關子豪

（國家廣播電視總局二〇一臺，新疆 昌吉 831100）

0 引 言

廣播電視節(jié)目制作、傳輸及監(jiān)測的發(fā)展與信息化技術的不斷更新迭代息息相關。2015年，國家財政投入40多億元人民幣，正式啟動全國中央廣播電視無線數字化覆蓋工程。2020年6月，國家廣播電視總局印發(fā)《關于按規(guī)劃關停地面模擬電視有關工作安排的通知》，決定自2020年6月15日開始，關停中央及各省、市、縣模擬電視信號。目前，我國在地面數字電視覆蓋網領域領先于世界大部分國家。相比而言，地面數字電視的傳輸容量是地面模擬電視的數十倍，它大幅拓展了電視行業(yè)的服務范圍，一舉扭轉電視傳播和影響力衰退的局面，可為人民群眾提供更高質量和更高效率的電視服務[1]。

根據地面數字電視的主要技術特點和相關技術標準及實施方案，本文提出較為完善的地面數字電視監(jiān)測技術系統，開展地面數字電視的播出秩序和播出質量的監(jiān)測監(jiān)管工作，為我國廣播電視監(jiān)測監(jiān)管體系建設貢獻力量。

1 地面數字電視技術特點

監(jiān)測方法與傳輸方式的技術特點關系緊密。相較于有線數字電視，地面數字電視利用無線傳輸方式，電視節(jié)目的信號質量得到大幅提升，具有信號覆蓋區(qū)域廣、信息容量大、操作模式多樣靈活以及頻率規(guī)劃效率高等優(yōu)點[2]，運用PN序列填充的時域同步正交頻分復用（TDS-OFDM）多載波調制技術，結合信號在時域和頻域的傳輸，在頻域傳輸有效載荷，在時域通過擴頻技術傳輸控制信號實現同步和信道預測技術，在快速碼字的同時，也能保證穩(wěn)定的同步跟蹤性能，這為地面數字電視信號質量監(jiān)測提供了監(jiān)測策略和依據。用戶在使用過程中實際接收到的電視節(jié)目與付費有線數字電視節(jié)目類似，但地面數字電視節(jié)目數量較少，且信號傳輸易受距離、當地電磁環(huán)境及人為因素影響。因此，在建設監(jiān)測站點時應重點結合當地發(fā)射臺站信息、電磁環(huán)境及射頻參數等方面，實現對地面數字電視發(fā)射機運行狀態(tài)、信號質量及覆蓋效果的監(jiān)測[3]。

2 監(jiān)測技術與方法

建立監(jiān)測系統中心平臺和位于各縣市的地面數字電視遙控監(jiān)測站，通過HTTP和XML等網絡協議建立數據連接，組成地面數字電視監(jiān)測系統。監(jiān)測系統中心平臺部署于監(jiān)測機構局域網內，完成監(jiān)測任務管理、監(jiān)測站的控制管理、對回傳數據的接收與分析、對所有操作日志記錄和傳輸內容的存儲、對系統的管理、對節(jié)目源的監(jiān)測與特性采集、發(fā)射信息管理以及綜合展示等功能。監(jiān)測站分布在各地市合適地點，通過數據專線方式聯網，接入監(jiān)測系統中心平臺。監(jiān)測站無人值守，接收并執(zhí)行中心平臺下達的任務指令或實時監(jiān)測指令，接收和解調地面數字電視信號，并進行指標測量、數據采集、處理、存儲以及報警回傳等操作，實施頻譜監(jiān)測和數據處理。監(jiān)測前端系統功能如圖1所示。

圖1 監(jiān)測前端系統功能框圖

運用射頻監(jiān)測系統、碼流監(jiān)測系統以及音視頻監(jiān)測系統，實現對整個地面數字電視播出環(huán)節(jié)的監(jiān)測監(jiān)管。射頻監(jiān)測系統對業(yè)務監(jiān)測范圍內的地面數字電視信道質量進行實時測量，定期或臨時對給定頻段范圍內的廣播電視頻譜進行掃描；依據ETSI TR101-290三級錯誤的標準，對TS源流進行碼流層面監(jiān)測；音視頻監(jiān)測系統主要完成對信號源畫面和音頻的質量研判和錄像存儲工作。

2.1 射頻監(jiān)測系統

射頻監(jiān)測系統利用定向天線對地面數字電視射頻信號進行接收，經天線共用器分配至地面數字電視監(jiān)測主機進行解調，支持對多種地面數字電視工作方式的監(jiān)測。解調后的地面數字電視信號以TS over IP方式封裝后傳輸，即TS（Transport Stream）包封裝為用戶數據報協議（User Datagram Protocol，UDP）報文后通過IP網絡分發(fā)[4]。系統主要功能包括射頻信號鎖定狀態(tài)、載波電平、載波帶寬、調制誤差比（Modulation Error Rate，MER）、誤碼率（Bit Error Ratio，BER）、載噪比多徑測量以及星座圖等參數的測量與查詢。系統可以使用信道歷史數據或者人工輸入參數作為參數模板，并設置閾值作為報警觸發(fā)條件。當新獲取的射頻監(jiān)測參數偏差到允許范圍外并持續(xù)一定時間，系統將及時報警，并且能夠根據遠程指令執(zhí)行射頻信號指標測量任務，將結果回傳至中心平臺。

