地面數(shù)字電視監(jiān)測技術(shù)分析

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1技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)地面數(shù)字電視覆蓋的技術(shù)特點(diǎn)，主要通過發(fā)射機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)、射頻監(jiān)測系統(tǒng)、碼流監(jiān)測系統(tǒng)、音視頻監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對整個播出環(huán)節(jié)的安全防護(hù)。發(fā)射機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中，在遵循發(fā)射機(jī)廠家協(xié)議的基礎(chǔ)上，通過發(fā)射機(jī)通訊接口，采集發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)和運(yùn)行數(shù)據(jù)；射頻監(jiān)測系統(tǒng)主要進(jìn)行DTMB解調(diào)、載波監(jiān)測等工作；碼流監(jiān)測系統(tǒng)按照TR101-290的標(biāo)準(zhǔn)對TS流進(jìn)行監(jiān)測；音視頻監(jiān)測系統(tǒng)主要完成信號源及空收節(jié)目的監(jiān)測、存儲。

2主要技術(shù)特點(diǎn)

2.1發(fā)射機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)

發(fā)射機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)是整個地面數(shù)字電視監(jiān)測系統(tǒng)的核心，它擔(dān)負(fù)著發(fā)射設(shè)備、輔助設(shè)備的數(shù)據(jù)采集工作，實(shí)時進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警信息的上報，接收并執(zhí)行遠(yuǎn)程監(jiān)管平臺下發(fā)的查詢、配置指令，完成播出信號質(zhì)量、測試指標(biāo)的匯總回傳。發(fā)射機(jī)的核心設(shè)備是激勵器，按照GD/J067-2015《基于衛(wèi)星傳輸?shù)孛鏀?shù)字電視單頻網(wǎng)激勵器技術(shù)要求和測量方法》，在發(fā)射機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中增加了對激勵器及單頻網(wǎng)適配器技術(shù)指標(biāo)的監(jiān)測。

2.1.1.激勵器監(jiān)測

地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)標(biāo)配主備激勵器，兩路衛(wèi)星信號源分別輸入主備激勵器，激勵器具備自動判斷信源并進(jìn)行切換的功能。單頻網(wǎng)狀態(tài)下，當(dāng)輸入碼流丟失或錯誤時，激勵器可根據(jù)要求設(shè)置射頻輸出關(guān)斷功能，異常狀態(tài)消除后，激勵器自動恢復(fù)到正常單頻網(wǎng)組網(wǎng)工作狀態(tài)。當(dāng)輸入碼流的SIP丟失時，激勵器轉(zhuǎn)入多頻網(wǎng)工作模式，保持調(diào)制輸出，從而避免地面數(shù)字電視廣播的大范圍停播，提高了安全播出的可靠性。針對激勵器技術(shù)上的新特點(diǎn)，對激勵器的功率、主備激勵器工作狀態(tài)、單頻網(wǎng)工作模式進(jìn)行監(jiān)測，是整個發(fā)射機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)非常重要的一個環(huán)節(jié)。

2.1.2.單頻網(wǎng)監(jiān)測項(xiàng)目及報警條件

單頻網(wǎng)是此次地面數(shù)字電視覆蓋的主要技術(shù)，對單頻網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)的監(jiān)測有別于傳統(tǒng)的發(fā)射系統(tǒng)監(jiān)測。單頻網(wǎng)組網(wǎng)時，對碼流輸入、外參考時鐘有效性、射頻本振、溫度告警、單頻網(wǎng)狀態(tài)、發(fā)射機(jī)輸出射頻指標(biāo)等規(guī)定了相應(yīng)的報警條件，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有觸發(fā)報警條件的情況后實(shí)時進(jìn)行報警。

2.2射頻系統(tǒng)監(jiān)測

系統(tǒng)對數(shù)字電視信號進(jìn)行DTMB信道指標(biāo)的監(jiān)測，主要包括：射頻信號鎖定狀態(tài)、載波電平、調(diào)制誤差比MER、誤碼率BER、誤差向量幅度、載噪比等參數(shù)的測量和查詢。射頻系統(tǒng)監(jiān)測能夠?qū)﹄娖綖?0dBμV~100dBμV的射頻信號（48MHz~870MHz頻率范圍）進(jìn)行接收解調(diào)，支持對多種QAM調(diào)制方式的監(jiān)測。系統(tǒng)能夠按照遠(yuǎn)程指令執(zhí)行射頻指標(biāo)監(jiān)測任務(wù)，并將結(jié)果回傳中心系統(tǒng)或區(qū)域節(jié)點(diǎn)。

