地面無線數字電視信號調度監控設計研究

陳煒

(中石化上海工程有限公司 上海 200125)

在我國，地面無線數字電視信號系統屬于廣電媒體結構體系內的關鍵性內容，同時也是實現廣播電視節目信息向受眾終端方面傳輸的重要途徑。為了進行廣播電視節目的制作，工作人員需要應用多種的攝錄等專業設備進行大量視頻、音頻素材的生產，同時還會結合節目制作需求而納入大量其他影視公司的電影、電視劇等素材等，內容比繁多、復雜。如何才能使終端系統的受眾接收到高質量的節目信號，成為了廣大“電視人”多年來共同研究的重要課題。近年來，隨著廣電媒體技術的逐步發展，區域性的模擬有線電視網絡系統逐步在各地區建立，實現了傳統電視信號傳輸技術的初步改革。但是，在這種模擬信號模式的應用條件下，受眾能夠收看的廣電節目內容相對較少，并且受眾的節目體驗缺少選擇性，只能被動地接受電視臺所發出的節目信號，也就是電視臺播出什么樣的節目，受眾就只能看這樣的節目，且節目的信號質量較差。此后隨著無線數字電視技術與衛星信號傳輸等先進技術的應用與發展，使廣電信號傳輸徹底沖破了傳統模式的束縛，受眾可以真正意義上體驗到高清數字電視的節目優質效果。

1 地面無線數字電視信號系統應用現狀分析

結合我國傳統電視信號發射臺站的設計結構來看，其電視信號的管理以及信號的監測主要是先對電視信號源進行模擬并將信號轉接到系統的信號發射機，然后通過信號解調裝置監測空間內發射出的電視信號。而當前的地面無線數字電視信號源是通過多條鏈路將其發送到臺站，然后接受信號的轉碼處理之后轉入信號發射機內，再由終端的數字機頂盒進行信號的接收，并將其接入大屏而展開監測。在對二者的比較之下，前者的傳統模式雖然具有信號傳輸過程簡單的特點，但是對信號源發射整個過程的信號調度以及監測存在嚴重不足。我國地域遼闊，不同地區電視媒體機構所采用的信號源傳輸模式也存在明顯的差異。總體來看，電視信號的傳輸主要可劃分為兩種不同模式：一種為目前國內統一使用的一種前端平臺模式，可以借助多種傳輸網絡系統將信號傳輸到不同的信號發展臺站；另一種是不同的臺站經由光纖、微波以及衛星等途徑來獲取電視媒體節目的信號源，然后由系統內的編碼復用平臺對信號源進行處理并生成TS 流向終端系統進行發射。我國各地區的主要臺站目前已經初步實現了全面的數字化升級和改造，但是，結合電視信號臺站的實際應用情況來看，信號源的調度控制、整個信號傳輸過程的狀態監測、發射機及其周邊相關裝置的運維等方面仍需進行調整與完善，做好技術的同步跟進。同時，臺站的信號預案管理系統尚未能完成智能化技術的全面覆蓋，不能夠實現電視信號的智能化切換、調度以及切換等操作。對電視信號發射狀態的監測，也只能局限在對終端空中發射信號的單節目接收監測范圍內，在電視信號源的發射過程中出現任務異常情況，工作人員根本不能快速地完成故障點的確認，故障的排查與有效處理均需較長的時間，從而影響客戶的電視節目收看體驗。而臺站方面的日常工作日志內容主要包括人工查詢以及抄表登記，根本無法利用大數據技術對信號源發射鏈路的實際狀態情況展開智能化查詢，也未能設置關于系統中各類型裝置與設備運行狀態信息的自動記錄機制，最終留下電視信號源傳輸質量隱患。基于此，相關工作人員還需結合當前實際情況針對地面無線數字電視信號調度監控系統展開科學、合理的設計，從而加強電視信號傳輸質量的提升。

2 無線地面數字電視的主要特點分析

與常規的廣播電視信號源傳輸模式相比，地面無線數字電視信號的傳輸具有明顯的特殊性，其為IPTV、有線數字電視網絡以及移動互聯網電視等傳輸模式的升級與補充[1]。具體來講，當前的無線地面數字電視具備的主要特點表現為以下幾點。

