新疆廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張 艷

（新疆廣播電影電視局 安全監(jiān)測中心，新疆 烏魯木齊 830044）

廣播電視是國家公共信息傳輸覆蓋網(wǎng)的主要組成部分，廣播電視傳輸?shù)陌踩苯雨P(guān)系到黨和政府輿論宣傳的正常進(jìn)行，對(duì)于確保國家安全、社會(huì)穩(wěn)定具有十分重大的意義。在黨和國家的大力支持下，新疆的廣播電視事業(yè)得到飛速發(fā)展，尤其是通過國家“西新工程”等一系列廣播電視覆蓋項(xiàng)目實(shí)施后，全區(qū)各地的地面無線電視、調(diào)頻廣播發(fā)射覆蓋得到了普遍加強(qiáng)，使其在擴(kuò)大黨和國家的輿論宣傳，反對(duì)民族分裂、恐怖主義，促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展起到了不可替代的作用。因此加強(qiáng)對(duì)廣播、電視的監(jiān)測管理，確保播出質(zhì)量和覆蓋效果，是促進(jìn)廣播電視事業(yè)健康發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，也是新疆地區(qū)廣播電視事業(yè)建設(shè)中的重點(diǎn)工作任務(wù)。

1 系統(tǒng)簡介

新疆地域遼闊、地形復(fù)雜、發(fā)射臺(tái)站點(diǎn)分散，因此必須采用先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)體系和與之相配套的管理模式和機(jī)制，才能更加有效地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管，充分發(fā)揮這些廣播電視設(shè)施的效益和作用。新疆廣播監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)是新疆廣播電視監(jiān)測事業(yè)的一個(gè)重大突破，它將通過多種手段對(duì)轄區(qū)內(nèi)各播出單位的廣播電視進(jìn)行監(jiān)測，達(dá)到對(duì)新疆地區(qū)廣播電視節(jié)目進(jìn)行全面監(jiān)測、有效監(jiān)管、合理規(guī)劃的目標(biāo)。

新疆按照“統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、突出重點(diǎn)”的原則，于2011年開始進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)，利用系統(tǒng)的延續(xù)性、開放性、升級(jí)性和可擴(kuò)展性，逐步完成新疆廣播電視監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)：

1）一期目標(biāo)：完成新疆廣播電視監(jiān)測中心平臺(tái)及烏魯木齊前端及部分地州廣播電視監(jiān)測前端的建設(shè)，對(duì)各前端轄區(qū)內(nèi)的廣播電視節(jié)目信號(hào)進(jìn)行24 h實(shí)時(shí)監(jiān)測。

2）二期目標(biāo)：進(jìn)一步完善系統(tǒng)中心平臺(tái)；在一期中心平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，充分利用中心平臺(tái)的開放性和可擴(kuò)展性，增建地州及部分縣級(jí)廣播電視監(jiān)測前端，擴(kuò)大監(jiān)測范圍，初步形成覆蓋地州（縣）的新疆廣播電視監(jiān)測網(wǎng)。

3）三期目標(biāo)：完成全疆地州、縣監(jiān)測前端建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全區(qū)范圍內(nèi)的廣播電視節(jié)目信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程24 h實(shí)時(shí)監(jiān)測。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由中心平臺(tái)（含烏魯木齊前端）和監(jiān)測前端兩部分組成。

系統(tǒng)可以使用專網(wǎng)或有線、無線寬帶網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行組網(wǎng)。在一期建設(shè)中考慮到運(yùn)維成本，采用了ADSL組網(wǎng)方式，中心節(jié)點(diǎn)使用用互聯(lián)網(wǎng)光纖鏈路接入互聯(lián)網(wǎng)、分配靜態(tài)IP地址，地州監(jiān)測前端采用ADSL接入互聯(lián)網(wǎng)，采用動(dòng)態(tài)撥號(hào)方式獲得IP地址。這種方式上行傳輸速率可達(dá)1 Mbit/s，下行傳輸速率可達(dá)2～8 Mbit/s。在后期的建設(shè)過程中將逐步完善系統(tǒng)，通過SDH專網(wǎng)等方式進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的傳輸，如圖1所示。

