試論數(shù)字電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

肖沐林

湖南省常德市廣播電視臺(tái)，湖南 常德 415000

0 引言

目前，數(shù)字電視平移已經(jīng)漸入尾聲，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、高清化是廣播電視行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)字時(shí)代與傳統(tǒng)模擬時(shí)代的廣播影視技術(shù)體系相比，在傳播方式、服務(wù)方式、技術(shù)系統(tǒng)以及運(yùn)行方式上都發(fā)生了根本性的變化。傳統(tǒng)的依靠值班員對(duì)播出情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)的模式已經(jīng)無法滿足需求,因此,對(duì)數(shù)字電視播出質(zhì)量、傳輸質(zhì)量和播出內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展成為廣播電視監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的當(dāng)務(wù)之急。本文本著從當(dāng)前廣電技術(shù)飛速發(fā)展的實(shí)際出發(fā)主要探討了如何組建數(shù)字電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題。

1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及功能

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)監(jiān)管中心平臺(tái)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)3部分組成。監(jiān)測(cè)監(jiān)管中心平臺(tái)是系統(tǒng)的核心管理平臺(tái)，負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)、管理各監(jiān)測(cè)前端設(shè)備，下達(dá)監(jiān)測(cè)任務(wù)，對(duì)監(jiān)測(cè)前端回傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理和匯總分析，按要求定期向相關(guān)部門提交報(bào)表和分析報(bào)告。存儲(chǔ)系統(tǒng)主要用于各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、告警信息、故障時(shí)段的音視頻內(nèi)容的存儲(chǔ)。顯示系統(tǒng)將有線前端任意一套有線電視節(jié)目（或組合多畫面）和無線廣播的音柱顯示在電視墻上。

1.1 監(jiān)測(cè)監(jiān)管中心平臺(tái)

在監(jiān)測(cè)監(jiān)管中心平臺(tái)設(shè)置6臺(tái)高端服務(wù)器，其具體分工如下：∶1）WEB服務(wù)器。在監(jiān)測(cè)中心局域網(wǎng)內(nèi)，任意主機(jī)可以通過瀏覽器訪問WEB服務(wù)器，WEB服務(wù)器通過權(quán)限認(rèn)證后提供相應(yīng)顯示界面，完成對(duì)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、存儲(chǔ)的錄像文件的查詢、訪問，以及通過應(yīng)用服務(wù)器對(duì)監(jiān)管分前端下達(dá)指令的任務(wù)；2）流媒體服務(wù)器（2臺(tái)）。為滿足監(jiān)測(cè)中心對(duì)64個(gè)以上回傳視音頻的實(shí)施監(jiān)聽監(jiān)看，使用2套惠普服務(wù)器作為流媒體服務(wù)器，完成對(duì)監(jiān)測(cè)前端網(wǎng)傳視音頻的分發(fā)和點(diǎn)播。多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用戶可以觀看同一回傳節(jié)目，對(duì)于節(jié)目的選擇是按照訪問用戶的級(jí)別高低進(jìn)行控制，在通過媒體播放器進(jìn)行播放的時(shí)候，可以對(duì)視音頻畫面進(jìn)行錄制。流媒體服務(wù)器支持30個(gè)以上的訪問用戶；3）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（2臺(tái)）。在監(jiān)測(cè)中心采用HP ProLiant DL580 G4作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，完成監(jiān)測(cè)前端回傳的質(zhì)量監(jiān)測(cè)參數(shù)、異態(tài)報(bào)警、門限報(bào)警、節(jié)目運(yùn)行起止時(shí)間、報(bào)表的分析結(jié)果等等。數(shù)據(jù)庫使用Oracle 10G標(biāo)準(zhǔn)版；4）應(yīng)用服務(wù)器。監(jiān)測(cè)中心前端設(shè)備的控制、監(jiān)測(cè)門限參數(shù)設(shè)置、監(jiān)測(cè)時(shí)段任務(wù)下達(dá)、錄像數(shù)據(jù)回傳設(shè)置、質(zhì)量測(cè)量任務(wù)、實(shí)時(shí)視音頻回傳等操作，并且接收前端監(jiān)管主機(jī)發(fā)回的數(shù)據(jù)與應(yīng)答指令。

1.2 存儲(chǔ)系統(tǒng)功能及組成

監(jiān)測(cè)中心存儲(chǔ)系統(tǒng)主要用于各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、告警信息、故障時(shí)段的錄音錄像的存儲(chǔ)，保證各種數(shù)據(jù)和碼流能快速準(zhǔn)確地被監(jiān)測(cè)監(jiān)管中心平臺(tái)檢索和提取。監(jiān)測(cè)中心存儲(chǔ)系統(tǒng)采用IP SAN結(jié)構(gòu)，采用雙64位存儲(chǔ)處理器、64位硬件體系和64位專用存儲(chǔ)操作系統(tǒng)，配置企業(yè)級(jí)SATAII硬盤，在采用RAID5保護(hù)機(jī)制情況下，有效存儲(chǔ)空間達(dá)到36TB。

