三網融合多業(yè)務統(tǒng)一監(jiān)管平臺探討

黃渝沙

（黑龍江省廣播電視安全播出調度中心，黑龍江 哈爾濱 150001）

隨著廣播電視技術的日益發(fā)展、IPTV用戶數(shù)量的飛速增長，廣電部門面臨著越來越多的機遇與挑戰(zhàn)。如何在現(xiàn)有傳統(tǒng)廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)的基礎上全面整合資源，完成對IPTV、互聯(lián)網的監(jiān)測監(jiān)管功能，滿足廣電系統(tǒng)各個職能部門對監(jiān)管業(yè)務發(fā)展的新需求，成為需要面對的又一挑戰(zhàn)。因此，為了保障廣播電視安全播出以及互聯(lián)網視聽等業(yè)務的健康發(fā)展，有必要建立一個集技術監(jiān)測、內容監(jiān)管、安全調度于一體的三網融合多業(yè)務統(tǒng)一監(jiān)管平臺[1-3]。

三網融合多業(yè)務統(tǒng)一監(jiān)管平臺主要融合了傳統(tǒng)的廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)、IPTV監(jiān)管系統(tǒng)及互聯(lián)網監(jiān)管系統(tǒng)等。通過資源的全面整合，實現(xiàn)統(tǒng)一的業(yè)務網絡和存儲網絡，提供統(tǒng)一的音視頻展示及網絡安全管理。形成統(tǒng)一的信息平臺和資源共享中心，使得機房值守人員能夠及時了解實際播出情況，及時采取措施以減少由于播出故障造成的損失，同時提供準確便捷的數(shù)據全局視圖，為以后的報表查證、決策支持等應用奠定堅實的基礎。

1 項目概述

本次建設的黑龍江省三網融合綜合監(jiān)管平臺，主要包括廣播電視內容監(jiān)測前端系統(tǒng)、IPTV六級監(jiān)管前端系統(tǒng)、中心監(jiān)管平臺系統(tǒng)以及中心集中存儲系統(tǒng)等四個部分。

1.1 廣播電視內容監(jiān)測前端系統(tǒng)

廣播電視內容監(jiān)測前端系統(tǒng)如圖1所示。全省建設10個地市級/縣級監(jiān)測前端。實現(xiàn)對省內的數(shù)字電視信號、開路電視信號、CMMB信號和調頻廣播/中波信號進行安全、內容和質量監(jiān)測。為確保安全播出，加強節(jié)目內容監(jiān)管，提高傳輸覆蓋質量，構建安全可靠、可控可管的廣播電視監(jiān)管體系，提供有力的支撐和保障。

圖1 廣播電視內容監(jiān)測前端系統(tǒng)

系統(tǒng)實現(xiàn)對各類型信號進行采集、轉碼輸出，每個監(jiān)測前端實時回傳3套節(jié)目的實時視音頻到中心進行監(jiān)聽監(jiān)看；每個監(jiān)測前端配置6 Tbyte以上外置獨立存儲設備，錄音錄像文件保存15天以上。

對于節(jié)目錄制，調頻廣播節(jié)目采用MP3格式存儲，存儲時長可調節(jié)；數(shù)字電視節(jié)目和模擬電視節(jié)目采用H.264存儲；節(jié)目存儲可以設置為按時間或者按容量自動覆蓋，也可手動刪除。

1.2 IPTV六級監(jiān)管前端系統(tǒng)

黑龍江省IPTV監(jiān)管系統(tǒng)包括中心集中監(jiān)管平臺、第二級監(jiān)管前端、第三級監(jiān)管前端、第六級監(jiān)管前端等部分，如圖2所示。

全省建設3個地市級監(jiān)管前端，其中哈爾濱市3個、牡丹江1個、黑河1個，哈爾濱監(jiān)管前端設備部署在省監(jiān)測中心機房，和監(jiān)管平臺網絡連接。牡丹江、黑河監(jiān)管前端設備部署在市有線網絡公司機房，利用廣電SDH網絡回傳數(shù)據，在省有線網絡公司匯聚后統(tǒng)一連接到中心集中監(jiān)管系統(tǒng)。

