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數(shù)字電視IP化遠(yuǎn)程傳輸設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文
摘要:數(shù)字電視前端節(jié)目向市、縣等進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸離不開有線電視網(wǎng)絡(luò)，其傳輸技術(shù)通常采用SDH和色散補(bǔ)償+1500nm光放大。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)各個(gè)方面的不斷延伸，數(shù)字電視前端的IP化逐漸被提上了議事日程，而IP組播技術(shù)的日漸成熟使數(shù)字電視節(jié)目的遠(yuǎn)距離傳輸成為可能。對組播技術(shù)在數(shù)字電視數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)木唧w案例進(jìn)行分析，詳細(xì)介紹了組播技術(shù)的相關(guān)定義及實(shí)際配置，以期為研究工作的開展提供借鑒。
關(guān)鍵詞：:IP技術(shù);數(shù)字電視;傳輸系統(tǒng);設(shè)計(jì)
在信息技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，逐漸平臺(tái)化的業(yè)務(wù)運(yùn)營、IP化的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及數(shù)字化的電視系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。目前數(shù)字化的電視系統(tǒng)、節(jié)目采集制作、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)染鶎?shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，在數(shù)字電視節(jié)目遠(yuǎn)距離傳輸過程中，對IP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要意義。本文著重闡述了利用IP技術(shù)實(shí)施50km遠(yuǎn)距離電視節(jié)目傳輸，可接收到的頻點(diǎn)15個(gè)節(jié)目85套的組播源，繼而達(dá)到可控組播的目的。
1基本定義
1．1TSoverIP
通常情況下，數(shù)字電視的節(jié)目流被封裝成TS傳輸流，TS傳輸流在傳輸層被UDP協(xié)議進(jìn)行二次封裝，在網(wǎng)絡(luò)層又被打上IP包頭，形成IP包，再利用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸信號(hào)。
1．2單播
采用單播實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)傳輸，發(fā)送源需要向每一個(gè)接收者單獨(dú)發(fā)送一份數(shù)據(jù)，發(fā)送源專門建立一條傳送數(shù)據(jù)的通道，為UserA、UserC接收者服務(wù)，其目的地址為各接收者單播地址，可向各單播地址進(jìn)行獨(dú)立報(bào)文的發(fā)送，如果Receiver有N個(gè)，則需要發(fā)送單播報(bào)文N份［1］。
1．3廣播
接收與發(fā)送數(shù)據(jù)的IP地址是構(gòu)成IP報(bào)文的主要內(nèi)容，傳輸IP數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以目的地址為依據(jù)，向相應(yīng)接收者進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。將IP網(wǎng)絡(luò)中所有的主機(jī)作為接收地址即為廣播，將某個(gè)接收者作為目的地址為單播，將一組屬性相同的接收者作為目的地址為組播。通過廣播方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)接收者收到發(fā)送源發(fā)送的數(shù)據(jù)，不管接收者數(shù)目多少，發(fā)送源只需要發(fā)送一份廣播數(shù)據(jù)，而作為接收方，不管是否需要該廣播源的信號(hào)，都將接收到該廣播源發(fā)送的數(shù)據(jù)。
1．4組播
當(dāng)數(shù)據(jù)信息信號(hào)源為一個(gè)，接收者為多個(gè)時(shí)，其數(shù)據(jù)傳送方式可為廣播、單播或組播。組播可以將發(fā)送源產(chǎn)生的單一IP包通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給一組特定的接收者。比如，同份數(shù)據(jù)信息由Source發(fā)送者向PCA、UserC接收者發(fā)送，而處于同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的UserB不需要接收數(shù)據(jù)。這樣發(fā)送源的壓力減小，網(wǎng)絡(luò)和接收者效率提高。
1．5廣播、單播與組播的應(yīng)用
事實(shí)證明，數(shù)據(jù)傳輸方式為單播時(shí)，信息傳輸量與信息需求的用戶量之間為正比例關(guān)系，該信息需求用戶較多時(shí)，多份具有相同性的信息流會(huì)出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中，導(dǎo)致處理器的資源被占用和寬帶浪費(fèi)［2］。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸方式為廣播時(shí)，Source發(fā)送者所發(fā)送的數(shù)據(jù)雖然只有1份，但無論其下游網(wǎng)絡(luò)是否有接收者，網(wǎng)絡(luò)中的所有路由器都會(huì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這兩種信息傳輸方式都將都會(huì)消耗大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng)絡(luò)效率降低，而且廣播方式在保密性方面也有著天然的劣勢。組播技術(shù)完美地解決了這一切，通過它構(gòu)建的組播網(wǎng)絡(luò)可以有效地識(shí)別路由器下是否存在接收者，通過剪枝、嫁接等一系列機(jī)制，保證這個(gè)點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)成員都能有效的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)工作效率和資源利用的最大化。在遠(yuǎn)程數(shù)字電視節(jié)目傳輸?shù)倪^程中，向諸多接收者進(jìn)行視音頻數(shù)據(jù)信息發(fā)送，當(dāng)傳輸媒體為IP數(shù)據(jù)時(shí)，比較適合采用組播的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸［3］。
