孫劍峰內(nèi)蒙古廣播電視臺　內(nèi)蒙古　呼和浩特市　010050

內(nèi)蒙古廣播電視臺全媒體編碼傳輸平臺構(gòu)建

孫劍峰
內(nèi)蒙古廣播電視臺內(nèi)蒙古呼和浩特市010050

傳統(tǒng)媒體已經(jīng)發(fā)展到全媒體時代，廣播電視要為全媒體的不同平臺提供高質(zhì)量的節(jié)目信號，這對廣播電視節(jié)目信號的傳輸提出了更高的要求。文章以內(nèi)蒙古廣播電視臺具體實踐為例，介紹了全媒體背景下的廣播電視信號編碼傳輸平臺構(gòu)建。

全媒體編碼傳輸統(tǒng)計復(fù)用

科技的飛速發(fā)展使得傳播手段層出不窮，傳統(tǒng)媒體與新興媒體之間日益融合互通，全媒體內(nèi)涵在傳播領(lǐng)域的實踐中不斷豐富。全媒體的“全”不僅包括報紙、雜志、廣播、電視、音像、電影、出版、網(wǎng)絡(luò)、電信、衛(wèi)星通訊在內(nèi)的各類傳播媒介，涵蓋視、聽、形象、觸覺等人們接受資訊的全部感官，同時針對受眾的不同需求，選擇最適合的媒體形式，深度融合并提供超細(xì)化的服務(wù)，實現(xiàn)對受眾的全面覆蓋及最佳傳播。

1　多碼流、多格式編碼傳輸平臺設(shè)計

傳統(tǒng)廣播電視的播出手段較為單一，主要通過有線網(wǎng)絡(luò)、直播衛(wèi)星和地面廣播，對節(jié)目信號需求比較簡單，采用基帶傳輸或直接編碼傳輸都能夠滿足要求。全媒體時代傳統(tǒng)廣播電視對節(jié)目信號的需求發(fā)生了重大改變，需要面向多平臺多屏進(jìn)行內(nèi)容分發(fā)，這就要求廣播電視能夠提供不同分辨率不同碼流多格式的播出信號。建立一個安全可靠的高質(zhì)量多碼流、多格式編碼傳輸平臺就顯得十分必要。

1.1需求分析

編碼傳輸平臺不僅承擔(dān)著廣播電視播出節(jié)目信號向傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)、總局直播衛(wèi)星、衛(wèi)星上行系統(tǒng)的傳輸任務(wù)；還要為IPTV、手機(jī)電視、OTT、互聯(lián)網(wǎng)播出平臺等新興媒體傳輸高質(zhì)量節(jié)目編碼信號。需求如表1所示：

此外，在編碼傳輸平臺還要遵循以下原則：

（1）安全性：整個信號傳輸鏈路和設(shè)備全備份無單點故障。

（2）信號質(zhì)量：所有信號源編碼和傳輸遵循高品質(zhì)原則，滿足廣播電視高質(zhì)量播出要求。

表1　編碼傳輸平臺需求

（3）系統(tǒng)簡潔性：系統(tǒng)操作界面簡潔，操作過程簡捷高效，運(yùn)維保障簡單方便。

（4）可擴(kuò)展性：系統(tǒng)要具有很好的擴(kuò)展靈活性，具備經(jīng)濟(jì)性、易操作性、安全性、兼容性等特點。

（5）先進(jìn)性和創(chuàng)新性：在技術(shù)上有一定的先進(jìn)性，方案的思路上有新穎性和創(chuàng)新性，確保整個方案經(jīng)濟(jì)合理并具有一定的前瞻性。

1.2編碼傳輸平臺設(shè)計

編碼傳輸分為固定編碼一般復(fù)用和動態(tài)編碼統(tǒng)計復(fù)用兩種形式。固定編碼一般復(fù)用是指無論節(jié)目數(shù)據(jù)量多少，都按照固定的碼率傳輸。其缺點是對帶寬浪費很大。為了更加合理地利用帶寬，動態(tài)編碼統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)被應(yīng)用在編碼傳輸領(lǐng)域。所謂統(tǒng)計復(fù)用是指被復(fù)用的各個節(jié)目傳送的碼率不是固定的，各個節(jié)目之間實行按圖像復(fù)雜程度分配碼率的傳輸原則。系統(tǒng)對輸入的碼流進(jìn)行分析后，得出哪些圖像成分此刻為低速，哪些圖像成分此刻為高速，然后再據(jù)此與編碼器聯(lián)合工作，使低速成分占用更低的比特率，而高速成分占用高比特率，其總輸出碼率固定不變。統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)可以提高壓縮效率，改進(jìn)圖像質(zhì)量，保證活動畫面或色彩鮮艷的畫面獲得更高的碼率，微動及靜止的畫面分配少量碼率，能夠在有限的帶寬中傳輸多套節(jié)目，節(jié)約傳輸成本。

