【摘要】隨著廣播電視技術(shù)的快速發(fā)展和觀眾對(duì)節(jié)目質(zhì)量要求的日益提高，廣播電視發(fā)射臺(tái)信號(hào)播控系統(tǒng)的升級(jí)與改建成為行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)?；诖耍疚氖紫雀攀隽藦V播電視發(fā)射臺(tái)信號(hào)播控系統(tǒng)的重要性，然后從技術(shù)、管理和經(jīng)濟(jì)三個(gè)層面探討了自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)升級(jí)改建的意義，最后詳細(xì)闡述了某廣播電視發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)升級(jí)改建的實(shí)施要點(diǎn)，包括信源系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)度切換系統(tǒng)和播出監(jiān)視系統(tǒng)的具體升級(jí)改建措施，旨在提高信號(hào)傳輸質(zhì)量、播出穩(wěn)定性和系統(tǒng)可靠性，滿足未來廣播電視技術(shù)的發(fā)展需求和觀眾的高質(zhì)量視聽體驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】廣播電視；發(fā)射臺(tái)；自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)；升級(jí)改建

中圖分類號(hào)：TN929" " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.22.001

隨著《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”國家信息化規(guī)劃》《廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽“十四五”科技發(fā)展規(guī)劃》等國家和行業(yè)“十四五”規(guī)劃的相繼出臺(tái)，智慧廣電建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段[1]。相關(guān)規(guī)劃中不僅明確了智慧廣電的發(fā)展方向和目標(biāo)，還提出了具體的實(shí)施路徑和保障措施，為廣播電視發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)的升級(jí)與改建指明了方向。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和廣播電視技術(shù)的不斷進(jìn)步，廣播電視發(fā)射臺(tái)作為廣電系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)哪┒撕完P(guān)鍵環(huán)節(jié)，其穩(wěn)定性和安全性對(duì)于確保高質(zhì)量、不間斷的廣播電視服務(wù)而言極為重要，重視并推行系統(tǒng)的升級(jí)改建，不僅能夠提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性，減少因技術(shù)故障導(dǎo)致的播出中斷和傳輸指標(biāo)下降問題，還能夠提升工作效率、降低維護(hù)成本、增強(qiáng)觀眾滿意度，因此成為推動(dòng)廣播電視行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。本文詳細(xì)探討了發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)的升級(jí)與改建方案，包括信源系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)度切換系統(tǒng)以及播出監(jiān)視系統(tǒng)的具體升級(jí)改建措施和技術(shù)要點(diǎn)，旨在為廣播電視發(fā)射臺(tái)的現(xiàn)代化建設(shè)提供實(shí)踐指導(dǎo)和理論參考。

1. 廣播電視發(fā)射臺(tái)信號(hào)播控系統(tǒng)概述

廣播電視發(fā)射臺(tái)信號(hào)播控系統(tǒng)是廣電技術(shù)體系中的核心組成部分，負(fù)責(zé)將制作完成的廣播電視節(jié)目信號(hào)進(jìn)行傳輸、控制與監(jiān)測，確保信號(hào)穩(wěn)定、準(zhǔn)確地送達(dá)。該系統(tǒng)涵蓋了信源處理、信號(hào)調(diào)度切換、播出監(jiān)視等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都承載著保障廣播電視節(jié)目安全播出的重任。信源處理是信號(hào)播控系統(tǒng)的起點(diǎn)，負(fù)責(zé)對(duì)來自不同渠道的節(jié)目信號(hào)進(jìn)行格式的轉(zhuǎn)換、質(zhì)量的提升以及必要的編碼預(yù)處理等，確保信號(hào)在后續(xù)傳輸過程中的穩(wěn)定性和兼容性[2]。信號(hào)調(diào)度切換則是系統(tǒng)的中樞，根據(jù)播出計(jì)劃或應(yīng)急需求，對(duì)多個(gè)信源進(jìn)行靈活調(diào)度和無縫切換，實(shí)現(xiàn)節(jié)目的有序播出。而播出監(jiān)視環(huán)節(jié)則是對(duì)整個(gè)播出過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)信號(hào)異?；虿コ鍪鹿剩瑫?huì)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，確保播出安全。

