分布式CMMB移動(dòng)多媒體廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

王 龍

(普寧市廣播電視臺(tái)有線網(wǎng)絡(luò)中心技術(shù)部，廣東 普寧 515321)

CMMB移動(dòng)多媒體廣播業(yè)務(wù)發(fā)展至今，已在全國300多個(gè)城市開通，逐漸成為全球最大的移動(dòng)多媒體廣播電視覆蓋網(wǎng)絡(luò)。CMMB信號(hào)覆蓋率和收視質(zhì)量，是衡量其業(yè)務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵要素。但由于地理、環(huán)境和人為等因素，人們?cè)诓煌攸c(diǎn)收看CMMB移動(dòng)多媒體廣播節(jié)目質(zhì)量不一，同時(shí)運(yùn)營商和監(jiān)管者也無法獲取其信號(hào)質(zhì)量狀況，造成了一定的監(jiān)管空白。為了解決這一問題，需結(jié)合本區(qū)域內(nèi)特點(diǎn)，選取合理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，部署CMMB監(jiān)測(cè)設(shè)備，完成所轄區(qū)域內(nèi)信號(hào)質(zhì)量監(jiān)管。每臺(tái)CMMB監(jiān)測(cè)設(shè)備完成CMMB信號(hào)的接收解調(diào)、加密節(jié)目解擾和信號(hào)指標(biāo)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)信息和錄像打包回傳至中心平臺(tái)。運(yùn)營商和監(jiān)管者通過建立中心平臺(tái)，匯總所轄區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的傳輸指標(biāo)、碼流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和故障報(bào)警信息等，完成CMMB信號(hào)集中監(jiān)管和報(bào)警功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)錄像存儲(chǔ)查看、實(shí)時(shí)流媒體直播功能。CMMB移動(dòng)多媒體廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議構(gòu)架上，中心與監(jiān)測(cè)前端設(shè)備可通過TCP/IP通信，以實(shí)現(xiàn)音視頻獲取、信源的監(jiān)控、信道的各種數(shù)據(jù)信息、媒體業(yè)務(wù)等內(nèi)容［1－2］。

1 系統(tǒng)構(gòu)建原則

構(gòu)建一套完善CMMB移動(dòng)多媒體廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可按照整體規(guī)劃、分步實(shí)施的原則，考慮標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、開放性、安全性、實(shí)用性、高效性、技術(shù)成熟性、穩(wěn)定性等因素，建立一套安全可靠、高質(zhì)量、易擴(kuò)展的集中監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)，可從下面幾點(diǎn)思路出發(fā):

1)CMMB監(jiān)測(cè)前端作為系統(tǒng)中重要的組成部分，一般放置在無人值守的機(jī)房內(nèi)，采用嵌入式結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和安全性，滿足7×24 h不間斷工作。設(shè)備在發(fā)生異常時(shí)，支持自動(dòng)啟動(dòng)。系統(tǒng)在供電異常終止再恢復(fù)后，能夠恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行原有任務(wù)。

2)CMMB監(jiān)測(cè)前端設(shè)備要利于維護(hù)，具備遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)維護(hù)功能。硬件設(shè)備獨(dú)立模塊化設(shè)計(jì)，可分為解調(diào)解擾模塊、主控模塊、配置模塊等，所有模塊需支持熱插拔?？刹捎锚?dú)立的配置存儲(chǔ)模塊，更換板卡或設(shè)備時(shí)，只需要將原配置模塊拔下，把原配置模塊插到新更換板卡或設(shè)備上，不需要進(jìn)行重新配置，即可恢復(fù)正常使用。為滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求，監(jiān)測(cè)前端需具備靈活的擴(kuò)展功能。

3)中心平臺(tái)需具備大容量數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)功能，功能界面易于操作、實(shí)用性強(qiáng)。為滿足多用戶、多業(yè)務(wù)的分布式應(yīng)用需求，系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)前端和監(jiān)測(cè)中心平臺(tái)組成，主要功能如下:

