衛(wèi)星電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)智能化

李 彬，劉樂(lè)云，咼漪翎，倪浩耿

（上海廣播電視衛(wèi)星地球站，上海 201114）

0 引言

上海廣播電視衛(wèi)星地球站承擔(dān)著上星播出傳輸任務(wù)，有10個(gè)衛(wèi)星載波，6個(gè)標(biāo)清頻道、3個(gè)廣播、22個(gè)高清頻道、1個(gè)超高清4K節(jié)目，共計(jì)288個(gè)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，如果使用傳統(tǒng)的接收、顯示設(shè)備，還原數(shù)字基帶信號(hào)，所需的設(shè)備是海量的，無(wú)法滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，快速、準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)。上海地球站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用了全網(wǎng)絡(luò)化方式，對(duì)各節(jié)點(diǎn)信號(hào)從圖像層、碼流層、調(diào)制層的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、收錄。上海地球站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，使用的設(shè)備有：采集監(jiān)測(cè)板卡、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、服務(wù)器和其他周邊設(shè)備。

圖1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖

1 設(shè)備架構(gòu)功能

1.1 板卡

采集監(jiān)測(cè)板卡分為：ASI、RF、HDMI和SDI采集監(jiān)測(cè)板卡，使用多通道模式對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析和網(wǎng)路組播轉(zhuǎn)發(fā)。該采集監(jiān)測(cè)板卡提供ASI分析、碼流結(jié)構(gòu)分析、PSI/SI表格分析、碼率分析、PCR分析、射頻分析、TR1290報(bào)警、節(jié)目轉(zhuǎn)發(fā)等多種功能。用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方便地獲取分析報(bào)警結(jié)果、監(jiān)看并進(jìn)行相關(guān)配置。板卡自帶CAM卡接口，可實(shí)現(xiàn)解密功能（需配備相應(yīng)CAM卡）。板卡采用多通道、高集成化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化處理方式，替代原有的衛(wèi)星接收機(jī)、信號(hào)處理器等設(shè)備，節(jié)省了設(shè)備成本提高了使用效率，為監(jiān)測(cè)智慧化提供了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

圖2 RF/ASI采集監(jiān)測(cè)板卡

圖3 SDI采集監(jiān)測(cè)板卡

1.2 交換機(jī)

網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)構(gòu)架采用全I(xiàn)P化，把信號(hào)接入層的各類監(jiān)測(cè)板卡將基帶信號(hào)數(shù)據(jù)IP化之后，將數(shù)據(jù)送多畫面服務(wù)器，并通過(guò)語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)和轉(zhuǎn)碼收錄系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)主要功能包括物理尋址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、錯(cuò)誤檢查、幀序列和流量控制。支持VLAN（虛擬局域網(wǎng)）與鏈路聚合，甚至還有一些具有防火墻功能。除了能夠連接到相同類型的網(wǎng)絡(luò)之外，交換機(jī)還可以在不同類型的網(wǎng)絡(luò)之間互連。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)之間的連接有3種重要的技術(shù)：級(jí)聯(lián)、堆疊和集群。

（1）級(jí)聯(lián)技術(shù)：實(shí)現(xiàn)多臺(tái)交換機(jī)之間的互連；級(jí)聯(lián)擴(kuò)展模式是最常見(jiàn)的一種端口和距離擴(kuò)展方式，一種是如果交換機(jī)備有“UpLink（級(jí)聯(lián)）”端口，則可直接采用這個(gè)端口進(jìn)行級(jí)聯(lián)；這種級(jí)聯(lián)方式性能比較好，帶寬比較高；級(jí)聯(lián)網(wǎng)線必須是直通線，每段網(wǎng)線不能超過(guò)雙絞線單段最大長(zhǎng)度100m。

（2）堆疊技術(shù)：將多臺(tái)交換機(jī)組成一個(gè)單元，從而增大端口密度和提高端口的性能。流行的堆疊模式主要有兩種：鏈型模式和星型模式。堆疊技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)就是提供簡(jiǎn)化的本地管理，將一組交換機(jī)作為一個(gè)對(duì)象來(lái)管理。

（3）集群技術(shù)：將相互連接的多臺(tái)交換機(jī)作為一個(gè)邏輯設(shè)備進(jìn)行管理，從而大大降低了網(wǎng)絡(luò)管理成本，簡(jiǎn)化管理操作。