隨著廣播電視技術(shù)的不斷發(fā)展和觀眾對(duì)節(jié)目質(zhì)量要求的日益提高，廣播電視發(fā)射臺(tái)信號(hào)播控系統(tǒng)也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。一方面，新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)為系統(tǒng)升級(jí)提供了可能，如高清化、4K/8K超高清、三維聲等技術(shù)的應(yīng)用，都要求信號(hào)播控系統(tǒng)具備更高的處理能力和更強(qiáng)的兼容性。另一方面，觀眾對(duì)節(jié)目質(zhì)量的期待也促使系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)更高的播出穩(wěn)定性和更低的故障率。

2. 廣播電視發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)升級(jí)改建的意義

廣播電視發(fā)射臺(tái)作為廣電系統(tǒng)的重要組成部分，其信號(hào)播控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和先進(jìn)性直接關(guān)系到廣播電視節(jié)目的傳輸質(zhì)量和觀眾體驗(yàn)，對(duì)廣播電視發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改建，具有深遠(yuǎn)的意義。

第一，從技術(shù)層面看，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，廣播電視技術(shù)也在不斷更新?lián)Q代。傳統(tǒng)的信號(hào)播控系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前高清、超高清電視節(jié)目的傳輸需求，更無法適應(yīng)未來廣播電視技術(shù)的發(fā)展趨勢。因此，對(duì)信號(hào)播控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改建，引入先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)和智能化設(shè)備，是提高廣播電視傳輸質(zhì)量、滿足觀眾日益增長的視聽需求的必由之路。

第二，從管理層面看，自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)的升級(jí)改建可以實(shí)現(xiàn)廣播電視發(fā)射臺(tái)的智能化管理，提高工作效率和管理水平。引入自動(dòng)化監(jiān)控、智能化調(diào)度等先進(jìn)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)傳輸過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能調(diào)度，減少人為干預(yù)，降低操作失誤率，從而提高廣播電視節(jié)目的播出質(zhì)量和安全性[3]。

第三，從經(jīng)濟(jì)層面看，雖然自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)的升級(jí)改建需要投入一定的資金和技術(shù)力量，但從長遠(yuǎn)角度考慮，這將為廣播電視發(fā)射臺(tái)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。一方面，升級(jí)改建后的系統(tǒng)可以提高工作效率，減少維護(hù)成本；另一方面，先進(jìn)的信號(hào)播控系統(tǒng)可以提升廣播電視節(jié)目的傳輸質(zhì)量和觀眾體驗(yàn)，從而吸引更多的觀眾和廣告商，為廣播電視發(fā)射臺(tái)帶來更多的效益。

3. 廣播電視發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)升級(jí)改造的實(shí)施要點(diǎn)

某廣播電視發(fā)射臺(tái)位于城市郊區(qū)，自然和人文環(huán)境復(fù)雜多變，這對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性有著極高要求。作為地區(qū)重要的廣播電視信號(hào)傳輸節(jié)點(diǎn)，該發(fā)射臺(tái)承擔(dān)著多套廣播、電視節(jié)目信號(hào)的發(fā)射任務(wù)，覆蓋范圍廣，受眾群體龐大。近年來，隨著廣播電視技術(shù)的快速發(fā)展和觀眾對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求的不斷提升，該發(fā)射臺(tái)面臨著信號(hào)播控系統(tǒng)升級(jí)與改建的緊迫需求。

3.1 信源系統(tǒng)升級(jí)改建

在該發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)的升級(jí)與改建中，信源系統(tǒng)作為信號(hào)傳輸?shù)钠瘘c(diǎn)，其穩(wěn)定性和多樣性直接關(guān)系到整個(gè)發(fā)射臺(tái)的運(yùn)行效率和播出質(zhì)量。因此，針對(duì)XX發(fā)射臺(tái)的具體情況，信源系統(tǒng)的升級(jí)改建需從以下幾個(gè)方面入手。

