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）

0 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。

图1 广电网络IP化信号安全传输机制原理图

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 Gb·s-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。

图2 基于I-PON技术的广电网络IP化信号传输系统框图

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 Gb·s-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Tr[5]，即满足Ts

图3 响应平台前置结构示意图

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。