地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

陳長(zhǎng)征

（湖北廣電網(wǎng)絡(luò)宜昌分公司，湖北 宜昌 443000）

0 引 言

地面數(shù)字電視是“十四五”時(shí)期我國(guó)廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽領(lǐng)域科技發(fā)展規(guī)劃中明確的重點(diǎn)內(nèi)容。國(guó)家廣播電視總局發(fā)布的《廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽“十四五”科技發(fā)展規(guī)劃》提出，持續(xù)優(yōu)化地面數(shù)字電視、調(diào)頻廣播、中短波廣播等無(wú)線覆蓋網(wǎng)絡(luò)在公共服務(wù)領(lǐng)域的效能，推進(jìn)地面數(shù)字電視高清化。這實(shí)際上明確了地面數(shù)字電視的應(yīng)用重點(diǎn)在于公共服務(wù)領(lǐng)域的效能，即通過高效能的技術(shù)應(yīng)用來(lái)推動(dòng)地面數(shù)字電視高清化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)地面數(shù)字電視高清化的過程中，除了關(guān)注地面數(shù)字電視本身的應(yīng)用以外，還要對(duì)用于監(jiān)測(cè)地面數(shù)字電視的技術(shù)進(jìn)行研究分析，以尋求能夠動(dòng)態(tài)、全面地監(jiān)測(cè)地面數(shù)字電視技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)，促進(jìn)地面數(shù)字電視應(yīng)用的效能[1]。

1 地面數(shù)字電視概述

地面數(shù)字電視具體指的是一種電視技術(shù)?！稊?shù)字電視接收設(shè)備術(shù)語(yǔ)》將地面數(shù)字電視的概念界定為用地面廣播傳播方式傳輸數(shù)字電視信號(hào)的一種電視系統(tǒng)[2]。具體來(lái)講，地面數(shù)字電視是通過信源編碼、節(jié)目復(fù)用、信道傳輸?shù)纫幌盗袛?shù)字處理方法，將節(jié)目源由電視臺(tái)傳送至發(fā)射臺(tái)，再由發(fā)射臺(tái)通過無(wú)線電波向觀眾提供電視信號(hào)。對(duì)于地面數(shù)字電視應(yīng)用的原理，也可以從信源編碼、節(jié)目復(fù)用和信道傳輸方面進(jìn)行把握。在信號(hào)傳輸端，地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)借助數(shù)字編碼技術(shù)將節(jié)目源的音視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，達(dá)到信源編碼的目的，然后通過打包處理的方式將壓縮后的多個(gè)節(jié)目源組合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)節(jié)目復(fù)用的效果，最后通過數(shù)字傳輸技術(shù)在原有的1個(gè)地面模擬電視頻道中發(fā)射播出地面數(shù)字電視射頻信號(hào)[3]。在信號(hào)接收端，接收者即觀眾可以通過位于地面數(shù)字電視服務(wù)區(qū)的接收設(shè)備接收射頻信號(hào)。這些信號(hào)最終會(huì)通過電視節(jié)目的顯示終端將節(jié)目信號(hào)還原成音視頻節(jié)目?jī)?nèi)容。

地面數(shù)字電視具有以下幾方面的特點(diǎn)。第一，投資少。相較于傳統(tǒng)的有線電視而言，地面數(shù)字電視不僅節(jié)省了鋪設(shè)光纖的費(fèi)用，同時(shí)也節(jié)約了發(fā)射端與接收端的建設(shè)費(fèi)用。第二，維護(hù)省。地面數(shù)字電視無(wú)需進(jìn)行穿墻施工，也不需要鋪設(shè)光纖。在平時(shí)的維護(hù)中，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的技術(shù)監(jiān)測(cè)與排查即可，維護(hù)成本偏低。第三，信號(hào)傳輸效果佳。地面數(shù)字電視具有強(qiáng)大的信道編碼和信道恢復(fù)功能。并且還具有很好的抗電磁干擾能力，能夠保障信號(hào)傳輸?shù)男Ч?/p>

