黃 力，徐力恒，李斯佳

(廣州珠江數(shù)碼集團有限公司，廣東 廣州 510275)

珠江數(shù)碼互動電視監(jiān)測方案

黃 力，徐力恒，李斯佳

(廣州珠江數(shù)碼集團有限公司，廣東 廣州 510275)

隨著通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，基于IP的互動電視業(yè)務逐漸成為廣電發(fā)展的重要方向。面對這樣的情況，如何對IPTV信號進行有效監(jiān)控從而保障安全播出成為了一個新的課題。珠江數(shù)碼根據(jù)自身IPTV的特點，設(shè)計搭建了一套信號監(jiān)控系統(tǒng)，基本滿足了安全播出的需求。

IPTV；安全播出；碼流監(jiān)控

1 珠江數(shù)碼的互動電視情況簡介

2010年1月13日，國務院常務會議決定加快推進三網(wǎng)融合，并審議通過了推進三網(wǎng)融合的總體方案，標志著中國三網(wǎng)融合實踐正式開啟。廣州是我國第二批三網(wǎng)融合試點城市之一。作為華南地區(qū)規(guī)模最大的廣播電視運營商之一，廣州珠江數(shù)碼集團有限公司(珠江數(shù)碼)并沒有采用 MPEG-2+ IPQAM的傳統(tǒng)高清互動電視技術(shù)方案，而是根據(jù)珠江數(shù)碼的具體情況，采用了成本較低，但是技術(shù)更難、部署更靈活、創(chuàng)新性更高、更加先進的基于IP信號的高清互動電視平臺方案。

傳統(tǒng)數(shù)字電視平臺大多由一些獨立的、專有的設(shè)備組成，比如編碼器、復用器、加擾器等。通過這些設(shè)備對電視信號進行處理，信號流程是線性的，一級級向前的。而純IP架構(gòu)的互動電視方案卻不是一樣的，各環(huán)節(jié)的信號均是通過核心交換機進行內(nèi)部交換，設(shè)備的集成度也很高，通常都是服務器+磁盤陣列，這也決定了純IP互動電視系統(tǒng)的監(jiān)控手段和實現(xiàn)方法與傳統(tǒng)數(shù)字電視有著非常大的區(qū)別[1-3]。

現(xiàn)今，珠江數(shù)碼高清互動用戶已經(jīng)超過30萬，而且還在不斷增加，安全播出的壓力越來越大，重點是解決IPTV的高清互動前端平臺安全播出監(jiān)控的難題。珠江數(shù)碼通過多點多層碼流監(jiān)控、遠程多畫面、視音頻一致性檢測分析等技術(shù)，設(shè)計搭建了一套遠程碼流監(jiān)控系統(tǒng)，利用較低的成本，利用新技術(shù)手段以達到全鏈路的碼流監(jiān)控、保障各環(huán)節(jié)安全播出的目的。

2 珠江數(shù)碼互動電視的監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

純IP架構(gòu)的高清互動電視平臺方案，各環(huán)節(jié)的信號均在數(shù)據(jù)中心的核心交換機進行內(nèi)部交換，同時設(shè)備集成度高，在TS流信號外仍有多層協(xié)議進行打包，這也決定了監(jiān)控方式與技術(shù)手段與傳統(tǒng)數(shù)字電視平臺有著非常大的區(qū)別。根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)情況，珠江數(shù)碼采取了如圖1所示的框架結(jié)構(gòu)，直接在核心交換機對所有信號進行監(jiān)控。信號監(jiān)控系統(tǒng)為C/S結(jié)構(gòu)，由監(jiān)控服務器對系統(tǒng)信號進行捕捉、監(jiān)測；由客戶端軟件進行配置、管理等。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

傳統(tǒng)的數(shù)字電視信號的檢測，主要是針對ASI或者射頻信號在碼流層進行監(jiān)測和分析，在視音頻層面監(jiān)測彩條、黑場以及靜幀、靜音等。利用碼流分析儀或者監(jiān)測軟件針對TR101-290的各級錯誤、帶寬、有效帶寬、溢出，以及一些SI、PSI表格等。