此外，系統可利用監(jiān)測站配備的頻譜監(jiān)測儀和全向天線，定期或臨時對特定頻段范圍內的廣播電視頻譜進行掃描，展現該頻段頻譜占用情況，及時發(fā)現新增或減少載波。頻譜掃描結果通過專線利用XML協議回傳至中心平臺。射頻監(jiān)測系統如圖2所示。

圖2 射頻監(jiān)測系統框圖

2.2 碼流監(jiān)測系統

與模擬開路廣播電視監(jiān)測相比，地面數字電視監(jiān)測工作除射頻信號與音視頻質量監(jiān)測外，還需要增加實時碼流監(jiān)測的內容。在對數字電視節(jié)目進行監(jiān)測研判時，部分碼流層面的錯誤使得值班人員很難實現準確分析研判與識別。借助監(jiān)測前端配備的碼流分析儀，碼流監(jiān)測系統可以及時發(fā)現異常的節(jié)目碼流，并將報警信息與報警指標回傳至監(jiān)測系統中心平臺。值班員通過報警級別及實時指標查找原因，排除隱患，保障安全播出。

碼流監(jiān)測系統能夠實時顯示當前碼流的節(jié)目名稱、節(jié)目號、加密信息、提供商、業(yè)務類型、音視頻PID號以及碼率等信息；可將傳輸流中各類數據占比進行統計，計算傳輸速率、包長及網絡信息；計算PCR精度和間隔，并以動態(tài)圖形的方式顯示；將傳輸碼流中各路節(jié)目的電子節(jié)目以表格形式體現，包括節(jié)目數量、節(jié)目號、名稱、提供商概述、載波頻率、調制方式以及符號率等[5]。系統將實時監(jiān)測的碼流與歷史模板數據進行分析比對，及時發(fā)現傳輸流中節(jié)目的數量和種類變化并進行報警；支持ETSI TR 101-290碼流三級錯誤報警，支持碼流信息模板報警，支持碼流對應PID變化報警等。碼流監(jiān)測系統如圖3所示。

圖3 碼流監(jiān)測系統框圖

2.3 音視頻監(jiān)測系統

在整個地面數字電視監(jiān)測環(huán)節(jié)中，音視頻監(jiān)測是最為直觀、更符合監(jiān)測機構值班人員對廣播電視信號監(jiān)測習慣的監(jiān)測手段。音視頻監(jiān)測系統除了提供節(jié)目質量監(jiān)測功能外，還能對節(jié)目質量異態(tài)進行報警，并提供錄像存儲備查以及多畫面顯示功能。

（1）音視頻播放。系統支持實時和錄制TS流回傳監(jiān)看、實時和錄制轉碼節(jié)目監(jiān)看。視頻節(jié)目采用H.264格式轉碼，音頻節(jié)目采用AAC格式轉碼，TS格式封裝，可采用HTTP/RTSP或RTMP等通用流媒體協議回傳。系統可顯示播放節(jié)目的EPG信息和信道、碼流的簡要參數。

（2）音視頻質量異態(tài)報警。系統利用監(jiān)測主機的硬件板卡對音視頻靜幀、無伴音、黑場、馬賽克及彩條等現象進行檢測并報警，且支持圖像色差和亮度報警。系統可根據重大情況歸類監(jiān)測，報警策略可自由配置。

（3）多畫面集中顯示。每個監(jiān)測站配備多畫面服務器，支持畫面組織靈活的數字節(jié)目多畫面監(jiān)看模式，且具有高清顯示能力。

3 監(jiān)測站技術要求

監(jiān)測點的設置是否合理，會直接影響地面數字電視監(jiān)測工作的質量和效率。監(jiān)測人員在進行監(jiān)測前端選址時，應結合當地信號覆蓋情況，保證信號接收質量高、穩(wěn)定性強。對多重覆蓋監(jiān)測點進行重點監(jiān)測，在不同地區(qū)制定針對性的監(jiān)測措施，構建完善的信號接收系統。

基于地面數字電視監(jiān)測站的主要任務及功能，監(jiān)測站選址應在發(fā)射臺覆蓋區(qū)域內，且盡量保證周圍地形開闊，電磁環(huán)境良好，利用性能良好的接收天線、接收機及頻譜監(jiān)測儀，保證能夠持續(xù)穩(wěn)定地接收地面數字電視信號；監(jiān)測站系統應支持監(jiān)測任務本地獨立運行，自動接收中心平臺下發(fā)的各類指令并執(zhí)行，且組網靈活；監(jiān)測站系統應能夠在無人值守的環(huán)境下24 h不間斷執(zhí)行監(jiān)測任務，支持遠程控制。為了保證監(jiān)測工作及時準確，監(jiān)測站通信系統要求性能良好，網絡鏈路要求較高，電力系統應配備UPS在線式不間斷電源和電源管理器，保證監(jiān)測工作在電力故障的情況下不受影響。

4 結 語

中央節(jié)目無線數字化覆蓋工程已在全國各省市開展，此項工程投資大、覆蓋廣。如何對其進行準確高效的監(jiān)測監(jiān)管，保證國家投資效益，保障安全播出，是廣播電視監(jiān)管人的職責所在。構建形成安全、穩(wěn)定且高效的地面數字電視監(jiān)測系統，能夠切實維護地面數字電視播出秩序，保障電視信號質量，保障廣播電視無線數字化覆蓋水平，有效提升廣播電視公共服務行業(yè)工作質量。