文：向 荣 周松林 庄大立

　　向荣先生，湖南广播电视台覆盖传输中心高级工程师;周松林先生，湖南广播电视台覆盖传输中心主任、湖南省新闻出版广电局科技委无线专业委员会主任委员、高级工程师;庄大立先生，湖南广播电视台覆盖传输中心副科长，高级工程师。

　　关键词：有线网络 编码复用 冗余切换 码率提升

　　引言

当今网络多媒体对传统广播电视的冲击一浪高过一浪，广播电视只有找准定位，直面竞争，充分挖掘和发挥自身优势，才能立于不败之地。传统广电媒体的最大优势在于拥有丰富、优质的节目内容，如何提升电视节目的视听效果是广播电视传输覆盖渠道要解决的问题。湖南广播电视台节目制播系统已全面数字化、多个频道已完成高清化改造，节目制作和播出质量精良。全面优化湖南广播电视台多套广播电视节目在全省有线电视网络的传输覆盖质量具有很强的现实意义。湖南省广播电影电视局、湖南广播电视台和湖南有线集团成立联合工作组，制定湖南省台有线传输覆盖提质改造方案。实现了湖南广播电视台高清频道、标清频道节目质量在全省有线电视网络中提升30%的目标。

　　湖南省台有线传输覆盖存在的问题

　　湖南有线电视网络覆盖全省14个市州有线网络和80多个县级有线网络，全省有线电视总用户数约700万户，数字化率达80%以上。湖南广播电视台2套高清电视节目(湖南卫视高清频道、湖南经视高清频道)和15套标清电视节目在省内城镇覆盖的主要渠道是湖南有线电视网络。湖南有线集团总前端系统建于2008年，提质改造前湖南台传送到全省有线网络的信号源采用数字视频基带信号(HD-SDI、SD-SDI)，湖南广播电视台各频道播出信号通过光缆和某国产品牌光端机传输至湖南有线集团前端机房，湖南省台高清频道采用某国产品牌编码器(H.264编码)，视频码率为8Mbps ，湖南省台标清频道采用某国产品牌编码器(MPEG-2编码)，视频码率为4.2 Mbps。湖南有线集团总前端机房将湖南省台节目包TS流信号通过全省光纤干线网络分发到各市州、县区有线网络分前端机房，在各市州、县区进行调制和混合入网。提质改造前湖南省台各频道传输系统流程如图2：

　　湖南有线集团公司网络在技术架构上实行省、市州、县区三级管理，省、市州、县区有线网络公司均设有独立的前端系统，市州、县区有线网络公司前端机房可以对各类外来节目信号源进行再处理，包括解码、编码、转码、复用等。市州、县区级有线网络对节目码率设置、节目排序没有严格规范。

　　通过调查分析，湖南省台节目在全省有线网络传输覆盖过程中存在以下三个问题：

　　(1)因有线频点资源有限，各有线网络公司为了提高频点利用率，普遍采用压低省台节目视频和音频编码码率的方式，造成了节目质量损伤。

　　(2)省有线集团前端编码复用和传输设备使用年限长，编码效率低，不能满足节目高质量的要求。

　　(3)市州、县区有线前端机房对省台节目进行转码或解码后再编码等处理，进一步降低了节目的传输质量。

　　湖南省台有线传输覆盖提质改造方案

　　为了全面提高湖南省台节目在全省有线网络的传输覆盖质量，提质改造方案包括四个部分：一是在湖南广播电视台搭建统一的湖南省台节目编码复用平台;二是湖南有线集团、各市州有线网络公司统一进行节目频点调整和资源分配;三是全省统一进行湖南省台节目传输码率提升;四是实地监测提质后的效果。

　　1、编码复用平台

　　湖南广播电视台不再向湖南有线集团前端机房直接提供各频道SDI基带信号，湖南省台2个高清频道、15个标清频道信源在台内统一进行编码复用，打包后的ASI码流信号通过光端机传送至湖南有线集团前端机房。湖南省台标清频道视频编码采用MPEG-2，视频码率由4.2-4.5 Mbps提高到5.5Mbps，湖南省台高清频道采用H.264编码，视频码率由7.5-8.0 Mbps提高到10.7Mbps。

