淺析DTMB監測平臺系統的設計與實現

劉東亮，張涵宇

（河南省廣播電視發射臺，河南鄭州，450000）

0 引言

隨著廣播電視技術的發展，廣播電視原有的無線傳輸信號是模擬信號，這種模擬信號傳輸的畫面質量遠遠不能滿足人民群眾對文化生活的需求，這就需要對原有的模擬電視無線傳輸系統，逐步更改為數字地面電視（DTMB）,DTMB具有：傳輸效率高、抗多徑干擾能力強、信道估計性能良好、適于移動接收等優點。為了保障DTMB信號的有效傳輸和終端用戶接收，就必須建立一套系統對重要傳輸節點和運行參數進行實時監測，保證DTMB信號無差錯、不間斷、高質量的正常安全播出。

1 系統設計的總體思路

DTMB監測平臺系統分為兩部分：分別對衛星信號的監測和對光纖信號的監測。

系統主要實現的功能有：實現對央廣節目的信源信號和解調信號監聽監看、對解調信號進行數據監測。對央廣節目發射機數據進行采集和監測，實現自動開關機和故障報警。實現兩套央廣發射機內部溫濕度采集，煙感和浸水報警監測，饋管溫度監測；對監控室和節傳室進行環境監測，對節傳信號市電停電報警監測，對穩壓器UPS一體機數據監測，對央廣節目信源流程進行監測和故障報警。所有的監測和報警最終將通過機房電視墻和控制臺電腦顯示出來。

2 系統模塊論述

■2.1 信號源構成

每套節目都有兩路信源，一路衛星信源，一路光纖信源。

衛星接收主要是從中星6B衛星上面把所需要的電視信號接收下來，該衛星波束可覆蓋亞洲、太平洋及大洋洲，投入使用后，將為中國及亞太地區衛星通信廣播市場提供優質、可靠的通信和廣播傳輸服務。本設計主要接收的的有CCTV-1、 CCTV-2、 CCTV-4、 CCTV-5、CCTV-7 CCTV-9、CCTV-10、 CCTV-12、 CCTV-13、CCTV-15 等電視節目。

光纖信號主要接收的是大象融媒體所發射至SDH環網內的光纖信號。簡單介紹一下SDH環網的基本工作原理：SDH(同步數字體系)，根據ITU-T的建議定義，是不同速度數位信號的傳輸提供相應等級的信息結構，包括復用方法和映射方法，以及相關的同步方法組成的一個技術體制。

SDH網絡具有鏈型、星型、環型、樹型和網孔型等結構形式，其中雙環結構是一種常用的形式，因為其具有自愈功能，所以能提供較高的可靠性。常用的有雙光纖單向通道保護環和雙光纖雙向復用段保護環。 SDH是一種將復接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統一網管系統操作的綜合信息傳送網絡，SDH不僅適用于光纖也適用于微波和衛星傳輸的通用技術體制。它可實現網絡的有效管理、實時業務監控、動態網絡維護、不同廠商設備間的互通等多項功能，能大大提高網絡資源利用率、降低管理及維護費用、實現靈活可靠和高效的網絡運行與維護，因此是當今世界信息領域在傳輸技術方面的發展和應用的熱點。

由于SDH環網的優越性，本臺站的信號源也并入本地的SDH環網，這樣就保證了光纖信號有效的、不間斷的傳輸，同時也保證了對大象融媒體傳輸信號的實時監測。

■2.2 信號監測方式

衛星天線將衛星信號接收下來通過射頻光端機傳輸到機房，通過無源功分器分為四路信號，送到四個衛星接收，分別是25CH主備接收機和40CH主備接收機。通過衛星接收機解擾，輸出ASI信號到碼流智能切換器。光纖信號通過IP/ASI適配器，將光纖網絡信號轉換為ASI信號輸出到碼流智能切換器。

碼流智能切換器對應的每一路信源輸入都有一路環出監測，信源環出的ASI信號輸出到多畫面監測前端，到電視墻監看。碼流切換器的輸出到編碼復用器，再到發射機。

DTMB中關于復用技術在這里稍加介紹一下：在數字電視廣播系統中，節目復用器和傳輸流再復用器是必不可少的。節目復用器的作用是將編碼后的視頻基本流（ES）、音頻基本流、節目描述信息（Program Speci fi cation Information，PSI）和輔助數據按MPEG-2系統層標準規定的格式復用成為一個傳輸流。同時，為了使收發端同步工作，系統時鐘（STC）計數器的值將被插入到相應包的PCR字段中去。按照輸出傳輸流中所含的節目數，傳輸流分為單節目傳輸流（SPTS）和多節目傳輸流（MPTS），相應地節目復用器也被分為單節目復用器和多節目復用器。在傳輸流最終被送到信道設備進行信道發送之前，需要一臺設備將不同來源的傳輸流合成為一個新的傳輸流，即傳輸流再復用器。同時，數據廣播、電子節目指南（Electrical Program Guide，EPG）、條件接收（Conditional Access CA）等服務信息(SI)一般也通過再復用器插入到輸出傳輸流。

