地面數字電視監測技術分析

陳長征

（湖北廣電網絡宜昌分公司，湖北 宜昌 443000）

0 引 言

地面數字電視是“十四五”時期我國廣播電視和網絡視聽領域科技發展規劃中明確的重點內容。國家廣播電視總局發布的《廣播電視和網絡視聽“十四五”科技發展規劃》提出，持續優化地面數字電視、調頻廣播、中短波廣播等無線覆蓋網絡在公共服務領域的效能，推進地面數字電視高清化。這實際上明確了地面數字電視的應用重點在于公共服務領域的效能，即通過高效能的技術應用來推動地面數字電視高清化目標的實現。在實現地面數字電視高清化的過程中，除了關注地面數字電視本身的應用以外，還要對用于監測地面數字電視的技術進行研究分析，以尋求能夠動態、全面地監測地面數字電視技術應用的相關技術，促進地面數字電視應用的效能[1]。

1 地面數字電視概述

地面數字電視具體指的是一種電視技術。《數字電視接收設備術語》將地面數字電視的概念界定為用地面廣播傳播方式傳輸數字電視信號的一種電視系統[2]。具體來講，地面數字電視是通過信源編碼、節目復用、信道傳輸等一系列數字處理方法，將節目源由電視臺傳送至發射臺，再由發射臺通過無線電波向觀眾提供電視信號。對于地面數字電視應用的原理，也可以從信源編碼、節目復用和信道傳輸方面進行把握。在信號傳輸端，地面數字電視傳輸系統借助數字編碼技術將節目源的音視頻信號進行壓縮，達到信源編碼的目的，然后通過打包處理的方式將壓縮后的多個節目源組合起來，實現節目復用的效果，最后通過數字傳輸技術在原有的1個地面模擬電視頻道中發射播出地面數字電視射頻信號[3]。在信號接收端，接收者即觀眾可以通過位于地面數字電視服務區的接收設備接收射頻信號。這些信號最終會通過電視節目的顯示終端將節目信號還原成音視頻節目內容。

地面數字電視具有以下幾方面的特點。第一，投資少。相較于傳統的有線電視而言，地面數字電視不僅節省了鋪設光纖的費用，同時也節約了發射端與接收端的建設費用。第二，維護省。地面數字電視無需進行穿墻施工，也不需要鋪設光纖。在平時的維護中，只需要進行簡單的技術監測與排查即可，維護成本偏低。第三，信號傳輸效果佳。地面數字電視具有強大的信道編碼和信道恢復功能。并且還具有很好的抗電磁干擾能力，能夠保障信號傳輸的效果。

2 地面數字電視監測的技術與方法

目前，地面數字電視監測技術的應用主要體現為地面數字電視監測系統的中心平臺和地面數字電視遙控監測站。這些平臺和監測站一般通過HTTP、XML等網絡協議實現彼此的連接，最終構建成完整的地面數字電視全方位監測系統[4]。其中，地面數字電視監測系統的中心平臺主要部署于地面數字電視中心的局域網內，主要承擔的監測功能有各監測站的控制管理、接收與分析回傳數據、存儲所有操作日志記錄和傳輸內容、管理系統運行狀況、監測節目源以及采集節目源特性信息等。地面數字電視遙控監測站主要分布于各個地區的合適地點，主要承擔接收并執行中心平臺分發的各項任務指令，對地面數字電視系統的運行情況進行監測，接收和解調地面數字電視信號以及監測頻譜和處理相關數據等工作[5]。從結構上來看，地面數字電視監測系統實際上由射頻監測子系統、碼流檢測子系統及音視頻監測子系統三部分組成。這三部分共同結合，實現了對整個地面數字電視播出環節的動態、實時、全方位監測監管。下面著重對這三個子系統進行介紹分析。

2.1 射頻監測子系統

射頻監測子系統的整體架構如圖1所示。該系統的運行原理是：利用定向天線接收地面數字電視射頻信號，并通過天線共用器分配出的監測主機對信號進行解調，實現對多種地面數字電視工作方式的監測。從功能上來看，射頻監測子系統主要承擔射頻信號鎖定狀態、載波帶寬、載波電平、誤碼率、載噪比、調制誤差比等參數的測量、存儲與查閱[6]。同時，射頻監測子系統可以利用各監測站配備的頻譜分析儀和全向天線，對特定頻段范圍內的電視頻譜分析儀進行掃描，及時發現載波的變化情況。