1)CMMB嵌入式監(jiān)測(cè)前端如圖2所示，專用于CMMB移動(dòng)多媒體廣播信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備，每臺(tái)監(jiān)測(cè)前端采用標(biāo)準(zhǔn)1U機(jī)架式結(jié)構(gòu)，通過外接小型吸盤天線，即可完成CMMB廣播信號(hào)接收，每臺(tái)監(jiān)測(cè)前端可同時(shí)完成幾十個(gè)業(yè)務(wù)的接收與監(jiān)測(cè)，并將多業(yè)務(wù)流打包成標(biāo)準(zhǔn)的PMS流通過網(wǎng)絡(luò)輸出。采用廣電總局的解密芯片完成節(jié)目解擾。CMMB嵌入式監(jiān)測(cè)前端設(shè)備集信號(hào)接收解調(diào)、加密節(jié)目解擾、MFS監(jiān)測(cè)、PMS打包輸出功能于一體。硬件設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)，解調(diào)解擾模塊、主控模塊、配置模塊均支持熱插拔，有利于設(shè)備的維護(hù)。設(shè)備支持對(duì)復(fù)用幀頭錯(cuò)誤、復(fù)用子幀錯(cuò)誤、視頻、音頻、數(shù)據(jù)段錯(cuò)誤等復(fù)用流故障監(jiān)測(cè)。支持網(wǎng)絡(luò)信息表、復(fù)用配置表、業(yè)務(wù)配置表、EPG等的深度解析。支持CMMB信道指標(biāo)監(jiān)測(cè)，包括信號(hào)鎖定狀態(tài)、信號(hào)強(qiáng)度、RS誤碼率、LDPC誤碼率。支持信道參數(shù)指示，包括RS速率、字節(jié)交織模式、LDPC編碼速率、調(diào)制方式等。CMMB嵌入式監(jiān)測(cè)前端設(shè)備通過內(nèi)置主控板，從而實(shí)現(xiàn)與中心監(jiān)管平臺(tái)的互聯(lián)互通，并匯總所監(jiān)測(cè)信號(hào)的傳輸指標(biāo)、碼流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和故障報(bào)警信息上報(bào)至中心監(jiān)管平臺(tái)。系統(tǒng)支持錄像存儲(chǔ)查看、實(shí)時(shí)流媒體直播功能，支持多節(jié)目的輪巡輪播功能?？蓪?duì)電視節(jié)目和廣播節(jié)目進(jìn)行24 h實(shí)時(shí)錄制，本地存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)碼格式支持H.264視頻和MP3音頻。故障錄像、監(jiān)測(cè)報(bào)警數(shù)據(jù)和采集信息本地存儲(chǔ)，并實(shí)時(shí)上傳中心監(jiān)管平臺(tái)。CMMB嵌入式監(jiān)測(cè)前端設(shè)備具備傳輸保護(hù)功能，保證當(dāng)出現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，在故障恢復(fù)后系統(tǒng)仍可將錄像數(shù)據(jù)上傳至中心存儲(chǔ)系統(tǒng)。

2)中心平臺(tái)，系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，靈活地滿足系統(tǒng)分布式、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)的特征，集實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、業(yè)務(wù)配置、數(shù)據(jù)查詢等多種功能于一體?？稍贕IS地圖上實(shí)時(shí)展示所有監(jiān)測(cè)前端信號(hào)的故障狀態(tài)、故障日志、測(cè)量指標(biāo)。支持實(shí)時(shí)音視頻查看，查看監(jiān)測(cè)前端的實(shí)時(shí)音視頻，支持單畫面、多畫面以及單畫面輪播?？烧故靖鞅O(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)、指標(biāo)數(shù)據(jù)，以不同的顏色高亮展示故障情況。支持歷史故障記錄查詢，支持多條件組合查詢，可以根據(jù)故障記錄查看、回傳故障錄像，查看實(shí)時(shí)視頻、故障處理。支持聲光、短信、電話等多種報(bào)警方式。為了保證系統(tǒng)安全性，具備系統(tǒng)管理功能，可為用戶分配監(jiān)測(cè)前端、權(quán)限，做到模塊化管理。同時(shí)中心可完成前端遠(yuǎn)程維護(hù)功能，實(shí)時(shí)展示監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，遠(yuǎn)程重啟、升級(jí)、電源控制，查詢監(jiān)測(cè)設(shè)備的歷史設(shè)備故障。通過日志管理功能，可查詢用戶操作記錄，并打印、導(dǎo)出到Excel，方便跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行情況。

