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數(shù)字電視IP化遠(yuǎn)程傳輸設(shè)計與實現(xiàn)論文
摘要:數(shù)字電視前端節(jié)目向市、縣等進行遠(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案例進行分析，詳細(xì)介紹了組播技術(shù)的相關(guān)定義及實際配置，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
在信息技術(shù)快速發(fā)展的時代背景下，逐漸平臺化的業(yè)務(wù)運營、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)染鶎崿F(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)用進行研究具有重要意義。本文著重闡述了利用IP技術(shù)實施50km遠(yuǎn)距離電視節(jié)目傳輸，可接收到的頻點15個節(jié)目85套的組播源，繼而達到可控組播的目的。
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。
1．2單播
采用單播實現(xiàn)點到多點傳輸，發(fā)送源需要向每一個接收者單獨發(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，可向各單播地址進行獨立報文的發(fā)送，如果Receiver有N個，則需要發(fā)送單播報文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)接收者進行數(shù)據(jù)發(fā)送。將IP網(wǎng)絡(luò)中所有的主機作為接收地址即為廣播，將某個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。通過廣播方式實現(xiàn)多個接收者收到發(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，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)信息信號源為一個，接收者為多個時，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
事實證明，數(shù)據(jù)傳輸方式為單播時，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，多份具有相同性的信息流會出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中，導(dǎo)致處理器的資源被占用和寬帶浪費［2］。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸方式為廣播時，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對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)。這兩種信息傳輸方式都將都會消耗大量的網(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)可以有效地識別路由器下是否存在接收者，通過剪枝、嫁接等一系列機制，保證這個點到多點的網(wǎng)絡(luò)中的各個成員都能有效的協(xié)同工作，實現(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，比較適合采用組播的方式進行數(shù)據(jù)傳輸［3］。
2組播的工作原理
在實際工作中，組播源進行組播數(shù)據(jù)發(fā)送時，組播地址為其目的地址，各組播地址都進行單個組播組的標(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組播地址的報文進行識別和接收，其組播組內(nèi)的成員具有動態(tài)性，無論任何時候，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
接收組播報文時，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)，在本地進行直連網(wǎng)段組成員的關(guān)系表的維護。當(dāng)接收到組播組報文時，結(jié)合組成員的關(guān)系進行轉(zhuǎn)發(fā)報文下游端口的確定。
2．2PIM協(xié)議
組播報文是如何通過中間路由設(shè)備向哪個下游端口發(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，會將加入信息向RouterB上游接口進行發(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)進行登記，當(dāng)相應(yīng)的組播組數(shù)據(jù)被送達時，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。CISCO數(shù)字媒體DCMD9900管理平臺為組源的基礎(chǔ)設(shè)備，ASI接口配置若干個，負(fù)責(zé)對上游設(shè)備所傳輸?shù)膫鬏斄饔枰越邮�，每個組播組由各個多節(jié)目的傳輸流進行標(biāo)記。一個電接出口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，交換機為QuidwayS5720－32X－EI－24S，其中包括24個10/100/1000Base－T以太網(wǎng)端口、4個100/1000SFP、4個萬兆SFP+。中間以及最后一跳的路由設(shè)備的交換機屬于組播網(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個開啟協(xié)議IGMP。為了向所有接收者提供組播組的加入并實施管理的便利條件，RPS5720－32X－EI－24S路由器對所有接收者進行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進行IP地址的分配;對S5720進行單播IP的路由配置，確保路由可達到各個三層接口間;進行組播路由的協(xié)議配置，包括能夠進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施訪問，達到可控組播。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)
通過近一年的試運行，系統(tǒng)的工作狀態(tài)比較穩(wěn)定，信號的傳輸質(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，完全符合正式運營標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)期目標(biāo)得以實現(xiàn)。
參考文獻:
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