陕西广电数字电视IP平台方案

1数字电视IP平台方案（初稿）第一章、数字电视IP平台项目背景1.1有线电视发展趋势2010年1月13日，国务院常务会议提出了三网融合的阶段性目标，即：2010年~2012年重点开展广电和电信业务双向进入试点，探索形成保障三网融合规范有序开展的政策体系和体制机制；2013年~2015年，总结推广试点经验，全面实现三网融合发展，普及应用融合业务，基本形成适度竞争的网络产业格局，基本建立适应三网融合的机制和职责清晰、协调顺畅、决策科学、管理高效的新型监管体系。目前有线电视业务面临着来自互联网、电子阅读等多种媒体体验方式的冲击，但毫无疑问，电视对用户的影响力仍然是最大的。而随着有线电视业务在传媒方式上的大力革新，其内容形态已远远跨越传统电视的范畴，互联网视频、手机电视等新媒体业态正在加速有线电视业务的延伸。而高清、3D技术由于产业链的日益成熟也反向助推了相应技术的革新。这些不同特性、不同内容但又相互依存的业务体系加速促进了有线电视业的网络化进程。为了符合三网融合的时代战略需要，基于发展的要求，应充分利用我国广播电视网宽带网络资源，建成中国下一代广播电视网（NGB），使之成为以“三网融合”为基本特征的新一代国家信息基础设施。21.2IP平台的必要性1.2.1IP技术优势随着数字电视的快速发展，前端系统处理业务的逐渐增多，原有系统的全ASI架构已经显得过于局限，给系统扩容和管理维护带来了诸多不便。从技术的发展趋势分析，融合网络是未来网络架构的主流发展趋势，IP技术使得信息汇集和现有网络整合成为可能。1.1采用千兆高速IP网构架有线电视综合网络具有技术成熟、服务可靠、设备简单、高速、廉价、集成化、智能化、可升级、高传输带宽、双向化的优点，能够高质量、智能化地实现多功能业务。1.2IP化的数字电视前端系统进行码率修整、备份方案、信号切换、码流重组，都可以超越机械和手动，超越部件和子系统，灵活的进行调度和配置。1.3IP平台的高集成度，内置软交换取代了复杂庞大的矩阵，高度集成的系统取代了分体的系统，简单的IP化布线（光纤、双绞线）取代了繁复的ASI布线。所有的业务都使用以太网接口，通信的基础是IP包的交换，所以它能够端到端地在网络上传输各种业务。由于IP网络的高传输带宽、通道的双向性，协议的统一性和流量的不对称性和对多点组播协议的支持，使它可以完成视音频信号的传送，实现网络之间的无缝连接，它在支持双向网络，开展VOD等双向业务的时候就有天然的优势。依靠光纤的高带宽和简单的优先级方案，还可以基本解决服务质3量（QoS）问题。1.2.2IP平台应用情况1.2.2.1各省网情况根据前期技术交流的情况，目前在完成数字电视整合省份中，贵州省网（省中心及所有地市）、河南省网（省中心及18个地市）、新疆（省中心及所有地市付费平台节目）采用全IP架构数字电视平台。除上述省网外，在深圳天威、重庆市网等业务发展较好的地市级网络，数字电视平台均已采用IP架构平台。另外四川省网、河北省网、黑龙江省网、甘肃省网等均有计划建设数字电视直播IP平台。1.2.2.2公司应用情况省前端数字电视高清直播平台在信源接收、节目复用、高清编码等业务处理环节均基于IP组播方式进行节目调度分发。高清互动平台的回看、时移等业务的节目源信号均通过IP组播方式从数字电视前端送至互动平台媒资采录系统。高清互动平台从省前端至各分前端的视频节目数据流也是基于IP网络实现的。1.3现有平台存在的问题自2003年数字电视平台开始建设，经过多年的运行，传统ASI4架构平台的不足和缺点日益凸显出来，并且随着设备的长期运行，系统故障率逐渐增高，目前数字电视平台存在以下问题。1.3.1节目调度分发灵活性不足目前数字电视平台基于ASI架构组网，设备间的互联必须通过电缆连接，实现节目信号的传送和调度。采用ASI架构“硬”连接方式的数字电视前端，是典型的“电路交换”架构方式。对于省级数字电视省总前端，需要布放大量的电缆才能实现大容量节目内容的调度分发。