3.1.1 信號(hào)源多樣化與備份機(jī)制

發(fā)射臺(tái)應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)源的多樣化配置，采用衛(wèi)星信號(hào)、光纖信號(hào)、微波信號(hào)等多種信號(hào)源，確保在任何單一信號(hào)源出現(xiàn)故障時(shí)，能夠迅速切換到備用信號(hào)源，保障播出的連續(xù)性。具體而言，主用信號(hào)可采用SDH環(huán)網(wǎng)光纖信號(hào)，該信號(hào)鏈路采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可確保任意節(jié)點(diǎn)間的光纖故障不影響整體信號(hào)傳輸[4]。備用信號(hào)則可采用微波信號(hào)，通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式，減少信號(hào)傳輸過程中的衰減和干擾。同時(shí)，為了進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，可引入第三路備用光纖信號(hào)，形成三路信號(hào)源并聯(lián)結(jié)構(gòu)，有效降低設(shè)備故障率。

3.1.2 ASI碼流監(jiān)測與自動(dòng)切換系統(tǒng)

在信號(hào)源接入端，發(fā)射臺(tái)應(yīng)部署ASI碼流監(jiān)測系統(tǒng)，對(duì)每一路信號(hào)源進(jìn)行實(shí)時(shí)碼流監(jiān)測。該系統(tǒng)通過先進(jìn)電信計(jì)算機(jī)平臺(tái)（Advanced Telecom Computing Architecture，ATCA）實(shí)現(xiàn)對(duì)電視和調(diào)頻數(shù)字或模擬信號(hào)的全面監(jiān)測，包括音頻和視頻信號(hào)的碼率、同步狀態(tài)、錯(cuò)誤率等關(guān)鍵參數(shù)。一旦監(jiān)測到信號(hào)異常，如靜幀、丟包等現(xiàn)象，系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出告警，并自動(dòng)切換到備用信號(hào)源，確保播出不間斷。同時(shí)，系統(tǒng)還具備故障記錄和回放功能，便于事后分析和故障排查。

3.1.3 微波機(jī)房信源碼流監(jiān)測系統(tǒng)升級(jí)

微波機(jī)房需建立音頻和視頻工作站，對(duì)兩路ASI信號(hào)源（每路包含9套音頻信號(hào)和5套電視信號(hào)）進(jìn)行實(shí)時(shí)碼流監(jiān)測。監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)能夠準(zhǔn)確捕捉信號(hào)的細(xì)微變化，并將監(jiān)測結(jié)果實(shí)時(shí)傳回調(diào)頻機(jī)房監(jiān)控室，供值班人員及時(shí)查看和分析。此外，系統(tǒng)還應(yīng)支持遠(yuǎn)程訪問和控制功能，便于技術(shù)人員在遠(yuǎn)程對(duì)信號(hào)源進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)試。

3.1.4 模塊化設(shè)計(jì)與擴(kuò)展性考慮

在信源系統(tǒng)升級(jí)改建過程中，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)和擴(kuò)展性。模塊化設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)各組成部分相對(duì)獨(dú)立，便于單獨(dú)維護(hù)和升級(jí)；同時(shí)，當(dāng)未來需要增加新的信號(hào)源或升級(jí)現(xiàn)有設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)能夠輕松接入新的模塊或設(shè)備，降低升級(jí)改造成本和時(shí)間。因此，在選擇設(shè)備和協(xié)議時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮符合國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的主流技術(shù)和協(xié)議，確保系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性。

