淺析DTMB監(jiān)測平臺系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

劉東亮，張涵宇

（河南省廣播電視發(fā)射臺，河南鄭州，450000）

0 引言

隨著廣播電視技術的發(fā)展，廣播電視原有的無線傳輸信號是模擬信號，這種模擬信號傳輸的畫面質量遠遠不能滿足人民群眾對文化生活的需求，這就需要對原有的模擬電視無線傳輸系統(tǒng)，逐步更改為數字地面電視（DTMB）,DTMB具有：傳輸效率高、抗多徑干擾能力強、信道估計性能良好、適于移動接收等優(yōu)點。為了保障DTMB信號的有效傳輸和終端用戶接收，就必須建立一套系統(tǒng)對重要傳輸節(jié)點和運行參數進行實時監(jiān)測，保證DTMB信號無差錯、不間斷、高質量的正常安全播出。

1 系統(tǒng)設計的總體思路

DTMB監(jiān)測平臺系統(tǒng)分為兩部分：分別對衛(wèi)星信號的監(jiān)測和對光纖信號的監(jiān)測。

系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能有：實現(xiàn)對央廣節(jié)目的信源信號和解調信號監(jiān)聽監(jiān)看、對解調信號進行數據監(jiān)測。對央廣節(jié)目發(fā)射機數據進行采集和監(jiān)測，實現(xiàn)自動開關機和故障報警。實現(xiàn)兩套央廣發(fā)射機內部溫濕度采集，煙感和浸水報警監(jiān)測，饋管溫度監(jiān)測；對監(jiān)控室和節(jié)傳室進行環(huán)境監(jiān)測，對節(jié)傳信號市電停電報警監(jiān)測，對穩(wěn)壓器UPS一體機數據監(jiān)測，對央廣節(jié)目信源流程進行監(jiān)測和故障報警。所有的監(jiān)測和報警最終將通過機房電視墻和控制臺電腦顯示出來。

2 系統(tǒng)模塊論述

■2.1 信號源構成

每套節(jié)目都有兩路信源，一路衛(wèi)星信源，一路光纖信源。

衛(wèi)星接收主要是從中星6B衛(wèi)星上面把所需要的電視信號接收下來，該衛(wèi)星波束可覆蓋亞洲、太平洋及大洋洲，投入使用后，將為中國及亞太地區(qū)衛(wèi)星通信廣播市場提供優(yōu)質、可靠的通信和廣播傳輸服務。本設計主要接收的的有CCTV-1、 CCTV-2、 CCTV-4、 CCTV-5、CCTV-7 CCTV-9、CCTV-10、 CCTV-12、 CCTV-13、CCTV-15 等電視節(jié)目。

光纖信號主要接收的是大象融媒體所發(fā)射至SDH環(huán)網內的光纖信號。簡單介紹一下SDH環(huán)網的基本工作原理：SDH(同步數字體系)，根據ITU-T的建議定義，是不同速度數位信號的傳輸提供相應等級的信息結構，包括復用方法和映射方法，以及相關的同步方法組成的一個技術體制。

SDH網絡具有鏈型、星型、環(huán)型、樹型和網孔型等結構形式，其中雙環(huán)結構是一種常用的形式，因為其具有自愈功能，所以能提供較高的可靠性。常用的有雙光纖單向通道保護環(huán)和雙光纖雙向復用段保護環(huán)。 SDH是一種將復接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統(tǒng)一網管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網絡，SDH不僅適用于光纖也適用于微波和衛(wèi)星傳輸的通用技術體制。它可實現(xiàn)網絡的有效管理、實時業(yè)務監(jiān)控、動態(tài)網絡維護、不同廠商設備間的互通等多項功能，能大大提高網絡資源利用率、降低管理及維護費用、實現(xiàn)靈活可靠和高效的網絡運行與維護，因此是當今世界信息領域在傳輸技術方面的發(fā)展和應用的熱點。

由于SDH環(huán)網的優(yōu)越性，本臺站的信號源也并入本地的SDH環(huán)網，這樣就保證了光纖信號有效的、不間斷的傳輸，同時也保證了對大象融媒體傳輸信號的實時監(jiān)測。

■2.2 信號監(jiān)測方式

衛(wèi)星天線將衛(wèi)星信號接收下來通過射頻光端機傳輸到機房，通過無源功分器分為四路信號，送到四個衛(wèi)星接收，分別是25CH主備接收機和40CH主備接收機。通過衛(wèi)星接收機解擾，輸出ASI信號到碼流智能切換器。光纖信號通過IP/ASI適配器，將光纖網絡信號轉換為ASI信號輸出到碼流智能切換器。