目前，國內(nèi)大部分省級電視臺編碼傳輸都采用每種碼流獨立編碼，獨立復(fù)用打包傳輸?shù)姆绞?。每一種碼流都是由編碼器直接編碼產(chǎn)生，經(jīng)過統(tǒng)計復(fù)用后傳輸，這種方式初期系統(tǒng)構(gòu)建比較簡單，但是隨著碼流需求的增加，缺點就暴露出來了。首先，每種碼流都需要增加主備基帶信號輸入，每次都需要播出系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容；其次，每增加一個碼流需求，都要增加一組編碼器和復(fù)用器，很難保證每次增加設(shè)備的一致性，更加難以進(jìn)行統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理；再次，系統(tǒng)不利于擴(kuò)展，每次擴(kuò)展都相當(dāng)于建立一個新的系統(tǒng)，投資很大。這種方式已經(jīng)不能適應(yīng)全媒體發(fā)展的需求，編碼傳輸平臺化標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)迫在眉睫。

標(biāo)準(zhǔn)化的編碼傳輸平臺對所有信號源統(tǒng)一編碼，在統(tǒng)計復(fù)用時再編碼打包傳輸。系統(tǒng)簡潔靈活，能夠用統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行不同需求的碼流轉(zhuǎn)換打包，對節(jié)目源輸出需求少，擴(kuò)展性好，節(jié)約投資。在平臺系統(tǒng)設(shè)計時，采用主備鏡像的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)對節(jié)目源和編碼器狀態(tài)進(jìn)行檢測，出現(xiàn)問題時自動倒換，這在安全性上滿足了播出要求。為了保證再編碼的節(jié)目質(zhì)量，選用的復(fù)用再編碼器需支持純硬件轉(zhuǎn)碼功能，將再編碼對節(jié)目信號的損失降到了最低。這保證了編碼傳輸平臺能夠提供高質(zhì)量安全可靠的碼流信號。編碼平臺的建設(shè)目標(biāo)是全媒體視聽用戶，因此系統(tǒng)設(shè)計中也要充分考慮未來向OTT系統(tǒng)、手機(jī)電視、其他互聯(lián)網(wǎng)播出平臺擴(kuò)展的要求。首先，系統(tǒng)中所使用的復(fù)用再編碼器全面支持全媒體業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)碼要求。所有節(jié)目信號碼流進(jìn)入復(fù)用再編碼器后即可通過其轉(zhuǎn)碼功能，輸出符合各個業(yè)務(wù)要求的各種碼率的視音頻碼流信號。系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換機(jī)匯聚了高質(zhì)量的編碼視音頻信號，可通過在核心交換機(jī)周邊增加全媒體業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)碼服務(wù)器、封裝服務(wù)器等設(shè)備，使其直接與各個業(yè)務(wù)的CDN網(wǎng)相連，實現(xiàn)全媒體業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。

1.3系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)構(gòu)成主要包含信號源編碼部分、復(fù)用再編碼處理部分、適配傳輸處理部分、統(tǒng)一網(wǎng)管部分和編碼信號監(jiān)測部分。

全媒體編碼傳輸平臺系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示：

圖1　全媒體編碼傳輸平臺系統(tǒng)架構(gòu)圖

2　內(nèi)蒙古廣播電視臺具體實踐

內(nèi)蒙古廣播電視臺所有播出的節(jié)目信號采用基帶傳輸方式，由下游各個播出單位進(jìn)行編碼播出，各個單位使用的編碼設(shè)備良莠不齊，安全備份方式各不相同，很難保證節(jié)目播出信號的質(zhì)量和安全性。為了解決以上問題，內(nèi)蒙古廣播電視臺在搬遷的新址建立了全媒體編碼傳輸平臺。平臺采用動態(tài)編碼統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)，根據(jù)下游各個播出渠道需求，對播出節(jié)目信號進(jìn)行統(tǒng)一編碼打包。下游單位對碼流只做監(jiān)看不做修改，直接透傳至用戶終端。通過這一平臺，內(nèi)蒙古廣播電視臺播出節(jié)目信號收看效果有了質(zhì)的飛躍，同時安全性可靠性得到提高。