而IPTV的監(jiān)測不僅僅需要對傳輸碼流依據(jù)上述指標進行監(jiān)測，還需要通過MDI對IP信號傳輸質(zhì)量進行監(jiān)測，并且需要對RTP的封裝進行監(jiān)測驗證等，相對于數(shù)字電視前端來說，要復雜很多。

3 珠江數(shù)碼的互動電視的具體需求

根據(jù)珠江數(shù)碼的實際情況，對系統(tǒng)信號監(jiān)測提出了具體需求。

3.1 監(jiān)控需求

3.1.1 IP層監(jiān)控

主要使用MDI監(jiān)控IP視頻流，具體包括MLT-15 (15 min)， MLT-24(24 h)，DF延遲因子和MLR媒體丟失率。

3.1.2 視頻監(jiān)控需求

考慮到整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況和珠江數(shù)碼的實際狀況，對視頻有以下要求：支持1 080p純高清，支持MPEG-1視頻、MPEG-2視頻、MPEG-4 Part2 Video、H.264/AVC Video、AVS+， 尤其是對國家的最新標準AVS+要兼容。

3.1.3 音頻監(jiān)控需求

支持MPEG-1Audio、MPEG-2 Audio、MPEG-4、AC-3、E-AC-3；支持多音軌節(jié)目、音量柱顯示、靜音監(jiān)測、爆音監(jiān)測、音頻類型、音頻碼率、采樣頻率、信道模式，以及其他與壓縮格式相關(guān)的信息。

3.1.4 傳輸層需求

能夠偵測RTP層的丟包，以及RTP頭文件報錯。

3.1.5 TR101-290測試需求

第一級別：TS同步丟失，同步字節(jié)錯誤，PAT錯誤，連續(xù)計數(shù)錯誤，PMT錯誤，PID錯誤。

第二級別：傳輸錯誤，CRC錯誤，PCR錯誤，PCR不連續(xù)指示器錯誤，PCR準確度錯誤，PTS錯誤，CAT錯誤。

第三級別：由于珠江數(shù)碼的高清互動的實現(xiàn)機制，對第三級別未作要求。

3.2 數(shù)據(jù)管理

作為一個成熟的監(jiān)控系統(tǒng)，不僅僅需要對信號進行基本的監(jiān)測，還需要能夠?qū)⒈O(jiān)控數(shù)據(jù)匯總、分析等，為此提出了具體需求。

系統(tǒng)需要能將監(jiān)測過程中的數(shù)據(jù)通過Web頁面和客戶端進行提供，具體如下：

需提供每個碼流所有的監(jiān)測結(jié)果，并且以比較優(yōu)化的效果呈現(xiàn)出來，用戶可以直觀了解當前碼流的實時狀態(tài)及一定時期的健康度。

可以點擊查詢每個報警的詳細報告。

日志至少保存半年，可備份；可查詢半年內(nèi)的錯誤/警告歷史，可以排序；歷史記錄可生成報表，可以將報表導出。

對錯誤信息提供嚴重、緊急、普通等分級管理功能。

日志系統(tǒng)多重客戶端無線訪問功能，可以通過計算機、手機、平板PC等無線上網(wǎng)工具，直接對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行訪問、查詢。

3.3 報警功能

系統(tǒng)應當支持多種報警方式，不限于以下4種：

1)多畫面報警，通過機房內(nèi)的大屏幕，對視音頻信號丟失、黑場、靜幀標識報警提示，并對有問題的節(jié)目進行明顯標注。

2)碼流報警可以進行定制，客戶端可對故障碼流進行彈窗及其他聲光方式報警。

3)當用戶定制的相關(guān)碼流(比如重要節(jié)目中央1臺)錯誤到達預設(shè)門限值時，系統(tǒng)可以通過電子郵件及手機短信進行報警通知，報警恢復后，系統(tǒng)同樣需要通過電子郵件及手機短信進行通知。

