浅谈基于移动通信网络的广播电视信源应急传输方案设计

（广西广播电视无线传播枢纽台）

一、引言

截止至2019年底，广西广播电视技术中心管理和维护全区广播电视无线发射台站877个，其中一至三级台站有124个，乡镇级台站有753个。一至三级台站中已有96个台站开通了数字地面电视的发射播出。目前台站的信号源传输有光纤、卫星和数字微波等传输方式，能满足日常播出需要。本文主要是提出一种结合移动通信网络应急传输广播电视信源的方案，解决台站突然发生光纤、卫星和数字微波等三个传输通道都出现故障，长时间都无法恢复信号源传输的极端情况下，台站维护人员使用移动通信网络与无线传播枢纽台信源总平台进行连接，应急恢复广播电视信源传输，保障正常播出安全。

二、关键技术

（一）RTSP

RTSP（Real Time Streaming Protocol），是 TCP/IP协议中的一种用于实时流传输的应用层协议，实现了一对多应用程序使用TCP或UDP完成多媒体数据的传输。

（二）TS流

TS流（Transport Stream）：是MPEG-2标准的一种传输码流通信协议，是将一个或多个已打包的音/视频和数据的PES流经过复用器组合成单一的码流，用于音视频信号和数据传输。

（三）FFmpeg

FFmpeg是一个用来录制、转换以及流化音视频的开源程序，在Linux系统下进行开发，也可以在Windows、Mac OS X等操作系统中编译运行。

（四）EasyDarwin

EasyDarwin是一款开源RTSP流媒体服务器软件，基于go语言编写，具有高性能、高易用性等优点，支持RTSP推或拉模式转发、具有录像、检索、回放、关键帧缓存、RESTful接口等功能、提供WEB后台管理，帮助开发者搭建一个简单、易用、高效的流媒体服务平台。

三、技术分析

（一）带宽需求

一套标清数字电视节目需要2～3M带宽，广西广播电视无线发射台站目前发射播出的数字电视有12套中央节目、4套广西节目，数字地面广播16套，总需带宽是50～60M带宽。4G移动通信网络理论带宽是50～100M之间，经实际测试使用后，4G可以正常传输广播信源，但无法正常传输电视信源。5G移动通信网络商用带宽实际能达到800M～1G之间，能满足当前台站广播电视所有信源传输的要求。

（二）TS流的推、拉设备

当前台站使用IP复用器接收来自枢纽台总信源平台通过光纤线路推送的UDP组播流作为主播信源，同时接收从卫星接收机推送过来的IP流作为备播信源，然后推流给数字发射机进行发射播出。5G广播电视信源应急传输体系并不改变原有光纤、卫星传输信源的体系架构，只是增加了一个新的传输通道，只需在枢纽台总信源平台架设一台流媒体服务器搭建一个RTSP服务，台站端增加一台嵌入式计算机，负责从信源总平台提供的RTSP服务中获取TS流，并将TS流推送给IP复用器，从而完成整个信源传输链路。

（三）信息安全

枢纽台信源总平台用于提供信源的IP复用器的部署在内网区域，流媒体服务器在外网区域，为了保证信息安全，两者之间需要部署隔离软硬件安全设备。目前枢纽台已经实施部署了内外网多层防火墙，内外网边界部署了网闸，在本方案中，在防火墙和网闸上增加策略，只允许IP复用器通过指定IP和端口推流给流媒体服务器，服务器无法访问IP复用器，杜绝了从外网入侵内网的可能性。

台站端的嵌入式计算机开启防火墙，关闭外网所有进站端口，拒绝外网的任何访问请求。通过登录VPN安全与枢纽台的流媒体服务器连接，且只允许拉流程序访问流媒体服务器的RTSP服务端口，其他出站端口全部关闭。且只有在应急时候，该计算机才会通过移动通信网络连接外网，平时处于断网状态，从而保证了信息安全。

四、架构拓扑

基于移动通信网络的广播电视信源应急传输方案的总体架构如图1所示，整个系统分两大部分组成：

一是枢纽台总信源平台端，负责提供广播电视信源流媒体服务。因为是通过移动通信网络传输，所以在枢纽台数据机房的外网区域的云服务器中，划出了一个虚拟机，创建基于linux系统的流媒体服务器。处在内网区域的IP复用器经过三层交换机，防火墙和网闸，IP推流方式将广播电视信源TS流推给流媒体服务器。流媒体服务器实时接收IP复用器的推流，创建了一个RTSP服务，等待台站端的连接和拉流请求。

二是台站端，负责向总信源平台的流媒体服务器拉取广播电视信源TS流。台站端新增一台搭载linxu系统的嵌入式计算机，通过连接4G/5G智能手机连接到Internet上，然后登录枢纽台数据机房外网区域的VPN服务器，实现与枢纽台总信源平台的流媒体服务器进行连接和拉流请求，最后将拉取回来的TS流，再次通过IP推流方式，推送给台站端的IP复用器，完成信源链路的传输。(图1)

五、核心软硬件实现

（一）信源总平台流媒体服务器RSTP服务的实现

流媒体服务器搭载Ubuntu16.04系统，从github上的官方库上下载最新的easydarwin软件，解压后打开EasyDarwin文件夹，在easydarwin.ini中可修改rtsp推流拉流服务端口，服务界面用户密码和端口号（如图2所示）；配置好参数后，输入./start.sh以服务方式启动，可以打开浏览器输入http://localhost:10008, 进入控制页面（如图3所示），RTSP服务成功启动，实时接收内网区域IP复用器的推流，并等待台站端的拉流请求。

图1 基于移动通信网络的广播电视信源应急传输架构拓扑

（二）台站端嵌入式计算机TS流转发的实现

将最新的ffmpeg安装包放进台站端嵌入式计算机，进行解压后，输入./ffmpeg命令启动ffmpeg软件，然后输入“ffmpeg -i rtsp://流媒体服务器IP:端口-c copy -f flv -y udp://组播IP:端口”命令，实现从流媒体服务器中拉取广播电视信源TS流，并将TS流推送给台站的IP复用器，完成广播电视信源链路的传输。

图2 easydarwin的参数配置

图3 RTSP服务控制页面

六、结语

本文浅谈了一种基于移动通信网络的广播电视信源应急传输体系构建方案，在不改变原有信源传输通道架构的基础上，在台站光纤线路、卫星通信都出现故障的极端情况下，台站维护人员通过4G移动通信网络应急传输广播信源，先恢复广播的发射播出。待5G移动通信网络全面覆盖后，借助5G移动通信网络增加一条广播和电视信源应急传输通道，为台站安全播出提供了更有力的保障，更提高了台站安全播出系数。