碼流智能切換器對應的每一路信源輸入都有一路環(huán)出監(jiān)測，信源環(huán)出的ASI信號輸出到多畫面監(jiān)測前端，到電視墻監(jiān)看。碼流切換器的輸出到編碼復用器，再到發(fā)射機。

DTMB中關于復用技術在這里稍加介紹一下：在數字電視廣播系統(tǒng)中，節(jié)目復用器和傳輸流再復用器是必不可少的。節(jié)目復用器的作用是將編碼后的視頻基本流（ES）、音頻基本流、節(jié)目描述信息（Program Speci fi cation Information，PSI）和輔助數據按MPEG-2系統(tǒng)層標準規(guī)定的格式復用成為一個傳輸流。同時，為了使收發(fā)端同步工作，系統(tǒng)時鐘（STC）計數器的值將被插入到相應包的PCR字段中去。按照輸出傳輸流中所含的節(jié)目數，傳輸流分為單節(jié)目傳輸流（SPTS）和多節(jié)目傳輸流（MPTS），相應地節(jié)目復用器也被分為單節(jié)目復用器和多節(jié)目復用器。在傳輸流最終被送到信道設備進行信道發(fā)送之前，需要一臺設備將不同來源的傳輸流合成為一個新的傳輸流，即傳輸流再復用器。同時，數據廣播、電子節(jié)目指南（Electrical Program Guide，EPG）、條件接收（Conditional Access CA）等服務信息(SI)一般也通過再復用器插入到輸出傳輸流。

發(fā)射機發(fā)射出去的開路信號通過DTMB解調解擾設備接收回來，通過UDP組播地址傳輸到多畫面監(jiān)測服務器，到電視墻監(jiān)信號源流程見圖1所示。

圖1

■2.3 發(fā)射機數據信號監(jiān)測

發(fā)射機數據采集需要對央廣的兩個頻點發(fā)射機進行監(jiān)測，由于兩臺央廣發(fā)射機不具備施工監(jiān)測條件，所以文中主要介紹的是對兩臺省廣的全波發(fā)射機的監(jiān)測，全波發(fā)射機的通訊方式是網口通訊，將發(fā)射機的主控和兩臺激勵器的網口通過網線連接到交換機，在通過交換機連接到0803SE發(fā)射機數據采集器的下行通訊串口，由發(fā)射機數據采集器對發(fā)射機數據進行采集和分析，通過發(fā)射機數據采集器的上行通訊串口到多通道協(xié)議網關轉換為網口通過交換機傳輸到數據服務器，通過網頁將發(fā)射機的所以數據顯示出來。具體信號流程如圖2所示。

圖2

■2.4 機房環(huán)境、饋管溫度和電力監(jiān)測

本監(jiān)測系統(tǒng)可以實時的對機房環(huán)境和發(fā)射機系統(tǒng)設備的參數狀態(tài)進行實時監(jiān)測、設備故障報警、短信報警、設備機房視頻監(jiān)控、發(fā)射機系統(tǒng)環(huán)境質量監(jiān)測、發(fā)射機設備參數信息網絡傳輸集，這樣有助于對整個機房及發(fā)射系統(tǒng)參數的掌握并實現(xiàn)全自動控制。

監(jiān)控機房和發(fā)射機發(fā)射系統(tǒng)對工作環(huán)境有明確的要求，機房良好的溫度濕度和清潔度及周邊環(huán)境，是確保設備安全正常工作，發(fā)揮效率和延長壽命的關鍵，同時機房供電設備是否正常運行同樣關乎整套監(jiān)測系統(tǒng)的運行。隨著各種精密儀器設備在發(fā)射臺的增加，對機房環(huán)境也提出新的條件。在當前加快實現(xiàn)發(fā)射臺站數字化自動化的形勢下，實現(xiàn)機房環(huán)境的集中監(jiān)控管理自動化也成當務之急。現(xiàn)代計算機網絡的發(fā)展，先進的計算機軟硬件技術及數據采集與傳輸技術，為實現(xiàn)監(jiān)測機房環(huán)境和發(fā)射機設備的集中監(jiān)控、集中管理，代替人工巡視檢查記錄控制，提供了良好的條件。為此必須建議一整套的監(jiān)測系統(tǒng)用于對監(jiān)測機房環(huán)境、發(fā)射機饋管溫度和電力進行系統(tǒng)有效的監(jiān)測，同時還可以了解機房的安全消防狀況。

