淺述DTMB無線發射信源智能化監播系統設計與實現

梁亞輝

（廣西廣播電視技術中心賀州分中心，廣西 賀州 542899）

0 引 言

隨著自然環境變化、設備器材故障以及人為操作疏忽等情況的發生，如何搭建并逐步完善基于無線發射信源的監播系統成為值得深入研究的問題。基于數字電視地面廣播（Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）技術實現監播系統的自主式分析、智能化決策以及自動化執行，利用傳輸流（Transport Stream，TS）介入信號數據端的應用層完成指令控制，即在全域各個監測點中設置比例-積分-微分（Proportion-Integration-Differentiation，PID）數據表鏈，并在終端的網絡節點中自動識別該表鏈，同步提取參數后轉換為應急信源系統進行傳輸。相較于傳統應急廣播系統中的監控功能，DTMB無線發射信源智能化監播系統無須新建數據鏈路，穩定性更高且能夠適應不同的工作模式，可擴展性更好。近年來，國家廣電系統正不斷推進DTMB系統與應急廣播系統的融合建設[1]。《地面數字電視廣播覆蓋網發展規劃》中明確全國將全面、系統建成使用DTMB無線發射信源廣播覆蓋網，并同步實現監播系統自動化、智能化。

1 監播系統建設的基本思路

基于DTMB技術實現的監播系統一般應具備無線信源發射接收、緊急信息分發處理、分布式網絡中心自動控制、自適應終端響應以及信息數據采集存儲等功能。在實際信號處理方面，TS碼流與應急廣播信號可以由傳感器采集后同步處理，經同一信道輸出。首先，混合信號需要完成模擬/數字（Analog /Digital，A/D）轉換，得到基本流（Elementary Stream，ES）后進入頻率復用器進行過濾和匹配，并封裝成TS碼流。其次，通過DTMB調制成射頻信號，在發射終端輻射出去。最后，接收終端收到信號后通過逆變換解碼得到原始信號，并使數據信號本身能夠滿足廣播信號接收標準[2-4]。具體信號融入與信息流轉如圖1所示。

圖1 信號融入與信息流轉

通過信號轉換得到自適應的應急廣播信號后，需要進一步進行數據內的降干擾和封裝處理，并通過信息流配置得到便于完成信號傳輸的應急廣播數據表。依據智能管理系統對終端信號的標準要求，可以依據遠程控制指令切換節目信號，從而完成緊急廣播信息的同步。與此同時，通過指令控制異步串行接口（Asynchronous Serial Interface，ASI）完成TS碼流的硬件切換，此時應急信號的傳輸將完全取代日常信息的發布[5]。

2 DTMB無線發射信源智能化監播系統設計與實現

異地信號接收DTMB信號能夠有效降低因信號傳輸距離過遠導致的時延或干擾較大等問題，前提是需要架設指定的信息傳輸通路。通過光纖完成點對點、點對面的網絡傳輸，避免由于噪聲或干擾等造成應急信號無法有效傳輸。異步DTMB信號傳輸鏈路如圖2所示。

圖2 異步DTMB信號傳輸鏈路

2.1 信號傳輸流程和技術實現前提

通常情況下，DTMB信源的異地同步接收與數據復用可以通過技術手段實現。對于應急信源節目進行編碼，插入數據碼流，得到基于（Audio Video coding Standard，AVS）+信號制式的數據碼流，便于進行遠距離同步傳輸。為了實現數據復用，間接選擇衛星傳輸通路作為復用信道，通過自適應的信道優化選擇和組建會話初始協議（Session Initiation Protocol，SIP）信號單頻網，將TS碼流介入信號數據并傳輸至發射終端。接收IP化的數字信號，同步轉化為ASI碼流信號并調制到射頻段。此外，自動適配選擇切換裝置，完成信號發射的準備工作。整個信號傳輸鏈路中需要進行兩次自適應的信號切換，以滿足實時數據交互和存儲的需求[6]。