4)根據(jù)實際的使用情況，發(fā)現(xiàn)在實時監(jiān)控中，如果報警太多，反而會使得值班員疲憊、麻木。最重要的是發(fā)現(xiàn)節(jié)目的黑場、靜幀、靜音功能，因此，新增了一個集中報警功能，只關(guān)注這3種功能，把實時報警控制在一定的范圍內(nèi)，其余的報警通過定時巡檢來發(fā)現(xiàn)。

3.4 記錄功能

除了要對碼流進行監(jiān)測以外，系統(tǒng)還要能夠錄制，以便在必要的時候還原故障，對故障進行分析判斷。系統(tǒng)需支持下面兩種碼流捕捉模式：

1)遇錯自動記錄。自動捕捉被監(jiān)測信號的各種錯誤，并根據(jù)用戶的實際配置選擇，其記錄時間從該路碼流出錯前2 s開始，到報警結(jié)束后2 s。

2)手動流記錄。手動錄制需要的碼流。

3.5 遠程視頻回傳功能

用戶可在外網(wǎng)利用客戶端通過VPN網(wǎng)絡查看碼流的多畫面視音頻圖像及監(jiān)測數(shù)據(jù)，并能夠進行遠程配置。

4 本套監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)

4.1 監(jiān)控點的部署

監(jiān)控點的設(shè)置主要考慮到在關(guān)鍵處理節(jié)點對輸入輸出的信號都能進行監(jiān)控，盡量做到全覆蓋。如圖2所示。

圖2 直播信號監(jiān)控點設(shè)置

監(jiān)控點1的輸入信號為ASI轉(zhuǎn)IP網(wǎng)關(guān)的輸出信號，對MPEG TS over IP的信號進行監(jiān)控，對整個前端的IP信號源以及ASI轉(zhuǎn)IP網(wǎng)關(guān)進行監(jiān)測。

監(jiān)控點2監(jiān)控的信號是編碼器的輸出信號，在這個地方，將原來的MPEG-2信號源轉(zhuǎn)換為H.264信號源，或者將H.264信號源進行碼率或者音量電平調(diào)整，這個監(jiān)控器點的作用是監(jiān)測編碼器以及編碼后的信號質(zhì)量。

監(jiān)控點3后信號為前端獲取服務器后信號，該服務器的作用是把H.264的UDP流經(jīng)過加密，變成RTP碼流。此監(jiān)控點主要是對RTP流以及該服務器狀態(tài)進行監(jiān)控。

4.2 系統(tǒng)模塊的組成

根據(jù)前文描述的具體需求，把系統(tǒng)分成以下4個子模塊：

1)監(jiān)測子系統(tǒng)。用于監(jiān)測視頻流，可監(jiān)測信號、質(zhì)量、網(wǎng)絡及全局，并實時地顯示相關(guān)監(jiān)視內(nèi)容。如圖3所示。

2)網(wǎng)絡子系統(tǒng)。包括交換機、防火墻以及其他網(wǎng)絡設(shè)備，傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù)、分屏顯示內(nèi)容、監(jiān)控指令到相關(guān)信息的傳送。

3)存儲子系統(tǒng)。使用大硬盤或者磁盤陣列，對所有l(wèi)og信息進行存儲，可根據(jù)需求對視頻節(jié)目內(nèi)容進行保存。

4)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)庫，對所有的數(shù)據(jù)進行管理。

4.3 測試具體情況

以中央10臺高清頻道為例，可以看到節(jié)目碼率以及空包(見圖4)，以及節(jié)目對應的音頻情況(見圖5)和對應的MDI信息(見圖6)。

圖4 節(jié)目碼率情況(截圖)

圖5 節(jié)目音頻情況(截圖)

圖6 MDI信息(截圖)

由于篇幅關(guān)系，其余功能就不再贅述。經(jīng)過測試，該系統(tǒng)能夠滿足珠江數(shù)碼的監(jiān)測需求。

5 本套監(jiān)測系統(tǒng)特點

相對于其他信號監(jiān)控系統(tǒng)，本信號監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案有以下3個特點：