發射機發射出去的開路信號通過DTMB解調解擾設備接收回來，通過UDP組播地址傳輸到多畫面監測服務器，到電視墻監信號源流程見圖1所示。

圖1

■2.3 發射機數據信號監測

發射機數據采集需要對央廣的兩個頻點發射機進行監測，由于兩臺央廣發射機不具備施工監測條件，所以文中主要介紹的是對兩臺省廣的全波發射機的監測，全波發射機的通訊方式是網口通訊，將發射機的主控和兩臺激勵器的網口通過網線連接到交換機，在通過交換機連接到0803SE發射機數據采集器的下行通訊串口，由發射機數據采集器對發射機數據進行采集和分析，通過發射機數據采集器的上行通訊串口到多通道協議網關轉換為網口通過交換機傳輸到數據服務器，通過網頁將發射機的所以數據顯示出來。具體信號流程如圖2所示。

圖2

■2.4 機房環境、饋管溫度和電力監測

本監測系統可以實時的對機房環境和發射機系統設備的參數狀態進行實時監測、設備故障報警、短信報警、設備機房視頻監控、發射機系統環境質量監測、發射機設備參數信息網絡傳輸集，這樣有助于對整個機房及發射系統參數的掌握并實現全自動控制。

監控機房和發射機發射系統對工作環境有明確的要求，機房良好的溫度濕度和清潔度及周邊環境，是確保設備安全正常工作，發揮效率和延長壽命的關鍵，同時機房供電設備是否正常運行同樣關乎整套監測系統的運行。隨著各種精密儀器設備在發射臺的增加，對機房環境也提出新的條件。在當前加快實現發射臺站數字化自動化的形勢下，實現機房環境的集中監控管理自動化也成當務之急。現代計算機網絡的發展，先進的計算機軟硬件技術及數據采集與傳輸技術，為實現監測機房環境和發射機設備的集中監控、集中管理，代替人工巡視檢查記錄控制，提供了良好的條件。為此必須建議一整套的監測系統用于對監測機房環境、發射機饋管溫度和電力進行系統有效的監測，同時還可以了解機房的安全消防狀況。

環境監測的位置為25CH、40CH發射機內部和電視墻后面分別放置一套煙感和溫濕度傳感器，分別在發射機房、節傳室和監控室地板下面方正一套浸水傳感器，這些設備所有的數據和狀態傳輸到第一臺動態環境監測儀。

發射機的饋管溫度分別采集25CH和40CH發射機頂部的兩組饋管的溫度數據，由發射機頂部放置的溫度傳感器將數據傳輸到第二臺動態環境監測儀。

電力監測是對電力穩壓器和UPS一體機的數據進行采集，通過一體機的RS232通訊，將數據傳輸到電力數據采集器。

以上三臺設備是RS422通訊方式，經過多通道協議網關，將串口傳輸轉換成網口傳輸，將數據傳輸到數據服務器進行采集，具體流程如圖3所示。

圖3

3 多畫面信號顯示

監測機房所有的監測結果最終都將在電視墻和控制臺計算機上面以電視畫面和網頁IP方式顯示出來，為此需要建立一整套合理完善的多畫面監測平臺，下面就多畫面顯示做一下簡單介紹。

■3.1 多畫面顯示設計

多畫面顯示業務主要顯示兩個DTMB頻點的多畫面圖像。一臺多畫面服務器實現中央八套節目衛星信道、大象融媒信道的TS流構成一個十六畫面的展現（非加密信號）。

中央八套節目編碼復用器輸出的TS流、空收解調的TS流需要進行解擾，通過TS流解擾終端（雙路）后，用一臺多畫面服務器實現十六畫面展現。

一臺多畫面服務器實現中央四套+省+CCTV5+六套節目的衛星信道(中央4套)、大象融媒信道（中央4套）、切換器輸出的TS流（中央4套），編碼復用前的河南衛視、CCTV5+的TS流，共計十四個畫面展現（非加密信號）。

中央四套+省+CCTV5+節目的編碼復用后、空收解調的TS流需要進行解擾，通過TS流解擾終端（雙路）后，用一臺多畫面服務器實現十四畫面展現。

■3.2 信號工作流程解析

信號流程監測顯示界面是整個DTMB監測系統中重要的環節，它從衛星接收機接收信號開始一直到空收解調TS流同步報警，通過采集衛星接收機的參數獲取同步信號以表示衛星信號的是否存在，通過ASI碼流切換器通道鎖定信號表示衛星接收機以及IP信道的TS流是否正常，切換器輸出采用與通道輸入顏色一致的流水線。通過編碼復用器輸入TS流同步報警以確定切換器輸出是否正常，通過發射機激勵器的TS ERR報警量確定編碼復用器輸出是否正常，通過空收監測前端的同步報警來確定發射機工作是否正常。

信號流程采用流水線的顯示方式，一旦信號異常則以紅色X代替。該程序為服務程序，通過網絡獲取各個設備的相關參數通過WEB SERVER方式展現。

4 結束語

通過對監測機房的設計與建設，該系統整體上還是能滿足機房要求，能較為完善的對機房環境和各項設備做到及時有效的實時監測，通過實際測試和實用檢驗，該系統功能雖然不復雜，但是由于在設計采用了較為完善的新的技術。主要創新點在：

①工作方式較為智能化，打破了以往依靠人對設備的多點監測，這套監測系統基本上脫離的傳統的巡機模式。

②系統組成方式采用的是模塊化設計，所有數據監測和參數修改只需要幾臺電腦即可完成，免去了去單個設備上修改數據的繁瑣。

③所有數據最終都可以通過控制臺電腦和電視墻得以顯示，更加直觀有效。

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