上海地球站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用堆疊技術(shù)方式，將多臺(tái)固定配置的交換機(jī)堆疊在一起可以用菊花鏈?zhǔn)蕉询B方式，把交換機(jī)一臺(tái)一臺(tái)的串聯(lián)起來(lái)，首尾兩臺(tái)交換機(jī)之間再連接一條堆疊電纜作為連接冗余。這個(gè)首尾交換機(jī)之間的冗余是非常重要的，如果中間某一臺(tái)交換機(jī)發(fā)生硬件故障，它可以保證網(wǎng)絡(luò)暢通。固定配置的堆疊式交換機(jī)看起來(lái)就像一臺(tái)交換機(jī)，當(dāng)正確的連上后，一條鏈路上的堆疊交換機(jī)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理員來(lái)說(shuō)就如同一臺(tái)單一的交換機(jī)，通過(guò)單獨(dú)的管理口可以管理所有交換機(jī)和端口。

圖4 堆疊交換機(jī)

網(wǎng)絡(luò)傳輸中TCP/IP有3種傳送方式：?jiǎn)尾ァV播、組播。上海地球站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于3種網(wǎng)絡(luò)傳輸方式特點(diǎn)，采用了組播方式。組播傳輸可以增強(qiáng)報(bào)文發(fā)送效率，控制網(wǎng)絡(luò)流量，減少服務(wù)器和CPU負(fù)載；優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，消除流量冗余；適應(yīng)分布式應(yīng)用，當(dāng)接收者數(shù)量發(fā)生變化時(shí)，網(wǎng)絡(luò)流量的波動(dòng)很平穩(wěn)。組播傳輸提高了數(shù)據(jù)傳送效率，減少了網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞的可能性。

圖5 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框圖

1.3 服務(wù)器

根據(jù)服務(wù)器所提供的服務(wù)，一般來(lái)說(shuō)服務(wù)器都具備承擔(dān)響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求、承擔(dān)服務(wù)、保障服務(wù)的能力。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的服務(wù)器包括多畫面服務(wù)器、觸屏服務(wù)器、邏輯中心服務(wù)器、BS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、BS客戶端服務(wù)器、語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)器、錄制服務(wù)器。上海地球站服務(wù)器主機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)2U機(jī)架式機(jī)箱，支持雙電源冗余、雙風(fēng)扇、可熱插拔；單電源供電時(shí)，該設(shè)備也可正常工作。

多畫面服務(wù)器中使用的多畫面監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)支持標(biāo)清、高清混播，能在多個(gè)TS流中任選多套節(jié)目，節(jié)目畫面的位置大小可任意比例調(diào)整排列。提供彩色音頻VU表，支持雙聲道、5.1聲道音頻顯示。對(duì)節(jié)目的監(jiān)看可以采用輪詢監(jiān)看以及重點(diǎn)節(jié)目單獨(dú)監(jiān)看的方式。在節(jié)目輪詢選擇時(shí)，畫面不會(huì)產(chǎn)生中斷。采用優(yōu)化算法，極大降低系統(tǒng)資源，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)時(shí)碼轉(zhuǎn)換器，服務(wù)器之間使用統(tǒng)一時(shí)間源，實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步功能，更好地保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，并且為系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)很大益處。系統(tǒng)軟件支持的內(nèi)容層告警類型包括：黑場(chǎng)（支持區(qū)域檢測(cè)）、靜幀、彩條、臺(tái)標(biāo)丟失、無(wú)聲、音量過(guò)高、音量過(guò)低、音頻丟失、視頻丟失、音頻解碼錯(cuò)、音頻加密、視頻加密、碼率過(guò)低、網(wǎng)絡(luò)丟失、靜幀報(bào)警、單色報(bào)警、無(wú)聲靜幀。

圖6 報(bào)警示例

通過(guò)BS進(jìn)行報(bào)警過(guò)濾功能配置，配置內(nèi)容包括節(jié)目列表、時(shí)間段和報(bào)警類型。時(shí)間段設(shè)置可以支持按天或者按照周，可以指定起始日期和結(jié)束日期，以及開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。報(bào)警類型包括多畫面自身檢測(cè)的告警，以及板卡上發(fā)出的射頻報(bào)警和碼流層報(bào)警。各個(gè)節(jié)目的各種報(bào)警開(kāi)關(guān)、報(bào)警門限、報(bào)警敏感度，監(jiān)測(cè)的聲道數(shù)目均可獨(dú)立設(shè)置。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音、OSD、標(biāo)題欄閃爍、觸發(fā)錄像等多種報(bào)警方式，并可對(duì)報(bào)警記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢。

