数字电视IP化远程传输设计与实现论文

时间:2021-09-07 14:47:17 论文范文 我要投稿

数字电视IP化远程传输设计与实现论文

  摘要:数字电视前端节目向市、县等进行远距离的传输离不开有线电视网络,其传输技术通常采用SDH和色散补偿+1500nm光放大。随着网络技术在有线电视网络各个方面的不断延伸,数字电视前端的IP化逐渐被提上了议事日程,而IP组播技术的日渐成熟使数字电视节目的远距离传输成为可能。对组播技术在数字电视数据远程传输的具体案例进行分析,详细介绍了组播技术的相关定义及实际配置,以期为研究工作的开展提供借鉴。

数字电视IP化远程传输设计与实现论文

  关键词::IP技术;数字电视;传输系统;设计

  在信息技术快速发展的时代背景下,逐渐平台化的业务运营、IP化的网络发展及数字化的电视系统中的网络技术得到广泛应用。目前数字化的电视系统、节目采集制作、远距离传输等均实现了网络化、数字化,在数字电视节目远距离传输过程中,对IP技术的发展与应用进行研究具有重要意义。本文着重阐述了利用IP技术实施50km远距离电视节目传输,可接收到的频点15个节目85套的组播源,继而达到可控组播的目的。

  1基本定义

  1.1TSoverIP

  通常情况下,数字电视的节目流被封装成TS传输流,TS传输流在传输层被UDP协议进行二次封装,在网络层又被打上IP包头,形成IP包,再利用IP数据网传输信号。

  1.2单播

  采用单播实现点到多点传输,发送源需要向每一个接收者单独发送一份数据,发送源专门建立一条传送数据的通道,为UserA、UserC接收者服务,其目的地址为各接收者单播地址,可向各单播地址进行独立报文的发送,如果Receiver有N个,则需要发送单播报文N份[1]。

  1.3广播

  接收与发送数据的IP地址是构成IP报文的主要内容,传输IP数据的网络系统以目的.地址为依据,向相应接收者进行数据发送。将IP网络中所有的主机作为接收地址即为广播,将某个接收者作为目的地址为单播,将一组属性相同的接收者作为目的地址为组播。通过广播方式实现多个接收者收到发送源发送的数据,不管接收者数目多少,发送源只需要发送一份广播数据,而作为接收方,不管是否需要该广播源的信号,都将接收到该广播源发送的数据。

  1.4组播

  当数据信息信号源为一个,接收者为多个时,其数据传送方式可为广播、单播或组播。组播可以将发送源产生的单一IP包通过网络发送给一组特定的接收者。比如,同份数据信息由Source发送者向PCA、UserC接收者发送,而处于同一网络内的UserB不需要接收数据。这样发送源的压力减小,网络和接收者效率提高。

  1.5广播、单播与组播的应用

  事实证明,数据传输方式为单播时,信息传输量与信息需求的用户量之间为正比例关系,该信息需求用户较多时,多份具有相同性的信息流会出现在网络中,导致处理器的资源被占用和宽带浪费[2]。当数据传输方式为广播时,Source发送者所发送的数据虽然只有1份,但无论其下游网络是否有接收者,网络中的所有路由器都会对数据进行转发。这两种信息传输方式都将都会消耗大量的网络带宽,网络效率降低,而且广播方式在保密性方面也有着天然的劣势。组播技术完美地解决了这一切,通过它构建的组播网络可以有效地识别路由器下是否存在接收者,通过剪枝、嫁接等一系列机制,保证这个点到多点的网络中的各个成员都能有效的协同工作,实现工作效率和资源利用的最大化。在远程数字电视节目传输的过程中,向诸多接收者进行视音频数据信息发送,当传输媒体为IP数据时,比较适合采用组播的方式进行数据传输[3]。

  2组播的工作原理

  在实际工作中,组播源进行组播数据发送时,组播地址为其目的地址,各组播地址都进行单个组播组的标记。所有接收者想成为组播组的一员,都有申请加入的权利,可对目的地址为IP组播地址的报文进行识别和接收,其组播组内的成员具有动态性,无论任何时候,网络组播组内的所有接收者可随意加入与离开[4]。网络内的所有地方广泛分布着组成员。