3.1.5 安全性與可靠性保障

信源系統(tǒng)的安全性與可靠性直接關(guān)系到播出的穩(wěn)定性和安全性。因此，在升級(jí)改建過程中，應(yīng)采取全面的安全保護(hù)措施，包括防病毒、防黑客攻擊等網(wǎng)絡(luò)安全措施；建立完善的權(quán)限管理和認(rèn)證機(jī)制，防止非授權(quán)用戶訪問系統(tǒng)；同時(shí)，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行冗余配置和數(shù)據(jù)備份，確保在設(shè)備故障或數(shù)據(jù)丟失時(shí)能夠迅速恢復(fù)播出[5]。此外，系統(tǒng)還應(yīng)具備手動(dòng)應(yīng)急操作功能，以應(yīng)對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)失靈等極端情況。

3.2 信號(hào)調(diào)度切換系統(tǒng)升級(jí)改建

在發(fā)射臺(tái)的自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)中，信號(hào)調(diào)度切換系統(tǒng)負(fù)責(zé)將不同的信號(hào)源按照預(yù)定的節(jié)目表和應(yīng)急調(diào)度策略進(jìn)行切換和分配，確保信號(hào)能夠準(zhǔn)確無誤地傳輸?shù)桨l(fā)射機(jī)，進(jìn)而輻射到廣大受眾。因此，對(duì)信號(hào)調(diào)度切換系統(tǒng)的升級(jí)改建，是提升整個(gè)發(fā)射臺(tái)運(yùn)行效率和播出質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

首先，發(fā)射臺(tái)需要設(shè)計(jì)并實(shí)施一個(gè)高性能的信號(hào)調(diào)度矩陣，應(yīng)具備高度的靈活性和可擴(kuò)展性，能夠支持SDI、HDMI、IP等多種信號(hào)格式的輸入和輸出[6]。矩陣的核心應(yīng)采用先進(jìn)的交叉點(diǎn)開關(guān)技術(shù)，確保信號(hào)在切換過程中的無損失傳輸，同時(shí)矩陣的控制系統(tǒng)應(yīng)采用冗余設(shè)計(jì)，即主備控制系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，一旦主控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，備控制系統(tǒng)能夠立即接管，保證調(diào)度切換的連續(xù)性。具體實(shí)施時(shí)可以考慮采用模塊化矩陣設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)一部分信號(hào)的處理和切換，不僅可以提高系統(tǒng)的處理能力，還可以方便后續(xù)的擴(kuò)展和維護(hù)。

信號(hào)調(diào)度切換系統(tǒng)的升級(jí)改建不僅僅涉及硬件設(shè)備的更新，還包括軟件層面的優(yōu)化，所以發(fā)射臺(tái)需要制定一套智能的調(diào)度策略，根據(jù)節(jié)目表、信號(hào)源狀態(tài)、發(fā)射機(jī)狀態(tài)等多種因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保在任何情況下都能輸出最優(yōu)的信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以采用基于大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)的智能調(diào)度算法，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析和學(xué)習(xí)，能夠預(yù)測未來一段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)需求變化，并提前進(jìn)行資源的分配和優(yōu)化，算法還應(yīng)具備實(shí)時(shí)調(diào)整的能力，即當(dāng)實(shí)際運(yùn)行情況與預(yù)測不符時(shí)，能夠立即進(jìn)行調(diào)度策略的調(diào)整，確保播出的穩(wěn)定性和質(zhì)量[7]。

在信號(hào)調(diào)度切換系統(tǒng)的升級(jí)改建中，必須完善應(yīng)急調(diào)度機(jī)制，制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，明確在各種突發(fā)情況下（如信號(hào)源中斷、發(fā)射機(jī)故障等）的調(diào)度流程和操作步驟。為了驗(yàn)證應(yīng)急調(diào)度機(jī)制的有效性，需要進(jìn)行定期的測試和演練，檢驗(yàn)調(diào)度系統(tǒng)是否能夠迅速、準(zhǔn)確地做出響應(yīng)。監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)能夠采集調(diào)度切換系統(tǒng)的各種運(yùn)行參數(shù)（如信號(hào)質(zhì)量、切換時(shí)間、設(shè)備溫度等），并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展示在監(jiān)控界面上。一旦檢測到異常數(shù)據(jù)或狀態(tài)，系統(tǒng)應(yīng)立即發(fā)出報(bào)警，并通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。此外，監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)還應(yīng)具備歷史數(shù)據(jù)查詢和報(bào)表生成功能，便于對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行長期跟蹤和分析。

