【摘要】 本文以建設(shè)北京IPTV流播控系統(tǒng)項(xiàng)目為例，介紹了北京IPTV播控平臺(tái)所采用的超高清頭端編碼子系統(tǒng)、DCM流處理網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)、點(diǎn)播流播出子系統(tǒng)、應(yīng)急切換子系統(tǒng)和智能化監(jiān)播子系統(tǒng)的需求、設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，滿足了IPTV信號(hào)的編碼、播出、調(diào)度、安全訪問控制和監(jiān)播監(jiān)看的業(yè)務(wù)需求，同時(shí)就安全播出的應(yīng)急切換邏輯和不同故障場(chǎng)景下的應(yīng)急機(jī)制給出了一套完整的解決思路。

　　【關(guān)鍵字】 超高清 DCM IP應(yīng)急切換 SOP

　　一.引言

　　北京地區(qū)IPTV集成播控平臺(tái)播出系統(tǒng)已投入運(yùn)行6年有余，整個(gè)技術(shù)平臺(tái)和技術(shù)體系經(jīng)過了長時(shí)間的運(yùn)行、磨合和優(yōu)化，已逐漸向更高的設(shè)計(jì)和管理水平邁進(jìn)。本次系統(tǒng)建設(shè)是對(duì)于原平臺(tái)的一次全面的優(yōu)化和擴(kuò)容升級(jí)。目前，在運(yùn)營商的大力配合下，北京IPTV現(xiàn)已有超過200萬終端用戶。通過6年的系統(tǒng)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的技術(shù)、管理進(jìn)行總結(jié)，設(shè)計(jì)出了一套契合于北京IPTV業(yè)務(wù)發(fā)展需要的技術(shù)支撐體系。本文主要圍繞IPTV直播頻道各項(xiàng)技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行研討說明。

　　二.需求分析

　　根據(jù)總局召開的關(guān)于IPTV建設(shè)管理工作會(huì)議的精神，北京IPTV的播出安全水平也被提到更高的水平線上。建設(shè)一套可管、可控，適應(yīng)信息化、網(wǎng)絡(luò)化，滿足業(yè)務(wù)快速發(fā)展的IPTV播控平臺(tái)是對(duì)于新政策、新要求、新形勢(shì)的需要。結(jié)合目前行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，北京IPTV確定了建設(shè)涵蓋4K超高清、點(diǎn)播流業(yè)務(wù)、IP信號(hào)調(diào)度、智能化監(jiān)播等亮點(diǎn)和特色的IPTV播控平臺(tái)體系，本文結(jié)合北京IPTV播出平臺(tái)在直播系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了一套適用于該體系下的廣播級(jí)安全播出解決方案。

　　1.超高清直播編碼系統(tǒng)

　　北京IPTV頭端編碼系統(tǒng)是支撐高質(zhì)量的高清、超高清直播節(jié)目編碼的能力平臺(tái)，對(duì)于4K超高清、高清直播流進(jìn)行SDI到IP、IP不同協(xié)議間的編碼和轉(zhuǎn)換，為IPTV平臺(tái)提供高質(zhì)量、高可靠的直播信源。本次頭端編碼可滿足單路十路以上信源的編碼需求，實(shí)現(xiàn)1+1安全播出的備份機(jī)制，支持H.265、AVS+等多種編碼方式，支持標(biāo)清、高清之間的上下變換能力，在變換的過程中要保證畫質(zhì)不損失、低延遲，同時(shí)具備一定的臺(tái)標(biāo)、字幕、圖片的在線包裝功能。

　　2.完備的應(yīng)急切換系統(tǒng)

　　在實(shí)際播出管理和運(yùn)維過程中，節(jié)目的播出難免不出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，在保障IPTV安全播出環(huán)節(jié)中，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)音視頻異態(tài)或者網(wǎng)絡(luò)傳輸故障，及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行應(yīng)急解決、對(duì)于可能發(fā)生的故障進(jìn)行提前預(yù)警就顯得尤為重要。因此，整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具備完善的應(yīng)急方案，做到應(yīng)急操作快捷和安全;不僅要支持單機(jī)主備信源的自動(dòng)切換，而且可通過后續(xù)升級(jí)集群架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的主備安全。

　　3.流處理網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)