  2.1IGMP协议

  接收组播报文时,如果需要加入或者离开某组播组,可向末尾一跳路由设备提出申请,末尾一跳路由设备以接收者所提出的申请为依据,在本地进行直连网段组成员的关系表的维护。当接收到组播组报文时,结合组成员的关系进行转发报文下游端口的确定。

  2.2PIM协议

  组播报文是如何通过中间路由设备向哪个下游端口发送的?由以上内容可以看出,末尾一跳路由设备对直连网络中组播组的成员进行了解,将该组成员的关系表通告于邻近组播路由设备。假设PCA需要加入到某组播组内:PCA连接的末尾一跳路由设备为RouterD,同PCA连接的接口为下游接口,同RouterC相连接的接口为上游接口。RouterD会将单播所发出的加入信息向RouterC发送。当RouterC接收到RouterD所发的加入信息后,会将加入信息向RouterB上游接口进行发送。组播网络路由设备RP为RouterB,PCA所发的加入信息被收到后,可在组成员的关系表内进行登记,当相应的组播组数据被送达时,依据PCA加入信息反向路径将组播数据发送至PCA。

  3数字电视节目远程传输系统的设计应用

  3.1系统架构

  在该研究中,某市广电向具有约50km传输距离的接收者发送组播信息流20个。CISCO数字媒体DCMD9900管理平台为组源的基础设备,ASI接口配置若干个,负责对上游设备所传输的传输流予以接收,每个组播组由各个多节目的传输流进行标记。一个电接出口1000Mbps可发出所有组播数据,约800Mbps的宽带。第一跳的路由器三层交换设备CISCOC4948与DCM9900的下游连接而成,端口47、48与组播源相连接,32端口与下游中间的路由器相连接,交换机为QuidwayS5720-32X-EI-24S,其中包括24个10/100/1000Base-T以太网端口、4个100/1000SFP、4个万兆SFP+。中间以及最后一跳的路由设备的交换机属于组播网络RP路由器,全部端口均开启PIM-SM组播路由的协议。电接口24个开启协议IGMP。为了向所有接收者提供组播组的加入并实施管理的便利条件,RPS5720-32X-EI-24S路由器对所有接收者进行VLAN的划分,定义所有VLAN,并绑定访问控制列表ACL,通过访问控制的列表ACL,过滤各区域组播接收者的组播源[5]。

  3.2设备配置

  3.2.1路由器RP配置为S5720划分不同的VLAN,针对不同VLANIF进行IP地址的分配;对S5720进行单播IP的路由配置,确保路由可达到各个三层接口间;进行组播路由的协议配置,包括能够进行全局组播的路由协议;所有三层接口使用的PimSm协议、IGMP协议等;进行ACL定义并与相应接口关联,不同接口可对不同组播源实施访问,达到可控组播。3.2.2二层交换设备配置配置二层交换设备比较简单,在配置模式下,使用igmp-snoopingendable命令,打开全局IGMP接口监听功能即可。

  4总结

  通过近一年的试运行,系统的工作状态比较稳定,信号的传输质量高,调度的灵活性和网络承载能力得到明显提升,完全符合正式运营标准,预期目标得以实现。

  参考文献:

  [1]李俊彦.有线数字电视前端节目传输IP化改造[J].电子科学技术,2016,3(4):504-507.

  [2]陈俊贤.IP化环境下基于DCAS的数字电视前端多编码自适应传输改造方案研究[D].北京:北京邮电大学,2014.

  [3]张智男,潘文胜,叶春晖.谈数字电视平台系统IP化之利[J].有线电视技术,2017,(5):36-37.

  [4]肖建敏.数字电视平台IP化设计方案[J].有线电视技术,2015,(11):47-49.

  [5]李锐韬.歌华有线数字电视IP化前端业务网络规划的研究[J].有线电视技术,2018,(3):85-88.

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