IPTV六級監(jiān)管前端采用先進的一體化設備，通過執(zhí)行平臺下發(fā)的采集任務完成從IPTV業(yè)務用戶端采集點采集EPG信息、獲取節(jié)目碼流視音頻數(shù)據、業(yè)務質量監(jiān)測、節(jié)目錄像、違規(guī)檢測并上報中心集中監(jiān)管平臺，實現(xiàn)對IPTV用戶終端信號的全自動監(jiān)測。

圖2 IPTV六級監(jiān)管前端系統(tǒng)

1.3 中心監(jiān)管平臺系統(tǒng)

中心監(jiān)管平臺對所有監(jiān)測前端的監(jiān)測信息數(shù)據進行實時顯示、存儲、分析、統(tǒng)計、匯總、處理，并且按照相關規(guī)定形成報表進行打印、刻錄、輸出、上報。

中心平臺可以通過網絡對所有前端系統(tǒng)進行遠程控制、管理、維護和系統(tǒng)升級。并且完成回傳信號的多畫面顯示。

1.4 中心集中存儲系統(tǒng)

中心集中存儲系統(tǒng)在數(shù)據中心部署一套集中存儲系統(tǒng)，將所有業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據集中存儲在統(tǒng)一存儲后端存儲單元，對外同時提供IP-SAN/FC-SAN/CIFS/NFS多協(xié)議訪問，并且支持后續(xù)的平滑擴容。統(tǒng)一存儲方式，不僅可以解決數(shù)據多樣性需求、本地擴容出現(xiàn)瓶頸等問題，還可以使業(yè)務系統(tǒng)的性能得到大幅提升，業(yè)務數(shù)據的安全性得到更為有效的保障。

2 系統(tǒng)功能介紹

2.1 廣播電視內容監(jiān)測前端系統(tǒng)

2.1.1 支持信號類型

系統(tǒng)支持ASI、DVB-C、CMMB、AM/FM、模擬RF等信號統(tǒng)一監(jiān)測和管理，系統(tǒng)為全嵌入式結構，支持多種信號混插、支持監(jiān)測資源的統(tǒng)一調度。

2.1.2 實時/輪巡監(jiān)測

系統(tǒng)支持重點頻道一對一實時監(jiān)測和非重點頻道輪巡監(jiān)測。系統(tǒng)在接收到監(jiān)管系統(tǒng)下發(fā)的監(jiān)測命令后，將相關參數(shù)同步到板卡上，從而實現(xiàn)監(jiān)測任務。對于實時監(jiān)測和輪巡監(jiān)測，系統(tǒng)會根據監(jiān)管系統(tǒng)下發(fā)的報警開關、門限、運行圖等進行監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)信號出現(xiàn)射頻層面、碼流層面、視音頻層面故障或故障恢復，會主動上報監(jiān)管系統(tǒng)。如果與監(jiān)管系統(tǒng)網絡不通，系統(tǒng)會將故障報警信息臨時存儲，待網絡恢復后，重新上報，避免故障報警遺漏。

2.1.3 射頻層面及碼流層面監(jiān)測報警

系統(tǒng)支持對不同信號進行不同形式的射頻監(jiān)測，根據監(jiān)測開關、門限、運行圖，實時進行監(jiān)測，當故障發(fā)生或恢復時，系統(tǒng)自動上報給監(jiān)管系統(tǒng)，監(jiān)管系統(tǒng)實時展示并入庫，便于以后查詢管理。根據實際需求，可以通過監(jiān)管系統(tǒng)對監(jiān)測開關、門限、運行圖進行設置，最大程度減少誤報的發(fā)生。

