廣播電視安全播出監測系統的構建與應用研究

袁劍鋒

（清遠廣播電視臺，廣東 清遠 511500）

0 引 言

當前，面對越來越多樣化的廣播電視傳輸方式，廣播電視正在規劃全國性的網絡覆蓋。同時，在廣播無線化、加密與開放互補、數字模擬技術以及衛星覆蓋等領域發展迅速。相關的監測功能也隨著傳輸范圍的擴大而不斷增強，覆蓋地區的不同和傳輸方式的不同也在影響著廣電播出監測系統差異化應用的特征。現代化大型廣電傳輸網絡對效率、質量以及穩定性的要求都極高，為了設計更好的安全播出控制系統，應實際驗證傳輸覆蓋范圍，了解播出系統的標準播出參數，實時監測電波與頻道秩序，優化覆蓋范圍的傳輸效果，構建廣電播出質量監管系統。

1 廣播電視安全播出監測系統的問題

1.1 非法信號插入的漏洞

在對廣電安全播出監測體系進行分析研究時，首先關注的環節是非法信號的插入。數字化廣電信號接收由信號與日常處理信息共同構成，借助廣電信號接收渠道進行關聯內容的分析和判斷可知目前接收信息風險性很大，因此必須合理維護并控制網絡內容。安全問題呈現多樣化的趨勢，問題主要表現為非法信號插入的漏洞，這些漏洞在廣電常規播出中的顯現極大干擾了最終播報內容，會增加監管者的工作量[1]。

1.2 網絡傳輸資源的限制

在5G技術的大背景下，廣電安全播出系統開始應用先進的科學技術，但在具體的工作中相關的網絡資源等問題依舊存在，如沒有按照相關要求對省級的集約化儲存功能進行優化，造成預期目標和實際工作產生差距等。相關機構需將5G技術引進廣電的安全監控系統，根據本身的具體狀況有效整合網絡傳輸資源，真正達到優化網絡傳輸的目的。

1.3 提升了相關業務的要求廣

在監測廣播電視移動系統時，有必要明確該系統的作用和意義。在實際運行中，必須對諸多數據信息進行處理，做好數據信息的存儲和利用。這些數據既涵蓋定位全球的信息，又包含實時云端的3D電子導航等功能[2]。以更高的要求來規范廣播電視移動監測業務，不僅僅是追求整合信息利用率的提升，更要提升信息共享的效率，從而真正提高廣電移動監測業務的水平，以滿足監測業務的行業標準。

2 廣播電視安全播出監測系統的組成

廣播電視安全播出監測系統主要包括監測采集前端、中心監管平臺、大屏監看顯示系統以及節目收錄存儲系統4部分。

其中，監測采集前端負責實現有線電視信號、數字電視接地點、IPTV信號、廣電信號的應用程序以及廣播節目無線調頻的及時監控和解擾[3]。中心監管平臺具備核心控制功能并對前端設施進行監管，負責監控任務的下達，可以實時監看視頻，按照實際需求進行錄像下載，具備指標監控、多屏顯示以及頻道掃描等功能。大屏監看顯示系統將所有監控信號分為多屏顯示，進行實時監控和監聽。收錄節目存儲系統對各種監控數據和錄像視頻進行儲存，容量為30 TB。

2.1 監測采集前端

監測采集前端采集的信號包括IPTV電信信號、DVB-C有限數字電視信號、數字電視地面信號、App手機信號以及調頻廣播無線節目。共設置40個有線電視信號的頻點，高標清節目200多套，有線電視節目利用10個頻道有線數字電視監測解擾卡、40個凸輪解擾卡以及4個轉碼卡真正實現了監控、解擾與轉碼輸出的能力，從中選擇了可以進行實時監控的96個節目[4]。

數字電視地面信號設置兩個頻點，電視節目20套，使用1個DTV檢測卡和1個BHIP95轉碼卡,實現監測、數字電視地面節目解擾以及轉碼輸出功能，并進行有效監測。該系統可以實現對電視節目的諸多任務，包括解調、抗擾、監測信道標準、TS over IP打包輸出、碼流分析及告警。數字電視流的基帶信號經過解調、解復用以及解擾后，直接解碼壓縮硬件，實現高清轉碼的多種格式（MPEG2、AVS、H.264、AVS+等）。支持制式為PAL和NTSC，分辨率分別為704×576和704×480，幀速率分別為25 f/s和30 f/s。Bhip-95多通道HD監視器轉碼卡可完成24套HD或8套視音頻異常狀態監測和實時轉碼輸出，實時OSD字符疊加，轉碼格式為H.264，可以調整碼率。高標清節目的視頻音頻異常狀態監測可以通過監測模塊實現，如無伴音、視頻丟失、黑場、解碼異常、靜幀、失鎖、MER故障以及BER故障等[5]。

IPTV電信信號可以有效監測4套IPTV信號和3套市級節目，可以應用一套BHIP50 IPTV監測終端系統、1套TDIP81 IPTV監測前端系統以及1套CCTV1-HD節目。通過IPTV合法用戶名及密碼模擬IP機頂盒完成IPTV鑒權認證，能夠利用對諸多機頂盒的模擬得到節目，并自動轉發節目流。

