【摘要】 在三网融合的大背景下，IPTV在广电行业的发展上拥有很好的前景，贵州广播电视台IPTV集成播控平台项目已建成并投入使用，本文重点从系统总体架构、信号流程、系统安全方案几个方面进行介绍。
【关键词】 IPTV集成播控平台系统架构 信号流程 多画监看系统
一．项目介绍
IPTV是目前传统电视行业发展的新趋势，是具有三网融合特点的新媒体业务之一。贵州广播电视台IPTV集成播控平台建设完成已经两年多了，随着这两年来的发展，用户量的不断增长，现已突破500万用户，整个系统平台也在不断的完善和优化。
贵州广播电视台IPTV集成播控平台的信源来源于三大部分，全国主要的直播信源主要是通过卫星接收机解密获取；本地省台的9套节目信源通过本地获取；省内的地州频道和自办节目信源主要通过光纤传输获取，将节目内容传送至三大运营商，再通过各自个性化的EPG送到用户家中。
系统建设多屏监控，对直播节目进行实时监测，保证安全播出。总体要求系统满足高质量、高性能、易用性、开放性、扩展性和安全稳定性。
二．系统总体架构
贵州广播电视台IPTV集成播控平台系统主要由卫星接收机、在线编转码器集群、交换机、IP切换器、多画面监控系统、防非系统、网络安全系统、存储系统、内容生产配套系统等组成。
系统整体框架如图1所示：
1.前端系统
IPTV前端接收系统是将卫星中频信号通过卫星接收机解密后，编解码后以IP组播方式传输。根据需求，中星6B水平接收15路通道，6B垂直接收24路通道，6A水平接收16路通道，6A垂直接收25路通道，亚洲五号接收2路通道，其中42路通道为免费节目，40路加密通道，每个通道配置一个CI插槽，共82个通道。
根据目前实际接收节目的数量，配置5主+1备（共6台）卫星接收机（DXP-3000D），1台单机支持接收24路清流卫星数字电视信号；1台1U单机支持接收16路清流卫星数字电视信号，4路加密节目；3台1U单机支持接收12路加密节目。5台卫星接收机共配置20块卫星接收板卡和10块解扰板卡，每块接收板卡卡配置支持4路卫星数字电视信号解调，每块解扰板卡，支持接收4路加密节目解扰。
配置4主（共4台）流金岁月接收解码一体机，单独接收CCTV3、CCTV5、CCTV6、CCTV8四个频道卫星数字电视信号。
根据62号令要求，考虑主备卫星的安全性，在金阳配置了备信源接收系统，备路和主路相同的卫星信源；因应对日凌等相关天气影响的需要，还配置2主 +1备（共3台）中星九号卫星接收机，作为卫星级别备份信号，对部分频道作为第三备份信源。
2.直播转码业务
针对直播转码业务，需要满足实现总共150路的实时转码能力，总体能力按照68路高清信源一进一出（1080P），和82路标清一进一出转码设计。
采用5主+5备（共10台）在线编转码器实现相应的转码任务，另外，还配置1主+1备（共2台）集群管理器对编转码器的集群管理工作。
具体的部署策略为：5台完成68路高清节目1进1出转码、完成82路标清一进一出转码。所有设备配置8通道SDI高标清采集卡和4通道ASI信号采集卡，对7路的SDI信源和1路ASIMPTS信源进行编码，对68路UDP信源进行转码，另配置5台备份设备，完成5+5的冗余备份。配置2台集群管理服务器主备，完成对在线编转码设备的管理、任务调度及监控等功能。
3.信源切换系统
针对主、备路信源切换的需求，采用了3+3冷备（共6台） IP切换器来完成189路高标清切换。该IP切换器可以支持最大63路主、63路备及垫播的IP码流切换。板卡实时监测IP码流状态，根据设置的策略，可自动完成主、备、垫切换，也可以设置手动切换。支持主路网口断电直通功能，适用于各种IP码流应急切换场合，极大的保证了安全性。
4.多画监看系统
针对业务的可持续性发展要求，监控系统配置有冗余，可以对112路高清和118路标清，一共230路的频道监管能力，通过IP视频多屏监控系统进行拼接合成及画面质量分析，推送至大屏、PC端和移动端，实现多渠道画面监看及故障告警提示等功能，系统同时支持直播节目录制，以便对故障点前后节目内容进行回看和记录。
我们采用5主+5备（共10台）多画管理器完成对信源端实时监控，单台最多可以支持96路高清或者192路标清的监管，在多画服务器上面部署监控收录系统软件，对重点直播频道进行全时段24小时收录，对非重点直播频道仅对故障时段进行时长10分钟的故障收录，采用8台OPS，将监看的频道投至大屏，以供值班人员实时监看，利用已有工作站和音箱系统，实现声音告警输出，还可以使用iPad等移动终端进行远程监看。
5.交换机
交换机包括信源交换机1主+1备（共2台采用堆叠方式），汇聚交换机1主+1备（共2台采用堆叠方式），输出交换机1主+1备（共2台采用堆叠方式）实现三层交换机的结构，分别对信源、编转码器以及IP切换器输出的流进行数据交换，针对信源端卫星接收设备的输出及管理、直播转码平台的输入输出及管理、多画面输入及管理的需要来进行部署。
还包括核心路由器1主+1备（共2台采用堆叠方式），将信号送往三大运营商。核心交换机1主+1备（共2台采用堆叠方式）进行存储管理以及对备信源的流进行数据交换。
6.内容生产系统
