数字电视广域多层多级冗灾体系工程Word文件下载.docx

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华数数字电视冗灾体系由杭州主前端、灾备前端、区县前端、本地传输网、区县传输网和省级信源调度平台等共同组成。

借助于CISCODCM9900复用器的“ServiceBackup”软交换备份功能和IP组播技术实现灾备前端与主前端的信源调度；

杭州主城区和区县1550nm传输网通过远程/本地、手/自动的切换方式，实现主备信号的替播；

杭州与省内部分地市前端，通过省级MSTP传输环网实现了信源的互备互通。

从而构建了数字电视的三级应急平台（同城本地、同城异地和异城之间）、两级监控管理（主前端、区县前端）的多层次广域冗灾体系，这在广播电视行业尚属首次应用。

本项目响应广电总局的安全播出要求，对基本服务流信号采用IP组播方式信源层热备，而非传统意义上的整体信源的备份，在提高运维的便利性同时又减少了设备的投资；

此外，为提高灾备前端的利用率和安播保障度，在启动机制上抛弃了传统的单一全网切换，可灵活调用各路信号源或系统各环节的应急播出，即当灾难和单节点故障发生时，在信源接收、传输路由、备份切换机制等环节，均可实现信号、设备、主备平台间的第一时间替播，确保广播电视信号正常播出，从而真正实现全系统的备份与切换。

多种灾备启动机制融合形成了多层次、全方位灾备体系。

实现了“有灾时灾备，无灾时应急”的目标

2、利用SNMP结合TSoverIP的远程防非监控系统

本项目采用自主开发的防非监控软件结合防非卫星接收机，通过软件调度IP组播信号方式实现对卫星接收机的输出进行控制。

灾备前端将接收机的网管信号与双路IP组播信号送回主用前端，网管信号与一路组播信号接入防非监控软件，通过监测接收机的输入源是否为非法信号，切断接收机输出口来进行控制，另外一路接入信源监控中心，监控人员可以实时监看非法信号的状态。

待信号恢复后只需人工确认并恢复输出端口。

本系统的优点：

1）可以有效的监控非法信号的进程，缩短了信号恢复的时间；

2）对于异地的防非信号也可以做到远程监测、并有效控制；

3）避免了因多次关闭电源对接收机的损伤。

3、融合数字基带与模拟频带传输技术的市县统一灾备平台

二区五县1550nm容灾系统采用模拟频带传输技术，为原有的SDH环网提供容灾备份，相对于SDH的数字基带传输，它可以消除区县前端的重复建设，节省大量的资金和维护投入，实现运维管理的一体化。

融合模拟频带与数字基带传输技术的市县光传输平台，实现优势互补。

两种传输方式提供的信号，不仅可以在发生灾难性故障时实现全网灾备，还可以在以下情况下进行替播：

1）部分节目中断时，从相应射频信号中解出音视频进行信号层替播；

2）SDH出现单板、单节点故障时进行射频层替播；

3）必要时进行全网替播。

前不久杭州余杭区搬迁前端机房时使用了1550nm的信号替播SDH传输的DS3基带信号，在整个搬迁过程保障了模数信号不中断播出。

就是一个成功的例子。

随着停模工作的深入展开，将1550nm外调制长距离传输技术用于传送抗干扰能力强的数字信号具备广阔的应用前景。

4、基于IP组播+MPLS技术的省级信源互备系统

我们利用浙江省传输中心的MSTP地市环网，与金华、嘉兴、湖州三地建成了信源共享平台，这是广电业内首个基于IP组播+MPLS技术的省级信源互备系统。

此系统通过IP组播技术实现信源的随时按需调用，又采用MPLS技术，可以根据不同节目流的优先级实现差别服务，从而为视频数据流提供有带宽保证的低延时、低丢包率的服务，为容灾信号的传输提供QOS保证。

综上所述，融合以上各类技术建设的华数数字电视冗灾体系，有力地提升了数字电视播出系统安全播出等级，即可应对前端机房出现毁灭性灾难故障，也可在日常运维中应对各类常规性故障。

安全播出工作任重而道远，我们将不断完善杭州地区的广播电视灾备应急体系。

四、项目详细内容

1、立项背景（不超过800字）

近年来，广电系统的安全播出级别逐年提高，华数传媒网络有限公司始终在探索适合数字电视系统的安全播出之路。

期间我们除了不断优化数字电视前端系统结构、单节点设备尽量采取自动备份切换措施、升级更换具有自动切换功能的新型前端设备以外，并且搭建了区县数字电视统一播出平台，应该说上述几项措施使得前端在防范重大安全播出事故上起了积极的作用，但我们也应该清醒地看到：