2.2 智能監播系統設計思路

基于DTMB無線發射信源的TS碼流數據格式傳輸機制可以同步完成省、市、縣多線路、多層級的數據業務綜合處理和分次處置，同步支撐數據端的實時交互和分區響應。智能化監播系統體系化設計架構如圖3所示。

圖3 智能化監播系統體系化設計架構

監播系統是整個應急廣播系統的核心部分，是系統運行的關鍵和重要基礎。智能化的處理機制主要承擔日常廣播電視節目的內容分析和實時傳輸、應急廣播信號的無縫介入和智慧管控、信號通路的切換和管理、子系統的運維和地區信號覆蓋的其他需求等。

與省市級應急廣播電視節目的信號傳輸鏈路相似，智能監播系統需要進一步經過編碼器進行信號轉換和編碼處理，將其轉化為可供應急信道傳輸機制使用的標準信號。省市級信號傳輸鏈路為通用數據接口→ASI→信號復用設備→信號封裝→TS碼流→信號激勵設備→RS數據流→信號輸出端，能夠在智能化信號處理中心完成實時同步和處理。縣鎮村級的應急信號流TS/IP可以經過一組多路信號復用設備后完成適配工作，其信號傳輸鏈路為TS/IP→信號復用設備→TS碼流→信號輸出端。縣鎮村級的應急廣播信號通過信號上升通道完成系統授權，可以在智能監播系統中完成信號的一系列設置，包括信號分析、處置、授權、同步、復用、封裝以及傳輸等[7,8]。

2.3 分平臺架設和下級通路構建

為了便于同步監播系統的運行，通常在縣級廣播電視臺站建設分站和子系統，用來對接上級的日常信號轉播和應急信號介入，并根據上級指令對覆蓋區域進行遠距離、長時間的定向傳輸和播放。此時，需要在建設的分平臺中新增編解碼器、信號處理終端、智能控制系統與工作臺站。分平臺的信號處理與主平臺的信號流轉和處置過程有所不同，主要體現在信號的傳輸機制不同，即需要在流轉前完成數據交互，然后再通過信號流轉鏈路完成應急廣播信號的傳輸和發布。能監播系統分平臺的數據通路拓撲如圖4所示。

圖4 智能監播系統分平臺的數據通路拓撲

通過多平臺分發系統實現機制內IP化雙向網的村鎮級應急廣播信號的全域覆蓋，利用實時消息傳輸協議（Real Time Messaging Protocol，RTMP）、實時流傳輸協議（Real Time Streaming Protocol，RTSP）數據格式完成信號轉錄，并將其同步在編解碼的智能一體化分系統中，自動實現應急廣播網的自主式檢測、采集、分析、分發以及共享等[9,10]。

2.4 DTMB無線發射信源智能化監播系統的實現

以某市級廣播電視臺搭建的DTMB無線發射信源智能化監播系統為例，主信號發射源與縣級主用的兩組發射臺站的間距為30 km，可以歸為遠距離異地分布式信號源。此時，兩組臺站發射同一類型信號。為了能夠在信號復用過程中提高系統智慧型運維的安全性、穩定性以及持續性，完善上行/下行數據傳輸的閉環路徑。信號采集與分析模塊實時完成傳輸信道中的節點信號檢測，有效對接DTMB無線發射信源的信號制式，以便完成編碼、異構、重組碼流、封裝以及發送至發射端等。在接收端收集多路應急信號的基礎上，實時生成信號頻譜，便于判定信號質量、系統工作狀況等。通過板卡完成智能化的預警門限設置，高效實現系統內部問題的自主式發現、判定及決策。

3 結 論

通過對DTMB無線發射信源智能化監播系統設計進行深入研究，分析了監播系統的基礎架構和智能化技術應用的可行性，并給出了基于DTMB無線發射信源的TS碼流數據格式傳輸機制下的技術實現路徑和監播系統建設方案，從分平臺數據流轉方面驗證了智能化監播系統的實現，具有一定的借鑒意義，為未來智慧臺站建設奠定了基礎。