2.1信號源編碼部分

采用美國哈雷DiviCom Electra 9200四路高標(biāo)清編碼器6臺，DiviCom Ion音頻編碼器2臺，主備鏡像結(jié)構(gòu)。使用以上編碼器對內(nèi)蒙古廣播電視臺漢語衛(wèi)視、蒙古語衛(wèi)視、蒙古語文化頻道、新聞綜合頻道、經(jīng)濟(jì)生活頻道、文體娛樂頻道、影視劇頻道、少兒頻道、三佳購物9套標(biāo)清電視節(jié)目和漢語衛(wèi)視高清頻道、蒙古語衛(wèi)視高清頻道、送中央臺新聞回傳高清信號3套高清電視節(jié)目，共12路高標(biāo)清節(jié)目信號，以及9套廣播節(jié)目播出頻率進(jìn)行原始編碼，將原始碼流以IP形式送給核心交換機(jī)。

2.2復(fù)用再編碼部分

采用美國哈雷ProStream9000作為復(fù)用再編碼核心設(shè)備，對原始碼流進(jìn)行復(fù)用再編碼，分別打包送給適配傳輸系統(tǒng)，具體碼流如下：

送有線網(wǎng)絡(luò)：9套標(biāo)清電視節(jié)目采用5Mbps （MPEG-2），動態(tài)編碼統(tǒng)計復(fù)用方式；2套高清電視節(jié)目采用12Mbps（H.264），恒定編碼復(fù)用方式；9套廣播節(jié)目采用256kbps（MPEG-2），動態(tài)編碼統(tǒng)計復(fù)用方式。所有信號編碼復(fù)用為主備6個復(fù)用包。

送國家直播衛(wèi)星：8套標(biāo)清電視節(jié)目采用3Mbps（MPEG-2），動態(tài)編碼統(tǒng)計復(fù)用方式；9套廣播節(jié)目采用0.128Mbps（MPEG-2），動態(tài)編碼統(tǒng)計復(fù)用方式。所有信號編碼復(fù)用為主備2個復(fù)用包。

送信號中心、衛(wèi)星上行站：2套標(biāo)清電視節(jié)目采用4Mbps（MPEG-2），動態(tài)編碼統(tǒng)計復(fù)用方式；9套廣播節(jié)目采用256Kbps（MPEG-2），動態(tài)編碼統(tǒng)計復(fù)用方式；所有信號編碼復(fù)用為主備2個復(fù)用包。

送IPTV播控平臺：8套標(biāo)清電視節(jié)目采用2.5Mbps（H.264），固定碼率編碼。2套高清電視節(jié)目采用8Mbps（H.264），固定碼率編碼。

2.3適配傳輸處理部分

采用10臺數(shù)碼視訊10K416作為傳輸適配器，將復(fù)用器產(chǎn)生的ASI碼流適配為DS3，主備共10 個DS3流，送至SDH設(shè)備，通過光纖傳輸。采用2臺華為OSN1500作為SDH光傳輸設(shè)備，與網(wǎng)絡(luò)公司的華為OSN3500共同組成SDH環(huán)網(wǎng)，向有線網(wǎng)絡(luò)、信號中心、國家直播衛(wèi)星、衛(wèi)星上行站傳輸節(jié)目信號。IPTV播控平臺則直接從核心交換機(jī)提取播出碼流。

2.4核心網(wǎng)管部分

核心網(wǎng)管系統(tǒng)能夠?qū)ζ脚_核心設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。具體功能如下：

