DTMB 信源前端系统

吴炜颖，黄贤彬，黄样华，韦伟军，闫双飞

（广西广播电视无线传播枢纽台，广西 南宁 530012）

0 引 言

广西全区的地面数字电视（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）信源前端系统，承担12 套中央电视节目、7 套广西地方台电视节目和8 套广播节目集成分发至全区无线发射台站的传输任务。为保障系统的稳定运行，确保全省（区）无线发射台数字电视信号安全传输，广西广播电视无线传播枢纽台建设了一套高效率、高质量、高稳定性的DTMB 信源前端系统，进行全方位的监测，及时、准确地发现故障并解决，消除安全播出隐患，更好地为广播电视节目的传输和覆盖服务。

1 系统总体架构

DTMB 信源前端采用科学高效、安全平稳、智能切换、集中监测、便捷管理、全IP 数字化、预扩充扩展等先进理念，做到量大变小、多进少出、智慧智能、又精又细、又稳又牢，轻松实现对多路信号的汇聚、编码、转换、复用、码流特征比对、自动切换输出、实时告警推送以及台站回传音视频实时监听监看等功能[1]。DTMB 信源前端系统由主平台和异地备平台双平台组成，具备备平台应急切换保护、链路传输冗余备份保护、码流备份保护、节目备份保护四层保护功能，以及全信号实时监测报警系统保障，全方位地保护发射台站信号安全，确保万无一失。

DTMB 信源前端主平台信号来源有点对点光缆传输、专用广播电视信源环网传输以及卫星传输等，备平台信号来源有专用广播电视信源环网传输、微波传输及卫星传输等[2]，均具备多条链路、多种信号保障。

1.1 主平台

作为地方无线发射台主用信号，主平台在硬件上采用1+1 冗余备份。主平台具有3 路主备信号（主备卫星信号、主备IP 信号、主备点对点信号）。同理，主平台备路信号也具有备卫星信号、备IP 信号、备点对点信号3 路信号。主、备路输入信号分别经过主、备汇聚交换机进行汇聚后，将信号分别送到主、备IP 复用器进行三选一节目备份，主IP 复用器输出两路信号分别送至主、备IP 切换器。同理，备IP复用器输出两路信号分别送至主、备IP 切换器，主、备IP 切换器分别进行二选一作码流备份。最终，主IP 切换器输出信号到广西各市县乡镇的无线发射台站，备IP 切换器输出信号作为应急备份信号。主、备输出均实现六选一自动切换，如图1 所示。

图1 主平台信号配置

1.2 备平台

作为主平台的应急备份输出，备平台在异地搭建，是一个独立系统，具备安全性、完整性、可靠性等特点，可有效预防突发性自然灾害致使主平台故障或链路故障造成的信号中断。作为应急备份平台，备平台在硬件上不做1+1 冗余备份，但在信号链路上与主平台一样，采用IP 复用器进行多选一节目备份。IP 切换器将IP 复用器输出的信号与主平台应急备份信号进行二选一码流备份输出，保障主平台与备平台互备份。

2 系统功能介绍

2.1 四层嵌套保护功能

DTMB 信源前端系统具备异地平台备份、传输链路备份、码流备份、节目备份四层保护机制，充分保障DTMB 信源前端系统运行稳定，保障信号安全、节目完整。

2.1.1 异地平台备份

异地平台备份是在异地搭建一套独立、完整的备份DTMB 信源前端系统，其输出内容与主平台完全一致。在主平台因自然灾害或其他外部原因出现故障，导致完全断联、隔离，无法输出信号状态下，由备平台应急输出信号至无线发射台，保障台站信号不中断。

2.1.2 链路冗余备份

链路冗余备份是指为保障信号传输的安全和稳定，在广电网络保障光缆传输的前提下，结合实际，搭建专用的广播电视信源环形网络，重点保障传输链路安全稳定。广播电视信源环形网络由10G SDH 设备组网，采用返回式双向1 ∶1 复用段保护（Multiplex Section Protection，MSP）保护技术，正常状态下，主路由为工作路径，备路由为保护路径。当工作路径故障，各节点间发送和接收业务无缝倒换到保护路径，确保业务传送的不间断。当工作路径恢复正常，业务自动从保护路径倒换回工作路径正常运行，实现单方向光缆中断不影响业务传输，保障信号传输的稳定。环形网络结构如图2 所示。

