廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建與應用研究

袁劍鋒

（清遠廣播電視臺，廣東 清遠 511500）

0 引 言

當前，面對越來越多樣化的廣播電視傳輸方式，廣播電視正在規(guī)劃全國性的網(wǎng)絡覆蓋。同時，在廣播無線化、加密與開放互補、數(shù)字模擬技術以及衛(wèi)星覆蓋等領域發(fā)展迅速。相關的監(jiān)測功能也隨著傳輸范圍的擴大而不斷增強，覆蓋地區(qū)的不同和傳輸方式的不同也在影響著廣電播出監(jiān)測系統(tǒng)差異化應用的特征。現(xiàn)代化大型廣電傳輸網(wǎng)絡對效率、質(zhì)量以及穩(wěn)定性的要求都極高，為了設計更好的安全播出控制系統(tǒng)，應實際驗證傳輸覆蓋范圍，了解播出系統(tǒng)的標準播出參數(shù)，實時監(jiān)測電波與頻道秩序，優(yōu)化覆蓋范圍的傳輸效果，構(gòu)建廣電播出質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)。

1 廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)的問題

1.1 非法信號插入的漏洞

在對廣電安全播出監(jiān)測體系進行分析研究時，首先關注的環(huán)節(jié)是非法信號的插入。數(shù)字化廣電信號接收由信號與日常處理信息共同構(gòu)成，借助廣電信號接收渠道進行關聯(lián)內(nèi)容的分析和判斷可知目前接收信息風險性很大，因此必須合理維護并控制網(wǎng)絡內(nèi)容。安全問題呈現(xiàn)多樣化的趨勢，問題主要表現(xiàn)為非法信號插入的漏洞，這些漏洞在廣電常規(guī)播出中的顯現(xiàn)極大干擾了最終播報內(nèi)容，會增加監(jiān)管者的工作量[1]。

1.2 網(wǎng)絡傳輸資源的限制

在5G技術的大背景下，廣電安全播出系統(tǒng)開始應用先進的科學技術，但在具體的工作中相關的網(wǎng)絡資源等問題依舊存在，如沒有按照相關要求對省級的集約化儲存功能進行優(yōu)化，造成預期目標和實際工作產(chǎn)生差距等。相關機構(gòu)需將5G技術引進廣電的安全監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)本身的具體狀況有效整合網(wǎng)絡傳輸資源，真正達到優(yōu)化網(wǎng)絡傳輸?shù)哪康摹?/p>

1.3 提升了相關業(yè)務的要求廣

在監(jiān)測廣播電視移動系統(tǒng)時，有必要明確該系統(tǒng)的作用和意義。在實際運行中，必須對諸多數(shù)據(jù)信息進行處理，做好數(shù)據(jù)信息的存儲和利用。這些數(shù)據(jù)既涵蓋定位全球的信息，又包含實時云端的3D電子導航等功能[2]。以更高的要求來規(guī)范廣播電視移動監(jiān)測業(yè)務，不僅僅是追求整合信息利用率的提升，更要提升信息共享的效率，從而真正提高廣電移動監(jiān)測業(yè)務的水平，以滿足監(jiān)測業(yè)務的行業(yè)標準。

2 廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)的組成

廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)主要包括監(jiān)測采集前端、中心監(jiān)管平臺、大屏監(jiān)看顯示系統(tǒng)以及節(jié)目收錄存儲系統(tǒng)4部分。

其中，監(jiān)測采集前端負責實現(xiàn)有線電視信號、數(shù)字電視接地點、IPTV信號、廣電信號的應用程序以及廣播節(jié)目無線調(diào)頻的及時監(jiān)控和解擾[3]。中心監(jiān)管平臺具備核心控制功能并對前端設施進行監(jiān)管，負責監(jiān)控任務的下達，可以實時監(jiān)看視頻，按照實際需求進行錄像下載，具備指標監(jiān)控、多屏顯示以及頻道掃描等功能。大屏監(jiān)看顯示系統(tǒng)將所有監(jiān)控信號分為多屏顯示，進行實時監(jiān)控和監(jiān)聽。收錄節(jié)目存儲系統(tǒng)對各種監(jiān)控數(shù)據(jù)和錄像視頻進行儲存，容量為30 TB。

