2022 年中秋晚会期间，全国70 个城市的270 余 块户外地标大屏直播了中央广播电视总台8K 超高清 中秋晚会信号，为各地观众送上了美轮美奂的超高清 观赏体验，伫立在大屏前的人们获得了身临其境的现 场感受。

“百城千屏”是由工业和信息化部、中央宣传 部、中央广播电视总台等六部门联合发起的超高清 视频落地推广活动。该活动以试点示范工程为引领， 通过新建或引导改造国内大屏为8K/4K 超高清大 屏，丰富超高清视音频服务场景，加速推动超高清 视音频多方面的融合创新发展，催生新技术、新业态、 新模式。“百城千屏”中秋晚会的成功直播，标志 着总台主导推动的8K 超高清产业开拓和应用再上 新台阶。

一 传输需求

总台8K 超高清信号经过编码压缩后面向下游分 发。8K 超高清视频信号格式为：分辨率7680×4320， 帧率50P，HLG/ Rec.2020。视频编码采用AVS3 编码 标准，遵循《信息技术 智能媒体编码第2 部分：视频》 （T/AI 109.2—2020），采用基准10 位档（profile）、 10.0.60 级（level） 压缩编码， 视音频总码率约为 120Mbps。编码后的视音频码流由总台8K 超高清电视 集成分发平台进行调度分发，如图1 所示。

总台8K 超高清电视集成分发平台主要实现两大 功能：8K 视音频流调度分发以及对接收终端机顶盒 的授权管控。通信运营商传输网络与8K 超高清电视 集成分发平台对接，对接端口为10GE 光口。通过运 营商网络进行传输的数据主要有两类，即8K 视音频 TS 流以及大屏接收终端交互数据。具体如下：

◆ 8K 视音频TS 流：总码率约120Mbps，为总 台8K 超高清集成分发平台到各大屏终端单向UDP 组播业务；

◆大屏终端机顶盒交互数据：双向数据，目前 数据带宽约10Mbps。包括少量定时通过HTTP 协议 下行到机顶盒的授权指令和控制指令（开关机、重启、 应急切换等），为非持续性数据；大屏终端机顶盒上 报信息，主要包括定时上报消息数据（设备状态、播 放状态、告警信息等）以及机顶盒解码抽帧图片等内 容，以HTTP 协议方式上传，消息数据分定时与触 发型两种。

和传统的广播电视播出传输业务不同，“百城 千屏”8K 超高清业务具有大带宽、IP 双向传输的特点， 且各地标公共大屏社会影响面大、关注度高，对安全 播出的要求也高，在建立传输业务模型的过程中必须 充分考虑上述情况。

二 传输业务模型建立

1. 传输链路能力

为保证“百城千屏”8K 超高清视音频业务传输 质量达到安全播出标准，确保内容传输不受其他业务 流量突发的影响，传输网络应能充分保证业务在链路 层面和内容层面的安全，需具备以下能力：

◆带宽绝对保证：针对传输一个8K 超高清节目 流而言，单条链路带宽应不小于150Mbps；

◆链路自愈保护：单条传输链路具备1+1 保护， 具有自愈保护功能，倒换时间小于50ms；

◆高可靠性：传输链路应具有强生存性，具备 相当的抵抗电路故障、设备故障及环境风险的能力， 可用率达到 99.99%；

◆稳定低时延：时延稳定，小于 100ms；

◆扩展灵活：基于业务规模和网络 规模后续不断扩展的考虑，传输链路和 设备应具有灵活的可扩展性，并在扩展 的同时保证业务的连续。

2. 业务分发与接收

8K 超高清视音频直播业务流接收 终端通过IGMP 协议对接，通过组播IP 地址区分不同业务，在传输网内端到端 部署组播协议实现业务分发。

以大屏终端机顶盒为例， 通过 IGMP 协议发起组播加入请求， 通过 PIM（Protocol Independent Multicast， 协议无关组播）协议经分发网络向RP（Rendezvous Point，汇聚点）发送（*，G）Join 消息，建立接收 端到RP 的RPT（Rendezvous Point Tree, 汇聚点树）； 组播源向RP 注册，通过PIM 协议经分发网络发 送8K 超高清直播业务组播流，建立组播源至RP 的 SPT（Shortest Path Tree，最短路径树）；通过SPT 切换，经运营商传输专线建立一条从组播源直接到接 收者的转发链路，减少组播数据在网络中的传输延 迟。大屏端机顶盒收到业务流解码后在终端大屏完成 呈现。

