廣播電視安全播出監測系統設計研究

莫紅星

(甘肅省廣播電視局無線傳輸中心 甘肅 蘭州 730000)

0 引言

廣播電視是我國主流媒體的組成部分,其在傳播信息過程中具有非常重要的作用,隨著數字化技術的快速發展,大數據以及計算機技術在廣播電視領域中得到了廣泛運用。尤其是超高清電視以及跨網絡電視的普及,廣播電視在實際播出中面臨的挑戰逐漸增多,為了避免網絡中非法信號的影響,保證電視節目能夠安全順利播出,就需要對其展開全面檢測,采取針對性的設計方案,確保廣播電視安全播出監測系統能夠得到有效運用。

1 廣播電視安全播出監測系統設計原則和需求

1.1 原則

第一,可靠性原則。廣播電視安全播出監測系統實現的主要目的就是提高廣播電視的可靠性,因此,無論是硬件還是軟件系統設計,都需要選擇可靠性高的設備和技術,避免其在實際運行中出現設備老化現象。正式運行之前,開展環境試驗,保證系統中的硬件與軟件,在出廠之前都通過專業的軟件測試。

第二,先進性原則。系統在數據采集過程中,需要保證對信號和數據處理的先進性,系統性能要高于我國先進水平之上,才能保證系統在運行中的穩定性。

第三,實用性原則。廣播電視安全播出監測過程中,要根據廣播電視實際使用方式和頻率完成運行管理,確保二者之間的一致性,即便在復雜的電磁環境中,也能夠實現系統各項功能的穩定運行。

第四,擴充性原則。廣播電視安全播出監測系統利用模塊化的設計結構,在網絡規模擴大或者監測任務增加的情況下,系統性能需要實現進一步擴充,增加內部系統模塊,完成自身性能的有效提升。

1.2 需求

廣播電視安全播出監測系統實施的主要目的是,保證廣播電視節目錄能夠安全順利地播出,對信號質量以及電視內容進行監測,完成中心畫面的顯示與存儲工作。系統設計需求可以分為以下五方面內容:第一,實現電視廣播信號的實時監測,完成對地方電視前端設備、內容以及回傳調度的管理。這就需要廣播電視安全播出監測系統在實際運行中具有實時監督功能[1]。第二,利用系統的監控功能,對電視廣播的中波、廣播調頻以及有線電視完成控制。通過這種方式提高電視節目播出質量和安全性,及時發出預警信息和調度命令。第三,在設計廣播電視安全播出監測系統的過程中,要將監測數據及時反饋給播出單位,解決以往無法實時動態傳輸安全信息數據的問題,提高對廣播電視管理的高效性。第四,系統設計需要實現監測與調度功能的有效整合,在此基礎上,建立一個智能化以及數字化的系統平臺,并與廣播電視的自動化監測站點相互結合,實現各項節點的高效銜接。第五,信號源切換需求,廣播電視在節目播出過程中,如果出現靜幀或者音源缺失等問題,則可以利用系統中的切換設備功能,完成節目的自動化識別和備份,如果電視節目播出中產生設備故障,電視臺中的主控計算機則會在過載波的基礎上,對比分析節目信號以及信號源質量,再完成節目的播放[2]。另外,還可以通過系統中的錄像功能,完成節目錄制以及轉碼,使用多畫面服務器完成節目的傳輸和顯示。

2 廣播電視安全播出監測系統設計方案

2.1 系統功能設計

廣播電視安全播出監測系統中主要包含兩部分內容,中心監督管理平臺和實時報警功能。其中中心監督管理平臺具有核心控制功能,能對電視前端設備進行監督管理,利用這種方式完成對電視節目的實時監督控制,確保電視節目播出的安全性和穩定性。

第一,中心平臺監督管理功能,系統內部需使用專用服務器以及監督管理軟件,該項功能可以使用B/S架構對中心平臺進行設計,達到廣播電視網絡監測要求的同時,構架分布式的廣播電視系統,進而將系統的監測功能、查詢功能以及業務配置功能充分發揮出來,實現無線、有線以及數字等電視信號的監測。同時利用系統中的自動監測功能,完成電視節目信號數據的采集工作,將數據信息上傳到監督管理平臺中,利用遠程調度的方式,實現廣播電視前端的穩定運行。

第二,實時報警功能,系統中的該項功能主要利用數據庫以及推送功能完成,數據庫屬于數據結構服務器,能實現11萬次/s的讀取,數據處理能力得到了有效提升,與傳統的監測系統相比,系統運行效率提高了40%以上。另外,系統中pushlet可以直接將SERVER端的Java對象直接傳輸到客戶端,以上過程采取自主獨立完成的方式。將數據庫以及推送功能相互結合,能夠進一步增強廣播電視安全播出監測系統的時效性以及精準性。