2組播的工作原理
在實(shí)際工作中，組播源進(jìn)行組播數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，組播地址為其目的地址，各組播地址都進(jìn)行單個(gè)組播組的標(biāo)記。所有接收者想成為組播組的一員，都有申請加入的權(quán)利，可對目的地址為IP組播地址的報(bào)文進(jìn)行識(shí)別和接收，其組播組內(nèi)的成員具有動(dòng)態(tài)性，無論任何時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)組播組內(nèi)的所有接收者可隨意加入與離開［4］。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有地方廣泛分布著組成員。
2．1IGMP協(xié)議
接收組播報(bào)文時(shí)，如果需要加入或者離開某組播組，可向末尾一跳路由設(shè)備提出申請，末尾一跳路由設(shè)備以接收者所提出的申請為依據(jù)，在本地進(jìn)行直連網(wǎng)段組成員的關(guān)系表的維護(hù)。當(dāng)接收到組播組報(bào)文時(shí)，結(jié)合組成員的關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文下游端口的確定。
2．2PIM協(xié)議
組播報(bào)文是如何通過中間路由設(shè)備向哪個(gè)下游端口發(fā)送的?由以上內(nèi)容可以看出，末尾一跳路由設(shè)備對直連網(wǎng)絡(luò)中組播組的成員進(jìn)行了解，將該組成員的關(guān)系表通告于鄰近組播路由設(shè)備。假設(shè)PCA需要加入到某組播組內(nèi):PCA連接的末尾一跳路由設(shè)備為RouterD，同PCA連接的接口為下游接口，同RouterC相連接的接口為上游接口。RouterD會(huì)將單播所發(fā)出的加入信息向RouterC發(fā)送。當(dāng)RouterC接收到RouterD所發(fā)的加入信息后，會(huì)將加入信息向RouterB上游接口進(jìn)行發(fā)送。組播網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備RP為RouterB，PCA所發(fā)的加入信息被收到后，可在組成員的關(guān)系表內(nèi)進(jìn)行登記，當(dāng)相應(yīng)的組播組數(shù)據(jù)被送達(dá)時(shí)，依據(jù)PCA加入信息反向路徑將組播數(shù)據(jù)發(fā)送至PCA。
3數(shù)字電視節(jié)目遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用
3．1系統(tǒng)架構(gòu)
在該研究中，某市廣電向具有約50km傳輸距離的接收者發(fā)送組播信息流20個(gè)。CISCO數(shù)字媒體DCMD9900管理平臺(tái)為組源的基礎(chǔ)設(shè)備，ASI接口配置若干個(gè)，負(fù)責(zé)對上游設(shè)備所傳輸?shù)膫鬏斄饔枰越邮�，每個(gè)組播組由各個(gè)多節(jié)目的傳輸流進(jìn)行標(biāo)記。一個(gè)電接出口1000Mbps可發(fā)出所有組播數(shù)據(jù)，約800Mbps的寬帶。第一跳的路由器三層交換設(shè)備CISCOC4948與DCM9900的下游連接而成，端口47、48與組播源相連接，32端口與下游中間的路由器相連接，交換機(jī)為QuidwayS5720－32X－EI－24S，其中包括24個(gè)10/100/1000Base－T以太網(wǎng)端口、4個(gè)100/1000SFP、4個(gè)萬兆SFP+。中間以及最后一跳的路由設(shè)備的交換機(jī)屬于組播網(wǎng)絡(luò)RP路由器，全部端口均開啟PIM－SM組播路由的協(xié)議。電接口24個(gè)開啟協(xié)議IGMP。為了向所有接收者提供組播組的加入并實(shí)施管理的便利條件，RPS5720－32X－EI－24S路由器對所有接收者進(jìn)行VLAN的劃分，定義所有VLAN，并綁定訪問控制列表ACL，通過訪問控制的列表ACL，過濾各區(qū)域組播接收者的組播源［5］。
3．2設(shè)備配置
3．2．1路由器RP配置為S5720劃分不同的VLAN，針對不同VLANIF進(jìn)行IP地址的分配;對S5720進(jìn)行單播IP的路由配置，確保路由可達(dá)到各個(gè)三層接口間;進(jìn)行組播路由的協(xié)議配置，包括能夠進(jìn)行全局組播的路由協(xié)議;所有三層接口使用的PimSm協(xié)議、IGMP協(xié)議等;進(jìn)行ACL定義并與相應(yīng)接口關(guān)聯(lián)，不同接口可對不同組播源實(shí)施訪問，達(dá)到可控組播。3．2．2二層交換設(shè)備配置配置二層交換設(shè)備比較簡單，在配置模式下，使用igmp-snoopingendable命令，打開全局IGMP接口監(jiān)聽功能即可。
4總結(jié)
通過近一年的試運(yùn)行，系統(tǒng)的工作狀態(tài)比較穩(wěn)定，信號(hào)的傳輸質(zhì)量高，調(diào)度的靈活性和網(wǎng)絡(luò)承載能力得到明顯提升，完全符合正式運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)期目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
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