2 地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)的技術(shù)與方法

目前，地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)為地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中心平臺(tái)和地面數(shù)字電視遙控監(jiān)測(cè)站。這些平臺(tái)和監(jiān)測(cè)站一般通過HTTP、XML等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)彼此的連接，最終構(gòu)建成完整的地面數(shù)字電視全方位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[4]。其中，地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中心平臺(tái)主要部署于地面數(shù)字電視中心的局域網(wǎng)內(nèi)，主要承擔(dān)的監(jiān)測(cè)功能有各監(jiān)測(cè)站的控制管理、接收與分析回傳數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)所有操作日志記錄和傳輸內(nèi)容、管理系統(tǒng)運(yùn)行狀況、監(jiān)測(cè)節(jié)目源以及采集節(jié)目源特性信息等。地面數(shù)字電視遙控監(jiān)測(cè)站主要分布于各個(gè)地區(qū)的合適地點(diǎn)，主要承擔(dān)接收并執(zhí)行中心平臺(tái)分發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)指令，對(duì)地面數(shù)字電視系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，接收和解調(diào)地面數(shù)字電視信號(hào)以及監(jiān)測(cè)頻譜和處理相關(guān)數(shù)據(jù)等工作[5]。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際上由射頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、碼流檢測(cè)子系統(tǒng)及音視頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)三部分組成。這三部分共同結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)地面數(shù)字電視播出環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、全方位監(jiān)測(cè)監(jiān)管。下面著重對(duì)這三個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行介紹分析。

2.1 射頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

射頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)的運(yùn)行原理是：利用定向天線接收地面數(shù)字電視射頻信號(hào)，并通過天線共用器分配出的監(jiān)測(cè)主機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種地面數(shù)字電視工作方式的監(jiān)測(cè)。從功能上來(lái)看，射頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要承擔(dān)射頻信號(hào)鎖定狀態(tài)、載波帶寬、載波電平、誤碼率、載噪比、調(diào)制誤差比等參數(shù)的測(cè)量、存儲(chǔ)與查閱[6]。同時(shí)，射頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)可以利用各監(jiān)測(cè)站配備的頻譜分析儀和全向天線，對(duì)特定頻段范圍內(nèi)的電視頻譜分析儀進(jìn)行掃描，及時(shí)發(fā)現(xiàn)載波的變化情況。

圖1 射頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的架構(gòu)

2.2 碼流檢測(cè)子系統(tǒng)

碼流檢測(cè)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。該子系統(tǒng)主要是通過監(jiān)測(cè)前端配備的碼流分析儀，對(duì)地面數(shù)字電視系統(tǒng)中的節(jié)目碼流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的異常的節(jié)目碼流，通過發(fā)出報(bào)警信息向監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中心平臺(tái)報(bào)警，提醒和輔助值班員通過報(bào)警信息分析來(lái)掌握節(jié)目碼流出現(xiàn)異常的原因，及時(shí)排除故障隱患，確保節(jié)目播出的安全性。從地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)的角度看，碼流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要發(fā)揮五個(gè)方面的功能。第一，實(shí)時(shí)顯示節(jié)目號(hào)、節(jié)目名稱、加密信息、音視頻PID、碼率等碼流信息；第二，統(tǒng)計(jì)傳輸流中的各類數(shù)據(jù)，計(jì)算傳輸速率、包長(zhǎng)及網(wǎng)絡(luò)信息；第三，以動(dòng)態(tài)圖形的方式顯示PCR精度和間隔；第四，展現(xiàn)包括節(jié)目號(hào)、節(jié)目數(shù)量、節(jié)目名稱、調(diào)制方式、符號(hào)率等在內(nèi)的傳輸碼流中的電子節(jié)目信息；第五，及時(shí)發(fā)現(xiàn)傳輸流中節(jié)目的數(shù)量和種類變化情況，進(jìn)行科學(xué)的報(bào)警[7]。

圖2 碼流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2.3 音視頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