第一層的中心平臺(tái)主要是采集、匯總、分析前端回傳的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠?qū)θ?5個(gè)地州級(jí)監(jiān)測前端、60個(gè)縣級(jí)監(jiān)測前端的無線模擬電視、調(diào)頻/中波廣播、地面無線數(shù)字電視等廣播電視節(jié)目進(jìn)行24 h實(shí)時(shí)監(jiān)測（烏魯木齊前端設(shè)在中心平臺(tái)，直接與中心平臺(tái)內(nèi)網(wǎng)連接）。

第二層的監(jiān)測前端（主要包括14個(gè)地州/市級(jí)監(jiān)測前端、60個(gè)縣級(jí)監(jiān)測前端）作為監(jiān)測數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)廣播電視節(jié)目信號(hào)的采集、監(jiān)測、壓縮、存儲(chǔ)、回傳；完成質(zhì)量監(jiān)測、內(nèi)容監(jiān)測、技術(shù)指標(biāo)監(jiān)測、頻譜掃描、任務(wù)監(jiān)測、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測等任務(wù)，實(shí)時(shí)回傳音/視頻數(shù)據(jù)至中心平臺(tái)。所有節(jié)目錄音/錄像壓縮后存放在各前端的磁盤陣列中，隨時(shí)供中心平臺(tái)調(diào)用。

3 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)采用“一級(jí)管理、二級(jí)響應(yīng)、二級(jí)共享”的管理模式，中心平臺(tái)由Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、流媒體服務(wù)器等設(shè)備組成，主要對(duì)前端數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析、統(tǒng)計(jì)、管理；各監(jiān)測前端獨(dú)立完成轄區(qū)內(nèi)的監(jiān)測任務(wù)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)響應(yīng)中心平臺(tái)指令，設(shè)備則使用嵌入式設(shè)計(jì)和無縫接入技術(shù)，每路節(jié)目由一對(duì)一的模塊化設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

3.1 中心平臺(tái)主要功能

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測：能夠遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看前端廣播電視節(jié)目。

2）頻道輪播：在客戶端可以對(duì)前端的頻道進(jìn)行切換播放。系統(tǒng)能對(duì)前端的若干頻道進(jìn)行定制時(shí)間間隔的視、音頻的輪流播放。

3）頻道掃描：系統(tǒng)能夠?qū)η岸瞬コ龅墓?jié)目頻道進(jìn)行掃描，能夠準(zhǔn)確地掃描出前端的全部節(jié)目頻道，并顯示頻道標(biāo)準(zhǔn)頻點(diǎn)。

4）自動(dòng)錄像：前端能對(duì)節(jié)目信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)錄像，錄像結(jié)果可遠(yuǎn)程按需查詢。

5）技術(shù)指標(biāo)監(jiān)測：系統(tǒng)能夠?qū)Ω髑岸斯?jié)目信號(hào)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測量，同時(shí)將測量結(jié)果回傳至中心平臺(tái)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，中心平臺(tái)則能夠按需查詢或生成相應(yīng)的圖表或表格。

6）頻譜掃描：系統(tǒng)能夠?qū)Ω髑岸诉h(yuǎn)程實(shí)時(shí)頻道掃描，掃描結(jié)果以曲線圖的形式實(shí)時(shí)回傳至中心平臺(tái)。

7）新頻報(bào)警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω髑岸藦V播電視節(jié)目出現(xiàn)的新頻進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。

8）報(bào)警查詢：各前端的異態(tài)報(bào)警應(yīng)實(shí)時(shí)回傳至中心平臺(tái)，中心平臺(tái)能夠根據(jù)選擇的查詢條件，查詢、匯總、打印所有的報(bào)警信息，并能按照業(yè)務(wù)需求生成各類報(bào)表，如月報(bào)表、季報(bào)表、年報(bào)表等。

9）系統(tǒng)管理：系統(tǒng)能夠?qū)χ行钠脚_(tái)以及前端的節(jié)目運(yùn)行圖數(shù)據(jù)庫、設(shè)備等進(jìn)行設(shè)置和統(tǒng)一管理。