　　湖南省台节目编码复用系统采用固定码率编码和复用，保留统计复用功能。编码复用系统具备三个基本特征：安全、科学、高效。

　　2、系统安全性

　　湖南省台节目编码复用与传输系统关系到全省有线网络的安全播出，需达到行业最高安全标准。技术系统从以下几个方面确保传输安全：编码、复用、传输设备均采用双电源配置;采用全IP架构;关键设备1+1备份;可以实现手动、自动冗余控制，具有完整、强大的冗余控制能力。具体配备如下：

　　(1)编码器： 1+1备份

　　(2)核心交换机： 1+1备份

　　(3)复用(加扰)器： 1+1备份

　　3、 系统科学性

　　对系统最关键的编码器进行了严格的测试，采用泰克公司PQA500专业测试仪分别测试了4个品牌型号的编码器，选取了3个测试序列，每个序列测试了MPEG-2和H.264两种编码方式，每种方式设置4-5个不同级别的码率。各品牌编码复用设备测试结果如表1。

　　表1：传输中心编码复用设备测试结果表

　　测试结果显示编码器品牌2(法国汤姆逊公司)的编码效率最高，尤其是在低码率处理高难度画面时优势明显。通过公开采购招标，湖南省台节目编码复用系统采用法国汤姆逊公司的编码器和复用器。标清MPEG2编码器采用汤姆逊EM1000，高清H.264编码器采用汤姆逊EM4000，复用器具有统计复用功能，能在条件成熟时实现系统编码效率再提升，进一步提高节目传输覆盖质量。

　　4、冗余切换机制

　　除了设备的1+1配置保证安全外，系统也采用了科学先进的冗余切换机制保证系统可以进行“无缝切换”。工作原理如下：系统中编码器和复用器的全IP切换机制相同，编码器1+1备份，同时处于在线工作模式，因而自动切换的动作都集中到复用器上。正常情况时，复用器只会选用主编码器编码产生的IP组播流作为复用处理的信源，对于备编码器编码产生的IP组播流直接采取抛弃处理，不进入复用器的核心复用处理。图4示意了正常情况下该倒换处理机制，蓝色和橙色线分别对应主编码器和备编码器的输出流。

　　当发生主备编码器切换时或设备间连接网线出现故障时，Thomson网管会发出指令给复用器让复用器对其输入流或IP网口进行重处理，即 1. 抛弃主编码器的输出流 2. 采用备编码器的输出流作为核心复用输入源。图5展示了切换后的情况，蓝色和橙色线分别对应主编码器和备编码器的输出流。

　　5、 高质量编码设置

　　湖南省台综艺类节目精彩纷呈，大型音乐类节目对音频的要求越来越高，为提高音效，高清频道同时采用2种音频编码方式，杜比数字(AC-3)编码和杜比数字PLUS(E-AC3)编码，码率均为384Kbps,解码时通常采用杜比数字(AC-3)，具有杜比数字PLUS(EAC-3)解码功能则终端自动优先采用EAC-3信源解码。标清频道采用MPEG-1层I 音频编码，湖南卫视和湖南国际频道音频编码码率为256Kbps,其余标清频道音频编码码率为192Kbps。高清频道视频码率(H.264)设为10.7Mbps，单频道系统总码率为12Mbps;标清频道视频码率(MPEG2)设为5.5Mbps,单频道系统总码率为6Mbps。湖南广播电视台有线编码系统视音频码率设置如表2。

　　湖南省台有线码率提升方案与实施步骤

　　高清数字化是当前广播电视制作、播出、传输覆盖的发展趋势，提升有线网络中湖南省台节目的传输品质是增强有线网络竞争力的重要举措。由于湖南有线集团各市、县有线网络公司均存在频点紧张、前端设备数量不够等问题，提升码率需要先解决这些问题。节目排序变动和码率调整都需要有线机顶盒重搜，如何不使码率提升引起大面积观众投诉是我们必须面对难题。在充分调研和征求省、市州、县区有线网络公司意见后，湖南有线集团公司统一了思想和认识，共同制定了《湖南省台节目传输码率调整技术方案和实施步骤》。下面以郴州有线网络公司为例介绍湖南省台节目码率调整实施步骤。

　　1、节目频点调整

　　将湖南卫视高清由235MHz调整到283MHz，节目ID由3602改为4601;湖南经视高清频道由275MHz调整到283MHz，节目ID由4503改为4602。为减小节目调整对有线用户的影响，湖南省台高、标清节目的频点尽量不作变动，只将其频点中的非湖南省台节目移出，留出码率带宽供湖南省台节目码率提升，再为湖南省台标清节目新增一个频点。郴州市有线网络节目参数调整前后对比如表3。