前端所有信號都是集中經(jīng)過核心交換機。利用這個特

點，將信號監(jiān)控系統(tǒng)連接在核心交換機上，信號可以隨意進行調(diào)度，一臺監(jiān)控服務器可以實現(xiàn)對所有監(jiān)測點的覆蓋，不需要其他任何設(shè)備進行分配、調(diào)配，極大地提高了系統(tǒng)的靈活性和方便性，也節(jié)約了成本。

該系統(tǒng)相對于以往的大多數(shù)信號監(jiān)測系統(tǒng)而言，具有更加全面的監(jiān)測功能。以往的系統(tǒng)各有所長，有的系統(tǒng)強項是信號分析，有的系統(tǒng)強項是分屏管理監(jiān)測，較少見到有系統(tǒng)從傳輸層面、碼流層面到視音頻層面的全面信號監(jiān)測。而這套一站式的解決方案可以滿足以上所有需求。

此信號監(jiān)控系統(tǒng)的最大特點是多路組播信號的多屏幕編碼功能，即可以將多個節(jié)目按照實際需求進行配置，分成多個虛擬屏幕。系統(tǒng)將視頻流放在一個虛擬屏上后，再將這個虛擬屏所需要顯示的視頻內(nèi)容進行重新壓縮，編碼為一個碼率較低的視頻流，技術(shù)人員可以隨時獲取該視頻流。這意味著技術(shù)人員即使不在計算機旁邊，也可以隨時隨地看到前端視頻的播出情況。此外，所有的監(jiān)測情況都可以發(fā)送到手機，理論上真正實現(xiàn)無人值守的廣電前端。

6 小結(jié)

最近幾年，隨著通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，基于IP的互動電視業(yè)務逐漸成為廣電發(fā)展的重要方向。面對這樣的情況，如何對IPTV信號進行有效監(jiān)控，從而保障安全播出成為了一個新的課題。珠江數(shù)碼根據(jù)自身IPTV的特點結(jié)合自身的情況，設(shè)計搭建了一套信號監(jiān)控系統(tǒng)，有效地保證了前端的安全播出，提高了故障定位的速度，排除了安全播出隱患，對整個前端的安全播出，具有積極的現(xiàn)實意義。經(jīng)過長時間的使用，整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能在故障出現(xiàn)的第一時間響應，使得故障處理時間得到了很好的控制，極大減輕了一線技術(shù)人員的壓力，有力地保障了安全播出。

[1] 帥家龍，熊盛武，孫世敏.IPTV服務質(zhì)量的分析和監(jiān)控研究[J].武漢理工大學學報：信息與管理工程版，2008(6)：889-892.

[2] 徐力恒，譚鑫.廣州高清互動電視平臺遠程碼流監(jiān)控系統(tǒng)淺析[J].電視技術(shù)，2011，35(14)：85-87.

[3] 孫蕾，章文輝，鄒斌.IPTV圖像質(zhì)量的測量與監(jiān)測[J].中國傳媒大學學報：自然科學版，2007(4)：73-77.

Interactive TV Monitoring of Guangzhou Digital Media Group

HUANG Li,XU Liheng,LI Sijia

(GuangzhouZhujiangDigitalMediaGroup,Guangzhou510275,China)

With the development of telecommunication and Internet technology,interactive TV based on IP becomes an important tendency gradually. Confronted with this situation, how to perform efficacious monitoring to IPTV signal has formed a new issue.In accordance with its individual IPTV characteristic and combined with personal condition, Guangzhou Digital Media Group designs and constructs a set of monitoring system, which has reached the basic requirement of secure broadcasting.

IPTV;secure broadcasting; stream monitoring

專題互動電視

TN949

A

10.16280/j.videoe.2015.16.001

2014-12-22

【本文獻信息】黃力，徐力恒，李斯佳.珠江數(shù)碼互動電視監(jiān)測方案[J].電視技術(shù),2015，39(16).

黃 力，廣州珠江數(shù)碼集團有限公司總裁助理。

責任編輯：許 盈