安全播出还是有漏洞隐患存在，仍不能达到全年无故障播出目标，汶川玉树的地震也给前端的安全播出敲响了警钟，建设异地冗灾体系亦需提上日常建设。

前端信号灾备系统应该在信号、传输路由、备份切换机制等各节点做到故障发生时有冗余信号、有备份设备、有充足的路由可以保障信号能够得到切换，从而真正实现全系统的备份与切换，真正做到信号安全不间断播出。

而灾备前端系统的搭建可以为前端备份系统提供从信源至射频输出最完整的信号切换，从而当毁灭性故障发生时也能保障信号的安全播出。

灾备前端的建设也是构建杭州数字电视广域冗灾体系的重要组成部分，因此搭建这样一个本城异地平台已经刻不容缓。

2009年12月16日，广电总局发布了《广播电视安全播出管理规定》（第62号令），对广播电视安全播出管理、信号安全优质播出等做出规定，这一规定自2010年2月6日起施行。

第62号令进一步细化了对各有线电视网络公司的安全播出要求，是目前广播电视安全播出重要的指导性文件。

特别是规定要求有线网络重要信号的不中断播出，对于前端安全播出提出了新的要求也提高到了新的层次。

容灾体系的建设正符合了第62号令的规定。

2、详细技术内容

（一）概述

华数主前端传输数字电视节目共175套，设置29个频点，中央、本地节目均采用光缆信源接收，实现本地1:

1热备。

外省卫视卫星接收节目使用自动切断播出的防非卫星接收机，采用N:

1备份。

华数公司在杭州地区共有7个分地区前端，地区前端的数字电视节目均由华数主前端提供，通过SDH网络传输DS3格式的信号送至各分地区前端。

本项目在离开主前端10公里外的机房建立灾备前端，用于对本地机房的信号整体及分部备份，同时通过1550NM长距离光传输技术将灾备前端信号传输至7个分地区前端，用于当杭州主前端故障及传输链路出现中断的情况下，达到信号最快最大程度恢复的功能。

项目从全体系灾备的概念出发，建设一个广域多级的冗灾体系。

项目建成后，从信源接收、信号处理、信号输出、防非监测、传输路由、备份切换机制等各环节进行保护，从多层多级全方位保护数字电视信号安全播出，进一步提高了安全播出等级。

项目建设中应用了不少先进技术，为各广电网络公司安全备份工作起了一定的示范作用。

冗灾体系建设的目标是建立一个稳定可靠的灾备系统平台，使杭州地区的安全播出等级得到极大的提升。

在主用前端出现中断时，备用前端能够以最快的速度入替工作；

在主备前端同时中断时，立即调用省内异城信号快速入替；

在主传输系统出现瘫痪时，备用传输系统迅速入替；

通过完善安全播出保障体系，为广播电视信号不间断工作，达到国家广电总局62号令的要求做好准备。

（二）技术方案介绍

整个系统冗灾体系由同城异地冗灾前端部分、城区光传输部分、区县灾备系统部分、省级调度平台部分等共同组成。

2.1冗灾前端建设

建设目标：

备用前端需要完成对重点信号的备份，机房的建设需要做到路由简洁、设备数量少、投入资金合理。

同时要做到和主用前端主要信号完全一致，在互相倒换过程中可以保持TS流完全一致。

从技术角度来说，备灾前端的建设是完全可以实现的。

从信源接收、TS流复用到射频混合放大输出这几个环节的搭建和管理，前端经过这几年的反复论证与实践已经非常成熟。

灾备前端系统结构和主用前端略有不同，作为后备式的备用前端主要从经济性和实用性出发，整体结构应该遵循简洁、效率、集成度高、易管理的宗旨，挖掘使用备灾前端的最大使用价值。

最终输出的TS流应该与正式播出的主用大网保持一致。

2.1.1冗灾前端简要介绍

1.信源接收

备灾信源总体分中央节目、浙江节目、杭州节目、外省节目4大部分。

其中中央节目、浙江节目通过省传输中心的传输网络得到节目源;

杭州台节目通过SDI光机接收；

外省节目通过卫星接收机接收。

具体如下：

1）光缆资源及适配器

中央台、浙江台用省传输中心的光缆链路进行接收，杭州台的信源直接从杭州台新大楼播出机房取信号。

2）卫星天线及卫星接收机

目前前端采用近40台卫星接收机接收中星6B和中星6A卫视节目，由于接收的节目都是单节目流,经卫星机TSOVERIP输出IP,进入汇聚交换机,然后输出进入复用器.