图2 广播电视信源环形网络

2.1.3 码流备份

DTMB 信源前端系统采用先进的哈雷IP 切换器进行码流备份。IP 切换器根据码流信息中的290告警、节目PID 码率、CRC 错误等进行二选一切换，并具备断电直通功能。290 告警可以检测到节目黑屏、静帧、马赛克、画面不流畅等问题，PID 码率门限则可以判断每个节目的中断情况。TS over IP 信号分别从网口1 和网口3 进入IP 切换器，在内部处理后经Switch 开关进行二选一，可选择网口2 或者网口4 输出。主信号从网口1 进入，备信号从网口3 进入，从网口2 和网口4 同时输出。其中，网口2的信号用于往下传输，网口4 的信号传输至多画面设备进行同步监测。码流备份如图3 所示。

图3 码流备份示意图

2.1.4 节目备份

DTMB 信源前端系统采用IP 复用器对主平台6 路信号进行互备份[3]。主平台3 路主信号进主设备、3 路备信号进备设备，经过主备IP 复用器三选一节目备份和主备IP 切换器二选一码流备份后，最终实现六选一输出。在节目复用过程中，利用IP 复用器节目备份功能做节目备份处理，根据每套节目有效码率判断节目是否中断，保障每个节目都能自动切换，不因单个节目信号丢失而造成停播，如图2所示。

2.2 主、备平台全信号实时监测功能

主、备平台信号经过IP 化改造后，各节点信号接入监测系统。

主平台建立自动化监测系统，实时监测DTMB前端系统的码流故障和节目故障。发生码流中断、节目中断、节目静帧、无音频、无视频等故障时，系统立即将告警信息推送到告警多画面设备上，以大屏的方式呈现，同时附有声音提示告警。值班人员或运维人员可以根据故障信息，有效、及时地处理问题，排除隐患，保障安全播出。

备平台作为无人留守机房管理，节省人力维护。为保障运行稳定，备平台同步输出一路信号至主平台进行实时监测，及时发现异地备平台故障信息，并按应急预案处理，防患于未然，保障安全播出。

3 DTMB 信源前端系统关键技术

3.1 码流比对技术

DTMB 信源前端系统的最终目的是传输安全、完整、可靠的信号给各无线发射台[4]。为能了解信号最终到达发射台情况，选取一个台站，通过微波链路将台站信号返传回主平台，与监控平台输出信号做实时码流比对，实时获取台站信号状态，避免出现传输链路中间环节出现故障导致平台输出信号正常而台站端接收信号异常的情况出现，进一步保障台站信号完整、安全。

3.2 全IP 化技术

IP 化通信技术是全球主流传输方式，具备布线少、结构精简、管理方便、适应网络、支持业务扩展等优点。DTMB 前端信源系统与时俱进，信号汇聚、转发、复用、输出、监控等传输方式均采用IP 化技术[5]。随着业务的不断发展，IP 化技术能够给后期业务扩展提供便利。对于增加的业务，只需要使用双绞线或者尾纤接入交换机，即可完成业务扩展。

4 结 语

针对广西无线发射台站点多、覆盖面广、用户分散、用户量大、维护难、人工成本高等问题，广西广播电视无线传播枢纽台对DTMB 信源前端系统进行了应用性研究，采用先进理念，实现对多路信号的汇聚、编码、转换、复用、码流特征比对、自动切换输出、实时告警推送、台站回传音视频实时监听监看等功能。经过近三年的应用与服务，DTMB信源前端系统高效率、高质量、高可靠特性逐一展现。预留性的接口设置，为今后功能扩充提供有利准备；全方位的信号监测，及时准确发现故障并解决，消除安全播出隐患，大幅度降低设备运维成本，提高生产效率。DTMB 信源前端系统具有一定的先进性、前瞻性和应用推广价值，能够为进一步保证安全播出工作做出重要贡献。