针对内容生产系统的需要，要求满足最多10路高清信源的并发收录，每天50小时的高清内容生产制作，采用1台Arc-Video-MediaFactory-Cmd-2102对整个内容生产系统相关能力组件进行管控，采用2台收录服务器实现最多30路高清源码收录任务。另外，我们配置1台集群管理服务器，实现对收录服务器的集群管理工作，形成2+1的冗余备份机制。
系统配置1主+1备（共2台）离线转码设备实现相应的编转码任务，单台可以实现高清8倍速生产能力，即单台可以实现每1小时可以生产8小时的节目内容。在实际生产环境，可以用时用两台离线转码设备进行生产，实际复合生产能力为16倍速，另外在收录集群管理服务器上部署云转码集群管理软件，对2台离线转码器进行集群管理。
三．信号流程
1.主信源流向
（1）通过楼顶卫星天线接收信号后通过功分器复制分发到接收机；
（2）通过接收机解扰、解码后以IP流输出到信源交换机；
（3）信源交换机将信号转发到在线编转码器进行编转码，支持SDI、ASI和IP信号，贵州省台和贵阳市台的信号直接入在线编转码器，在线编转码器通过集群管理器来进行任务的调度、分配和管理；
（4）通过汇聚交换机把从在线编转码器传送来的信号进行汇聚后转发到IP切换器（进行主、备、垫的切换）；
（5）经过IP切换器送出的信号进入分发交换机后分发两路，一路通过核心路由器送到运营商经过宽带送到用户，另一路送到多画面系统，压缩后通过OPS到电视墙上，加上声光报警作为监看信号。支持远程监看功能。
2.异地备份系统
金阳异地备份系统包括中星6A、6B、亚洲五号，及一套接收系统，信号通过接收机解扰、解码后传送到核心交换机，接着传送到信源交换机后信号再依次传递下去。
四．系统安全方案
1.系统备份和容灾方案
（1）链路方面：为保障播出安全，系统采取主备路双链路备份方案。省台卫星接收天线接收的6A、6B信号作为主路信号，中星九号信号作为部分节目的备路信号，金阳新媒体公司接收天线接收的卫星信号作为备路信号，多路信号冗余。
3家运营商均采用主备或主主形式的光纤，从我们的核心交换机和核心路由器上进行了接入。
（2）重要设备方面：设备操作系统采用Linux系统，防止病毒入侵；设备本身提供声光报警。
在线实时编转码，由于在时间上是不可逆的，因此其业务运行安全是第一重要的。在线多屏编转码系统，提供了设备级、信号级、系统级、管理级上的全方位安全保障措施，确保任何异常情况下的安全在线编转码。双电源冗余，支持热插拔；提供六个千兆以太网口。满足输入、输出、通讯独立网口的双路安全，每双网卡采用冗余绑定。
对天线增加滤波器防止5G干扰，在省台不同楼层加装天线，实现多路天线冗余。
（3）信号方面：支持主备异构信号源，主/备路信号的音视频编码格式可以不一致；支持主备异构信号流协议，主机、备机信源失效时；支持自动加载垫片输出；支持手动启用主/备/垫片信源编码输出；支持优先使用主信源；支持不同网口双路镜像输出。
（4）系统级方面：采用集群网管控制器，对多个Live在线编转码设备实时集群管理，支持1+1、M+N两种Live设备安全备份策略，根据项目需求，集群控制器可采用1+1主备，双机心跳监测与接管倒换，即使集群控制器失效宕机，在维护时间范围内也不影响编转码设备工作。
（5）管理方面：记录信源故障、输出故障、设备内部故障等信息，完善的用户及权限管理，记录用户的所有操作日志；支持告警及日志信息导出；支持SNMP报警，被上层监控系统进行状态调用查询。
2.防止网络攻击 网络防火墙
（1）网络拓扑结构
①信源、汇聚、分发交换机主备做了堆叠，实现端口、带宽的扩充；
② 所有设备、线路都做了物理级备份；
③ 交换机、路由器，用主主、主备两种方式与运营商对接，实现负载均衡，软硬件备份，并且设备上配有冗余尾纤；
④ 定期对所有服务器设备进行安全合规性检查，进行漏洞扫描；
⑤ 日志审计系统每天会巡检、采集和检测系统日志，在下个季度二期会上线态势感知系统加强安全防护；
⑥ 启明星辰防火墙、IPS(入侵防御系统)已串接到网络保障网络安全；
（2）远程访问控制系统通过专用网络远程访问，安全设备是堡垒机（所有设备的访问都必须经过堡垒机）。
主要功能有：
① 审计(哪些命令是可以执行的，哪些是被禁止使用的)；
②最小化信任（更细颗粒度的权限管理与分配）；
③ 记录功能（输入的命令，操作的过程都会进行记录和录屏）。
（3）防非系统
监测参数内容：信号锁定状态、载波电平、载噪比（C/N）、Eb/N0（信噪比）、BER（维特比纠错前）。
实现功能：
① 监测卫星信源的锁定状态、载波电平、载噪比（C/N）、Eb/N0、BER（维特比纠错前）、连续计数错等，能实现声光（三色光）报警。
② 辅助排查目前在线告警过多的原因，是接收机的问题还是卫星信源的问题。
③ 切换：由于防非设备为博汇，而直播系统的切换器由当红提供，二者之间不兼容，所以当有非法信号干扰时不能自动切换，只能人工切换；若要实现自动切换，可将切换器换成博汇设备，二者兼容即可实现自动切换。
五．结束语
贵州广电IPTV项目已建成两年，经过了不断的测试及完善，系统上线至今整体势态较好，用户增长率呈较好趋势，整个系统的稳定性及安全性都具有一定的保障，我台IPTV集成播控平台的建成为新媒体的发展垫定了良好的基础，也为传统媒体的发展引领了新的方向。