2.2 系統網絡框架設計

廣播電視安全播出監測系統中的網絡框架主要包括監測中心、監測點以及監測站三部分組成。系統網絡設計中,在監測中心、監測站點以及監測點中安裝數據采集系統以及監測設備,其中電視音頻信號、回傳數據以及控制數據利用網絡完成實時通信,在此基礎上建立網絡整體。另外,將停播報警數據以及指標測試數據、音頻回傳信號等存儲在服務器中,為后續的數據處理工作提供支撐。同時,要想在全國范圍之內實現聯網,需在系統中實現中央連接結構,進而將廣播電視監測中心的作用充分發揮出來[3]。

2.3 廣播電視監測中心系統設計

廣播電視安全播出監測系統是信號監測網絡模塊的中心,同時也是完成數據回傳以及信息匯總的主要部分。所以在數據處理中心以及網絡控制中心,對設備系統運行的穩定性以及先進性的要求較高。例如,通信服務器設計,實現串口設備以及以太網接口相互連接,保障遠端數據鏈路和中心臺監測設備的穩定運行,準確識別回傳數據的同時,對其進行分類存儲處理,完成備份檢查工作,并將最終數據發送到控制端以及顯示端中,提高數據信息的統計以及制作報表的準確性。

2.4 廣播電視綜合監測設備系統設計

廣播電視安全播出監測系統中的綜合監測設備,主要包含信號測試設備、通信接線板、顯示板以及電源等部分,電視信號測試卡主要功能是對電視信號完成處理,確定載波場強參數以及工作狀態等,同時,按照通信模塊系統的指令信息,對回傳數據進行測試。通信板在實際運用中,能實現計算機以及綜合檢測儀器的相互連接,其中主要包括輸入控制系統、顯示系統以及電源系統等。利用通信板發送通信指令,傳輸到電視信號測試卡中。表1為系統硬件配置情況。

表1 系統硬件配置情況

2.5 軟件系統設計

廣播電視安全播出監測系統中的軟件,主要由服務器軟件、客戶端軟件兩部分組成。

第一,服務器軟件設計方案。軟件對于系統運行來說能夠實現通信的高效傳輸,將客戶端軟件以及廣播電視加監測設備相互連接,實現二者之間通信的有效傳輸。通常情況下,服務器軟件可以與多個監測設備完成通信連接,確保電視信號的監測系統,可以同時對多個不同的電視頻道完成監測。在選擇連接方式過程中,可以利用串口拓展卡在服務器上進行連接,串口與電視綜合監測設備完成一一對應連接,另外,多個監測設備也可以共同連接在一個串口中,這種方式能夠緩解串口的實際運行壓力。

服務器指令發送主要利用兩種方式完成,分別為定時發送以及客戶端軟件依次發送,軟件之間的相互通信,需要在傳輸控制協議服務的基礎上完成,客戶端負責接收相應的指令數據,再根據指令將綜合監測設備的測試值上傳到客戶端中。在此過程中,傳輸層協議主要利用序列號完成信息的確認,再實現連接,除了這種連接方式之外,還可以通過 傳輸控制協議(transmission control protocol,TCP)協議的方式,把接收方接收的數據信息傳輸到數據發送方,如果數據信息在實際傳輸中出現丟失等問題,TCP傳輸協議就會持續發送,直到對方成功接收到數據為止,但是這種方式可能會出現網絡超時等現象。TCP協議還可以利用數據流控制機制,對數據傳輸的速度進行控制,保證數據在實際傳輸中的質量。

第二,客戶端軟件設計。該部分的設計主要采取微軟系統,將Visual Basic作為編程語言,主要功能為測試音頻、視頻以及場強等功能,同時顯示出相應停播以及回傳測試。客戶端軟件系統還可以對播音時間、場強停測的時間以及電臺管理的參數完成配置,保證用戶可以在客戶端完成各項參數的調整和刪除等操作,確保廣播電視監測工作的順利開展。

軟件系統運行模式中主要包含服務器模式以及客戶模式兩種類型,利用相互請求和處理的方式完成合作,客戶模式發出請求,服務器模式接收請求。因此,可以將集中的應用根據功能進行兩個不同部分劃分,并分別在對應的計算機中運行,借助兩部分的分工合作,以此完成軟件系統的穩定運行。利用該通信模式,可以在客戶與服務器進程中建立連接渠道,該渠道屬于半雙工作模式。表2為系統運行軟件配置情況。