3. 业务传输模型

鉴于上述要求，传输线路组网模式一般按照下 述模型建立：从北京A 端至大屏所在省/ 直辖市采用 跨省专线，该专线到达该运营商所在省/ 直辖市的核 心节点后，再采用跨市区/ 本地专线向指定的大屏终 端或节点进行分发。

为确保8K 超高清视音频信号传输安全，传输 链路均具备1+1 自动倒换。考虑到目前总台的8K 超高清频道正在通过广电网络逐步面向有条件的省 市进行传输，传输节点为省/ 直辖市广电前端机房， 可以由选定的通信运营商来承担从广电网络前端机 房向本地接收终端的信号传输作为备份，从而在节 省跨省传输专线高额成本的情况下，最大程度地保 障传输安全。

4. 终端对接

在大屏终端对接方面，分成大屏终端机顶盒 和“一网统管”平台对接两种情况。

（1）大屏终端机顶盒

线路Z 端为大屏机顶盒的，运营商传输网络 提供RJ45 电口供终端机顶盒接入。终端机顶盒 主要应用于连接室外8K 大屏幕设备。连接8K 大 屏时，将机顶盒解码后的视频信号通过1×HDMI 2.1 接口或者4×HDMI 2.0 接口输出至8K 大屏进 行画面显示；音频部分通过L/R 模拟音频接口或 SPDIF 数字音频接口输出至功放系统。

（2）“一网统管”平台

线路Z 端具备统一的8K 超高清播出展示平台 的，如杭州华数传媒、福建“万福千屏”等，这 类平台中通常会有多块大屏使用统一的8K 节目源 进行播出，称为“一网统管”平台。运营商传输 网络按照“一网统管”平台的接入要求进行端口 对接。在接入上一般分为使用8K 超高清解码器解 码输出HDMI 信号接入“一网统管”平台进行转 发和对传输IP 码流进行二次分配后解码使用两种 情况。

三 传输网络架构实现

总台携手中国移动、中国联通、中国电信、 中国广电四大运营商，进行“百城千屏”超高清 视频落地推广，持续推动8K 超高清频道在更多城 市落地。

以中国联通为例，中秋晚会期间提供了总台 到京外4 个省份的150M OTN/MSTP 传输专线、 省内汇聚机房至超高清视频大屏的省内本地传输 专线服务和汇聚机房的分发交换设备，构建了三 级8K 超高清业务传输分发网络，具体如图3 所示。

1. 网络架构

整体上采用树形组网拓扑，分为核心接入分 发、省一级分发、省二级分发共计3 层。采用分 层树形组网传输组播流，能够有效利用传输带宽， 跨省专线和跨地市专线只需开通150Mbps（传输 1 路8K 业务流），通过业务分发交换机和本地 150M 专线完成到各公共大屏机顶盒的业务UDP 码流单向传输和机顶盒终端数据的双向传输。

核心接入分发负责运营商与总台业务接入、 运营商到各省业务的分发。通过本地主备光缆承 载运营商负责的全部组播业务流和终端交互数据， 运营商通过与总台对接的接入交换机，提供10GE 光接口上联总台8K 超高清电视集成分发平台，并 通过接入交换机进行码流监测；通过跨省150M 传 输专线承载各省的组播业务流和该省所有终端交 互数据，运营商提供核心分发交换机设备，提供 GE 光接口与各省一级分发交换机对接。

省一级分发负责某省内的业务分发。通过跨 省150M 传输专线承载该省的组播业务流和所有 终端交互数据，运营商提供省一级分发交换机设 备，提供GE 光口上联北京核心分发交换机，省 一级分发交换机完成该省业务的分发，通过省内 跨市区150M 传输专线/ 本地150M 传输专线与省 内二级分发交换机（GE 光口）或机顶盒对接（GE 电口）。

