基于I-PON技术的广电网络IP化信号传输安全机制_唐宝琦.pdf

电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)111BROADCASTING&TRANSMISSION广播与传输文献引用格式：唐宝琦，朱尧.基于 I-PON 技术的广电网络 IP 化信号传输安全机制 J.电视技术，2023，47（1）：111-113.TANG B Q，ZHU Y.Security mechanism of IP signal transmission in radio and television network based on I-PON technologyJ.Video Engineering，2023，47（1）：111-113.中图分类号：TN948.14 文献标识码：A DOI：10.16280/j.videoe.2023.01.026基于 I-PON 技术的广电网络 IP 化信号传输安全机制唐宝琦，朱 尧（中国广电云南网络有限公司曲靖市分公司，云南曲靖655000）摘要：通过分析广电网络 IP 化信号安全传输机制，针对信道占用、数据丢包等问题，进一步调整传输架构，优化传输协议，并给出解决问题的具体技术方案。通过验证，利用 I-PON 技术完成 IP 化信号传输，能够有效提升机制运行的安全性和稳定性。关键词：广电网络；信号 IP 化；网络协议；数据丢包；安全机制Security Mechanism of IP Signal Transmission in Radio and Television Network Based on I-PON TechnologyTANG Baoqi,ZHU Yao(Qujing Branch of China Radio and Television Yunnan Network Co.,Ltd.,Qujing 655000,China)Abstract:Based on the analysis of the principle of IP based signal transmission in radio and television networks,this paper conducts a detailed study on the network transmission architecture and transmission protocols,obtains the problems in the transmission security mechanism,and provides specific solutions.Through data verification,the IP based signal transmission in radio and television networks based on I-PON technology can effectively achieve long-distance wide area signal transmission.Keywords:radio and television network;IP signal;network protocol;packet loss;security mechanism0 引 言随着智能信息处理技术的发展和媒体融合产业的迭代，越来越多的超清视频、融合资源等需要完成远距离、广覆盖、高精准的传输和接收，这对于依靠数字视频广播（Digital Video Broadcasting，DVB）网络完成单向、有限频点的安全传输而言，已经无法满足日益激增的业务需求，更不能支撑海量数据传输的有效性1。因此，针对 DVB 广电网络进行 IP 化技术升级，对传统传输机制进行架构改造和传输协议优化，才能够实现融媒体时代对智慧广电建设的要求。1 广电网络IP化信号安全传输机制分析1.1 传输机制分析针对广电网络信号体制，利用 I-PON 技术实现有线电视网络信号的 IP 化，需重点完成有线广播与智慧网络的一体融合。从技术特点上分析，I-PON技术可以基本保留传统有线广播电视信号传输的实现容易、维护简单等优势，又能够较好地满足业务端对于用户需求激增带来的宽带信号传输、双向信号准入以及多类数据融合等技术要求，完成双光纤三波道部署设计。本文通过应用智能信息处理技术，解决由需求激增带来的 IP 化信号传输、双向信号准入以及多类数据融合等技术难题，实现广电网络 IP 化信号传输安全性的极大提升。广电网络 IP 化信号安全传输机制原理如图 1 所示。从图 1 可以看出，I-PON 技术可以完成由互联网、直播平台等与核心数据中心之间的万兆双向视频点播/基于开放互联网的视频服务（Video on Demand，VOD）/（Over The Top，OTT）数据推 作者简介：唐宝琦（1971），男，本科，工程师，研究方向为技术审批指导。