【摘要】 本文以建設北京IPTV流播控系統項目為例，介紹了北京IPTV播控平臺所采用的超高清頭端編碼子系統、DCM流處理網關子系統、點播流播出子系統、應急切換子系統和智能化監播子系統的需求、設計及實現，滿足了IPTV信號的編碼、播出、調度、安全訪問控制和監播監看的業務需求，同時就安全播出的應急切換邏輯和不同故障場景下的應急機制給出了一套完整的解決思路。

　　【關鍵字】 超高清 DCM IP應急切換 SOP

　　一.引言

　　北京地區IPTV集成播控平臺播出系統已投入運行6年有余，整個技術平臺和技術體系經過了長時間的運行、磨合和優化，已逐漸向更高的設計和管理水平邁進。本次系統建設是對于原平臺的一次全面的優化和擴容升級。目前，在運營商的大力配合下，北京IPTV現已有超過200萬終端用戶。通過6年的系統運維經驗，結合對現有系統的技術、管理進行總結，設計出了一套契合于北京IPTV業務發展需要的技術支撐體系。本文主要圍繞IPTV直播頻道各項技術系統的設計與應用進行研討說明。

　　二.需求分析

　　根據總局召開的關于IPTV建設管理工作會議的精神，北京IPTV的播出安全水平也被提到更高的水平線上。建設一套可管、可控，適應信息化、網絡化，滿足業務快速發展的IPTV播控平臺是對于新政策、新要求、新形勢的需要。結合目前行業發展趨勢，北京IPTV確定了建設涵蓋4K超高清、點播流業務、IP信號調度、智能化監播等亮點和特色的IPTV播控平臺體系，本文結合北京IPTV播出平臺在直播系統建設的經驗，總結出了一套適用于該體系下的廣播級安全播出解決方案。

　　1.超高清直播編碼系統

　　北京IPTV頭端編碼系統是支撐高質量的高清、超高清直播節目編碼的能力平臺，對于4K超高清、高清直播流進行SDI到IP、IP不同協議間的編碼和轉換，為IPTV平臺提供高質量、高可靠的直播信源。本次頭端編碼可滿足單路十路以上信源的編碼需求，實現1+1安全播出的備份機制，支持H.265、AVS+等多種編碼方式，支持標清、高清之間的上下變換能力，在變換的過程中要保證畫質不損失、低延遲，同時具備一定的臺標、字幕、圖片的在線包裝功能。

　　2.完備的應急切換系統

　　在實際播出管理和運維過程中，節目的播出難免不出現異常現象，在保障IPTV安全播出環節中，能夠及時發現音視頻異態或者網絡傳輸故障，及時對故障進行應急解決、對于可能發生的故障進行提前預警就顯得尤為重要。因此，整體系統設計應具備完善的應急方案，做到應急操作快捷和安全;不僅要支持單機主備信源的自動切換，而且可通過后續升級集群架構來實現設備之間的主備安全。

　　3.流處理網關系統

　　隨著媒體融合的趨勢，北京IPTV越來越多的與外界產生視頻流交換、共享的業務需求。作為直播信源、音視頻信號匯聚平臺，北京IPTV需要與外省市IPTV播控體系、郊區縣媒資平臺、外場直播信號甚至互聯網視頻流進行對接。因此，對于視頻流的碼率，傳輸協議乃至信息安全方面就要嚴格的加以控制，保證播出和網絡傳輸的穩定、安全。流處理網關系統可以滿足直播信號的傳輸、調度、分發的業務需求，同時能很好的起到信息安全網關隔離的重要作用。

　　4.點播流播出系統

　　隨著北京IPTV輪播頻道的新增，以及新增的“4K超清頻道”，北京IPTV自辦點播流頻道包括淘電影、淘影視、淘少兒、大健康、4K超清等各類頻道，頻道設置門類齊全、涵蓋范圍廣。技術系統要滿足十路的高清頻道和一套4K頻道的播出，同時具備系統管理、編單管理、內容管理、播出管理、以及字幕播出能力。實現無縫與現有內容生產平臺、廣告發布平臺、存儲平臺集成是本次系統設計的重點。

　　5.智能化安全運維管理系統

　　北京IPTV播控系統環節復雜，信源、網絡、設備都可能存在問題，為了保證系統的正常播出秩序，需要對播出信號、傳輸鏈路、系統設備等不同環節進行全面的監測，同時提供一套行之有效的協同化運維值班管理工具，滿足運維分析和日常值班的智能化呈現，提升運維效率，對保障播出安全必不可少。

　　三.解決方案

　　根據北京IPTV播控平臺系統和網絡現狀進行整體安全播出保障體系的規劃和方案設計，我們將整個系統劃分為頭端編碼、應急切換、流處理網關、點播流播出和安全運維監測五個子系統進行分別設計。

　　1.超高清直播編碼系統

　　超高清直播編碼系統主要包括超高清編碼器、SDI光端機、集群管理系統和墊播系統組成。主要負責將臺內傳送的SDI信號傳輸到IPTV平臺中。主要系統框圖如圖1。

　　(1)功能需求設計

　　此次直播編碼系統可支持主備16路高清SDI+4路超高清輸入，配置了兩臺編碼設備，采用1：1備份模式，通過集群管理系統，進行統一管理，對于編碼參數、模板靈活配置。利用現有IPTV平臺編碼資源，設計為主、備、備三路信源播出安全保障機制，同時配有墊播系統，可根據需要進行各頻道IP碼流的墊播。本次的亮點是可支持4K HDR的編碼功能，采用HLG編碼模式滿足未來北京IPTV超高清直播信源的引入和處理。同時，在頭端編碼環節，可做到簡單的一站式圖文包裝能力，支持靜態、動態臺標、文字的任意疊加，配合預覽功能所見即所得。

　　(2)非功能需求設計

　　北京IPTV頭端信源編碼平臺采用CPU+GPU軟硬件結合的技術對直播信源進行高質量的編碼，保證圖像質量。通過高密度并行編碼技術可實現一入多出的(1080P、720P、576P)信號，滿足多屏播放需要。同時系統支持豐富的輸入輸出流格式，如TS over UDP、TS over HTTP、FLV over HTTP、APPLE HLS和RTMP等。系統設計積極響應國家關于頭端信源格式轉換的政策，無縫支持AVS+格式接入和H.265的編碼算法。

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