淺談有線數字電視監測系統的建設

劉 俊

（廣東省廣播電視網絡股份有限公司珠海分公司，廣東 珠海 519002）

隨著有線數字電視整體轉換的結束和新業務的逐漸增加，數字電視業務和系統運行的質量和安全可靠性越發顯現出緊迫性和重要性。建立一套功能完善的有線數字電視監測系統，用先進的技術手段代替人工方式完成多層面、多功能的信號監測工作，確保數字電視系統高質量、安全、穩定地運行和傳輸，已是必不可少和迫在眉睫的任務和工作。數字電視監測除了節目畫面質量監測外，更重要的是傳輸流的監測及信道的監測[1]，從物理的本質上進行系統的分析監測，保障數字電視節目的安全播出。

1 建設目標

傳統的有線數字電視監測，通過數字電視機頂盒解碼出圖像，靠人工監看和評估方式，根本無法及時準確地判斷和預警。通過碼流分析儀，人工方式逐點進行碼流測試和分析，也無法多點同時在線監測，反而造成了人力、物力等維護成本的增加，也未能保障節目的播出品質和安全播出。數字電視信號的安全監測、質量監測和內容監測[2]，可以實現系統運行各環節、多層面、多功能的監視、分析和報警，通過網管系統集中管理，監視、監測各種參數，實時了解系統的運行狀態，保障系統安全、穩定、可靠的運行和傳輸。

2 設計思想

2.1 多層面的監測

多層面監測主要指對碼流各個層面、各種參數的監測、射頻參數的監測，通過內置解碼器，對圖像的異態進行監測，如靜幀、黑場、馬賽克、無伴音、非法內容，保證節目的安全播出。

2.2 末端實時監測

有線數字電視監測的重點推薦放在數字電視系統的末端，末端的信號直接反映用戶收看的效果。監測系統同時對多個頻點的信號進行在線實時監測，通過其不同的報警提示信息，可以快速判斷出信號質量劣化點或故障點的位置，以及時提醒操作員進行處理。

2.3 解擾監測

監測系統應對加擾流進行解擾監測，將監測到的信號進行解擾后通過高清多畫面顯示輸出，從而不但可以實時地在網管端看到加擾流的狀態，如各種表的信息，同時可以在畫面上看到其加擾流播出的效果，了解用戶層所觀看的質量，直接提高了用戶的服務質量。

2.4 網管系統

監測系統的網管軟件，應對大量的檢測數據和狀態信息進行提示，同時可以通過拓撲網管了解所有頻點的狀態信息及故障信息，提供日志、報表、出錯信息提示、查詢等功能，使監測系統更加實用、完整、高效。

3 技術方案

建設有線數字電視監測系統，首要前提是必須對現有的數字電視前端系統影響最小，實施最方便、快捷，如何選擇監測節點成為首先要解決的問題。另外，如何保障監測系統的監測內容能夠客觀、實時、有效地反映存在的問題，也需要進一步的考慮。最后，需要通過一套統一的網管系統進行集中監測、分析和報警。

3.1 監測節點

如圖1所示，一套完整的數字電視監測系統存在多個監測節點，每個節點對應不同的監測內容，從信號源的接收、復用、加擾到調制各個環節都屬于監測的范圍，如果對所有的節點都進行監測，系統過于復雜，反而影響操作人員的判斷能力，從最接近用戶的角度出發，末端監測無疑是最合適的。

3.2 監測內容

數字電視監測系統的監測內容主要分為4個方面，通過這4方面的分析監測，保障數字電視信號的播出質量，保證網絡的安全運行。

3.2.1 高清多畫面監測

通過高清多畫面的監測，完成對加擾流或清流輸出圖像、聲音質量的監測，除了可以對視音頻的信息監測（靜幀、黑場、伴音、馬賽克等）外，還應將碼流層的報警信息在屏幕上顯示（聯動報警），使操作員可以通過屏幕快速了解到某節目的狀態信息。高清多畫面監測界面如圖2所示。

3.2.2 碼流監測

碼流監測[3]是數字電視監測系統中的重要組成部分，直接關系到TS流是否符合DVB標準，解碼是否正常，解碼后的視音頻質量等重要指標。數字綜合分析監測設備通過內嵌的碼流分析功能，完成對TS碼流和參數的監測和報警，符合TR 101－290中的3類優先級共計20多項參數的實時在線監測，如圖3所示。其中，第一級包含直接與正確解碼相關的監測項，尤為重要；第二級包含會影響解碼效果的連續性監測項和一些重要的監測項；第三級包含與應用相關的監測項，但不影響正常解碼[4]。

