智能廣播傳輸和監測系統建設

潘 麟，蘇 洪

（四川廣播電視臺，四川 成都 610041）

0 引言

四川廣播電視臺廣播傳輸和監測系統負責對廣播信號進行安全傳輸和自臺監測管控。本系統與廣播總控機房、電視傳輸機房、調頻發射臺、省網絡機房、701微波站、702衛星上行站等有密切的業務往來，涉及的傳輸路由、傳輸方式、信號種類十分煩雜，技術環節多，安全播出任務重。

作為廣播節目信號傳輸樞紐和自臺監測中心，本系統需要對傳輸鏈路不同方向、不同路由、不同類型的信號進行監測管控、切換調度。由于監測節目套數、監測節點、信號路由多，本系統采用網絡化的監測設備，對各節點信號進行監測告警和節目轉發。同時，為便于排查處置故障，保證信號傳輸安全可靠，采用智能化的播出告警和切換系統。

1 傳輸鏈路

本系統選擇安全高效的傳輸方式，合理規劃傳輸路由，構建多路由、多方式的廣播信號傳輸網絡，保證各節點信號安全傳輸，并為今后業務擴展預留通道。本系統構建了多技術手段、多傳輸路由的傳輸鏈路，完成各節點的冗余信號傳輸，如圖1所示。

圖1 傳輸鏈路

廣播總控機房將主備廣播節目信號通過數字音頻光端機送至調頻發射機房，通過數字音頻電纜和數字音頻光端機送至廣播傳輸監測機房；廣播傳輸監測機房將編碼復用后的多路廣播節目TS流信號通過TS流光端機送至電視傳輸機房，通過網絡適配器送至省網SDH光纖自愈環[1]，將電視傳輸機房回傳的廣播電視打包成TS流信號通過微波送至高塔發射臺和702衛星上行站；電視傳輸機房將廣播電視打包成TS流信號通過TS流光端機送至高塔發射臺，通過網絡適配器送至SDH光纖自愈環。

2 信號監測

在建設信號傳輸鏈路的同時，在傳輸監測機房構建集節目傳輸與網絡化智能化全域監控為一體的技術平臺。通過在傳輸鏈路各節點設置監測監控點，將傳輸核心業務與監測監控有機結合，實現廣播信號源、TS流信號、上星信號、衛星下行信號、開路FM信號等全流程智能化監測監控。本系統建立了關鍵節點音頻、碼流錄制系統和用于存儲操作記錄、定時數據、事件數據、報警信息等的數據庫，方便事件回溯查詢。同時，通過統一的網管系統對機房電源、機房環境、設備/接口工作狀態進行監測告警。如圖2所示。

圖2 監測拓撲圖

為減輕服務器的運算工作量和網絡負荷，系統采用具有不同功能的嵌入式監測板卡，以分布式的方式對各節點信號進行采集、分析、告警、壓縮、轉發。所有監測板卡的監測數據、告警信息、節目轉碼數據都通過機房千兆以太網進行傳輸，經彩條監看服務器、多畫面服務器、數據庫服務、錄制服務器、Web服務器處理之后，在監測大屏、監測客戶端上對各節點信號狀況、參數信息、告警信息進行動態化、智能化展示，對告警日志、操作日志和關鍵節點音頻、碼流、參數進行錄制記錄。值班人員能通過網絡監聽監看各節點監測信號，以及聲光告警、監測界面彩條、視頻畫面、參數信息、動態流程圖、系統智能提示等，對各類故障進行快速判斷處置。

（1）AES/EBU信號監測。廣播總控機房送來的主備AES/EBU信號源經分配后進入數字音頻監測板卡，構成包含主、備AES/EBU信號的網絡矩陣，實現對信號源的監測[2]和智能調用。

（2）TS碼流信號監測。在主備編碼復用器輸出、TS流自動切換板卡輸出、切換矩陣輸出、回傳TS流光端機輸出設置了監測點，通過TS流監測板卡對廣播傳輸監測機房多路正傳TS流信號和電視傳輸機房回傳TS流信號進行分析、監測和告警。監測板卡具備碼流結構分析、PSI/SI表格分析、碼率分析、PCR分析、TR101290三層告警、TS over IP等多種功能[3]，能將分析告警結果和監測TS流匯總到網絡進行集中處理。