圖1 射頻監測子系統的架構

2.2 碼流檢測子系統

碼流檢測子系統的結構如圖2所示。該子系統主要是通過監測前端配備的碼流分析儀，對地面數字電視系統中的節目碼流進行監測，及時發現其中存在的異常的節目碼流，通過發出報警信息向監測系統的中心平臺報警，提醒和輔助值班員通過報警信息分析來掌握節目碼流出現異常的原因，及時排除故障隱患，確保節目播出的安全性。從地面數字電視監測的角度看，碼流監測子系統主要發揮五個方面的功能。第一，實時顯示節目號、節目名稱、加密信息、音視頻PID、碼率等碼流信息；第二，統計傳輸流中的各類數據，計算傳輸速率、包長及網絡信息；第三，以動態圖形的方式顯示PCR精度和間隔；第四，展現包括節目號、節目數量、節目名稱、調制方式、符號率等在內的傳輸碼流中的電子節目信息；第五，及時發現傳輸流中節目的數量和種類變化情況，進行科學的報警[7]。

圖2 碼流監測子系統的結構

2.3 音視頻監測子系統

音視頻監測子系統是對地面數字電視中的音視頻進行監測的子系統。該系統主要有音視頻播放、音視頻質量異態報警和多畫面集中顯示等功能。其中，音視頻播放功能指的是音視頻監測子系統可以為相關主體提供實時和錄制的TS流回傳監看、實時和錄制轉碼節目監看等監測工作支持，確保關鍵信息存儲的安全性[8]。音視頻質量異態報警是利用監測主機上的硬件板卡對系統中出現的音視頻靜幀、無伴音、馬賽克、黑場等現象進行識別和報警，并付諸系統對報警信息進行自由的配置和處置。多畫面集中顯示是系統可以借助監測站的多畫面服務器對數字電視節目的畫面進行監看，并以高清的標準顯示相關內容。

3 地面數字電視監測技術的應用要求

通過上述分析可以看出，地面數字電視監測技術是對地面數字電視運行中的信號傳輸狀況進行的動態、全面、實時監測。盡管近年來地面數字電視相關技術的應用促進了監測技術的發展，但當前的技術應用仍然面臨一些現實性的要求和挑戰。因此，相關主體要在明確地面數字電視監測技術應用方面要求的基礎上，積極采取科學措施加以適應。

首先，要合理布局地面數字電視監測點。地面數字電視監測點是與地面數字電視監測系統的中心平臺配合運行的監測要素。為確保監測的質量和效果，相關人員進行監測站點的選址時，要充分考慮擬選擇地的信號覆蓋情況，盡可能地選擇信號覆蓋率高的地區。同時，在監測點的建設和運行過程中，要根據不同站點的情況進行差異化的運行設計，以確保監測點監測效果的最佳化，以構建更加完善的信號接收系統。

其次，要規范設置監測站的系統。由于監測站的數量比較多，且不同監測站所處的自然環境也有明顯的差異。因此，設置監測站系統時，要從站點獨立運行的基本點出發，進行靈活的組網，并確保監測站能夠自動接收中心平臺下發的各類指令。同時，要注意保持監測站監測任務的遠程可操作性，以保證站點監測情況的動態、實時調整。

4 結 語

地面數字電視是推動實現地面數字電視高清化目標的要素。地面數字電視應用的環境和要求決定了要結合技術應用的條件合理布局相應的監測系統，確保地面數字電視應用的效能。目前的地面數字電視監測技術主要由射頻監測子系統、碼流檢測子系統和音視頻監測子系統三部分組成，不同部分承擔不同的職能，并通過相應的網絡連接起來，實現共同的功能。伴隨著地面數字電視的廣泛而深入發展，地面數字電視監測技術應用面臨的要求也在進一步提高，這就需要技術人員對監測技術進行持續性的研發與應用，以滿足地面數字電視發展的要求。