3.2.3 碼流分析

碼流分析主要是為了方便數字電視系統的管理和維護，提供參考標準，快速診斷和解決存在的問題，碼流分析主要提供ASI和RF兩種輸入監測接口，主要內容包括碼流基本結構、PCR和PSI/SI[5]。

碼流基本結構包括網絡和傳輸流的相關信息，例如網絡ID和名稱，傳輸流ID，節目PID、名稱、數量、是否加密，TS流帶寬大小等，主要為數字電視系統管理提供依據，以免發生PID沖突的問題，其中TS流帶寬的分析，可以防止節目帶寬瞬間過大而造成的畫面馬賽克、甚至黑屏等現象[6]。

PCR分析主要包括PCR間隔分析和PCR抖動分析。PCR間隔錯誤，將直接導致視音頻不同步等現象。PCR抖動錯誤，將導致畫面出現馬賽克、黑屏等現象。

通過PSI/SI分析，可以詳細了解傳輸流中不同節目和節目中的不同成分如何復用成一個統一的碼流，以獲取相關信息。

3.2.4 QAM監測

在數字電視系統中，網絡質量、噪聲以及相互干擾等，都會對數字電視造成嚴重的影響。構成影響的主要性能參數有平均功率（Power Level）、調制誤差率（MER）、載噪比（CNR）、比特誤碼率（BER）、EVM、星座圖等[7]，對QAM信號的以上射頻指標進行實時監測，直接關系到網絡性能和用戶端的接收，如圖4所示。以上的射頻指標都是相輔相成、相互影響的，它們之間的關聯性很大，往往一個參數就決定了所有參數的好壞。

3.3 網管系統

作為有線數字電視監測系統核心的信息操作，系統設計應采用基于IP技術的DVB監測體系，分布式架構，網管系統通過網絡對接監測主機，實現對系統中各個硬件設備監測的信息匯總，通過統一的網管界面監看，了解系統中各個信號的信息。網管系統必須具備以下功能：1）網絡集中管理，完成系統的集中管理、監測、分析和報警；2）TS OVER IP技術，實現基于IP的DVB監測體系；3）拓撲網管監視，可通過拓撲網管實時監測所有QAM信號、碼流、頻道的工作狀態信息和報警信息，并進行實時分析；4）表單導出、日志查詢功能，可以將QAM信號、碼流的信息、操作日志、報警日志、故障信息等相關數據導出，并可通過日志隨時調看某天的日志信息；5）支持手動/自動碼流或多畫面節目錄制，出現故障時自動錄制相應碼流或節目，以便事后進行故障分析；6）聯動報警功能，各類報警信息除了可以在網管系統上顯示外，同時還應通過高清多畫面對應節目上實時報警提示，使用戶一目了然；7）對各個設備的參數進行配置和查詢時，不影響和停止該設備畫面監測的功能，完全通過后臺網管系統完成；8）提供圖形化操作，可以直觀系統架構及設備狀態；9）對用戶權限進行分級設置和管理。

4 小結

2003年總局發布的關于《建立有線數字電視技術新體系的實施意見》中明確提出，監管平臺系統是有線數字電視新體系的重要組成部分[8]。作為各級有線數字電視前端，建立的數字電視監測系統應考慮將來與國家監管平臺的對接工作，保持系統的開放性和通用性，預留一定的系統接口，以免造成資源的浪費和監測數據的沖突。

建立數字電視監測系統的最終目的是為了實現有效的控制，如果兩者能夠合二為一，當監測系統檢測到出現問題時，自動對數字電視傳輸系統的參數進行適當調整，或者自動墊播，就能夠在真正意義上將技術手段替代人工方式，使數字電視監測系統邁上一個新的臺階，從而更完善地保證數字電視系統的安全可靠運行。

[1]王龍.數字網絡傳輸機房故障分析方法探討[J].電視技術，2009，33（9）：118-120.

[2]周錫安.泉州市廣播電視監測中心監測系統設計[J].電視技術，2011,35（12）：64-67.

[3]屈季子.數字電視前端綜合監控系統的實施[J].中國有線電視，2009（8）：856-858.

[4]蔣健.有線數字電視前端節目監控系統[J].中國有線電視，2011（6）：705-707.

[5]丁大友.碼流分析儀在數字化監測系統中的應用[J].電視技術，2008（6）：95-96.

[6]周東.數字電視播出前端MPEG碼流監測[J].世界廣播電視，2004（7）：80-82.

[7]王國威.淺談有線數字電視播出監控系統[J].世界寬帶網絡，2008（5）：38-39.

[8]張囡.有線數字電視監測項目及方法[J].廣播電視信息，2010（3）：114-116.