（3）衛星下行信號監測。QPSK監測板卡對機房衛星接收機的環出L波段信號進行分析、監測和告警，實時監測碼流參數和星座圖。

（4）開路信號監測。接收成都地區發射的四川廣播電視臺廣播FM信號，經過分配放大后，送入開路監測板卡。各監測板卡按照預設頻點進行監測，監測內容包括電平、調制度等。

（5）設備/環境監測。本系統建立了統一的網管軟件，通過環境監測板卡、設備串口/網口，對機房電源、機房環境、系統各設備/接口工作狀態進行統一的呈現、管理和告警。

3 信號切換調度

本系統利用AES/EBU網絡矩陣、編碼復用平臺信號切換、TS流自動切換板卡構建了完善的三級智能切換調度系統。信號傳輸故障如發生在本機房內，監測系統將對故障進行智能化判斷和處理，按照事先設置好的應急操作流程和處置程序提供一鍵式智能應急處置方案，提醒工作人員及時處置。如在限定時間內（預先設定）值班人員不進行確認，則自動進行應急切換和處置，確保傳輸系統正常運行，并將事件發生時間、故障原因、故障點、故障頻率、切換操作等進行記錄，以備故障的回溯。如圖3所示。

圖3 信號切換調度圖

主備編碼復用平臺輸出TS流信號進入TS流自動切換板卡，根據預設閾值，在TS流自動切換板卡完成智能監測、判斷、切換和輸出。檢修編碼復用平臺以AES/EBU監測板卡組成的網絡矩陣為信號源，輸出TS流同主備編碼復用平臺輸出TS流一起進入切換矩陣，作為主備編碼復用平臺檢修或發生故障時的應急信號。系統三套編碼復用平臺同時運行，經過TS流自動切換板卡或切換矩陣后，輸出多路TS流信號。

（1）AES/EBU網絡矩陣。AES/EBU信號源經過分配后進入AES/EBU監測板卡，這些板卡除了采集功能，還同時具備完整的本地輸出、交叉網絡源輸出、本地分析、異常處理等功能。主備AES/EBU監測板卡組成網絡矩陣，每一塊監測板卡除了完成監控任務，還對輸入的AES/EBU信號進行切換調度，智能選取主備信號，為檢修平臺提供可靠的信號源。

（2）編碼復用平臺信號切換。主備編碼復用平臺可通過設備總線實現輸入信號SPTS層的切換，單塊編碼板對多路音頻編碼后也能夠通過MPTS方式輸出，編碼板與復用板相互獨立，通過DVB-ASI方式連接。

（3）TS流自動切換板卡。TS流自動切換板卡具備兩路TS流輸入與兩路TS流切換分配輸出功能，兩路輸出分別具有斷電直通功能，在輸入出現故障時可按設定的切換邏輯自動切換到另一通道。同時還可進行MPTS碼流到SPTS碼流的轉換，并把MPTS、SPTS碼流轉換成IP網絡信號輸出。切換方式包括手動、自動切換兩種模式。自動切換參數可配置，包括信號中斷、同步字節錯、傳輸錯、PID碼率過低等。

4 監測界面

本系統建立多種監測界面，值班人員可通過其掌握傳輸鏈路各設備工作狀態和各監測節點信號狀況，快速準確地進行信號切換調度和故障判斷處置。

監測界面：①彩條監看界面——按頻率劃分，展示各監測節點音頻電平、相位、頻譜和李薩育圖；②視音頻多畫面大屏——衛星下行信號和回傳TS流解碼后，音頻彩條和視頻畫面；③動態流程圖大屏——以流程圖的形式，實時、動態展示鏈路信號狀況；④監測終端——包括故障告警、智能提示、信號切換一鍵處置程序；⑤播出信號實時監測系統——監聽監看機房各節點碼流信號，查看詳細碼流參數；⑥告警記錄——包括告警時間、監測節點、監測節目、告警內容等信息；⑦切換監聽程序——通過機房網絡選擇監聽任意節點信號，具有自動輪聽、手動選擇、事件觸發三種方式；⑧慢錄系統——錄制關鍵節點音頻、碼流和參數；⑨綜合網管系統——對機房電源、環境、設備/接口狀態進行監測、管理、告警。

5 結束語

本系統是一個集廣播信號編碼復用、傳輸和網絡化智能化監測監控、信號切換調度為一體的技術平臺，在傳輸鏈路各節點部署網絡化的嵌入式監測設備，降低了系統傳輸路由復雜、監測節點多、節目套數多帶來的監測難度。分布式監測設備的采用，使得監測系統更加穩定可靠，維護更加簡單快捷，提高了監測的穩定性、準確性。本系統監測信息詳盡，包含各節點音頻彩條、視頻畫面、參數信息、告警信息，值班人員可通過網絡監聽監看和調取各節點所需信號，根據監測終端智能提示以及監測大屏直觀、動態展示，對各類故障進行快速判斷處置。本系統提供多種信號切換調度手段，并能按照預設參數在AES/EBU以及TS流兩個層面進行三級智能切換，減少停播時間，保障廣播節目安全傳輸播出。■