2、信号复用

复用器是数字电视系统的核心部分，灾备前端复用系统采用主前端相同的复用器，即使用ciscoDCM9900复用器。

3、信道调制

备份前端采用IPQAM方式。

此种方式符合目前流行的前端建设趋势，同时目前的IPQAM已经实现了高度集成，一台IPQAM就能完成所有流的调制。

4、混合放大分配系统

混合放大分配系统，需要新增部分设备，同时按照计算的系统指标进行合理安排。

5、EPG系统

备用前端已经搭建一套和主前端一样的EPG系统，对于备灾EPG系统的同步，采用平时定期同步，遇到重大安播事件前备份的机制进行操作

6、加扰系统

备份前端主要用在灾难性备份，使用几率并不高。

同时数字电视清流播出并不影响节目收看。

所以备份前端完全可以不建立CA系统，系统节目采用清流播出，当割接时候，可以直接切出清流节目。

所以备份前端不建立CA系统。

2.1.2具体方案设计

1）系统图

图2冗灾前端数字系统图

2）系统组成及架构

如图2：

数字系统前端由信源接收、信号复用、信道处理、分配放大四部分组成。

通过光缆接收的中央、浙江、杭州，分别转换成TS流格式或者TSOVERIP格式信号，送入复用器。

外省节目则通过卫星接收机输出IP送入汇聚交换机然后送入复用器，同时一路送回主用前端经防非处理后作为主用前端的替播。

复用器里TS流复用、PID置换、表插入、码率压缩等处理后通过TSOVERIP板卡输出组播清流，接入三层交换机。

输出IP信号，一路送入IPQAM进行信道调制，送出射频信号，进入分配放大系统，最终进入光网络；

另一路同时送入区县IPQAM调制器，调制后的射频信号送入区县1550NM直传系统，用于区县信号备份；

同时将IP信号送回主用前端信源中心作备份。

2.1.3灾备防非监测体系

广播电视播出内容和质量的好坏，直接影响党和国家方针政策的宣传贯彻和社会稳定，对广播电视播出内容和传输质量进行实时检测已经成为广电行业管理的首要任务。

监测系统是前端系统重要组成部分，通过监测系统，协助前端监测人员可以及时发现前端系统故障，最快定位故障解决故障。

建设完善的监测体系对前端的重要性不言而喻。

在华数主前端所有外省卫视节目均设置防非监测功能，作为灾备前端节目内容，也必须进行防非内容监测，当节目内容不正常时候，不能作为备份信源入替，为此本项目建设对灾备前端卫星节目信源也进行了防非监测。

在灾备前端建设防非系统，按照常规方案就必须新建一套系统，需要进行大量物理布线，新增电源关断器等。

本项目创新的采用SNMP结合IP组播技术实现防非控制系统，以最小的系统改造完成了灾备前端的防非系统建设。

技术方案如下：

图3灾备前端卫星机防非简图

如图3，所有的传输介质均为TSOVERIP信号，所有灾备前端卫星信号均在卫星接收机中设置组播地址，通过思科交换机进行汇聚输出，通过光链路传输回主前端，同时所有卫星接收机的网管报警信息也通过交换机进行汇聚，通过光链路传送回主前端。

这样防非监控工作就在主前端进行，所有灾备前端信源送入主前端核心交换机，送入多画面监控系统。

网管报警信息送入核心网管交换机，通过SNMP协议将报警的TRIP触发包传送给防非控制软件。

当主用前端信源受到非法信号攻击时，防非控制软件可以通过接收接收机的防非报警，从而发送命令切断接收机的主用输出，值班人员通过监看多画面系统，查看灾备前端信源是否正常，如果正常可以手动或者自动的将备灾前端信源切入大网播出。

当备灾前端信源也受到非法信号攻击时，防非控制软件会根据从光链路传输来的报警信息控制灾备前端接收机输出关断，保证非法信号不会切换到主用信号播出。

灾备前端的防非配置与主前端合二为一，更好地提升了防非系统的可靠性，也让二区五县前端加入到了统一的防非平台，为整个杭州地区的安全播出添砖加瓦。

2.2城区光传输网建设

根据规划，需要新建设以灾备前端至城区24个骨干机房的1550nm环网。

当主用前端机房发生全面瘫痪时，通过1550NM光网络将灾备前端信号传输到各骨干机房。

1）系统图

图4本地光传输系统图

2）系统组成

城区本地传输冗灾系统采用由光发射分配、光传输、光电转换、射频切换等部分组成。

采用“双星型”网络拓扑结构，送入1550nm骨干传输网。

杭州作为三网融合的试点城市，华数传媒网络有限公司一直重视分配网络建设。

市区现有数字/模拟电视用户约100余万，经过多年的网络改造后，在城区已建成了750MHz的单向HFC网络。

信号采用二级传输模式，有线电视前端的数字、模拟信号经1550nm光发射机，通过模数混合网、数字专网传输至24个骨干分机房内，在分机房将1550nm光信号转换成1310nm后，再用1310nm光发射机将光信号传送至遍布在全市的各个光点。