系統(tǒng)對QAM、ASI、IP信號進行TR101 290三級錯誤監(jiān)測，根據監(jiān)測開關、門限、運行圖，實時進行監(jiān)測，當故障發(fā)生或恢復時，系統(tǒng)自動上報給監(jiān)管系統(tǒng)，監(jiān)管系統(tǒng)實時展示并入庫，便于以后查詢管理。TR101 290異態(tài)反應時間小于40 ms。

2.1.4 視音頻層監(jiān)測面報警

系統(tǒng)支持對不同信號節(jié)目進行視音頻層面監(jiān)測，根據監(jiān)測開關、門限、運行圖，實時進行監(jiān)測，當故障發(fā)生或恢復時，系統(tǒng)自動上報給監(jiān)管系統(tǒng)，監(jiān)管系統(tǒng)實時展示并入庫，便于以后查詢管理。根據實際需求，可以通過監(jiān)管系統(tǒng)對監(jiān)測開關、門限、運行圖進行設置，最大程度減少誤報的發(fā)生。

2.1.5 自動/任務錄像

系統(tǒng)接收硬件轉碼后的TS流，進行錄像。系統(tǒng)支持對監(jiān)測頻道進行24 h實時錄像，支持響應監(jiān)管系統(tǒng)下發(fā)的時間段任務錄像。

為了滿足帶寬限制需求，系統(tǒng)支持錄像碼率、分辨率設置，圖像幅型比不變化。為了方便查看錄像信息，支持OSD字符、時間位圖疊加。

系統(tǒng)支持響應監(jiān)管系統(tǒng)查看錄像或回傳錄像的命令，通過IP網絡實時上傳到監(jiān)管系統(tǒng)。另外，具備傳輸保護功能，保證當出現(xiàn)傳輸網絡故障時，在故障恢復后系統(tǒng)仍可將錄像數(shù)據上傳至監(jiān)管系統(tǒng)。

2.1.6 監(jiān)測設備集中管理

系統(tǒng)提供標準SNMP服務（專門為網管系統(tǒng)設計），實時監(jiān)測前端系統(tǒng)設備工作狀態(tài)，包括供電系統(tǒng)狀態(tài)（電源模塊狀態(tài)、輸出功率、風扇狀態(tài)等）、主控系統(tǒng)狀態(tài)（主控系統(tǒng)CPU占用百分比、內存占用百分比等）、存儲系統(tǒng)狀態(tài)、功能板卡狀態(tài)等，便于監(jiān)管系統(tǒng)獲取展示，進而方便管理和維護前端系統(tǒng)設備。

2.2 IPTV六級監(jiān)管前端系統(tǒng)

如圖3所示，IPTV六級監(jiān)管前端的軟件功能可詳細分為登錄鑒權模塊、直播頻道表采集模塊、EPG采集模塊、EPG預處理模塊、違規(guī)檢測模塊、流請求模塊、視音頻異態(tài)監(jiān)測報警模塊、錄像管理模塊、流轉發(fā)模塊、特征提取模塊、模擬點播模塊、業(yè)務質量監(jiān)測模塊、程序接口模塊和應用接口模塊共14個功能模塊。

圖3 IPTV六級監(jiān)管前端系統(tǒng)

其中登錄鑒權模塊通過信令交互實現(xiàn)IPTV賬號鑒權認證，是所有模塊的基礎。

直播頻道表采集模塊、EPG采集模塊、EPG預處理模塊、違規(guī)檢測模塊、流請求模塊、視音頻異態(tài)監(jiān)測報警模塊、錄像管理模塊、流轉發(fā)模塊、特征提取模塊、模擬點播模塊和業(yè)務質量監(jiān)測模塊這11個模塊是IPTV六級監(jiān)管前端系統(tǒng)的主要業(yè)務模塊，從直播列表、EPG的采集提取，到視音頻內容、業(yè)務指標、違規(guī)信息的監(jiān)測，再到錄像管理、模擬點播，全面地對IPTV運營中所關注的所有業(yè)務、指標、參數(shù)進行監(jiān)測。