采用电缆连接方式，设备端口间为固定的对应关系，前端节目因业务变化调整时，需要逐级调整“电路”走向，改变电缆连接关系或新增电缆，还有可能出现因设备无空余端口，影响节目调整的情况。1.3.2设备老化问题数字电视平台自2003年开始建设，省前端系统在网设备已累计运行超过8年时间。随着设备的长期运行，故障率也逐年提升。虽然省公司已准备备板备件，用于故障处理和抢修，但在网的主要核心设备——华为DTX8800系列产品（复用、加扰器、适配器）、DTX8200系列产品（QAM调制器）自2011年开始停止销售和生产，后期将停止设备维保。为保障全省数字电视平台稳定运行，业务持续发展，需建设基于IP架构兼容现有平台的数字电视前端系统。1.3.3系统集成度低，难以备份采用ASI架构的数字电视前端设备，受端口对应关系及数据转发5能力的限制，单台设备需要多个物理端口才能实现单路节目传输流的复用、加扰。仅为满足全省统传节目的复用、加扰，在省前端已安装复用加扰器20多台，占用大量的机柜空间。如果建设基于ASI架构的数字电视前端备份系统，由于设备集成度低，备份系统的设备规模与原系统基本相同；为实现主、备系统的切换，需增加切换系统，造成前端系统组网更加复杂、占用更多的机房空间。6第二章、技术方案2.1技术方案编写依据本技术方案的编写，遵循以下技术规范及相关标准。2.1.1技术规范标准ISA、NGOD、IMS架构技术规范和标准3GPP&TISPAN《IMS架构技术标准》TimeWarnerInc时代华纳《ISA架构技术标准》Comcast《NGOD架构技术标准》MPEG-2/4，H.264、AVS编码标准技术规范ISO/IECJTC113818《MPEG-2音视频编解码标准》；——1994ISO/IECJTC114496-1、2、3、4、5《MPEG-4音视频编解码标准》；——1999JVTMPEG-4AVC/H.264《MPEG-4AVC/H.264视频编码标准》GB/T20090《AVS——信息技术先进音视频编码》GY/T134一1998《数字电视图象质量主观评价方法》GY/T228--2007《标准清晰度数字电视主观评价用测试图》GB/T14919-1994数字声音信号源编码技术规范GB-T18119-2000低比特率通信的视频编码HFC网络技术规范、IP网络技术规范7GY/T180-2001《HFC网络上行传输物理通道技术规范》GY/T200.1—2004《HFC网络数据传输系统技术规范第1部分：总体要求》GY/T200.2—2004《HFC网络数据传输系统技术规范第2部分：射频接口及协议》Y.1001《IP总体框架——电信网络和基于IP网络技术融合的总体框架》Y.140《全球信息基础设施——互连参考点》YD/T1170-2001《IP网络技术要求—网络总体》《面向下一代广播电视网（NGB）电缆接入技术（EoC）需求白皮书》——国家广播电影电视总局科技司2009年5月18日RFC4445MDI(MediaDeliveryIndex)媒体传输质量指标2.1.2系统设计原则2.1.2.1标准化和开放性整个系统应基于在开放的架构和标准的协议之上，采用统一的国际标准和工业标准，亦能很好的符合国标及广电总局制定的相关行业标准，同时提供与外部系统之间开放的协议接口，满足与其它相关系统相连接的不同需求，整个系统采用开放的系统架构，支持业务组件的可拆卸和可替换。82.1.2.2先进性和实用性系统设计采用先进而科学的理念、技术和方法，在稳定性、可靠性以及流畅性方面达到业界一流水平。系统可以支持多种先进的编码格式。2.1.2.3安全性和可靠性系统设计在考虑技术先进性的同时，还从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理及维护等方面重点保证系统运行的可靠性和稳定性。采用故障检查、告警和处理机制，保证数据不因意外情况丢失或损坏；采用灵活的任务调度机制实现负载均衡，达到最大的平均无故障时间。