　　隨著媒體融合的趨勢(shì)，北京IPTV越來越多的與外界產(chǎn)生視頻流交換、共享的業(yè)務(wù)需求。作為直播信源、音視頻信號(hào)匯聚平臺(tái)，北京IPTV需要與外省市IPTV播控體系、郊區(qū)縣媒資平臺(tái)、外場(chǎng)直播信號(hào)甚至互聯(lián)網(wǎng)視頻流進(jìn)行對(duì)接。因此，對(duì)于視頻流的碼率，傳輸協(xié)議乃至信息安全方面就要嚴(yán)格的加以控制，保證播出和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定、安全。流處理網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)可以滿足直播信號(hào)的傳輸、調(diào)度、分發(fā)的業(yè)務(wù)需求，同時(shí)能很好的起到信息安全網(wǎng)關(guān)隔離的重要作用。

　　4.點(diǎn)播流播出系統(tǒng)

　　隨著北京IPTV輪播頻道的新增，以及新增的“4K超清頻道”，北京IPTV自辦點(diǎn)播流頻道包括淘電影、淘影視、淘少兒、大健康、4K超清等各類頻道，頻道設(shè)置門類齊全、涵蓋范圍廣。技術(shù)系統(tǒng)要滿足十路的高清頻道和一套4K頻道的播出，同時(shí)具備系統(tǒng)管理、編單管理、內(nèi)容管理、播出管理、以及字幕播出能力。實(shí)現(xiàn)無縫與現(xiàn)有內(nèi)容生產(chǎn)平臺(tái)、廣告發(fā)布平臺(tái)、存儲(chǔ)平臺(tái)集成是本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

　　5.智能化安全運(yùn)維管理系統(tǒng)

　　北京IPTV播控系統(tǒng)環(huán)節(jié)復(fù)雜，信源、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備都可能存在問題，為了保證系統(tǒng)的正常播出秩序，需要對(duì)播出信號(hào)、傳輸鏈路、系統(tǒng)設(shè)備等不同環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，同時(shí)提供一套行之有效的協(xié)同化運(yùn)維值班管理工具，滿足運(yùn)維分析和日常值班的智能化呈現(xiàn)，提升運(yùn)維效率，對(duì)保障播出安全必不可少。

　　三.解決方案

　　根據(jù)北京IPTV播控平臺(tái)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀進(jìn)行整體安全播出保障體系的規(guī)劃和方案設(shè)計(jì)，我們將整個(gè)系統(tǒng)劃分為頭端編碼、應(yīng)急切換、流處理網(wǎng)關(guān)、點(diǎn)播流播出和安全運(yùn)維監(jiān)測(cè)五個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行分別設(shè)計(jì)。

　　1.超高清直播編碼系統(tǒng)

　　超高清直播編碼系統(tǒng)主要包括超高清編碼器、SDI光端機(jī)、集群管理系統(tǒng)和墊播系統(tǒng)組成。主要負(fù)責(zé)將臺(tái)內(nèi)傳送的SDI信號(hào)傳輸?shù)絀PTV平臺(tái)中。主要系統(tǒng)框圖如圖1。

　　(1)功能需求設(shè)計(jì)

　　此次直播編碼系統(tǒng)可支持主備16路高清SDI+4路超高清輸入，配置了兩臺(tái)編碼設(shè)備，采用1：1備份模式，通過集群管理系統(tǒng)，進(jìn)行統(tǒng)一管理，對(duì)于編碼參數(shù)、模板靈活配置。利用現(xiàn)有IPTV平臺(tái)編碼資源，設(shè)計(jì)為主、備、備三路信源播出安全保障機(jī)制，同時(shí)配有墊播系統(tǒng)，可根據(jù)需要進(jìn)行各頻道IP碼流的墊播。本次的亮點(diǎn)是可支持4K HDR的編碼功能，采用HLG編碼模式滿足未來北京IPTV超高清直播信源的引入和處理。同時(shí)，在頭端編碼環(huán)節(jié)，可做到簡單的一站式圖文包裝能力，支持靜態(tài)、動(dòng)態(tài)臺(tái)標(biāo)、文字的任意疊加，配合預(yù)覽功能所見即所得。

　　(2)非功能需求設(shè)計(jì)

　　北京IPTV頭端信源編碼平臺(tái)采用CPU+GPU軟硬件結(jié)合的技術(shù)對(duì)直播信源進(jìn)行高質(zhì)量的編碼，保證圖像質(zhì)量。通過高密度并行編碼技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一入多出的(1080P、720P、576P)信號(hào)，滿足多屏播放需要。同時(shí)系統(tǒng)支持豐富的輸入輸出流格式，如TS over UDP、TS over HTTP、FLV over HTTP、APPLE HLS和RTMP等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)積極響應(yīng)國家關(guān)于頭端信源格式轉(zhuǎn)換的政策，無縫支持AVS+格式接入和H.265的編碼算法。

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