2.1 具備更高的信息容量

無線地面數字電視的高信息容量特點可表現在其能夠為HDTV 節目提供超過24 Mb/s 標準的單信道碼率，在這一信息容量環境下可以實現信號源傳輸量的有效擴展。

2.2 系統操作更具靈活性

在地面無線數字電視信號傳輸系統當中，通過對不同的地質信息以及調制方式的設定可以支持更多種的信號源接收方式，例如步行、固定以及高速移動接收等。

2.3 信號頻率規劃及覆蓋區域的靈活性

使用單頻網和同頻道覆蓋擴展器/縫隙填充器的概念，通過選擇不同保護間隔的工作模式能夠建立起16 km 乃至于36 km 覆蓋范圍的單頻網絡體系。我國最早是在2008 年奧運會前夕開始進行地面無線數字電視信號系統的建設工作的，而當時建立該系統的主要目的在于使各地區電視終端系統均可更加高效地接收奧運會高清轉播電視信號源，為民眾收看奧運會賽事節目提供更大的便利條件。此后則開始相繼在國內其他各地區展開地面無線數字電視信號系統的搭建工作。我國數字電視系統主要是采用歐洲的DVB 數字電視標準，其中，地面傳輸采用DVB-T技術、有線傳輸采用DVB-C 技術，而衛星傳輸則為DVB-S 技術，而對于無線地面數字電視來說，DTMB 是我國技術人員在對DVB-T 進行研究的基礎上進行自主研發的地面傳輸標準協議，其為2006年國家數字電視領導小組所推出的，具備獨立的系統核心技術，相比此前應用的歐洲DVB-T 標準，有著更強的信號傳輸抗干擾能力，現階段國內各地區所采用的地面數字電視信號傳輸系統均執行這一標準。

3 地面無線數字電視信號調度與監控設計原則

設計人員在展開項目設計實踐工作中主要需堅持以下原則。

首先，安全性原則。在設計工作中，相關設計工作人員一定要保證自身設計內容完全符合總局當中的相關規定，在充分確保系統運行安全的基礎上進行其他功能的擴展。與此同時，還需注意各個發射鏈路中不同環節中的主備路由問題，結合鏈路的實際情況進行路由倒換機制的科學設計，充分保證系統地面無線數字電視信號源能夠穩定、安全地傳輸到發射機內并進行信號的發射，從而為民眾對于電視節目的收看增加保障[2]。其次，監管平臺的綜合性原則。地面無線數字電視信號的監控系統是保證信號源能夠在健康、穩定狀態的環境下順利完成發射與傳輸的基本保障，更是地面無線數字電視信號臺站值班人員對整個系統運行狀態進行監控的重要平臺。在進行地面無線數字電視信號監控系統的設計工作當中，一定要充分確保系統當中信號發射機房的實際環境、不同節目頻道的信號發射質量以及傳輸質量的有效監控，并在此基礎上進行系統所需各項配置的靈活配置與添加，據此構建起一個具備綜合性功能的監測與控制平臺。通過這一綜合性平臺的應用，可以進一步明確系統整個運行過程中的各項安全指標與技術標準等，同時還可以針對經由不同路由結構中的信號實施靈活比對，一旦發現信號源出現不一致的情況，則會立即發出警報，還可以對出現問題的環節給予提示。另外，通過該綜合性監管平臺的應用還能夠對系統中所有的信號發射鏈路實際狀態展開質量監測，并對系統中的電力供應情況、溫度與濕度指標以及信號發射機房的安全防護狀態的進行有效的監控。最后，系統運行日志的生成與保存。在進行地面無線數字電視信號系統設計工作中，需要通過監控系統的設置對各部分裝置與設備的運行異常問題等不良情況的信息進行有效收集，并建立多種通道便于系統向臺站人員或者值班人員進行異常信息的推送，同時還需要將其生成詳細的運行記錄并進行自動保存，這樣便于相關工作人員后續進行日志的查詢，為系統的運維工作的展開提供更加可靠的依據[3]。

4 地面無線數字電視信號調度監控設計方案分析

該文以我國某地區已完成建設的地面無線數字電視信號調度監控項目為例，對其設計方案展開分析。該項目的設計方案主要是對兩套數字電視發射機的信號源實現智能切換處理、對信號多環節進行監測，并且對其中各部分裝置以及信號所發生的不同級別的故障問題及時發出警報，并且以短信自動發送方式來通知相關工作人員。在該項目建設落成并投入應用以來，運行狀態比較穩定，在一定程度上幫助了臺站相關工作人員完成了模擬發射監測到數字發射監測的過渡。

4.1 信號源調度系統的設計要點

地面無線數字電視信號調度系統的設計方案核心點在于信號源鏈路的智能切換以及信號源的穩定、安全傳輸，具體設計內容如下。

首先，由發射臺站分別經由光纖與微波這兩個鏈路途徑進行信號源的獲取，獲取成功后對其展開轉碼處理，分別各自生成1 號與2 號兩套不同節目的ASI流，然后將兩路1號信源流和兩路2號信源流依次傳輸至不同的智能流切換器設備當中，實現基于碼流TR 101-290 標準的信號源狀態監測與智能判斷，一旦其中任何一路的信號源輸入流無法達到對應的評判標準，那么其切換器則會自動進行倒換，也可以由工作人員通過控制面板對其展開人工切換[4]。其次，系統中所設置的兩個智能流切換器可以分別和兩部不同的發射機主路系統進行連接，采用這樣的設計方式可以在切換器裝置出現故障的情況下避免信號源的丟失。這兩個不同的信號發射機裝置分別使用不同的信號頻點，兩部發射機采用兩個頻點，對發射機輸出的1、2號節目流，然后由系統中的多工器對節目流進行合成處理，最后再完成信號的發射。另外，利用光纖實現信號發射機房與臺站信源機房這二者之間的聯系，從而為無限數字電視信號的傳輸建立有效通道。通過這種設計方式可以在一定程度上避免系統當中的小功率裝置受到大功率裝置運行過程中電壓波動的干擾，避免小功率設備因此而受損，電視發射臺信號源調度切換流程圖如圖1所示。