省二级分发负责省内某地市的业务分发。通 过省内跨市区150M 传输专线承载该地市组播业务 流和所有终端交互数据，运营商提供省二级分发 交换机设备，提供GE 光口上联省一级核心分发交 换机，通过本地150M 传输专线与机顶盒（GE 电口） 对接。

在路由协议方面，总台与联通网络之间采用 静态路由，联通网络采用OSPF 动态路由；组播协 议上，机顶盒和分发交换机之间运行IGMP 协议， 总台到各省一级分发交换机之间运行PIM-SM（稀 疏模式独立组播）协议。

2. IP 地址规划

总台对各省接收终端进行统一IP 地址规划和 管控，按照各省接收终端数量，采用VLSM（可变 长子网掩码）对子网进行层次化编址，有效利用 IP 地址空间。各传输专线运营商和总台确定互联 地址，并规划核心/ 省一级/ 省二级分发交换机的 互联地址。

3. 典型省份组网情况

在总台2022 年中秋晚会“百城千屏”推广活 动中，甘肃省参与活动的公共大屏分布在省内4 个地市：武威市、张掖市、酒泉市、天水市。其 中武威市和张掖市各1 个节点，酒泉4 个节点、 天水2 个节点。

（1） 网络基本情况

采用树形三级分发网络， 共开通1 条跨 省150M 传输专线（北京—兰州）、4 条跨地市 150M 传输专线（兰州—酒泉、兰州—武威、兰州— 张掖、兰州—天水）、6 条本地150M 专线（酒泉 4 条，天水2 条）。具体如表1。

所有机顶盒接入传输专线接口为GE 电口，所 有交换机接入传输专线接口为GE 光口。

（2） 路由协议

总台与运营商传输网络之间采用静态路由， 运营商网络中采用OSPF 动态路由。

（3） 组播协议

甘肃全省终端机顶盒统一接收一路组播流， 地址由总台指定。

◆ IGMP V2 协议：运行于兰州一级分发交换 机与机顶盒之间，通过IGMP 协议建立、维护组 播组成员关系。通过IGMP Snooping 机制，解决 二层组播泛洪问题；

◆ PIM-SM 协议：运行于总台与运营商核心 接入分发交换机、兰州一级分发交换机之间，用 于构建组播分发树，产生组播路由表项，从而指 导组播流量转发，手动设置静态RP。

（4） 安全与备份

◆总台接入线路、跨省和省内传输专线均具 备1+1 线路自动倒换；

◆通信运营商核心接入分发、省一级和省二 级分发交换机均配有备用交换机。

（5） 业务监测

a. 传输网专线监测

通过OTN/MSTP 传输网络网管对电路状况 进行7×24 小时监测。

b. 组播流监测

对组播流分发网络进行实 时监控。基于SNMP（简单网 络管理协议）对核心接入分发 交换机、省一级分发交换机、 省二级分发交换机进行监视和 管理，对业务组播流交换机转 发端口进行监视，实时监测端 口发送、接收的流量带宽，实 现业务层监测。一旦流量出现 异常，可以及时响应，进行故 障定位、处理和排查。

c. 视频信号监测

北京核心机房通过TS 流 选切，通过监测机顶盒解码， 对所分发的8K 视音频信号进行主观监测。

四 结语及展望

在维护服务方面，鉴于8K 超高清业务传输网 络的重要性，对维护服务体系和服务质量提出更 高的要求。需要通信运营商在开通受理、故障申 告、现场服务、技术支持上向用户提供统一的一 站式的快速服务。同时，在维护管理、申告升级、 故障处理等方面提供差异化、透明化的服务，全 面保障网络稳定、高质量运行。

在安全机制方面，相对于运营商传输机房和 专用线路的安全性，8K 大屏终端解码器一般安装 在公共楼宇中，为预防可能发生的非法接入行为、 保障网络安全，后续将考虑在运营商传输网络中 部署入口白名单，即只允许必要的目的数据包进 入分发网络并限制其最高流量，其他无关数据包 一律严格限速或阻止进入。

在技术创新方面，后续将持续对低成本、高性 能、低延时，支持双向通信的相关传输网络技术进 行探讨，通过“零”接触部署，业务自主快速开通 来提高链路开通效率，将链路安全控制、流量调度、 网络状态进行可视化与集中管理，为总台8K 超高 清内容安全、高效分发提供支撑。