3.3 播出監(jiān)視系統(tǒng)升級(jí)改造

為了保證播出監(jiān)視系統(tǒng)的高可靠性和穩(wěn)定性，發(fā)射臺(tái)應(yīng)采用多級(jí)監(jiān)測架構(gòu)，具體來講包含以下幾個(gè)部分：①前端信號(hào)監(jiān)測。負(fù)責(zé)監(jiān)控所有輸入信號(hào)源的質(zhì)量，應(yīng)部署高性能的信號(hào)分析儀，如支持4K/8K分辨率、12G-SDI接口的信號(hào)分析儀，確保信號(hào)在進(jìn)入播出鏈路前符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，信號(hào)的幅度、頻率、相位等關(guān)鍵參數(shù)都需要實(shí)時(shí)監(jiān)測并記錄。②播出鏈路監(jiān)測。負(fù)責(zé)監(jiān)控信號(hào)在播出過程中的傳輸質(zhì)量，需要采用支持H.264/H.265等高清編碼格式的專業(yè)視頻質(zhì)量監(jiān)測儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測信號(hào)的穩(wěn)定性、同步性和錯(cuò)誤率，還應(yīng)具備高精度的時(shí)間戳功能，以便對(duì)信號(hào)進(jìn)行精確的時(shí)間同步分析。③終端播出監(jiān)測。負(fù)責(zé)監(jiān)控最終播出信號(hào)的質(zhì)量，應(yīng)部署多畫面分割顯示系統(tǒng)，能夠同時(shí)顯示多個(gè)播出畫面的實(shí)時(shí)狀態(tài)，以便值班人員能夠一目了然地掌握播出情況[8]。在每一級(jí)監(jiān)測中，都應(yīng)采用冗余設(shè)計(jì)，即部署多臺(tái)監(jiān)測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互為備份，設(shè)備之間應(yīng)通過高速以太網(wǎng)進(jìn)行連接，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步和共享，同時(shí)為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性，還可以采用雙電源供電、RAID磁盤陣列等技術(shù)手段。

隨著高清/超高清電視節(jié)目的普及，發(fā)射臺(tái)播出監(jiān)視系統(tǒng)必須具備對(duì)高清/超高清信號(hào)的監(jiān)測與處理能力。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，發(fā)射臺(tái)應(yīng)選用支持高清/超高清信號(hào)解碼和監(jiān)測的專業(yè)設(shè)備，還應(yīng)具備對(duì)高清/超高清信號(hào)的質(zhì)量評(píng)估功能，這可以通過引入專業(yè)的視頻質(zhì)量評(píng)估算法來實(shí)現(xiàn)，如峰值信噪比（Peak Signal-to-Noise Ratio，PSNR）、結(jié)構(gòu)相似性（Structural Similarity Index，SSIM）等算法能夠?qū)π盘?hào)的壓縮比、噪聲、失真等質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和評(píng)估。

4. 結(jié)束語

廣播電視發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化信號(hào)播控系統(tǒng)的升級(jí)與改建是應(yīng)對(duì)技術(shù)發(fā)展和觀眾需求提升的必要舉措，針對(duì)信源系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)度切換系統(tǒng)和播出監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行全面升級(jí)，不僅可以提高信號(hào)傳輸質(zhì)量和播出穩(wěn)定性，還能提升廣播電視發(fā)射臺(tái)的管理效率和經(jīng)濟(jì)效益。因此，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和觀眾需求的持續(xù)變化，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)繼續(xù)關(guān)注和探索新的技術(shù)和方法，不斷優(yōu)化和完善信號(hào)播控系統(tǒng)，以提供更加優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的廣播電視服務(wù)，從而滿足廣大觀眾的視聽需求。

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