通過廣播電視監測終端的1臺BHAP00AP進行App手機臺信號的監測，監測范圍為兩套市級電視節目和1套手機臺App直播頻道，其他作為備用預留。監測系統的監測任務包括指標測量、解調App電視節目以及安全檢測等，在播出時間內各頻道發生無伴音、彩條、黑場以及畫面靜止等任意狀態時，前端監測系統就會自動實時記錄，并傳輸到數據中心報警，報警形式包括文字、語言、圖形與顏色。

調頻廣播信號由兩個廣播監控編碼卡監控，可監控16套調頻廣播節目，但實際監測的廣播節目有6套，其他的作為備用。本文介紹的專用嵌入板是由BHAF33公司開發的，它可以實施開路廣播的監控，接收和解調AM/FM信號，并測量調制幅度、信噪比、信號功率以及其他參數，擁有監控、降噪、音頻獲取與音訊壓縮編碼能力[6]。

2.2 中心監管平臺

配備兩臺專用服務器，1套廣電集中監管軟件，可以利用B/S架構模式構建系統架構，滿足網絡化監測特征和廣電系統分布式，充分發揮監測、查詢以及配置業務的能力，真正實現數字、無線、廣播以及模擬等諸多信號的監測，以實現響應中心管控前端設備的目標。按照相關錄像進行掃描頻道和監測信道指標等步驟，可以方便客戶端工作站對數據的查詢和管理，具體內容主要包括全網每個前端輸送的原有監測數據和報警故障數據[7]。多種報表類型可以通過1套報表生成系統生成，包括故障情況報表、異常狀態發生次數、延續時間記錄報表、播出節目信息統計以及匯報自定義等，可以對整體情況和不同前端監測數據進行橫向和縱向的分析。廣播電視集中監管軟件畫面如圖1所示。

圖1 廣播電視集中監管軟件畫面

2.3 大屏監看顯示系統

配備兩套多屏顯示監控報警系統、1個MCS畫面云配置的管理體系、12個清晰的視頻顯示屏幕、12個IP解碼云端子以及1臺24端口以太網交換機。該系統的大屏監看顯示系統利用畫面云技術，可以集中調度音頻數據集利用IP化，支持以疊加或畫中畫縮放的模式進行顯示。多畫面監看系統如圖2所示。

圖2 多畫面監看系統

多屏顯示監控報警系統可以通過圖像組合的方式顯示監控程序的視頻和音頻圖像。利用GPU與CPU技術的有機結合，支持的高標清視頻解碼格式包括AVS+、MPEG-2、H.264、AVS、MPEGM-4以及H.265等，并可以精確地監測到黑場、丟失視頻、靜幀、異常解碼、彩場以及丟失臺標等故障。支持的音頻解碼包括MP2、AC3、MP3、AAC以及DRA等，并兼容5.1聲道音頻解碼，顯示音量列，支持立體聲節目左右通道監控，有效區分立體聲和雙通道。此外，監測音頻丟失問題和音量產生的音頻異常，同時精準識別常規伴音產生的雜音[8]。

在IP網絡的基礎上，MCS畫面配置管理系統通過B/S架構調度管理，可實現屏幕墻管理和信號源配置等管理工作。完全支持對全部輸入音頻信號的預覽和管理，可以廣泛且靈活地管理拼接信號源圖像，完成所有多屏分割顯示監控信號，實現有效地監聽和監看。

與顯示屏相對應的是IP解碼云終端，支持解碼17個高清TS流或36個清晰TS流，既可以調度解碼輸出畫面，又可以顯示單塊大屏內容。全面支持AVS、H.265及其他格式的高清視頻IP流解碼,大顯示屏的輸出連接通過HDMI實現[9]。該顯示屏可以選擇55英寸超窄邊低亮液晶拼接屏，物理拼縫≤3.4 ms、設定亮度為500 CD/m2、分辨率為1910×1070。拼接處理器安裝在內里，屏幕的自拼接可以利用同源信號進行。下行式LED背光源會呈現非常均勻的亮度，不存在暗影的無邊界現象。該系統接口非常豐富，可接收不同類型的各種信號，包括DVI、YPBPR、VDM以及HDM等。

2.4 節目收錄存儲系統

進行一套磁盤陣列的配備，可達30 TB的存儲空間能滿足監視節目和其他特別渠道（超過20套節目）3個月的錄像儲存要求[10]。以磁盤預分配技術融合系統的錄像技術，要求先對磁盤的使用空間進行規劃后再進行錄像，杜絕頻繁創建，顯著提升了系統的穩定性、安全性以及可靠性，更強化了糾錯和容錯的能力。此外，可視化的觸控操作方式可對顯示信號進行跨屏、疊加、縮放以及漫游等操作，所有操作信號及大屏可實時預覽，真正做到所見即所得。

3 結 論

隨著我國廣電行業越發白熱化的市場競爭，人們也在逐步提高對廣電的要求。而點對面即時傳輸是廣電播出信號的主要傳播方式，其不可逆性很強，因此確保廣電行業節目播出安全，為觀眾提供良好的觀感體驗特別重要。因為廣電播出體系使用的設備較多，具備復雜的工序，廣闊的覆蓋面，所以所有環節都不允許出現任何差錯。廣電數字監測管理系統在確保節目順利播出的同時，更要具備對故障及時維修的能力，保證能夠有效備份數據并進行相關設施的養護。