112电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)BROADCASTING&TRANSMISSION广播与传输流，对于发送机数据链路终端（Data Link Terminal，DLT）、光线路终端（optical line terminal，OLT）均可以设计为独立运行的业务终端，分别通过信号通道（IP广播通道、G/EPON通道）实现光电信号转化，完成传输前准备工作。通过分光器的 IP 路由功能，进入光纤分配网络完成传输工作，此时终端设备可以通过全 IP 芯片接收机实现信号接收，完成发射端-接收端信号安全传输的闭环承载。该技术能够有效解决频点资源不足问题2。根据系统实测数据分析，信号传输过程中安全机制仍存在问题，可概括为如下两个问题。（1）信道占用率高，数据冗余。在传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）框架下使用基于 HTTP 的自适应码率流媒体传输机制（HTTP Live Streaming，HLS）来完成 IP 化超清视频信号传输，将会极大地占用信道带宽，极易造成安全播出事故发生。（2）易受外界干扰，数据丢包。需要满足在下行传输速率较高时上行报文准时送达，从而不会因操作超时导致视频信号卡滞。1.2 传输标准制定业务标准：满足用户个性化定制实际需求，实现高效、安全传输，满足 8K、VR 等超清视频等海量数据传输要求。技术标准：对接广电智能运维系统建设使用，满足自适应信号传输机制；落实安全播出机制，响应可持续发展战略。2 基于 I-PON 技术的 IP 化信号安全传输机制2.1 解决信道占用现象交换机出口速率V=10 Gbs-1直接对应的是无源光网络（Passive Optical Network，PON）口。考虑到设备的 PON 口数量较多，且每一个下联口能够带入 128 组光纤用户，而设备对接的上联口实际需要满足全部下行的实时数据流，此时场景可定义为：输出线速度大于输入各端口的总线速度和，基本可以解决数据丢包问题。但是考虑到实际用户定制化需求量大，业务承载量多，导致数据冗余、信道占用现象，可能会造成一定程度上的丢包问题，即使使用重传机制，也无法完全避免。因此，需要在传输安全机制上进行二次设计。针对该类现象，拟采用基于 I-PON 技术的用户数据报（User Datagram Protocol，UDP）协议，通过以点覆面、多路齐发的信号传输协议，实现 IP 化信号远距高效传输3。传输系统框图如图 2 所示，采用优化的 UDP 传输协议，从干线传输网前置端口，从顶层逻辑准入接口处实现数据丢包重传功能。2.2 解决数据丢包问题对于广电网络 IP 化信号传输机制，为了提高传输效率，设计时采用发送端前置策略4，即使用不同类别的数据码元传输速率对接交互式信号传输路由装置进行转换和汇聚，尤其是分别来自编解码器、转换器以及自适应调制解调器、数据承载服务器等不同数据码元，如图 3 所示。由图 3 可以看出，通过解码器、视频服务器等信号流入，按照码元顺序进行自适应排列后，通过交互式信号传输路由装置（交换机）可以实现出口速率达V=10 Gbs-1，即使发送端全部信道接口处于满载状态，只要在某一时刻发送端发射信号时间Ts小于接收来自交换机信号的时间Tr5，即满足TsTr，就可以视为发射端存在缓冲区域可以实现数据正常发送，即不会出现用户数据丢包的情况。因此，针对基于 I-PON 技术的 IP 化信号安全传输问题，需要设计成输出线速度应当略大于输入线速度的网络传输组织架构。图 1 广电网络 IP 化信号安全传输机制原理图 电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)113BROADCASTING&TRANSMISSION广播与传输因此，在信号传输安全机制上，利用 I-PON 技术完成光纤入户，并且通过双光纤三波道的设计6，既可以保留传统的广电信号通路，还可以实现网络信号与数字信号的独立性、正交性，电视节目安全播出能够得到极大保证，符合智慧台站建设的主体要求。3 结 语为了有效解决广电网络 IP 化信号传输的潜在风险，本文通过 I-PON 技术应用，优化了 UDP 传输协议，调整了传输安全机制，解决了信道传输不冗余、数据传输不丢包的问题，使得 I-PON 技术应用真正满足系统建设要求。参考文献1 任红星，刘丹，殷启旭.广电运营商依托 GPON 网络实现电视直播业务 IP 传输的探讨 J.中国有线电视，2022（5）：16-22.2 肖晓初.广电节目传输中心多业务光传送网络的建设 J.广播与电视技术，2022，49（8）：83-89.3 谢金皓.基于广电体系的融合应急通信多业务的传输优化研究 D.武汉：华中科技大学，2021.4 欧阳捷，张学军，李敬，等.广电有线网络IP化升级路径：传输质量与成本分析 J.广播电视网络，2022，29（7）：43-47.5 黄中.基于广电 5G 网络的高新视频传输方案探讨 C/全国互联网与音视频广播发展研讨会（NWC）暨中国数字广播电视与网络发展年会，2020.6 俞淼林.IP 微波为广电运营商光缆传输网络组补充网络的可行性分析 J.中国有线电视，2020，（5）：481-483.编辑：张玉聪图 2 基于 I-PON 技术的广电网络 IP 化信号传输系统框图图 3 响应平台前置结构示意图