　　表3：郴州市有线网络节目参数调整前后对比表

　　2、新增频点和设备缺口解决办法

　　郴州有线网络频点资源紧张，新增频点利用原来的体验频道530MHz(DS-20)和538MHz(DS-21)解决，备份设备不足问题由省有线网络公司支援解决，郴州所辖各县区有线网络节目调整参照市有线网络公司技术方案执行。

　　3、编码复用系统技术调整步骤

　　(1)对PRM1000/NSG9000原配置进行技术备份;

　　(2)按调整技术方案对PRM1000/NSG9000配置进行调整;

　　(3)对Dui EPG/CA系统进行调整;

　　(4)对频道跟随表系统进行调整;

　　(5)对各种有线机顶盒进行测试;

　　(6)若出现故障，采用PRM1000/NSG9000原配置恢复系统;

　　(7)各市县区同步调整、测试系统，确保正常播出。

　　4、有线机顶盒应对方案

　　湖南省台及市州电视台、电台、报纸等媒体提前宣传有线网络节目调整工作，给用户推送操作指南，指导用户在节目调整后遇到问题时准确操作。

　　郴州有线网络公司双向机顶盒已全部完成了新UI升级，部署了频道跟随表系统，码率调整时这部分机顶盒不需启用强制搜索，采用频道跟随表和自行搜索相结合的方式即可解决。单向机顶盒用户通过媒体宣传、呼叫中心等指导用户自行搜索，对个别无法完成搜索的由网络公司派人上门服务。郴州市另有铁路有线电视小网，郴州市有线网络公司负责提前与其联系，加强网内宣传，提醒用户自行搜索或上门服务。设有独立前端的宾馆、酒店由各有线电视服务站指定专人解决码率调整后正常收看问题。

　　5、码率调整实施过程

　　为顺利完成湖南省台节目码率调整工作，郴州市有线网络公司成立了专门工作组，分别负责总体协调、技术支持、用户端故障处理、客服服务和宣传工作。

　　实施时间表如下：2013年9月1日前编制完成湖南省台节目码率调整本地实施方案;2013年9月日前与省集团安播中心等相关部门进行技术对接，进一步完善技术方案;2013年9月30日前完成各项技术准备工作;2013年10月1日起启动本地电视、电台、报纸的宣传工作;2013年10月21日凌晨实施郴州市有线网络前端配置调整。上述调整操作完成后，郴州市有线网络公司各部门启动应急工作方案，加强值班和值守，密切监控用户反馈信息，及时处理用户投诉，如有意外情况，按照重要安全播出保障期应急预案处理。

　　湖南省台新编码复用系统搭建完成后，为使老编码复用系统平滑过渡到新编码复用系统，制订了全省统一实施步骤：

　　(1)按照“老编码复用系统”PID参数配置“新编码复用系统”。

　　(2)利用检修时间将新编码复用系统信号接入网内测试，调试码流匹配和系统匹配，测试网内各种品牌的机顶盒对新编码复用系统的适应性。

　　(3)新、老编码复用系统信号同时接入网内，互为主备信源，试运行三个月，逐一解决试运行期间新编码复用系统存在的问题，做好新老系统更替准备。

　　(4)湖南省台与湖南有线集团配合测试，全网进行省台节目传输频点调整，确保码率提升后全省有线网络收看湖南省台节目基本不受影响。

　　(5)2013年11月17日2-6点，湖南有线集团和湖南广播电视台覆盖传输中心联合行动，按照既定技术方案和实施细则，统一进行湖南省台15套标清节目和2套高清节目码率提升。

　　在湖南省新闻出版广电局的统一指挥调度下，湖南广播电视台、湖南有线集团、湖南省14个市州有线网络公司等多个单位紧密合作，这项涉及范围广、用户影响大、改造效果好的系统工程技术措施有力，实施方案严谨，宣传广泛及时，应急准备充分。湖南省台节目有线网络码率调整过程中没有出现任何技术失误和用户投诉。

　　码率调整后，湖南卫视、湖南经视等15个标清频道(MEPG2编码)和湖南卫视高清、湖南经视高清等2个高清频道(H.264)在湖南省有线电视网络中的传输码率提升30%以上，湖南省台各频道在湖南全省有线网络的传输覆盖质量显著提高。

　　【参考文献】：

　　1.《有线电视网络与传输技术》(中国广播电视出版社)

　　2.《数字电视实用技术》(教育科学出版社)

　　3.《有线电视网络》(中国广播电视出版社)