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数字电视IP化远程传输设计与实现论文
摘要:数字电视前端节目向市、县等进行远距离的传输离不开有线电视网络，其传输技术通常采用SDH和色散补偿+1500nm光放大。随着网络技术在有线电视网络各个方面的不断延伸，数字电视前端的IP化逐渐被提上了议事日程，而IP组播技术的日渐成熟使数字电视节目的远距离传输成为可能。对组播技术在数字电视数据远程传输的具体案例进行分析，详细介绍了组播技术的相关定义及实际配置，以期为研究工作的开展提供借鉴。
关键词：:IP技术;数字电视;传输系统;设计
在信息技术快速发展的时代背景下，逐渐平台化的业务运营、IP化的网络发展及数字化的电视系统中的网络技术得到广泛应用。目前数字化的电视系统、节目采集制作、远距离传输等均实现了网络化、数字化，在数字电视节目远距离传输过程中，对IP技术的发展与应用进行研究具有重要意义。本文着重阐述了利用IP技术实施50km远距离电视节目传输，可接收到的频点15个节目85套的组播源，继而达到可控组播的目的。
1基本定义
1．1TSoverIP
通常情况下，数字电视的节目流被封装成TS传输流，TS传输流在传输层被UDP协议进行二次封装，在网络层又被打上IP包头，形成IP包，再利用IP数据网传输信号。
1．2单播
采用单播实现点到多点传输，发送源需要向每一个接收者单独发送一份数据，发送源专门建立一条传送数据的通道，为UserA、UserC接收者服务，其目的地址为各接收者单播地址，可向各单播地址进行独立报文的发送，如果Receiver有N个，则需要发送单播报文N份［1］。
1．3广播
接收与发送数据的IP地址是构成IP报文的主要内容，传输IP数据的网络系统以目的地址为依据，向相应接收者进行数据发送。将IP网络中所有的主机作为接收地址即为广播，将某个接收者作为目的地址为单播，将一组属性相同的接收者作为目的地址为组播。通过广播方式实现多个接收者收到发送源发送的数据，不管接收者数目多少，发送源只需要发送一份广播数据，而作为接收方，不管是否需要该广播源的信号，都将接收到该广播源发送的数据。
1．4组播
当数据信息信号源为一个，接收者为多个时，其数据传送方式可为广播、单播或组播。组播可以将发送源产生的单一IP包通过网络发送给一组特定的接收者。比如，同份数据信息由Source发送者向PCA、UserC接收者发送，而处于同一网络内的UserB不需要接收数据。这样发送源的压力减小，网络和接收者效率提高。
1．5广播、单播与组播的应用
事实证明，数据传输方式为单播时，信息传输量与信息需求的用户量之间为正比例关系，该信息需求用户较多时，多份具有相同性的信息流会出现在网络中，导致处理器的资源被占用和宽带浪费［2］。当数据传输方式为广播时，Source发送者所发送的数据虽然只有1份，但无论其下游网络是否有接收者，网络中的所有路由器都会对数据进行转发。这两种信息传输方式都将都会消耗大量的网络带宽，网络效率降低，而且广播方式在保密性方面也有着天然的劣势。组播技术完美地解决了这一切，通过它构建的组播网络可以有效地识别路由器下是否存在接收者，通过剪枝、嫁接等一系列机制，保证这个点到多点的网络中的各个成员都能有效的协同工作，实现工作效率和资源利用的最大化。在远程数字电视节目传输的过程中，向诸多接收者进行视音频数据信息发送，当传输媒体为IP数据时，比较适合采用组播的方式进行数据传输［3］。
2组播的工作原理
在实际工作中，组播源进行组播数据发送时，组播地址为其目的地址，各组播地址都进行单个组播组的标记。所有接收者想成为组播组的一员，都有申请加入的权利，可对目的地址为IP组播地址的报文进行识别和接收，其组播组内的成员具有动态性，无论任何时候，网络组播组内的所有接收者可随意加入与离开［4］。网络内的所有地方广泛分布着组成员。