必须在设备层、链路层、路由层及业务层等多个层面实现热备份，并且具有毫秒级切换能力，且具有其它相应的安全保障机制。2.1.2.4灵活性和可扩展性按照全网数字电视IP平台规划，省、市、县三级平台将分阶段完成。系统设计中应在安全可靠的前提下充分考虑灵活性和可扩展性。系统硬件、软件采用模块化设计，将来随着业务种类的增加和用户数量的增长，能够实现可预见的平滑升级（包括软硬件、网络规模及业务拓展等）。2.1.2.5可管理性系统具有先进完善的运行管理和监控功能，对主要设备提供性能9检测、记录、告警，并可以自动诊断和恢复，在主用设备发生故障时可以无缝隙地切换到备用设备，不影响正常业务的运行。2.1.2.6集成度系统设备应具有较强的业务处理能力和较高的集成度，可在目前有限的机房空间内部署，并节约用电功耗。2.1.2.7最优性价比方案的设计和设备选型应充分考虑到视频传输业务特点、业务发展需求、OTN网络架构及分阶段实施可能性，在安全可靠的前提下，具有能充分满足未来业务发展需求的性能，充分利用和整合现有基础设施资源，实现资源共享，确保建成后的整个系统具有最高的性价比。2.2总体规划：2.2.1建设需求2.2.1.1标准开放的体系架构数字电视IP平台遵循DVB标准，各业务模块（设备）必须采用业界通用标准接口，并符合DVB、MPEG、IP组播协议、IPv6等相关规范和标准，保证系统可扩展，降低公司投资风险和平台运营风险。102.2.1.2全网分组交换数字电视IP平台省前端业务调度分发、省市县三级前端的节目调度分发均采用IP分组交换方式。单节目传输流、复合节目传输流调度分发采用IP组播方式，通过IP分组交换的QOS保障措施确保用户观看节目时视频质量（QOE）。采用IP分组交换、组播承载方式的调度分发系统，提高平台的转发效率，降低系统组网复杂度，提升平台运行的可靠性和灵活性。2.2.1.3支持多种编码格式数字电视IP平台满足现有MPEG-2和H.264的标清、高清编码格式外，可扩展至支持多种收视终端、协议的编码格式需求，支持高清互动平台对多种编码格式的需求。2.2.1.4平台设备冗余备份为保证数字电视节目的安全播出，数字电视IP平台关键业务模块设备均采用双机热备份方式，避免单点故障、提高关键设备的可用性。业务调度分发基于全路由保护的IP数据网和环网保护的省、市OTN传输网，提高传输通道的安全性、可靠性。2.2.1.5平台业务集中分发，全网三级运营数字电视IP平台省前端完成全省基本包节目、付费节目的接收、复用、加扰等业务环节，加密后的节目传输流通过省前端核11心调度分发系统经省干OTN网络送至地市分前端。地市分前端接收IP组播承载的数字电视传输流，经过直播IPQAM设备调制为射频信号后，接入本地HFC网络送至用户端机顶盒。县级数字电视分前端通过各地城域OTN网络接收地市分前端分发的统传和地市节目的组播IP信号，接收到的IP组播传输流通过IPQAM调制为射频信号送入本地HFC网络。2.2.1.6新老平台相结合，平稳过渡数字电视IP平台建成后，ASI架构数字电视平台在一段时间内仍然是数字电视业务主用系统平台。省前端IP平台的部分直播业务模块可作为ASI平台的备用系统提供节目信号；分前端通过射频开关实现IPQAM信号与原QAM信号的主备切换。在数字电视IP平台试运行稳定后，省前端数字电视IP平台将作为主用播出平台，ASI平台作为备用播出平台，并保持两个平台的业务配置参数一致。数字电视分前端IPQAM输出的射频信号作为本地播出主用信号，原QAM信号作为备用信号。数字电视IP平台县级前端建设，实现数字电视节目本地调制播出，解决地市至县级数字电视射频信号远距离传输后可靠性、稳定性相对较低的问题。122.2.2业务规划数字电视IP平台系统主要包含信源接收系统、预复用/码率修整系统、复用加扰系统、调度分发平台、分前端业务处理系统等主要业务处理模块，并与原数字电视平台共用条件接收CA系统、电子指南EPG系统、台标字幕插入系统、数据广播系统、股票播发系统等业务模块。数字