最終，通過程序接口模塊和應用接口模塊，完成監(jiān)測數(shù)據的匯總上傳，以及遠程配置管理等功能。

2.3 中心監(jiān)管平臺功能

中心監(jiān)管平臺系統(tǒng)采用B/S架構，主要實現(xiàn)實時監(jiān)測、業(yè)務配置、數(shù)據查詢等多種功能，對各前端上傳的質量監(jiān)測參數(shù)、異態(tài)報警數(shù)據進行邏輯處理，將結果報告集中存儲，完成各類數(shù)據的統(tǒng)計和分析等。

所有設備通過內部網絡和下一級監(jiān)測前端相連，構成監(jiān)管平臺的監(jiān)測網絡。

2.4 中心集中存儲系統(tǒng)

中心集中存儲系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 中心集中存儲系統(tǒng)

在數(shù)據中心放置一套統(tǒng)一存儲系統(tǒng)，將所有業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據集中存儲在統(tǒng)一存儲后端存儲單元，對外同時提供IP-SAN/FC-SAN/CIFS/NFS多協(xié)議訪問。

1）集群架構

全局引擎節(jié)點支持Active-Active架構，引擎節(jié)點可支持線性 Scale-out擴展，引擎節(jié)點可在線平滑擴展，系統(tǒng)性能隨引擎節(jié)點增加線性增長。多節(jié)點全Active集群技術，集群中所有節(jié)點可協(xié)同工作，實現(xiàn)對數(shù)據的并發(fā)訪問。全局共享存儲空間支持所有節(jié)點可以同時訪問相同的存儲空間；引擎節(jié)點具備負載均衡功能，通過負載均衡把對熱點數(shù)據的訪問均勻分布到所有節(jié)點，提升熱點數(shù)據訪問效率。所有部件均為冗余設計，無單點故障；數(shù)據保險箱技術、文件系統(tǒng)鏡像等軟件技術進一步提高系統(tǒng)可靠性。

2）平滑擴展

NAS引擎、存儲容量可以支持平滑擴容，NAS引擎可以支持Scale-out橫向擴展，存儲容量可以支持在線擴容。

3）統(tǒng)一存儲

統(tǒng)一存儲包含SAN和NAS存儲協(xié)議的統(tǒng)一存儲，同一存儲系統(tǒng)支持結構化和非結構化數(shù)據存儲。支持iSCSI，F(xiàn)C，F(xiàn)CoE，NFS，CIFS，HTTP和FTP等多種存儲網絡協(xié)議。

3 系統(tǒng)的建設與實現(xiàn)

三網融合綜合監(jiān)管平臺系統(tǒng)采用分布式架構設計（見圖5），整個監(jiān)測系統(tǒng)由1個省中心監(jiān)管平臺和10地市級/縣級監(jiān)測前端組成。省前端可實現(xiàn)對各市級監(jiān)測前端和縣級監(jiān)測前端的監(jiān)測畫面集中展示比對、監(jiān)測報警數(shù)據統(tǒng)一查詢、監(jiān)測設備的遠程配置及業(yè)務配置等；各市級監(jiān)測前端和縣級監(jiān)測前端可實現(xiàn)本地各類型的實時與輪詢監(jiān)測，高、標清電視節(jié)目視音頻內容監(jiān)測，并將監(jiān)測報警信息、數(shù)據采集信息和設備的運行狀態(tài)參數(shù)反饋至省中心監(jiān)管平臺。

下面將結合系統(tǒng)的監(jiān)測需求，以及中心監(jiān)管平臺與各個地市級/縣級監(jiān)測前端的設備部署情況，對QAM信號、CMMB信號、調頻/調幅廣播信號、開路模擬電視信號以及IPTV信號的監(jiān)測方案進行簡要介紹。