3 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了CMMB信號(hào)集中監(jiān)測(cè)、集中數(shù)據(jù)調(diào)用管理、集中遠(yuǎn)程調(diào)度管理、集中配置管理監(jiān)測(cè)前端等功能。中心平臺(tái)實(shí)時(shí)顯示各監(jiān)測(cè)前端的節(jié)目監(jiān)測(cè)狀態(tài)、各項(xiàng)參數(shù)和回傳的報(bào)警信息等。具體包括監(jiān)測(cè)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及監(jiān)測(cè)前端GIS地理分布電子地圖顯示(見圖3)。實(shí)時(shí)異態(tài)報(bào)警顯示功能包括通過語言、文字、圖形等手段對(duì)監(jiān)測(cè)前端工作狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警提示，顯示各監(jiān)測(cè)前端的名稱、地址、電話、聯(lián)系人以及最近報(bào)警信息的顯示等。

圖3 GIS監(jiān)測(cè)分布圖

3.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集包括節(jié)目數(shù)據(jù)采集、報(bào)警數(shù)據(jù)采集和指標(biāo)實(shí)時(shí)報(bào)警。

1)節(jié)目數(shù)據(jù)采集中，系統(tǒng)提供節(jié)目信息采集功能，監(jiān)測(cè)前端周期性分析碼流獲取最新的落地頻道內(nèi)的節(jié)目信息，獲取信息后上報(bào)監(jiān)管系統(tǒng)，由監(jiān)管系統(tǒng)發(fā)起節(jié)目信息采集指令。

2)報(bào)警數(shù)據(jù)采集中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收監(jiān)測(cè)前端上報(bào)的報(bào)警信息，并實(shí)時(shí)分析定位報(bào)警，實(shí)時(shí)展示分析后的業(yè)務(wù)報(bào)警信息。

3)指標(biāo)實(shí)時(shí)報(bào)警中，系統(tǒng)在實(shí)時(shí)監(jiān)視視頻指標(biāo)時(shí)，周期性給監(jiān)測(cè)前端下發(fā)查看指標(biāo)信息指令，監(jiān)測(cè)前端實(shí)時(shí)回傳指標(biāo)信息，監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收指標(biāo)信息。

3.2 設(shè)備管理

中心平臺(tái)支持對(duì)CMMB嵌入式監(jiān)測(cè)前端設(shè)備狀態(tài)查詢，可包括設(shè)備能夠響應(yīng)中心平臺(tái)下發(fā)的設(shè)備狀態(tài)查詢指令，查詢內(nèi)容包括CPU使用率、內(nèi)存占用率、存儲(chǔ)占用率、主機(jī)溫度、CPU溫度等，同時(shí)，設(shè)備能夠按照查詢指令參數(shù)正確上報(bào)查詢結(jié)果等。當(dāng)高于中心平臺(tái)下發(fā)的報(bào)警閾值時(shí)，監(jiān)測(cè)設(shè)備可主動(dòng)上報(bào)異常狀態(tài)。

監(jiān)測(cè)前端具備獨(dú)立的Web配置管理頁面，可以遠(yuǎn)程IE訪問，在圖形化界面中對(duì)前端進(jìn)行基礎(chǔ)配置、備份導(dǎo)入導(dǎo)出、重啟軟件，查看前端通道使用狀態(tài)、錄像狀態(tài)、核心模塊工作狀態(tài)，查看節(jié)目與板卡的對(duì)應(yīng)關(guān)系、節(jié)目的報(bào)警開關(guān)報(bào)警門限、轉(zhuǎn)碼碼率、錄像路徑，查看碼流或節(jié)目的報(bào)警狀態(tài)。