3）系统结构

灾备前端信号经IPQAM调制后，送入1550nm外调制光发射机输出两路10dBm光信号，经两台1×

2光分路器分配输出四路光功率供EDFA放大，其中一台EDFA经1×

5光分路器输出5路16.5dBm的光功率作为1550nm直传技术部署机房的备份信号。

另两台为现有24骨干机房提供一路环网信号。

输出至每个骨干机房的光信号将采用冷备方式，平时就放置在1550nm接收平台内，当出现整系统瘫痪时由技术人员到现场进行手动切换。

2.3区县灾备系统建设

2.3.1区县1550nm骨干传输网

根据规划，需要新建设以灾备前端至二区五县7个前端的1550nm环网。

当主用前端机房发生全面瘫痪时，通过1550NM光网络将灾备前端信号传输到郊县前端机房。

图5区县灾备传输系统图

2）HFC技术和SDH的比较

SDH数字基带传输系统的优点是多业务、高可靠性；

能够提供保护和快速恢复机制；

但是SDH也存在诸多缺点：

1、扩容代价高：

DS3/ASI信号格式转换、SDH速率、物理槽位、逻辑时隙等，造成SDH环网增加数字频点时，成本较高；

2、业务有风险：

SDH特有的双纤复用段/双纤通道保护方式，存在两处光路或两个网元同时故障信号中断的风险；

3、维护难度大：

SDH板卡种类繁多，技术含量高，需要专业工程师到达现场运维，相应时间慢，造成运维难度增加。

目前，利用1550nm技术近距离传输模拟和数字电视技术比较成熟。

HFC环网以指标高、造价低、系统运行稳定等特点被大量应用，其最大优势是扩容勿需再增加传输设备，可降低扩容成本。

长距离传输需要解决色散对系统MER、CSO的劣化的影响，我们可采用预放+色散补偿的方法，解决多级长距离传输带来的MER指标降低的问题。

因此，我们决定采用1550nm直传技术搭建区县灾备系统传输网。

1网络拓扑

图6区县HFC传输网拓扑图

网络结构的基本形式有星形、树形、环形等，各种结构均有其优缺点，在实际应用中，考虑到杭州市的具体情况，我们设计了自愈环网方案。

一期先建设树形；

二期再扩容为环形。

整个灾备区县系统1550nm光链路达到570公里，采用“树型”、“星型”相结合的网络方式（见图6）。

灾备前端机房进行信号分配放大处理：

实现双路备份送入1550骨干传输网。

A路为新广电大楼—萧山—富阳—桐庐—建德—淳安；

全长303公里；

B路为新广电大楼—余杭—临安，全长124公里；

A、B两路都通过分光器分出一路，回送到凯旋门主用前端。

送入网管服务器进行和多画面屏幕进行监管控；

同时可作为主前端的备份信号。

在各区县前端，光接收机接收后输出射频信号，当杭州前端出现信号瘫痪时，由区县前端技术人员直接将备份前端信号替换播出。

2区县灾备前端系统

图7区县灾备前端系统

在新文广灾备前端机房，为保障数字电视传输系统指标，我们选用德国BK-ES10XLa-100-190的外调制1550nm光发射机，双口10dBm输出，SBS抑制13到19dBm可调；

激光线宽0.3Mhz；

工作频带：

47-1000MHz；

平坦度±

≤0.75；

模式D84：

是业内最好的外调制光发射机。

为实现光信号的主备光发机互为备份，我们利用TBS2202B光开关具有的高稳定性、高可靠性、插入损耗低、双电源等特点，利用符合SNMP协议的接口，实现远程网管对光开关进行自动切换/手动切换，有利于运维和管理。