環(huán)境監(jiān)測的位置為25CH、40CH發(fā)射機內部和電視墻后面分別放置一套煙感和溫濕度傳感器，分別在發(fā)射機房、節(jié)傳室和監(jiān)控室地板下面方正一套浸水傳感器，這些設備所有的數據和狀態(tài)傳輸到第一臺動態(tài)環(huán)境監(jiān)測儀。

發(fā)射機的饋管溫度分別采集25CH和40CH發(fā)射機頂部的兩組饋管的溫度數據，由發(fā)射機頂部放置的溫度傳感器將數據傳輸到第二臺動態(tài)環(huán)境監(jiān)測儀。

電力監(jiān)測是對電力穩(wěn)壓器和UPS一體機的數據進行采集，通過一體機的RS232通訊，將數據傳輸到電力數據采集器。

以上三臺設備是RS422通訊方式，經過多通道協(xié)議網關，將串口傳輸轉換成網口傳輸，將數據傳輸到數據服務器進行采集，具體流程如圖3所示。

圖3

3 多畫面信號顯示

監(jiān)測機房所有的監(jiān)測結果最終都將在電視墻和控制臺計算機上面以電視畫面和網頁IP方式顯示出來，為此需要建立一整套合理完善的多畫面監(jiān)測平臺，下面就多畫面顯示做一下簡單介紹。

■3.1 多畫面顯示設計

多畫面顯示業(yè)務主要顯示兩個DTMB頻點的多畫面圖像。一臺多畫面服務器實現(xiàn)中央八套節(jié)目衛(wèi)星信道、大象融媒信道的TS流構成一個十六畫面的展現(xiàn)（非加密信號）。

中央八套節(jié)目編碼復用器輸出的TS流、空收解調的TS流需要進行解擾，通過TS流解擾終端（雙路）后，用一臺多畫面服務器實現(xiàn)十六畫面展現(xiàn)。

一臺多畫面服務器實現(xiàn)中央四套+省+CCTV5+六套節(jié)目的衛(wèi)星信道(中央4套)、大象融媒信道（中央4套）、切換器輸出的TS流（中央4套），編碼復用前的河南衛(wèi)視、CCTV5+的TS流，共計十四個畫面展現(xiàn)（非加密信號）。

中央四套+省+CCTV5+節(jié)目的編碼復用后、空收解調的TS流需要進行解擾，通過TS流解擾終端（雙路）后，用一臺多畫面服務器實現(xiàn)十四畫面展現(xiàn)。

■3.2 信號工作流程解析

信號流程監(jiān)測顯示界面是整個DTMB監(jiān)測系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，它從衛(wèi)星接收機接收信號開始一直到空收解調TS流同步報警，通過采集衛(wèi)星接收機的參數獲取同步信號以表示衛(wèi)星信號的是否存在，通過ASI碼流切換器通道鎖定信號表示衛(wèi)星接收機以及IP信道的TS流是否正常，切換器輸出采用與通道輸入顏色一致的流水線。通過編碼復用器輸入TS流同步報警以確定切換器輸出是否正常，通過發(fā)射機激勵器的TS ERR報警量確定編碼復用器輸出是否正常，通過空收監(jiān)測前端的同步報警來確定發(fā)射機工作是否正常。

信號流程采用流水線的顯示方式，一旦信號異常則以紅色X代替。該程序為服務程序，通過網絡獲取各個設備的相關參數通過WEB SERVER方式展現(xiàn)。

4 結束語

通過對監(jiān)測機房的設計與建設，該系統(tǒng)整體上還是能滿足機房要求，能較為完善的對機房環(huán)境和各項設備做到及時有效的實時監(jiān)測，通過實際測試和實用檢驗，該系統(tǒng)功能雖然不復雜，但是由于在設計采用了較為完善的新的技術。主要創(chuàng)新點在：

①工作方式較為智能化，打破了以往依靠人對設備的多點監(jiān)測，這套監(jiān)測系統(tǒng)基本上脫離的傳統(tǒng)的巡機模式。

②系統(tǒng)組成方式采用的是模塊化設計，所有數據監(jiān)測和參數修改只需要幾臺電腦即可完成，免去了去單個設備上修改數據的繁瑣。

③所有數據最終都可以通過控制臺電腦和電視墻得以顯示，更加直觀有效。

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