中心平臺(tái)可完成對(duì)監(jiān)測(cè)前端設(shè)備軟件重啟和電源重啟等操作。

3.3 CMMB信號(hào)指標(biāo)監(jiān)測(cè)

中心平臺(tái)可完成對(duì)各監(jiān)測(cè)前端監(jiān)測(cè)任務(wù)的批量下發(fā)和管理功能，中心可設(shè)置各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)門限。各CMMB嵌入式監(jiān)測(cè)前端監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括支持復(fù)用幀頭錯(cuò)誤，復(fù)用子幀錯(cuò)誤，視頻、音頻、數(shù)據(jù)段錯(cuò)誤等復(fù)用流故障監(jiān)測(cè)。支持網(wǎng)絡(luò)信息表、復(fù)用配置表、業(yè)務(wù)配置表、EPG等的深度解析。支持CMMB信道指標(biāo)監(jiān)測(cè)，具體包括信道功率、信噪比、信號(hào)鎖定狀態(tài)、RS誤碼率、LDPC誤碼率。支持信道參數(shù)指示，具體包括RS速率、字節(jié)交織模式、LDPC編碼速率、調(diào)制方式等。

技術(shù)指標(biāo)具體為:1)調(diào)制方式為OFDM;2)映射方式為BPSK，QPSK和16QAM;3)頻率范圍為470～946 MHz;4)接收靈敏度小于－79 dBm;5)信號(hào)強(qiáng)度精度為1.5 dB;6)LDPC誤碼率精度為1%;7)RS誤碼率精度為1%。

3.4 音視頻內(nèi)容監(jiān)測(cè)

各監(jiān)測(cè)前端可完成對(duì)CMMB移動(dòng)多媒體廣播節(jié)目的音視頻內(nèi)容監(jiān)測(cè)，包括彩場(chǎng)、靜幀、彩條、音頻丟失、音量過高或過低等故障。

1)彩場(chǎng)故障設(shè)置:黑場(chǎng)、藍(lán)屏等彩場(chǎng)故障的監(jiān)測(cè)門限單位為秒，當(dāng)節(jié)目畫面內(nèi)容出現(xiàn)彩場(chǎng)并持續(xù)超過設(shè)定的門限值后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)彩場(chǎng)故障進(jìn)行記錄及報(bào)警。

2)靜幀故障設(shè)置:靜幀故障的監(jiān)測(cè)門限單位為秒，當(dāng)節(jié)目畫面內(nèi)容靜幀并持續(xù)超過設(shè)定的門限值后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)靜幀故障進(jìn)行記錄及報(bào)警。時(shí)間倍數(shù)參數(shù)是指當(dāng)節(jié)目有聲音時(shí)，將按門限與時(shí)間倍數(shù)值相乘計(jì)算。

3)音頻監(jiān)測(cè)類型選擇:選擇左聲道監(jiān)測(cè)時(shí)，系統(tǒng)僅監(jiān)測(cè)左聲道以及左聲道伴音監(jiān)聽;選擇右聲道監(jiān)測(cè)時(shí)，系統(tǒng)僅監(jiān)測(cè)右聲道以及右聲道伴音監(jiān)聽;選擇雙聲道監(jiān)測(cè)時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)雙聲道以及左、右聲道伴音監(jiān)聽。

4)音頻丟失門限設(shè)置:門限表示波動(dòng)閾值，當(dāng)音量波動(dòng)的范圍小于門限并持續(xù)超過設(shè)定的門限值后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)音頻丟失故障進(jìn)行記錄及報(bào)警。

5)音量過低門限設(shè)置:當(dāng)音量值低于門限并持續(xù)超過設(shè)定的門限值后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)音量過低故障進(jìn)行記錄及報(bào)警。