HFC网络结构的基本形式有星形、树形、环形等，各种结构均有其优缺点，在实际应用中，考虑到杭州市的具体情况，我们选用树型组网方案：

同时在前端机房分别采用两台1550nm的光发射机和两台TBS2202光切换开关形成光发射机的双备份，以确保前端系统的可靠性，从而使整个平台系统稳定运行；

整个环网我们采用5台8dBm、7台19dBm两种EDFA光放大器搭建骨干传输网。

3区县光中继系统

图8建德光中继系统

华数区县光传输网采用普通G.652单模光纤搭建，G.652单模光纤特点：

工作波长1550µ

m时，损耗较小，色散很大。

长距离传输色散将造成系统指标CSO劣化。

必须进行色散补偿。

以建德中继站点为例（图8），当建德站点收到桐庐来的光信号，先进行8dBm预放+60KM色散补偿+19dBm后置放大的模式，使数字频道的指标得到一定幅度提高，再进入98：

2的分光器，98%的光功率继续向淳安站点发送，2%的光功率进入建德本地光接收机。

整个光链路经过五级中继传输后，到达淳安站点系统指标仍达到35dBm，满足了实际应用的需要。

4网络管理系统

图9网络管理系统

网管软件系统能够在一个平台下统一管理分布在各郊县机房的外调制光发射机、光开关、EDFA、射频切换开关、室内型光接收机等设备。

灾备光网络设备都具有SNMP/IP接口的网管模块；

可通过设备按键设置、TELNET远程登陆进行设置参数；

实行统一网管，实时监测网络运行的状态；

有效查询故障记录，缩短了网络修复时间，提高了网络运行的可靠性。

2.3.2区县本地节目融入灾备体系

杭州总前端将区县自办节目信息添加到EPG系统中，并通过主频点传送到区县前端，在区县前端通过解调器将主频点解调出ASI信号，并输入复用器，将NIT表PID映射成DVB定义的10，区县自办节目流通过编码也输入到这台复用器，复用ASI流再经过QAM调制输出，混入杭州下传大网灾备信号，实现区县本地节目的灾备播出。

（如图10）

图10区县分前端SDT表插入流程图

总前端NIT的统一导入与SDT的区县插播相结合的技术模式，既让区县节目加入了灾备系统，让区域锁定功能的实施变得简便易行,也有效推动区县数字电视整转工作发展。

2.4省级异地备份播出平台建设

图11异地备份播出平台

如图11所示，我们已在金华、嘉兴、湖州三地前端机房建成首批异城备份播出平台，各地前端将多节目复用流经IP网关打包后送入三层交换机，通过省传输中心的MSTP网络上载40套基本服务信源信号，华数主前端可随时从这一资源共享圈中下载所需应急播出节目。

我们在这一异地备份播出平台中，采用稀疏模式组播技术减少设备资源和传输带宽的消耗，又引入MPLS的虚拟连接技术，实现全网络数据业务的统计复用和端到端安全传送，弥补了SDH环网自愈保护的局限性，网络效率也得到了很大的提升。

（三）灾备启动机制

新建的冗灾体系依托“三个信源平台”、“三个传输网络”，使杭州城区的安全播出等级得到极大的提升。

由主前端、备份前端、省级异地前端构成的体系，具备任意调度信源进行替播的能力；

由主备HFC环网、SDH环网和灾备1550环网构成的新网络，极大的缩短了网络故障抢修时间；

融合防非、测管控共同构成了一个安全可靠的数字电视三级备份播出体系。

备份信源：

一旦出现信源故障，首先是主前端光缆信号和卫星信号的互备；

次之是省级光缆信号和市级光缆信号的互备；

再就是灾备信号的替播。

备份网络：

一旦发生故障，首先是主HFC环网、备HFC环网之间的光开关切换替播，然后是和灾备1550环网射频信号之间的电切换开关替播。

不同城市之间的信号备份：

当主前端出现灾难性瘫痪时，首先是灾备前端信号的替播；

二是省级信源调度将金华、湖州、嘉兴的信号。

这两种信号都可以通过IPQAM分别送入城区1550nm环网和区县灾备1550nm环网进行替播。

冗灾体系具有多层多级启动机制。

多层次启动机制，可以在信源层、信号处理层、信号输出层出现灾难性/日常故障时实现替播；

多级启动机制就是在同城本地、同城异地、不同城市的多级平台之间实现灾备信源调度、备份播出。

3.1备份前端启动机制：

当主前端机房发生以下情况，可以启动备份前端灾备替播机制。

1）卫星信号受干扰影响接收；

2）主路非法信号插播；

3）机房设备大面积断电；

4）遭遇火灾；

5）主前端输出光缆中断；

6）主备复用器、主放大器等关键节点瘫痪；

7）非法侵入；

8）其他不可抗因素；

9）日常信号故障的替播。

3.2城区灾备传输网启动机制

目前杭州城区已经有“双星型”主备两张HFC网络。

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