圖5 黑龍江省三網融合綜合監(jiān)管平臺系統(tǒng)拓撲圖

3.1 QAM信號的監(jiān)測

在哈爾濱、黑河、牡丹江、黑龍江省網、農墾前端、齊齊哈爾、大慶、綏化、伊春、加格達奇等10個地市級/縣級監(jiān)測前端均存在QAM信號監(jiān)測的需求。本系統(tǒng)采用BHQA68多通道DVB-C有線數(shù)字電視監(jiān)測解擾卡完成對QAM信號的解調、信道指標監(jiān)測、解擾、碼流分析告警及TS over IP打包輸出功能，并將解調解擾后的節(jié)目組播清流（IP封裝）送至BHIP35多通道高標清監(jiān)測轉碼卡，完成對節(jié)目的內容監(jiān)測和音視頻的實時轉碼輸出。其中，對于節(jié)目內容的監(jiān)測包括：彩場、靜幀、彩條、音頻丟失、音量過高或過低等故障；而視音頻的轉碼輸出能夠降低節(jié)目碼率，節(jié)省視音頻內容回傳的帶寬資源。最終，經過轉碼后的節(jié)目內容碼流（IP封裝，MPEG-2編碼，碼率約為700 kbit/s）以及各類報警信息通過BHX36監(jiān)測主控板匯總監(jiān)測報警數(shù)據、節(jié)目故障錄像和采集信息，本地存儲并實時上傳中心監(jiān)管平臺，實現(xiàn)與中心監(jiān)管平臺的互聯(lián)互通。

3.2 CMMB信號的監(jiān)測

在哈爾濱、黑河、牡丹江、齊齊哈爾、大慶、綏化、伊春、加格達奇等8個地市級/縣級監(jiān)測前端存在CMMB信號監(jiān)測的需求。本系統(tǒng)采用BHCM45多通道CMMB監(jiān)測解擾卡配合外接的小型吸盤天線，完成CMMB廣播信號接收與監(jiān)測，并將多業(yè)務流打包成標準的PMS流通過網絡輸出。

3.3 AM/FM信號的監(jiān)測

在哈爾濱、黑河、牡丹江、齊齊哈爾、大慶、綏化、伊春、加格達奇等8個地市級/縣級監(jiān)測前端存在AM/FM信號監(jiān)測的需求。本系統(tǒng)采用BHAF33多通道AM/FM廣播監(jiān)測編碼卡實現(xiàn)對調頻/調幅廣播信號的接收、解調和編碼，完成信號功率、SNR、調制度、調幅度等參數(shù)測量。同時，具有噪聲抑制、音頻采集、音頻監(jiān)測及音頻壓縮編碼等功能。值班人員可通過IP網絡，在中心監(jiān)測平臺獲得實時射頻指標數(shù)據和Audio over IP的音頻信號。

3.4 開路模擬電視信號的監(jiān)測

在哈爾濱等8個地市級/縣級監(jiān)測前端存在開路模擬電視信號監(jiān)測的需求。本系統(tǒng)采用BHRF34多通道模擬電視解調卡完成模擬電視信號的解調功能，并輸出AV信號給BHCV37多通道模擬視音頻監(jiān)測編碼卡進行內容監(jiān)測和編碼輸出。同時，通過BHRF38廣播電視信號射頻測量卡，完成模擬電視中視頻場強、音頻場強及V/A比測量。最終通過BHX36監(jiān)測主控板匯總監(jiān)測報警數(shù)據、節(jié)目故障錄像和采集信息，本地存儲并實時上傳中心監(jiān)管平臺，實現(xiàn)與中心監(jiān)管平臺的互聯(lián)互通。

3.5 IPTV信號的監(jiān)測

在黑龍江、黑河、牡丹江等3個監(jiān)測前端，同時部署有TDIP81 IPTV多業(yè)務監(jiān)測終端，完成對IPTV六級平臺的監(jiān)管功能。每個IPTV多業(yè)務監(jiān)測終端由一塊采集卡和一塊監(jiān)測卡組成，采用智能網絡爬蟲技術，自動對直播頻道、回看節(jié)目、點播節(jié)目等IPTV業(yè)務的文字、圖片和視音頻內容進行采集和保存，自動按照敏感詞對EPG違規(guī)內容進行截屏取證，自動發(fā)現(xiàn)新增直播頻道和隱藏直播頻道；通過對EPG的解析，自動發(fā)現(xiàn)點播節(jié)目的變化，提供詳實的節(jié)目上線下線統(tǒng)計信息；通過掃描回看節(jié)目，可檢查回看節(jié)目內容錄制成功與否；可以直接請求并播放IPTV直播、回看和點播的音視頻內容；可以通過內置的IPTV軟終端，給用戶提供方便的遠程IPTV業(yè)務檢查和體驗功能；也可以通過紅外控制機頂盒提供用戶體驗。