6)音量過高門限設(shè)置:當(dāng)音量值高于門限，系統(tǒng)會(huì)對(duì)音量過高故障進(jìn)行記錄及報(bào)警。

3.5 節(jié)目內(nèi)容編碼壓縮

監(jiān)測(cè)前端可實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)目視頻H.264和音頻MP3的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼。音頻編碼支持左聲道編碼、右聲道編碼、雙聲道編碼和按原始聲道數(shù)編碼。視頻圖像和語音同步誤差小于100 ms;對(duì)于存在多個(gè)音頻流的節(jié)目，可提供選擇指定音頻的功能。

編碼后的音視頻流支持通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行播發(fā)，可以使用VLC播放器進(jìn)行音視頻的解碼和播放。支持視頻碼流與音頻碼流的同步時(shí)戳。支持OSD字符、時(shí)間位圖的疊加。在錄制視頻和生成實(shí)時(shí)視頻時(shí)，可以按要求在屏幕中疊加當(dāng)?shù)貢r(shí)間(年、月、日、時(shí)、分、秒)和相關(guān)信息，疊加的信息和日期位置、大小、字體可設(shè)。

節(jié)目錄像本地保存，并可通過IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳到中心存儲(chǔ)系統(tǒng)保存。系統(tǒng)具有傳輸保護(hù)功能，保證當(dāng)出現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，在故障恢復(fù)后系統(tǒng)仍可將錄像數(shù)據(jù)上傳至存儲(chǔ)設(shè)備。

3.6 錄制管理

CMMB嵌入式監(jiān)測(cè)前端配備本地存儲(chǔ)硬盤空間，滿足節(jié)目長期錄制要求，錄制天數(shù)可調(diào)。系統(tǒng)支持自動(dòng)刪除過期的錄像、錄音文件。系統(tǒng)可通過流媒體的方式回傳錄像(錄音)內(nèi)容，內(nèi)容可以使VLC播放器進(jìn)行播放，內(nèi)容上傳使用HTTP協(xié)議進(jìn)行傳輸。

作為監(jiān)測(cè)前端設(shè)備，最易損耗和發(fā)生故障的是硬盤，為了盡量保證數(shù)據(jù)長期的安全性和有效性，錄像存儲(chǔ)方式采用磁盤預(yù)分配方案，即將系統(tǒng)緩存中的不同節(jié)目的錄像數(shù)據(jù)以一定時(shí)間、方式和大小寫到預(yù)先分配好的磁盤空間，同時(shí)寫入一個(gè)錄像文件的索引文件，而后把錄像文件按照預(yù)先的文件順序進(jìn)行寫入，這樣可以有效降低磁盤讀寫頻率，減少了磁盤碎片和沖擊，顯著提高了磁盤穩(wěn)定性和壽命，同時(shí)通過索引文件快速找到相關(guān)文件，實(shí)現(xiàn)了拖動(dòng)的快速響應(yīng)。

4 總結(jié)

CMMB移動(dòng)多媒體廣播業(yè)務(wù)的迅速增長，給安全播出工作和運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求，分布式CMMB移動(dòng)多媒體廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從信號(hào)指標(biāo)、節(jié)目內(nèi)容質(zhì)量等多層次完成監(jiān)測(cè)功能，利用先進(jìn)的技術(shù)手段確保監(jiān)測(cè)信息的準(zhǔn)確性、及時(shí)性和安全性，對(duì)于信號(hào)劣化、內(nèi)容質(zhì)量分析提供了強(qiáng)有力的支持。目前，CMMB嵌入式監(jiān)測(cè)前端已在全國多個(gè)城市實(shí)現(xiàn)部署，得到了廣泛認(rèn)可。

［1］解偉.移動(dòng)多媒體廣播(CMMB)技術(shù)與發(fā)展［J］.電視技術(shù)，2008，32(4):4－7.

［2］袁三男.CMMB監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究及實(shí)現(xiàn)［J］.電視技術(shù)，2011，35(21):154－156.