音視頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)是對(duì)地面數(shù)字電視中的音視頻進(jìn)行監(jiān)測(cè)的子系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要有音視頻播放、音視頻質(zhì)量異態(tài)報(bào)警和多畫面集中顯示等功能。其中，音視頻播放功能指的是音視頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)可以為相關(guān)主體提供實(shí)時(shí)和錄制的TS流回傳監(jiān)看、實(shí)時(shí)和錄制轉(zhuǎn)碼節(jié)目監(jiān)看等監(jiān)測(cè)工作支持，確保關(guān)鍵信息存儲(chǔ)的安全性[8]。音視頻質(zhì)量異態(tài)報(bào)警是利用監(jiān)測(cè)主機(jī)上的硬件板卡對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的音視頻靜幀、無(wú)伴音、馬賽克、黑場(chǎng)等現(xiàn)象進(jìn)行識(shí)別和報(bào)警，并付諸系統(tǒng)對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行自由的配置和處置。多畫面集中顯示是系統(tǒng)可以借助監(jiān)測(cè)站的多畫面服務(wù)器對(duì)數(shù)字電視節(jié)目的畫面進(jìn)行監(jiān)看，并以高清的標(biāo)準(zhǔn)顯示相關(guān)內(nèi)容。

3 地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要求

通過上述分析可以看出，地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)技術(shù)是對(duì)地面數(shù)字電視運(yùn)行中的信號(hào)傳輸狀況進(jìn)行的動(dòng)態(tài)、全面、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。盡管近年來(lái)地面數(shù)字電視相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，但當(dāng)前的技術(shù)應(yīng)用仍然面臨一些現(xiàn)實(shí)性的要求和挑戰(zhàn)。因此，相關(guān)主體要在明確地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用方面要求的基礎(chǔ)上，積極采取科學(xué)措施加以適應(yīng)。

首先，要合理布局地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)點(diǎn)。地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)點(diǎn)是與地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中心平臺(tái)配合運(yùn)行的監(jiān)測(cè)要素。為確保監(jiān)測(cè)的質(zhì)量和效果，相關(guān)人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的選址時(shí)，要充分考慮擬選擇地的信號(hào)覆蓋情況，盡可能地選擇信號(hào)覆蓋率高的地區(qū)。同時(shí)，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)的建設(shè)和運(yùn)行過程中，要根據(jù)不同站點(diǎn)的情況進(jìn)行差異化的運(yùn)行設(shè)計(jì)，以確保監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)效果的最佳化，以構(gòu)建更加完善的信號(hào)接收系統(tǒng)。

其次，要規(guī)范設(shè)置監(jiān)測(cè)站的系統(tǒng)。由于監(jiān)測(cè)站的數(shù)量比較多，且不同監(jiān)測(cè)站所處的自然環(huán)境也有明顯的差異。因此，設(shè)置監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)時(shí)，要從站點(diǎn)獨(dú)立運(yùn)行的基本點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行靈活的組網(wǎng)，并確保監(jiān)測(cè)站能夠自動(dòng)接收中心平臺(tái)下發(fā)的各類指令。同時(shí)，要注意保持監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)任務(wù)的遠(yuǎn)程可操作性，以保證站點(diǎn)監(jiān)測(cè)情況的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)調(diào)整。

4 結(jié) 語(yǔ)

地面數(shù)字電視是推動(dòng)實(shí)現(xiàn)地面數(shù)字電視高清化目標(biāo)的要素。地面數(shù)字電視應(yīng)用的環(huán)境和要求決定了要結(jié)合技術(shù)應(yīng)用的條件合理布局相應(yīng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保地面數(shù)字電視應(yīng)用的效能。目前的地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)技術(shù)主要由射頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、碼流檢測(cè)子系統(tǒng)和音視頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)三部分組成，不同部分承擔(dān)不同的職能，并通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)共同的功能。伴隨著地面數(shù)字電視的廣泛而深入發(fā)展，地面數(shù)字電視監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用面臨的要求也在進(jìn)一步提高，這就需要技術(shù)人員對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行持續(xù)性的研發(fā)與應(yīng)用，以滿足地面數(shù)字電視發(fā)展的要求。