3.6 監(jiān)測設備的集中配置管理

系統(tǒng)提供專門為網管系統(tǒng)設計的標準SNMP服務，實時監(jiān)測前端系統(tǒng)設備工作狀態(tài)，包括供電系統(tǒng)狀態(tài)（電源模塊狀態(tài)、輸出功率、風扇狀態(tài)等）、主控系統(tǒng)狀態(tài)（主控系統(tǒng)CPU占用百分比、內存占用百分比等）、存儲系統(tǒng)狀態(tài)、功能板卡狀態(tài)等，便于監(jiān)管系統(tǒng)獲取展示，進而方便管理和維護前端系統(tǒng)設備。

同時，供統(tǒng)一的管理配置Web平臺，對監(jiān)測信號、監(jiān)測設備、系統(tǒng)運行狀態(tài)進行直觀的顯示。并且能夠在Web界面上配置虛擬通道、通道業(yè)務、系統(tǒng)配置等，能夠遠程關閉軟件、重啟軟件、初始化信息等。真正實現(xiàn)遠端設備的遠程維護、無人值守、自動運行。

4 后續(xù)技術升級和發(fā)展規(guī)劃

隨著廣電技術的發(fā)展以及播出系統(tǒng)的升級換代，現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)也將面臨更多、更復雜的挑戰(zhàn)。因此系統(tǒng)的兼容性與可拓展性顯得尤為重要。

本系統(tǒng)采用模塊化設計，便于以后進行擴容升級。以后無論增加監(jiān)測信號的類型，還是增加監(jiān)測信號的數(shù)量，或者是增加監(jiān)測前端的數(shù)量都十分方便，只需要增加對應的模塊即可。

系統(tǒng)采用電信級嵌入式監(jiān)測設備，支持將各種類型的廣播電視信號監(jiān)測板卡混插于同一監(jiān)測機箱中，統(tǒng)一監(jiān)測平臺，全部基于IP網絡架構，所有碼流與數(shù)據都在網絡中運行，可以靈活地調度與控制，便于今后廣播電視業(yè)務的擴展和維護。

本系統(tǒng)采用開放的標準協(xié)議，可以根據實際需要進行定制開發(fā)，實現(xiàn)系統(tǒng)的自我升級，同時可以方便地和第三方的系統(tǒng)設備進行對接，打造全面的媒體內容監(jiān)管系統(tǒng)。本系統(tǒng)不僅融合了各種類型的傳統(tǒng)廣播電視信號，而且隨著技術的升級還能夠融合各種類型的新媒體監(jiān)測，如IPTV監(jiān)測、高清互動節(jié)目監(jiān)測、互聯(lián)網視音頻監(jiān)測等。

5 結束語

本文介紹的廣電統(tǒng)一監(jiān)管平臺，主要融合了廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)、互聯(lián)網監(jiān)管系統(tǒng)、IPTV監(jiān)管系統(tǒng)等，在這個三網融合進程剛剛起步的時期，可謂是一次成功的創(chuàng)新與嘗試。由于采用開放的軟件平臺接口，可隨著監(jiān)測要求的不斷發(fā)展在日后加入更多的監(jiān)測功能模塊，真正成為集廣電監(jiān)測、互聯(lián)網監(jiān)測與電信監(jiān)測于一體的三網融合多業(yè)務統(tǒng)一監(jiān)管平臺。希望能夠為今后同類系統(tǒng)的建設提供參考。

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