10）網(wǎng)絡(luò)管理：系統(tǒng)應(yīng)使用GIS地理信息系統(tǒng)直觀地顯示網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況、中心平臺(tái)及前端設(shè)備的工作狀況，能夠自動(dòng)對(duì)所有前端及中心平臺(tái)設(shè)備的異常情況進(jìn)行報(bào)警，并將報(bào)警信息實(shí)時(shí)回傳至中心平臺(tái)。

3.2 監(jiān)測前端主要功能

1）各前端能夠存儲(chǔ)各類異態(tài)報(bào)警信息、異態(tài)音視頻信息、節(jié)目實(shí)時(shí)音視頻信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)信息、頻譜掃描信息，并根據(jù)中心平臺(tái)的指令將相關(guān)信息回傳至中心平臺(tái)，供中心平臺(tái)調(diào)用、下載、存儲(chǔ)。

2）各監(jiān)測前端根據(jù)本地區(qū)播出機(jī)構(gòu)的節(jié)目數(shù)量、語種情況，按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范，對(duì)覆蓋范圍內(nèi)的廣播電視節(jié)目信號(hào)進(jìn)行指標(biāo)參數(shù)、“三滿”播出、節(jié)目質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測。

3）各前端可存儲(chǔ)本地區(qū)2年的監(jiān)測報(bào)警信息、6個(gè)月的異態(tài)錄像/錄音信息、1年的設(shè)備/網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測報(bào)警信息，10天的實(shí)時(shí)錄像/錄像信息，中心平臺(tái)客戶端可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程調(diào)用這些數(shù)據(jù)。

4）各前端可實(shí)時(shí)響應(yīng)中心平臺(tái)的監(jiān)測任務(wù)、遠(yuǎn)程斷電、遠(yuǎn)程重啟、遠(yuǎn)程升級(jí)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)維護(hù)等指令。

5）各前端設(shè)備接口具有擴(kuò)展性，有預(yù)留接口及模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測業(yè)務(wù)擴(kuò)容。

6）各地、市、縣廣電管理部門可通過前端工作站對(duì)轄區(qū)內(nèi)廣播電視節(jié)目播出監(jiān)測情況進(jìn)行資源共享。

7）各前端根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸情況，按照中心平臺(tái)指令上傳廣播電視節(jié)目實(shí)時(shí)音/視頻數(shù)據(jù)。

4 主要技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)不僅采用國家廣電總局規(guī)定的廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)接口協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)、開放式操作系統(tǒng)，還根據(jù)新疆監(jiān)測業(yè)務(wù)需求開放接口協(xié)議，支持多種接口和多種協(xié)議數(shù)據(jù)間的互聯(lián)、互傳，能夠確保第三方前端無縫接入，實(shí)現(xiàn)不同廠家的監(jiān)管平臺(tái)、監(jiān)測前端之間的互聯(lián)互通。

4.1 B/S與C/S混合架構(gòu)

為了提高系統(tǒng)的異態(tài)監(jiān)測速度和準(zhǔn)確度，確保系統(tǒng)的擴(kuò)展性，增強(qiáng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和響應(yīng)能力，整個(gè)系統(tǒng)采用B/S與C/S混合架構(gòu)?？蛻舳说臉I(yè)務(wù)主要是業(yè)務(wù)查詢和發(fā)布指令，面對(duì)的用戶比較多，B/S方式使用戶的使用更加靈活，系統(tǒng)的安裝、維護(hù)、升級(jí)、部署更加方便容易；中心平臺(tái)需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理工作，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定，交互性和實(shí)用性更強(qiáng)，能夠提供強(qiáng)大的監(jiān)測數(shù)據(jù)操作功能。

4.2 音視頻轉(zhuǎn)碼壓縮

系統(tǒng)的廣播節(jié)目壓縮存儲(chǔ)采用MP3格式，電視節(jié)目壓縮存儲(chǔ)采用H.264格式。與其他現(xiàn)有視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，在相同的帶寬下H.264標(biāo)準(zhǔn)能夠提供更加優(yōu)秀的圖像質(zhì)量，壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG-2的1/8，MPEG-4的1/3，節(jié)省了下載時(shí)間；MP3格式壓縮的音頻文件體積較小，有廣泛的硬件和用戶端軟件支持。