2.3碼流監(jiān)測系統(tǒng)

為加強(qiáng)對中央電視節(jié)目版權(quán)的保護(hù)，覆蓋工程對衛(wèi)星鏈路傳輸?shù)腡S碼流采用加擾加密措施防止非法接收，即前端AVS+編碼器輸出的多路TS碼流首先送入加擾復(fù)用器進(jìn)行加擾加密和復(fù)用，形成加擾加密的TS碼流并送入地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)適配器。與模擬無線廣播電視監(jiān)測相比，地面數(shù)字電視的監(jiān)測需要增加碼流監(jiān)測的內(nèi)容，在對電視節(jié)目監(jiān)測時，有些碼流方面的錯誤值班人員用肉眼無法識別和判斷，借助碼流監(jiān)測系統(tǒng)，可以及時發(fā)現(xiàn)節(jié)目碼流異常，通過查找原因，排除隱患，減少對節(jié)目播出的影響。碼流監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)SI信號碼流結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時分析。可以實(shí)現(xiàn)碼流帶寬分析功能，包括整個TS流總碼率的最小值、最大值、有效值、當(dāng)前值、TS流中每路節(jié)目的碼率和所占帶寬的比率、PSI/SI中每個PES的碼率、空包率和其它數(shù)據(jù)的碼率。碼流監(jiān)測系統(tǒng)還能夠進(jìn)行質(zhì)量異態(tài)報警，按照TR101290技術(shù)規(guī)范，進(jìn)行一、二、三級的錯誤監(jiān)測。

2.4音視頻監(jiān)測系統(tǒng)

在整個地面數(shù)字電視監(jiān)測中，音視頻監(jiān)測是最為直觀有效的監(jiān)測手段，更符合發(fā)射臺值班人員對播出節(jié)目進(jìn)行監(jiān)測的習(xí)慣。音視頻監(jiān)測系統(tǒng)除提供信源節(jié)目和空收節(jié)目的多畫面監(jiān)測外，還能對節(jié)目異態(tài)進(jìn)行報警，并實(shí)現(xiàn)節(jié)目存儲。其主要組成如下：

2.41.信號源音視頻監(jiān)測

DTMB信號源主要采用衛(wèi)星傳輸，衛(wèi)星接收機(jī)輸出的ASITS碼流送入發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)激勵器具備對兩路碼流的手動和自動切換功能。在進(jìn)行信號源音視頻監(jiān)測時，需要在衛(wèi)星接收機(jī)與發(fā)射機(jī)激勵器之間加裝ASITS無源碼流分配器，如圖1所示，分配后的一路碼流送入激勵器，另一路碼流經(jīng)轉(zhuǎn)碼后在液晶監(jiān)視器上進(jìn)行監(jiān)測。

2.42.空收節(jié)目音視頻監(jiān)測

在地面數(shù)字電視監(jiān)測系統(tǒng)中，值班人員通過空收節(jié)目的監(jiān)測可直觀了解播出情況。能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)播出異常并進(jìn)行報警，縮短故障時間。在這一環(huán)節(jié)，首先需對接收信號進(jìn)行接收和解調(diào)，解調(diào)后輸出的傳輸流為清流，直接發(fā)送給監(jiān)測模塊以硬件方式進(jìn)行高速處理轉(zhuǎn)碼，對傳輸流數(shù)據(jù)包進(jìn)行TCP/UDP的IP封裝，實(shí)現(xiàn)TSoverIP的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