圖1 電視發射臺信號源調度切換流程圖

4.2 信號源監控系統的設計要點

該項目中所包含的信號源監控系統主要設置了兩個功能部分，一部分功能為對信號鏈路中不同節點信號狀態的監控，另一部分功能為針對接收空中信號情況的監控。這一系統設置了主動調度監控與多路分屏監控這兩種不同的體系。在多路分屏監控體系中，主要是將各路節目的原始信源編碼流、流切換器輸出碼流和近端開路接收解調碼流采集后，借助系統中的智能監測設備將其轉換成為IP 流，并傳輸至大屏，實施若干屏幕畫面的分割監控。這屬于常規模式下的全時監控，其包含了系統全鏈路中不同環節的信號狀態監測，同時，系統智能監測設備還可以對故障情況立即發出警報，同時對故障相關信息進行自動搜集并生成記錄。在信號發射發生異常情況時，工作人員能夠快速、準確地對故障點所在的精確位置加以確定，并快速展開排查與維修工作。在主動調度監控體系中，將信號源鏈路的4路原始節目編碼流、2個流切換器輸出碼流以及2 路近端開路接收解調碼流輸入至調度矩陣，矩陣一路輸出接入碼流分析設備，另一路輸出給解碼器。工作人員在進行矩陣的合理調度后能夠對鏈路中不同節點部分的信號碼流展開靈活調度，并切入碼流分析儀設備對其中各項指標展開分析，還能夠對其中某一路的碼流信號展開精準調度，進入解碼器解出任意一套節目，上技監大屏，從而單獨監控其畫面質量[5-6]。

4.3 環節動力系統的設計要點

地面無線數字電視信號環節動力系統的主要設計目標在于對信號發射機裝置電力穩壓狀態的監控、機房煙感監控、溫度與濕度指標監控以及機房安全防護狀態的監控，將監測數據和控制數據IP化以后將其傳輸至機房管理系統，便于工作人員隨時進行查看，保證系統的健康運行狀態。

4.4 值班控制系統的設計要點

該項目中設計值班管理系統功能主要包括以下幾方面：首先，系統會以每日三次的固定頻率定時對系統電力指標、信號發射功率以及反射功率等情況進行記錄，并且可以對該項目值班控制系統以及其中各環節、各階段的實際運行情況展開全面性的監測，并將具體的監測內容生成詳細的監測記錄，還可以將系統值班人員的日常巡查工作記錄生成每日出勤報表；其次，通過值班表的自動生成和值班人員巡查日志自動記錄，能夠對相關設備長期內的運行狀態保持相應的先行記錄并保存，如此一來，一旦設備出現隱性故障問題，工作人員可以以此為據展開故障排除處理；最后，對系統的運維工作資料進行科學管理，并提供大數據查詢入口，項目值班控制機制需要針對所發生的所有故障排查及處理活動構建科學而明確的流程單，并做好相關信息的實時存檔，便于后續相關工作中查詢使用。

5 技術推動控制轉型的分析

地面無線數字電視限號調度監控系統的設計與建成推進了信號源調度與監控技術的升級與技術管理工作的轉型，同時也在一定程度上促進了臺站工作人員組織結構以及技術結構的重組。在轉型前，臺站采用傳統的人員值班方式，工作人員在值班過程中只要確認空中信號狀態正常，在覆蓋區域中，僅設置一個信號接收機設備實現對節目圖像與聲音信號接收情況的監測。在完成地面無線數字電視信號調度和監控系統的轉型之后，傳統設計模式下的系統模式功能更加完善，且各部分功能的設置更具合理性，地面臺站值班人員需要對整個系統的運行原理形成全面性的認知，尤其是對其中各部分信號傳輸鏈路的結構、信號的具體成分以及來源等的了解和掌握。值班人員需要通過系統監控平臺的觀察而對臺站發射鏈路中的各部分情況進行實時了解，例如信號發射機的運行狀態、信號源的狀態、系統電力狀態以及機房的實際環境等，一旦發現其中任何環節表現異常或出現故障，則可及時鎖定異常及故障問題所在并第一時間進行有效處理。另外，值班人員還需做好對系統所自動生成的每日安全狀態報表的檢查，同時掌握數字信道調制等各項參數標準，這樣才能對系統問題展開更加準確的分析。此外，在系統轉型后，系統中的各項設備也會隨之升級和優化，值班人員需要提高自身對各類專項儀器設備的靈活應用能力，并對系統數字電視信號的誤碼率以及調制誤差比等元素對于信號接收實際質量的影響形成深刻認識。

6 結語

地面無線數字電視信號是當前我國廣播電視媒體進行節目信息傳播的重要途徑，為了能夠充分保證信號源的健康、穩定發射與傳輸狀態，相關工作人員還需結合實際情況針對地面無線數字電視信號調度監控設計工作展開科學而全面的分析，逐步提高設計方案的完善性，這樣才能夠進一步提高信號源的傳輸質量，為受眾的電視媒體節目體驗提供更加有利的條件。