近期电视台有一个新的 4K 节目要上线，设备上行带宽吃紧，需要对设备中的带宽分配重新规划。趁此机会，我来学习一下数字电视系统里的核心设备：DCM（数字内容管理器），具体型号为思科的 D9902。

1. 外观

2. 从 D9902 的完整工作流视角切入，了解各个板卡

DCM D9902 的工作流是一个从多源接入 → 深度处理（转码/压缩/加扰）→ 智能管理与复用 → 高可用保障 → 多格式输出的完整闭环。它不仅是一个简单的复用器，更是一个集成了转码、加扰、统计复用、冗余备份等高级功能的综合数字电视前端处理平台，为运营商提供灵活、稳定、高质量的节目分发解决方案。

2.1 内容输入 (Input)

D9902 通过其模块化板卡，从多种物理和网络接口接收原始音视频流。

1. ASI 输入：

   • 通过 10端口ASI卡 接收来自卫星接收机、编码器或其他前端设备的DVB-ASI 流。
   • 支持 SPTS（单节目TS流）和 MPTS（多节目 TS 流），单口最高支持 213Mbps 码率。
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2. IP 输入：

   • 通过 4端口GbE卡 接收基于 IP 网络的 MPEG 流（MPEG over IP/UDP/RTP）。
   • 支持组播和单播，可配置为独立模式或 2+2 主备冗余模式。
   • 支持前向纠错（FEC），提高 IP 网络传输的可靠性。
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3. 卫星直接输入（可选）：

   • 通过 DRD卫星接收解扰卡，直接接收并解调 DVB-S/S2 卫星信号（QPSK/8PSK/16APSK）。
   • 可以同时插入 CAM 卡，对加扰的卫星节目进行 CI 解扰。
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2.2 内容处理与转换 (Processing & Transcoding)

这是 D9902 的核心功能，利用协处理板卡对输入流进行深度处理。

1. 码率压缩与统计复用 (Rate Limiting & Re-statmuxing)：

   • 通过协处理板卡(Co-Process卡)，对输入的节目进行码率控制。
   • 码率压缩：将节目码率限制在固定值（如 3.75Mbps CBR），用于时移电视或存储。
   • 再统计复用 (Re-statmuxing)：将多路可变码率（VBR）节目重新复用到一个恒定码率的TS流中，通过动态分配带宽防止输出流溢出，确保播出流的稳定性。
   • (注：协处理板卡插在 ASI 卡和 GbE 卡上)
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2. 格式转码 (Transcoding)：

   • 通过转码板卡 (Transcoder) 或 多格式处理卡 (MFP)，进行视频和音频格式转换。
   • 视频：支持 MPEG-2 与 H.264 之间的互转（标清/高清）。
   • 音频：支持 AC-3、MPEG-1 Layer II 到 HE-AAC 的音频转码。
   • 画中画 (PIP)：可生成小分辨率的 H.264 视频流用于导视频道。
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3. 加扰 (Scrambling)：

   • 通过协处理板卡（Co-Process卡），对节目进行同密（Simulcrypt）加扰。
   • 每套加扰节目需要一个独立的 License 授权。

4. 复用输出（Multiplexing）：

   • 将处理后的节目（来自不同输入源）合并到一个或多个输出 TS 流中。
   • 支持高标清节目混合传输。

2.3 内容输出 (Output)

将最终处理好的 TS 流通过指定接口输出。

1. ASI输出：

   • 通过 ASI 卡将复用后的TS流以 DVB-ASI 格式输出，连接至 QAM 调制器（如 RFGW-1）。

2. IP输出：

   • 通过 GbE 卡将 SPTS 或 MPTS 以 IP 组播/单播形式输出，用于 IP 网络分发或时移服务器采集。

3. 万兆输出（D9902 特有）：

   • 通过专用万兆板卡，实现超高带宽的IP流输出。

3. 进阶功能

3.1 节目管理 (Management)

在 Web GUI 中对节目进行精细化配置和管理。

1. 节目配置：
   • 在图形化界面中创建和管理节目树。
   • 修改节目名称、Service ID。
   • 固定视音频 PID、PMT PID。
   • 插入 EPG 信息（NIT, SDT, EIT等）和时间表（TDT）。
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3.2 高可用性保障 (High Availability)