2.1 監(jiān)測采集前端

監(jiān)測采集前端采集的信號包括IPTV電信信號、DVB-C有限數(shù)字電視信號、數(shù)字電視地面信號、App手機信號以及調(diào)頻廣播無線節(jié)目。共設置40個有線電視信號的頻點，高標清節(jié)目200多套，有線電視節(jié)目利用10個頻道有線數(shù)字電視監(jiān)測解擾卡、40個凸輪解擾卡以及4個轉(zhuǎn)碼卡真正實現(xiàn)了監(jiān)控、解擾與轉(zhuǎn)碼輸出的能力，從中選擇了可以進行實時監(jiān)控的96個節(jié)目[4]。

數(shù)字電視地面信號設置兩個頻點，電視節(jié)目20套，使用1個DTV檢測卡和1個BHIP95轉(zhuǎn)碼卡,實現(xiàn)監(jiān)測、數(shù)字電視地面節(jié)目解擾以及轉(zhuǎn)碼輸出功能，并進行有效監(jiān)測。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對電視節(jié)目的諸多任務，包括解調(diào)、抗擾、監(jiān)測信道標準、TS over IP打包輸出、碼流分析及告警。數(shù)字電視流的基帶信號經(jīng)過解調(diào)、解復用以及解擾后，直接解碼壓縮硬件，實現(xiàn)高清轉(zhuǎn)碼的多種格式（MPEG2、AVS、H.264、AVS+等）。支持制式為PAL和NTSC，分辨率分別為704×576和704×480，幀速率分別為25 f/s和30 f/s。Bhip-95多通道HD監(jiān)視器轉(zhuǎn)碼卡可完成24套HD或8套視音頻異常狀態(tài)監(jiān)測和實時轉(zhuǎn)碼輸出，實時OSD字符疊加，轉(zhuǎn)碼格式為H.264，可以調(diào)整碼率。高標清節(jié)目的視頻音頻異常狀態(tài)監(jiān)測可以通過監(jiān)測模塊實現(xiàn)，如無伴音、視頻丟失、黑場、解碼異常、靜幀、失鎖、MER故障以及BER故障等[5]。

IPTV電信信號可以有效監(jiān)測4套IPTV信號和3套市級節(jié)目，可以應用一套BHIP50 IPTV監(jiān)測終端系統(tǒng)、1套TDIP81 IPTV監(jiān)測前端系統(tǒng)以及1套CCTV1-HD節(jié)目。通過IPTV合法用戶名及密碼模擬IP機頂盒完成IPTV鑒權認證，能夠利用對諸多機頂盒的模擬得到節(jié)目，并自動轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)目流。

通過廣播電視監(jiān)測終端的1臺BHAP00AP進行App手機臺信號的監(jiān)測，監(jiān)測范圍為兩套市級電視節(jié)目和1套手機臺App直播頻道，其他作為備用預留。監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測任務包括指標測量、解調(diào)App電視節(jié)目以及安全檢測等，在播出時間內(nèi)各頻道發(fā)生無伴音、彩條、黑場以及畫面靜止等任意狀態(tài)時，前端監(jiān)測系統(tǒng)就會自動實時記錄，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心報警，報警形式包括文字、語言、圖形與顏色。

調(diào)頻廣播信號由兩個廣播監(jiān)控編碼卡監(jiān)控，可監(jiān)控16套調(diào)頻廣播節(jié)目，但實際監(jiān)測的廣播節(jié)目有6套，其他的作為備用。本文介紹的專用嵌入板是由BHAF33公司開發(fā)的，它可以實施開路廣播的監(jiān)控，接收和解調(diào)AM/FM信號，并測量調(diào)制幅度、信噪比、信號功率以及其他參數(shù)，擁有監(jiān)控、降噪、音頻獲取與音訊壓縮編碼能力[6]。

2.2 中心監(jiān)管平臺

配備兩臺專用服務器，1套廣電集中監(jiān)管軟件，可以利用B/S架構(gòu)模式構(gòu)建系統(tǒng)架構(gòu)，滿足網(wǎng)絡化監(jiān)測特征和廣電系統(tǒng)分布式，充分發(fā)揮監(jiān)測、查詢以及配置業(yè)務的能力，真正實現(xiàn)數(shù)字、無線、廣播以及模擬等諸多信號的監(jiān)測，以實現(xiàn)響應中心管控前端設備的目標。按照相關錄像進行掃描頻道和監(jiān)測信道指標等步驟，可以方便客戶端工作站對數(shù)據(jù)的查詢和管理，具體內(nèi)容主要包括全網(wǎng)每個前端輸送的原有監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警故障數(shù)據(jù)[7]。多種報表類型可以通過1套報表生成系統(tǒng)生成，包括故障情況報表、異常狀態(tài)發(fā)生次數(shù)、延續(xù)時間記錄報表、播出節(jié)目信息統(tǒng)計以及匯報自定義等，可以對整體情況和不同前端監(jiān)測數(shù)據(jù)進行橫向和縱向的分析。廣播電視集中監(jiān)管軟件畫面如圖1所示。