監(jiān)測(cè)中心存儲(chǔ)系統(tǒng)性能為每臺(tái)IP SAN設(shè)備可提供410MB/s的帶寬吞吐量和54，000 IOPS的處理能力，4G緩存，1個(gè)以太網(wǎng)管理接口，4個(gè)千兆以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接口，64個(gè)主機(jī)連接數(shù)量，可支持16塊SATAII的磁盤；具備鏈路聚合和故障切換；雙冗余電源，具備電源自動(dòng)故障切換，支持多種型號(hào)的外接UPS，避免電源故障帶來的系統(tǒng)異常；支持RAID容量的在線動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、在線RAID級(jí)別轉(zhuǎn)換和熱備盤（Hotspare Disk）等多種數(shù)據(jù)安全保護(hù)機(jī)制。另外，在監(jiān)測(cè)中心配置磁帶機(jī)作為監(jiān)測(cè)中心存儲(chǔ)系統(tǒng)的日常數(shù)據(jù)備份使用，配置4T存儲(chǔ)空間的磁帶。

2.3 顯示系統(tǒng)功能及組成

1）通過監(jiān)測(cè)監(jiān)管中心平臺(tái)對(duì)各監(jiān)測(cè)前端設(shè)備的控制，可以選擇任意1套電視節(jié)目組成的多畫面圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)回傳。在不大于2M帶寬的前提下，保證滿足高質(zhì)量、清晰的回傳畫面質(zhì)量。在監(jiān)測(cè)中心的電視墻上，通過顯示系統(tǒng)，能同時(shí)監(jiān)看多個(gè)監(jiān)測(cè)前端實(shí)時(shí)回傳的節(jié)目畫面；2）監(jiān)測(cè)監(jiān)管中心平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)頻道無線廣播節(jié)目監(jiān)測(cè)的信號(hào)音柱顯示，通過顯示系統(tǒng)，輸出到監(jiān)測(cè)中心的電視墻上；3）顯示系統(tǒng)與電視墻之間采用VGA接口連接。

3 系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)問題

1）合理的體系結(jié)構(gòu)。針對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)規(guī)模大、覆蓋范圍廣的特點(diǎn)，系統(tǒng)選用基于HTTP協(xié)議的B/S體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建，監(jiān)測(cè)中心與監(jiān)測(cè)前端設(shè)備之間使用開放的XML接口進(jìn)行通信，XML接口格式標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、可擴(kuò)展。B/S架構(gòu)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)系統(tǒng)是現(xiàn)在監(jiān)測(cè)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的新形態(tài)。由于在通訊上采用HTTP協(xié)議，并采用了成熟的WEB服務(wù)器和中間件軟件，使得系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性大大提高，可同時(shí)控制多臺(tái)監(jiān)測(cè)前端和多個(gè)客戶端并發(fā)，克服了以前數(shù)量限制的缺點(diǎn)。

2）高效壓縮。目前，廣電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，分配到每個(gè)監(jiān)測(cè)前端的帶寬為4M。采用H.264的壓縮方式對(duì)數(shù)字化的視音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)只占用約1M的帶寬，保證了文件能清晰、順暢地傳輸。

3）應(yīng)用層多播技術(shù)。在有限帶寬的網(wǎng)絡(luò)條件下，不足夠讓每個(gè)需要接收監(jiān)測(cè)前端流媒體的客戶端都向監(jiān)測(cè)前端請(qǐng)求一路實(shí)時(shí)視頻。為滿足監(jiān)測(cè)中心同時(shí)多用戶觀看實(shí)時(shí)流媒體的需求，需要使用多播技術(shù)。采用應(yīng)用層多播技術(shù)后，監(jiān)測(cè)中心的多個(gè)用戶可以同時(shí)接收監(jiān)測(cè)前端播出的流媒體，又將多播限制在局域網(wǎng)內(nèi)，不會(huì)造成全網(wǎng)的廣播風(fēng)暴。

4）錄像文件的無縫拼接技術(shù)。在系統(tǒng)中，使用了順序流的方式進(jìn)行歷史錄像的回放。在Web Server上開發(fā)錄像點(diǎn)播Filter程序，重新解析了HTTP傳輸協(xié)議，將對(duì)多個(gè)錄像文件的查詢操作虛擬為對(duì)一個(gè)大錄像文件的查詢操作，在后臺(tái)實(shí)現(xiàn)了各個(gè)錄像文件之間的剪切和拼接，保證了數(shù)據(jù)的安全性，可以準(zhǔn)確定位錄像查詢時(shí)間，保證各文件間無接縫。

5）系統(tǒng)遠(yuǎn)程維護(hù)。監(jiān)測(cè)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備24h不問斷運(yùn)行，設(shè)備始終要保持高穩(wěn)定狀態(tài)，并且監(jiān)測(cè)設(shè)備多，遍布地域廣，因此，系統(tǒng)維護(hù)成為重點(diǎn)解決的難題。所以必須使用多種手段保證遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)設(shè)備做到真正的無人值守。遠(yuǎn)程維護(hù)功能的應(yīng)用，在保證高穩(wěn)定性的前提下，極大地減少了監(jiān)測(cè)網(wǎng)系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用。

4 結(jié)論

廣播電視監(jiān)測(cè)網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜、龐大的應(yīng)用軟件平臺(tái)系統(tǒng)，最關(guān)鍵的是如何對(duì)各種新技術(shù)進(jìn)行深度的整合，充分發(fā)揮每一種技術(shù)的先進(jìn)性，同時(shí)兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為其它監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)探索了新的道路并積累了經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)有線電視和無線廣播的監(jiān)測(cè)。

[1]左明明.數(shù)字電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和非法信號(hào)攻擊防護(hù)[J].科技資訊，2009(3).

[2]劉沖，覃漢耀.數(shù)字電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].廣西科學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，23(3).