各監(jiān)測前端將采集到的節(jié)目數(shù)據(jù)按不少于700 kbit/s碼率將TS流的MPEG-2直接轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的H.264/AAC格式TCP/UDP的IP封裝保存，支持雙編碼輸出，可以同時(shí)轉(zhuǎn)碼輸出高低兩種碼率，并通過IP上傳到中心平臺(tái)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)TS OVER IP的網(wǎng)絡(luò)傳輸。MPEG-4/H.264碼率可調(diào)（100 kbit/s～5 Mbit/s），支持PAL和NTSC制式；分辨力達(dá)到704×576（PAL）和704×480（NTSC）；幀率為25 f/s和30 f/s。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。

4.3 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用

由于系統(tǒng)的專業(yè)性、實(shí)時(shí)性、擴(kuò)展性要求較高，采用了嵌入式系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、模塊化硬件和嵌入式軟件、應(yīng)用程序等組成，能夠根據(jù)中心系統(tǒng)和前端業(yè)務(wù)需求定制硬件或各類監(jiān)測板卡、靈活配置監(jiān)測任務(wù)。在總體結(jié)構(gòu)采用了模塊化設(shè)計(jì)，具有高度的模塊獨(dú)立性，具備了足夠的升級(jí)擴(kuò)展能力，今后可根據(jù)業(yè)務(wù)需要，安全、迅速的擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、增加業(yè)務(wù)或功能模塊。

4.4 接口協(xié)議

系統(tǒng)采納了總局制定的HTTP+XML的協(xié)議框架及協(xié)議內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)了不同廠家監(jiān)測前端之間的互聯(lián)互通。

系統(tǒng)中心平臺(tái)與監(jiān)測前端通過IP網(wǎng)絡(luò)連接，系統(tǒng)對(duì)中心平臺(tái)和前端設(shè)備的IP地址進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和分配。

TCP/IP協(xié)議層規(guī)定：系統(tǒng)按照通信網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)和通信方式，發(fā)送方將數(shù)據(jù)逐層向下傳遞，到達(dá)接收方后再逐層向上傳遞，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

HTTP協(xié)議層規(guī)定：中心平臺(tái)與前端的數(shù)據(jù)傳輸通信采用非持續(xù)連接類型，通信模式采用“請(qǐng)求—應(yīng)答”方式。根據(jù)通信的具體情況，中心平臺(tái)和前端都可以充當(dāng)通信的“請(qǐng)求方”和“應(yīng)答方”。

XML應(yīng)用層協(xié)議規(guī)定：中心平臺(tái)向前端發(fā)出相關(guān)請(qǐng)求采用異步通信方式，即中心平臺(tái)每次向前端發(fā)出請(qǐng)求的HTTP調(diào)用后，前端對(duì)參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)后立即返回相應(yīng)信息，中心平臺(tái)結(jié)束本次通信，然后前端再執(zhí)行相關(guān)操作，完畢后再通過HTTP調(diào)用向中心平臺(tái)發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換XML文件。

5 結(jié)束語

新疆廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)是新疆首次建立一個(gè)集傳統(tǒng)媒體、新媒體監(jiān)測于一體，技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、反應(yīng)快捷、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、高度自動(dòng)化的廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)，具有遠(yuǎn)程監(jiān)測、專項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)測量、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)告警、數(shù)據(jù)庫管理、信息發(fā)布等功能。

系統(tǒng)建成后能夠?qū)θ珔^(qū)縣以上（含縣級(jí)）播出單位的廣播電視節(jié)目進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測、異態(tài)報(bào)警；可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)未經(jīng)批準(zhǔn)的播出頻道和有害信號(hào)、準(zhǔn)確了解事故位置；及時(shí)發(fā)現(xiàn)播出中的重大停、劣播事故；全面了解廣播電視播出內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，為各級(jí)管理單位提供靈活、快捷、全面、高效、有針對(duì)性的監(jiān)測信息，為全疆的廣播電視安全播出工作提供可靠的科學(xué)依據(jù)，提高新疆廣電局的節(jié)目監(jiān)管水平和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。