表2 軟件系統配置情況

廣播電視在播出中,往往包含大量的音頻數據,這要求系統中包含較大存儲空間的硬盤作為支撐,所以選擇4個千兆級別的速率網卡,增強對網絡信息的處理能力。數據庫服務器在實際運行中,利用3.9 GHz的IBM x Series 255作為服務器,與千兆傳輸速率網絡相互匹配。

2.6 系統安全設計

安全是保證廣播電視安全播出監測系統穩定高效運行的基礎條件,在此過程中可以利用安全通道隔離技術,實現內網外網相互隔離,將路由網絡調整為不可用狀態,這種方式能夠降低外界網絡環境產生的負面影響。在安全協議以及通信硬件的基礎上,對訪問身份完成認證,實現訪問控制,不斷提高內外網絡的隔離等級,最終達到增強數據安全性和完整性的目的。通過防火墻與服務器相互連接,對登錄方式進行模擬,在防火墻中制定相應的安全策略,完成登錄服務器有效性的模擬,關閉服務器中的其他端口,為高效便捷的數據傳輸提供條件。對外網傳輸的數據進行處理,將其存儲到數據庫中,服務器在此過程中對客戶端的數據化進行監測,利用無線發射機完成用戶管理[4]。對于特定用戶,系統中的無線發射機移動監測系統,認定用戶管理機制,完成認定之后用戶實現注冊。

3 廣播電視安全播出監測系統實現措施

3.1 系統實現流程

用戶在登錄到系統之后,先對廣播電視的類型進行判斷,選擇對應的頻道站點,再完成電視節目的監測工作,在此過程中如果出現異常,管理人員通過語音報警發出預警信息,再觀察表格列表,了解預警信息的詳細情況。廣播電視安全播出監測系統的運用,可以實現對節目播出狀態的實時監督,通過回傳視頻畫面的方式完成查看,其中包含視頻、錄像以及頻譜等各項指標,再對指標完成掃描。同時系統還可以完成多組合顯示,一旦在此過程中出現異常,第一時間發出警報。根據季度或者年度的方式,針對廣播電視運行情況生成相應的報表,為管理人員的查看和管理提供條件。在此基礎上分析前端的運行狀態,對比異常信息的同時,解決其中存在的問題。除此之外,廣播電視安全播出監測系統可以自動完成地理信息系統的生成,及時確定故障設備產生的位置,并詳細顯示出相應的設備狀態信息,為檢修管理人員提供便利條件。

3.2 系統運行保障措施

要想保證廣播電視安全播出監測系統運行的穩定性,可以從以下三個方面入手:第一,建立統一的監測監督標準,確保設備運行的穩定性的同時,提高數據信息準確性。由于當前多媒體的影響,廣播電視影響力處于下降趨勢,但是仍然屬于主流媒體,需要對電視節目展開監測監管,確保自身在媒體行業中的權威性。利用統一監督管理標準的方式,增強系統運行的規范性和實踐意義。第二,提高信號發射穩定性,對信號發射進行實時監督管理,保證設備始終處于正常運行狀態,定期監測系統運行狀態,保證能夠在第一時間發現隱患及時解決。例如,科學確定信號發射的位置,通常情況信號發射設備安裝在海拔較高的地區,同時注意設備的雷電防護,避免出現雷電電擊等問題,影響信號發射[5]。如果系統監測結果顯示存在故障,則要第一時間進行處理,構建數據檔案的同時提高系統運行的科學性。第三,確保數據傳輸的穩定性,在當前互聯網時代下,廣播電視信息的傳輸范圍擴大,其中涉及多個平臺,這要求系統傳輸具有較強的穩定性。在此過程中,積極引用新技術,將大數據以及信息技術的優勢充分發揮出來,促進傳輸系統穩定性的有效提升。另外,從國家的角度分析,廣播電視的順利安全播出,需要在傳輸系統穩定運行的基礎上實現,這也是電視節目安全播出的基礎條件。因此對于廣播電視安全播出監測系統來說,設計管理人員需要認識到傳輸穩定性的重要性,無論是在設計還是運行中,都要采取相應的措施[6]。

4 結語

綜上所述,廣播電視安全播出監測系統較為復雜,其中涉及的技術較多,在設計中需要根據國家廣電總局的規劃標準,將其作為依據完成系統的設計運行。從系統功能、安全、硬件、軟件等各個角度出發,實現各個子系統的科學高效設計,再采取相應的運用管理措施,提高系統實際運行效率,為廣播電視節目的順利安全播出提供保障。