圖1 廣播電視集中監(jiān)管軟件畫面

2.3 大屏監(jiān)看顯示系統(tǒng)

配備兩套多屏顯示監(jiān)控報警系統(tǒng)、1個MCS畫面云配置的管理體系、12個清晰的視頻顯示屏幕、12個IP解碼云端子以及1臺24端口以太網(wǎng)交換機。該系統(tǒng)的大屏監(jiān)看顯示系統(tǒng)利用畫面云技術，可以集中調(diào)度音頻數(shù)據(jù)集利用IP化，支持以疊加或畫中畫縮放的模式進行顯示。多畫面監(jiān)看系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 多畫面監(jiān)看系統(tǒng)

多屏顯示監(jiān)控報警系統(tǒng)可以通過圖像組合的方式顯示監(jiān)控程序的視頻和音頻圖像。利用GPU與CPU技術的有機結(jié)合，支持的高標清視頻解碼格式包括AVS+、MPEG-2、H.264、AVS、MPEGM-4以及H.265等，并可以精確地監(jiān)測到黑場、丟失視頻、靜幀、異常解碼、彩場以及丟失臺標等故障。支持的音頻解碼包括MP2、AC3、MP3、AAC以及DRA等，并兼容5.1聲道音頻解碼，顯示音量列，支持立體聲節(jié)目左右通道監(jiān)控，有效區(qū)分立體聲和雙通道。此外，監(jiān)測音頻丟失問題和音量產(chǎn)生的音頻異常，同時精準識別常規(guī)伴音產(chǎn)生的雜音[8]。

在IP網(wǎng)絡的基礎上，MCS畫面配置管理系統(tǒng)通過B/S架構(gòu)調(diào)度管理，可實現(xiàn)屏幕墻管理和信號源配置等管理工作。完全支持對全部輸入音頻信號的預覽和管理，可以廣泛且靈活地管理拼接信號源圖像，完成所有多屏分割顯示監(jiān)控信號，實現(xiàn)有效地監(jiān)聽和監(jiān)看。

與顯示屏相對應的是IP解碼云終端，支持解碼17個高清TS流或36個清晰TS流，既可以調(diào)度解碼輸出畫面，又可以顯示單塊大屏內(nèi)容。全面支持AVS、H.265及其他格式的高清視頻IP流解碼,大顯示屏的輸出連接通過HDMI實現(xiàn)[9]。該顯示屏可以選擇55英寸超窄邊低亮液晶拼接屏，物理拼縫≤3.4 ms、設定亮度為500 CD/m2、分辨率為1910×1070。拼接處理器安裝在內(nèi)里，屏幕的自拼接可以利用同源信號進行。下行式LED背光源會呈現(xiàn)非常均勻的亮度，不存在暗影的無邊界現(xiàn)象。該系統(tǒng)接口非常豐富，可接收不同類型的各種信號，包括DVI、YPBPR、VDM以及HDM等。

2.4 節(jié)目收錄存儲系統(tǒng)

進行一套磁盤陣列的配備，可達30 TB的存儲空間能滿足監(jiān)視節(jié)目和其他特別渠道（超過20套節(jié)目）3個月的錄像儲存要求[10]。以磁盤預分配技術融合系統(tǒng)的錄像技術，要求先對磁盤的使用空間進行規(guī)劃后再進行錄像，杜絕頻繁創(chuàng)建，顯著提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性，更強化了糾錯和容錯的能力。此外，可視化的觸控操作方式可對顯示信號進行跨屏、疊加、縮放以及漫游等操作，所有操作信號及大屏可實時預覽，真正做到所見即所得。

3 結(jié) 論

隨著我國廣電行業(yè)越發(fā)白熱化的市場競爭，人們也在逐步提高對廣電的要求。而點對面即時傳輸是廣電播出信號的主要傳播方式，其不可逆性很強，因此確保廣電行業(yè)節(jié)目播出安全，為觀眾提供良好的觀感體驗特別重要。因為廣電播出體系使用的設備較多，具備復雜的工序，廣闊的覆蓋面，所以所有環(huán)節(jié)都不允許出現(xiàn)任何差錯。廣電數(shù)字監(jiān)測管理系統(tǒng)在確保節(jié)目順利播出的同時，更要具備對故障及時維修的能力，保證能夠有效備份數(shù)據(jù)并進行相關設施的養(yǎng)護。