2.4.3.音視頻節(jié)目監(jiān)聽監(jiān)看及報警

，主、備信號源碼流與空收解調(diào)后的碼流送入TSoverIP設(shè)備，進(jìn)行IP封裝，經(jīng)千兆交換機(jī)后，送入AVS+轉(zhuǎn)碼及視音頻處理器，最終輸出的音視頻節(jié)目在監(jiān)視器上實(shí)時顯示。視音頻處理器將每路信號的數(shù)據(jù)流通過網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)測端，進(jìn)行存儲和調(diào)用。基于IP封裝的信號源及空收節(jié)目的音視頻節(jié)目可以在監(jiān)視器上任意組合進(jìn)行全面監(jiān)視，也可將一個節(jié)目畫面獨(dú)立監(jiān)視，能夠監(jiān)聽節(jié)目的伴音音頻。一旦出現(xiàn)視音頻丟失，視頻圖像質(zhì)量變差（黑屏，靜幀等）的情況系統(tǒng)自動報警并在監(jiān)視器上顯示報警的視頻圖像，同時揚(yáng)聲器輸出伴音音頻。出現(xiàn)視音頻黑場、靜幀、靜音、彩條、無伴音等故障時，系統(tǒng)進(jìn)行聲光報警和提示框彈出提示，將報警信息記錄至數(shù)據(jù)庫，報警查詢信息與異態(tài)錄像信息可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動查詢。系統(tǒng)支持異態(tài)錄像和下載功能，支持遠(yuǎn)程調(diào)用，異態(tài)節(jié)目內(nèi)容保存一年以上。

3需進(jìn)一步研究和完善之處

面數(shù)字電視的監(jiān)測工作處于初期階段，具體的技術(shù)應(yīng)用有待通過實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證。在今后的研究中，仍需不斷充實(shí)和完善監(jiān)測技術(shù)手段，使之更加切合地面數(shù)字電視的傳輸發(fā)射特點(diǎn)。

1.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一

目前，全國各地的地面數(shù)字電視覆蓋工作開始起步，各級廣播電視監(jiān)測部門及相關(guān)的廠家也在研究地面數(shù)字電視的監(jiān)測技術(shù)，初期可能會有不同的技術(shù)方案，特別是數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)可能會不盡相同，因此在進(jìn)行監(jiān)測技術(shù)研究和監(jiān)測方案制定時，應(yīng)遵循統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證數(shù)據(jù)接口的一致性，從而達(dá)到監(jiān)測數(shù)據(jù)共享的目的，更好的為覆蓋工作服務(wù)。

2.通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

此次承擔(dān)覆蓋任務(wù)的發(fā)射臺大部分處于海拔較高的山頂，位置偏僻，通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)條件較差，嚴(yán)重影響遠(yuǎn)程監(jiān)測能力，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)共享。在今后的監(jiān)測工作中應(yīng)當(dāng)積極探索在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊的能力，如在光纜、微波等未通達(dá)的臺站，充分利用4G網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)距離WIFI通訊等方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的回傳。

3.CDR監(jiān)測技術(shù)展望

考慮到當(dāng)前我國正在開展數(shù)字音頻廣播相關(guān)研究及推廣應(yīng)用，全國各地開始建設(shè)包括CDR在內(nèi)的數(shù)字音頻廣播發(fā)射系統(tǒng)，并正式提供數(shù)字音頻廣播業(yè)務(wù)。為此，應(yīng)在現(xiàn)有模擬廣播監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步部署相應(yīng)的數(shù)字音頻廣播網(wǎng)絡(luò)及信號監(jiān)測設(shè)備，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)字音頻廣播監(jiān)測監(jiān)管平臺，實(shí)現(xiàn)對中央臺數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果、信號質(zhì)量和播出內(nèi)容等的實(shí)時監(jiān)測。

4結(jié)束語

地面數(shù)字電視覆蓋工作正在全國開展，此項(xiàng)工程投資大，覆蓋廣，如何對其進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)管，保證投資成效，保證中央臺及地方臺節(jié)目的良好覆蓋，是廣播電視行政管理部門的職責(zé)。同時在組建單頻網(wǎng)過程中，如何利用監(jiān)測手段，合理優(yōu)化單頻網(wǎng)的覆蓋及播出質(zhì)量也是工程技術(shù)人員所需解決的問題。在今后一段時間里，建設(shè)一個安全、穩(wěn)定、高效的監(jiān)測平臺，為地面數(shù)字電視覆蓋工作提供服務(wù)，有益于國家資金的有效利用、有益于廣播電視公共服務(wù)事業(yè)的良性發(fā)展、有益于廣播電視覆蓋水平的不斷提高。

作者:李建軍 單位:山西廣播電視監(jiān)測中心