D9902 内置多层冗余机制，确保系统稳定。

1. 输入冗余：

   • TS流备份：为输入 TS 流配置主备源，主路中断自动切换。
   • 端口备份：GbE 口支持主备输入。
   • 节目级备份：可为单套节目配置 1 个主源和最多 8 个备源，支持基于 PAT/PMT 丢失、PID 丢失、加扰状态等条件触发切换。
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2. 设备冗余：

   • 通过 ROSA EM 和心跳线，实现两台 DCM D9902 之间的设备级主备切换。
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3. 硬件冗余：

   • 支持双电源（AC/DC），负荷分摊，热插拔。
   • 支持风扇热插拔。

附：设备及板卡详细参数

1. DCM D9900
   • 2U 机框,双电源,整机 10Gbps 背板带宽，8Gbps I/O 能力。
2. DCM D9902
   • 60Gbps 背板带宽，40Gbps I/O 能力
   • 额外支持 MFP-S 单层卡到 8 路 HD
   • 额外支持 MFP 双层卡到 16 路
   • 额外支持万兆接口板卡
   • 配置界面和其他功能和 DCM D9900 相同
3. ASI 板卡
   • 每块卡端口数量：10 个端口，每个端口可设置为输入或输出。
   • 接口类型：BNC，阻抗 75 欧。
   • 自适应支持 188Byte 或 204Byte 的 TS 流。
   • 支持 SPTS 和 MPTS。
   • 每个 ASI 口支持高达 213Mbps 数据速率
   • 支持输入码率监看
   • 每卡 2G 节目容量处理能力，相当于 500 个 4Mbps 的节目
4. GbE 板卡
   • 每卡 4 个 GbE 端口
   • 2+2 冗余模式：1、2 一组，3、4 一组
   • 独立模式：1、3 作为输入，2、4 作为输出
   • 接口类型：百兆或千兆 电/光 SFP
   • 协议 MPEG over IP/UDP 和 IP/UDP/RTP
   • 最大吞吐量 每块卡 2 Gbps 输入和 2 Gbps 输出
   • 支持 SPTS 和 MPTS
   • 前向纠错 Pro-MPEG COP3R2/SMPTE 2022
5. 转码卡
   • 英文名称 Transcoder board
   • 每卡支持 16SD/4HD（MPEG2->H.264）处理能力
   • 每卡最高支持 32 个立体声转码，即 Dolby Digital(AC-3)和 MPEG-1 LayerⅡ 到 HE-AAC 音频转码
   • 音频需转码时，会占去一部分处理能力
   • 支持音频和 metadata 透传
   • 集成 PIP（画中画）处理，生成小分辨率（96x96/128x96/176x144/192x192）的 H.264 Main Profile 视频流
   • 通过 License 授权开通
6. 多格式处理卡
   • 英文名是 Multi Format Processor Card
   • MPEG-2 和 H.264 高/标清视频互转；MPEG-1-L2、AC-3 及 AAC 音频互转。
   • 两种处理引擎：
     • A high number of video processing engines suitable for dense multiformat video and audio processing
     • An audio processing engine for audio-only processing.
   • 分类：
     • 单层卡 DCM-MFP-S（装在 D9900/D9902 DCM 机箱，即 MKⅠ 2RU 机箱/MKⅡ 2RU 机箱）
     • 双层卡 DCM-MFP （装在 D9902 DCM 机箱，即 MKⅡ 2RU 机箱）
   • 性能：
     • 单层卡 DCM-MFP-S(配在 D9900 MKⅠ 2RU 机箱上)：每卡支持 18路标清（或连同其音频）或 6 路高清（或连同其音频）和 24 路纯音频；
     • 单层卡 DCM-MFP-S(配在 D9902 MKⅡ 2RU 机箱上)：每卡支持 24 路标清（或连同其音频）或 8 路高清（或连同其音频）和 24 路纯音频；
     • 双层卡 DCM-MFP(配在D9902 MKⅡ 2RU机箱上)：每卡支持 48 路标清（或连同其音频）或 16 路高清（或连同其音频）和 48 路纯音频。