进行编码，优点是整个系统的实现符合广电系统的传统习惯，各环节的监看实现简单，系统维护、查障、应急等流程易于理解和操作；存在的缺点：系统间连线较多，需增加传统周边设备，需配置中型数字SDI矩阵完成系统冗余功能，对于卫星接收下来的MPTS流必须配置相应数量的解码器，整体造价较高。
2.SDI+ASI方案
本台标清播出频道采用SDI编码，其他所有卫星信号采用带有ASI输出的解码器，由后续的编码器进行ASI信号的解复用、H.264转码，此方案可以节省部分解码器数量，而为了实现编码器的冗余备份，需增加SDI矩阵和ASI码流矩阵，同时需要增加ASI信号的监看设备。
3.IP+SDI方案
本台播出频道依然采用SDI编码；其他所有卫星信号在前端采用带IP输出的卫星接收机。对卫星信号进行解调、解密后直接将MPEG-2 TS流封装成IP后输出；采用本方案整个系统间流程清晰、实现简单，适应发展趋势；但对传统的广电值班人员的要求较高，系统的查障、应急需要有较强的网络知识；
经过对以上三种方案的再三权衡，最终选择了IP+SDI方案。
三． 直播频道的系统设计
1.系统规划
根据系统中各卫星信号的统计分析，大部分信号均位于中星6B卫星上，部分信号位于鑫诺3号卫星，故系统中配置2面卫星接收天线，分别接收中星6B和鑫诺3号。因接收天线平台与机房距离较远，采用L-BAND光端机将卫星下行信号送至系统前端进行分配；
系统中配置1台32X32路标清SDI矩阵，用于接入本台所有在播频道，同时接入数路总控矩阵的输出母线作为信号源扩展；
配置56台卫星接收机，接收中央台、各省级卫视以及一些加密节目的接收，选用具有以太网IP输出功能的卫星接收机，支持主备输出MPEG-2 TS流，支持MPTS流输出，支持组播；并配置若干台具有多节目流解扰功能以完善加密节目的接收；
系统配置20台编码器，每台编码器均可编码4路信号，标配主备以太网输入和输出，其中6台选配SDI接口板。
2.系统框图
除本台在播信号采用SDI信号进行编码外，所有其他信号均采用MPEG-2 TS流进行转码，卫星接收机输出的主备IP信号分别进入主备交换机，再分别进入编码器的主备输入通道进行H.264编转码，其输出分主备两路进入主备输出交换机，最终以组播方式推送给合作运营商；
20台编码器由网管系统进行统一管理，可实现N+M的设备级备份方式（图中我台采用的是18+2备份），网管系统同时可对32X32矩阵进行管控，以便在切换到冗余编码器的时候对矩阵进行调度。
3.系统实施
（1）天线接收
系统部署2副天线，分别接收115.5°E的中星6B和125°E的鑫诺3号，鑫诺3号下行为水平单极化，系统中仍然按双极化进行施工，兼顾以后转星的可能性。
整个链路中预留有测试端口，方便链路检修、维护，并考虑了避雷措施；系统中引入了L-BAND 2选1，可对输入信号进行检测、切换，保证安全接收。
(2)分配解码
本部分共采用了4个4路有源功分和6个8路有源功分，除去功分之间级联需要，共可提供58路分配输出，可根据实际接收需要进行合理配置。
分配器与接收机之间设计有RF跳线器，系统中所有L-BAND信号均经过跳线器，可实现系统的应急操作，跳线器上还接入原总控系统内的L-BAND矩阵的输出母线，增加系统卫星接收的扩展能力；
接收机具有IP输出功能，可将解调、解密后的MPEG-2 TS流信号封装为IP格式，以主备两个独立的RJ45接口进行输出。
下图为系统中部分实施图，供参考：
（3）编转码实现
系统的编转码系统采用了英威公司的4CasterC4系列编码器，每个编码器最大支持4路H.264流输出，输入信号标配为IP输入，可选配SDI输入接口板，每个SDI接口板可以输入4路SDI信号，支持嵌入音频，我台共配置了14台IP输入编码器，可实现56个频道的转码，另外有6台编码器选配有SDI输入接口板，其中4台用于本台在播频道的编码，另2台用于冗余备份。编码器输出物理接口为双网口，并可以互为备份。