2．1IGMP协议
接收组播报文时，如果需要加入或者离开某组播组，可向末尾一跳路由设备提出申请，末尾一跳路由设备以接收者所提出的申请为依据，在本地进行直连网段组成员的关系表的维护。当接收到组播组报文时，结合组成员的关系进行转发报文下游端口的确定。
2．2PIM协议
组播报文是如何通过中间路由设备向哪个下游端口发送的?由以上内容可以看出，末尾一跳路由设备对直连网络中组播组的成员进行了解，将该组成员的关系表通告于邻近组播路由设备。假设PCA需要加入到某组播组内:PCA连接的末尾一跳路由设备为RouterD，同PCA连接的接口为下游接口，同RouterC相连接的接口为上游接口。RouterD会将单播所发出的加入信息向RouterC发送。当RouterC接收到RouterD所发的加入信息后，会将加入信息向RouterB上游接口进行发送。组播网络路由设备RP为RouterB，PCA所发的加入信息被收到后，可在组成员的关系表内进行登记，当相应的组播组数据被送达时，依据PCA加入信息反向路径将组播数据发送至PCA。
3数字电视节目远程传输系统的设计应用
3．1系统架构
在该研究中，某市广电向具有约50km传输距离的接收者发送组播信息流20个。CISCO数字媒体DCMD9900管理平台为组源的基础设备，ASI接口配置若干个，负责对上游设备所传输的传输流予以接收，每个组播组由各个多节目的传输流进行标记。一个电接出口1000Mbps可发出所有组播数据，约800Mbps的宽带。第一跳的路由器三层交换设备CISCOC4948与DCM9900的下游连接而成，端口47、48与组播源相连接，32端口与下游中间的路由器相连接，交换机为QuidwayS5720－32X－EI－24S，其中包括24个10/100/1000Base－T以太网端口、4个100/1000SFP、4个万兆SFP+。中间以及最后一跳的路由设备的交换机属于组播网络RP路由器，全部端口均开启PIM－SM组播路由的协议。电接口24个开启协议IGMP。为了向所有接收者提供组播组的加入并实施管理的便利条件，RPS5720－32X－EI－24S路由器对所有接收者进行VLAN的划分，定义所有VLAN，并绑定访问控制列表ACL，通过访问控制的列表ACL，过滤各区域组播接收者的组播源［5］。
3．2设备配置
3．2．1路由器RP配置为S5720划分不同的VLAN，针对不同VLANIF进行IP地址的分配;对S5720进行单播IP的路由配置，确保路由可达到各个三层接口间;进行组播路由的协议配置，包括能够进行全局组播的路由协议;所有三层接口使用的PimSm协议、IGMP协议等;进行ACL定义并与相应接口关联，不同接口可对不同组播源实施访问，达到可控组播。3．2．2二层交换设备配置配置二层交换设备比较简单，在配置模式下，使用igmp-snoopingendable命令，打开全局IGMP接口监听功能即可。
4总结
通过近一年的试运行，系统的工作状态比较稳定，信号的传输质量高，调度的灵活性和网络承载能力得到明显提升，完全符合正式运营标准，预期目标得以实现。
参考文献:
［1］李俊彦．有线数字电视前端节目传输IP化改造［J］．电子科学技术，2016，3(4):504－507．
［2］陈俊贤．IP化环境下基于DCAS的数字电视前端多编码自适应传输改造方案研究［D］．北京:北京邮电大学，2014．
［3］张智男，潘文胜，叶春晖．谈数字电视平台系统IP化之利［J］．有线电视技术，2017，(5):36－37．
［4］肖建敏．数字电视平台IP化设计方案［J］．有线电视技术，2015，(11):47－49．
［5］李锐韬．歌华有线数字电视IP化前端业务网络规划的研究［J］．有线电视技术，2018，(3):85－88．
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