網(wǎng)管與被控制的設(shè)備采用以太網(wǎng)接口，通過SNMP或XML協(xié)議完成對編碼器、復(fù)用器等設(shè)備的參數(shù)配置、狀態(tài)監(jiān)視、報警紀(jì)錄；具備網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、插板和端口的增加、刪除、改變及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的顯示。網(wǎng)管系統(tǒng)具有配置用戶識別符、口令、訪問控制級別和范圍的功能，對用戶權(quán)限進(jìn)行鑒定，防止非法訪問，記錄全部登錄過程和操作過程，提供安全日志，提供超時管理，安全注銷等安全管理功能。網(wǎng)管系統(tǒng)與核心復(fù)用器配合可實現(xiàn)N+1、1+1、N+M的傳輸鏈路的備份和自動冗余切換，可直接控制設(shè)備進(jìn)行切換，由主用設(shè)備切換到備份設(shè)備且備份設(shè)備能正常使用的總時間不超過10秒。能在設(shè)備失效、指標(biāo)劣化到一定程度時發(fā)出告警；能對故障進(jìn)行定位，以圖形方式顯示網(wǎng)絡(luò)的故障位置；并保存一定階段的告警歷史記錄，以便對告警報告進(jìn)行檢索并詳細(xì)分析，同時可人工或自動地刪除告警報告。支持包括報警統(tǒng)計功能在內(nèi)的多項統(tǒng)計報告功能；支持分布式監(jiān)測與控制。

2.5編碼信號監(jiān)測部分

采用博匯TrinityAres-Display碼流節(jié)目監(jiān)測系統(tǒng)對編碼器、復(fù)用再編碼器、網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路等各個環(huán)節(jié)的傳輸流質(zhì)量進(jìn)行全面監(jiān)測。能夠?qū)幋a傳輸平臺所有碼流進(jìn)行監(jiān)看監(jiān)測，同時還可以對中國網(wǎng)絡(luò)電視臺傳送來的近100套電視節(jié)目碼流進(jìn)行監(jiān)看監(jiān)測。具體功能如下：

采用嵌入式架構(gòu)，支持對直播節(jié)目與點播節(jié)目的監(jiān)測；支持硬件時間戳，實現(xiàn)納秒級精度測量；支持千兆滿載輸入，具備200路標(biāo)清與50路高清h.264IP碼流的并行監(jiān)測；支持UDP和RTP協(xié)議；監(jiān)測指標(biāo)包括節(jié)目可用度評估、TR101290分析、MDI分析、MLS分析、帶寬統(tǒng)計、表格分析、地址/端口分析等。

實時顯示碼流監(jiān)測儀對各監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)；提供IP碼流的詳細(xì)信息，包含MDI-DF曲線圖、流帶寬曲線圖、PID詳細(xì)信息、節(jié)目詳細(xì)信息和報警日志等信息。接收多畫面顯示監(jiān)測報警系統(tǒng)輸出的視頻IP流，進(jìn)行實時解碼及上屏顯示；每臺終端輸出1路HDMI信號，對應(yīng)1塊大屏進(jìn)行顯示；采用高性能解碼方案，支持H.264、MPEG-2等格式的高標(biāo)清視頻IP流解碼、提供HDMI輸出用于上屏顯示。

3　總結(jié)和展望

內(nèi)蒙古廣播電視臺編碼傳輸平臺已經(jīng)投入使用，為國家直播衛(wèi)星平臺、自治區(qū)有線網(wǎng)絡(luò)、IPTV播控平臺提供了高質(zhì)量的播出碼流信號，呈現(xiàn)在電視觀眾面前的畫面也更加靚麗多彩。未來，內(nèi)蒙古廣播電視臺將向全媒體領(lǐng)域繼續(xù)拓展業(yè)務(wù)，編碼傳輸平臺也將發(fā)揮優(yōu)秀的可擴(kuò)展性，為OTT、手機(jī)電視、多屏互動等播出系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

全媒體時代已經(jīng)來臨，廣播電視要適應(yīng)時代的發(fā)展，與時俱進(jìn)，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，完善技術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)建高水平高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的編碼傳輸平臺，為全媒體視聽用戶提供更好的收視體驗。

［1］茍東濤.淺談媒體融合.人民網(wǎng)，2014.9

［2］付裕.全媒體時代之我見.記者搖籃，2015.1

［3］史鵬程.全媒體融合生產(chǎn)業(yè)務(wù)和技術(shù)應(yīng)用探討.電視技術(shù)，2014（02）

審稿人：杜中內(nèi)蒙古廣播電視臺正高級工程師

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

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2096-0751（2016）07-0018-04

孫劍峰內(nèi)蒙古廣播電視臺高級工程師