系统配置有网管系统，可对卫星接收机、编码器、输入输出交换机、SDI矩阵等相关设备进行统一监管、配置；同时将20台编码器、SDI矩阵组成了一个18＋2的冗余备份系统，系统正常工作时，18台主编码器正常编码工作，2台备份编码器处于在线不启动编码的状态，网管系统会把所有主编码器的编码配置信息以文件形式存放在网管主机中。当出现触发冗余启动的条件时，如输入信号源丢失、输出视频黑屏、输入音频丢失等，网管会自动停止故障编码器的4路编码，将原编码器的输入信号源切换（包括SDI矩阵调度切换）到备份编码器上，并根据相应的配置文件配置备份编码器，启动编码，完成冗余切换。触发条件及切换方式均可以灵活指定。
（4）监看系统
由于整个系统采用IP方案，其监看不同于传统的SDI方式，同时整个直播频道位于我台原总控机房内，由总控值班人员进行日常运维，而总控值班人员较少，且主要承担总控的值班任务，因此一个行之有效的监看系统显得尤为重要，针对现状，我们设计了四级监看，将整个链路的重要节点都纳入监看系统，可帮助值班人员明晰信号流程。 [Page]
如框图所示，第一级监看为L-BAND信号的频谱监看，可快速判别卫星接收状态，第二级监看为卫星接收机解码信号的监看，配置一台MPEG-2监看服务器，接入输入交换机，获取卫星接收机输出的MPEG-2 TS over IP流，并进行解码监看，第三级监看配置H.264监看服务器，接入输出交换机，获取编码器输出的H.264流，进行解码监看，最后一级监看（框图中未示出）配置多台IPTV机顶盒，进行闭环监看。同时在总控机房控制台上另配一台IPTV机顶盒，方便值班人员进行频道的轮巡，直观检测视音频信号状态。经过以上多级监看手段的配置，可帮助值班人员快速判断故障点，缩短故障处理时间。
四． IPTV直播频道安全播出的考虑
自直播频道正式上线以来，如何保障整个系统的安全播出给我们传统广电的工作者带来了新的课题，在与运营商的交流中了解到，虽然运营商方面对予故障的容错及处理的时间相对宽裕，但是基于广电人对安全播出的敏感及责任，我们依然致力于缩短故障时间。在直播频道正式投入运营数月后，根据系统实际的运维情况，以下几方面在系统建设中及后期运维中应该给予重视，这些措施的实现可以更好的保证安全播出：
1．异地天线备份
在我台70多路直播频道中，除了本台的频道播出信号外（编码器规划了16个频道，实际接入为14个），其余全部为卫星接收信号，约占70%，如此大的比例，一旦卫星接收出现问题，势必会造成大面积的停播，而卫星传输的干扰因素又较多：日凌、星蚀、C波段有地面微波干扰、Ku波段存在雨衰等等，因此建立一个异地接收天线系统作为备份手段，是非常有必要的，如果距离足够的话，可有效规避上述所列的干扰。
我台在经历今年的日凌干扰后，意识到异地天线备份的重要性，并利用总台隶属的演播基地的天线作为直播频道的备份，通过L-BAND光端机传回本台，并在后期增补了L-BAND的2选一切换器进行切换，极大的保障了卫星信号的安全接收.
2．维护力量
由于系统的架构所致，IPTV直播频道的主要通道设备如输入、输出交换机，编码器等设备的配置、调试及运维均涉及较多的的网络专业知识，我台直播频道在上线之初由于IP输出的卫星接收机、输入交换机的VLAN划分的原因，造成交换机不能实现组播，出现交换机流量超负荷，CPU占用率高的情况，进而导致输出断流，引发播出事故。因此，对于运维IPTV直播频道的技术人员需要较强的网络知识储备。
3．监控措施
由于频道众多，值班人员轮巡一遍亦需花费较长时间，借鉴广电系统末端信号监控的经验，我们在闭环监看的末端配置了信号级监控设备，对最终的视音频信号进行监控，对出现的静帧、静音等故障进行实时监控、报警，可更好的保障安全播出。
此外亦可将编码器、交换机等网管系统的相关信息引出到屏幕墙进行监看，直观的对各设备的工作状态进行监控。B&P