語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)器將通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)匯總來(lái)自多個(gè)監(jiān)測(cè)前端發(fā)送的報(bào)警信息，基于監(jiān)管平臺(tái)下發(fā)的頻道優(yōu)先級(jí)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)、報(bào)警優(yōu)先級(jí)等配置經(jīng)過(guò)邏輯處理后再進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。對(duì)報(bào)警信息和報(bào)警規(guī)則自定義，可自動(dòng)時(shí)間文字轉(zhuǎn)語(yǔ)音輸出，可根據(jù)報(bào)警信息自動(dòng)生成語(yǔ)音，不需要再錄音錄制。可以指定語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)規(guī)則，指定可以通過(guò)語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)進(jìn)行報(bào)警提示的頻道信息和報(bào)警類型信息，可對(duì)頻道進(jìn)行優(yōu)先級(jí)配置，語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)會(huì)更及時(shí)的播報(bào)高優(yōu)先級(jí)頻道當(dāng)前報(bào)警信息。上海地球站對(duì)語(yǔ)音報(bào)警軟件配置了獨(dú)立的策略判斷功能，可根據(jù)不同的邏輯策略組合，智能分析信號(hào)異常情況，精準(zhǔn)判斷是否具備應(yīng)急操作條件，并提供獨(dú)特語(yǔ)音報(bào)警提示。

2 新趨勢(shì)

為解決安全播出上的困擾：安全播出事故等級(jí)，實(shí)現(xiàn)“降低安全播出事故等級(jí)，提高安全播出生產(chǎn)水平”的目標(biāo)。從全方位入手，無(wú)須局限于采集、編輯、播出、調(diào)度、編碼、調(diào)制等方面，采用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化的系統(tǒng)構(gòu)架，無(wú)論是播出系統(tǒng)、前端系統(tǒng)、衛(wèi)星上行系統(tǒng)設(shè)備問(wèn)題，所引起的基帶信號(hào)、編碼信號(hào)、調(diào)制信號(hào)出現(xiàn)異常，基于全網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)備，會(huì)自動(dòng)判斷智能分析最佳應(yīng)急方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)應(yīng)急操作，減少在系統(tǒng)異常時(shí)，由于人工分析判斷應(yīng)急所花時(shí)間和其他人為因素，造成安全播出事故等級(jí)提高。在不久的將來(lái)，將會(huì)出現(xiàn)一位全天候、不受外界影響、不知疲倦、時(shí)刻高度警惕、經(jīng)驗(yàn)豐富的安全播出“智能播出值機(jī)員”，為廣播電視安全播出保駕護(hù)航。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)廣播電視業(yè)務(wù)在安全播出應(yīng)急以及安全播出管理兩方面的現(xiàn)實(shí)需求，落實(shí)國(guó)家廣電總局提出的“安播零事故，傳輸高質(zhì)量；國(guó)家利益高于一切，安播責(zé)任重于泰山”的目標(biāo)方針，智能化監(jiān)管必將全面實(shí)施。基于全網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用全I(xiàn)P化信號(hào)接入各類監(jiān)測(cè)采集板卡將各種信號(hào)數(shù)據(jù)IP化之后，連同信號(hào)分析數(shù)據(jù)送入監(jiān)測(cè)分析層，信號(hào)智能分析和轉(zhuǎn)碼收錄一體化，智能分析匯總信號(hào)質(zhì)量、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和相關(guān)性分析數(shù)據(jù)后，通過(guò)智能分析準(zhǔn)確判斷并將節(jié)目異常數(shù)據(jù)上報(bào)應(yīng)急監(jiān)管終端，分別用于Web呈現(xiàn)、大屏展示、應(yīng)急切換處理，這將解決目前在安全播出上的困擾，實(shí)現(xiàn)“降低安全播出差錯(cuò)率和事故等級(jí)，提高安全播出運(yùn)行與管理水平”的目標(biāo)。