重慶高清電視監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)分析

冉 軍，王 駱

（重慶廣播電視監(jiān)測臺(tái)，重慶 401147）

重慶高清電視監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)分析

冉 軍，王 駱

（重慶廣播電視監(jiān)測臺(tái)，重慶 401147）

根據(jù)多年的業(yè)內(nèi)工作經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)從方便使用和維修的角度，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用TS over IP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多媒體的融合監(jiān)管，針對高清轉(zhuǎn)碼后錄像存儲(chǔ)設(shè)計(jì)了磁盤預(yù)分配結(jié)合分時(shí)按區(qū)塊存儲(chǔ)的方案，降低磁盤讀寫頻率并有效解決了磁盤碎片問題，增加磁盤使用壽命；采用標(biāo)準(zhǔn)的H.264/AAC編碼，TS流封裝，解決了Windows下直接播放的問題，板卡設(shè)計(jì)了“零配置”更換。通過一年多部署運(yùn)行，該系統(tǒng)解決了困擾重慶廣播電視監(jiān)測臺(tái)多年的技術(shù)難題。

高清；嵌入式結(jié)構(gòu)；VLC；板卡零配置更換

1 系統(tǒng)總體解決方案

1.1 需求分析

重慶廣電集團(tuán)（總臺(tái)）重慶衛(wèi)視頻道高清信號(hào)播出后，為確保重慶衛(wèi)視高清信號(hào)安全播出，重慶廣電監(jiān)測臺(tái)將建立一套信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)，對該信號(hào)的播出質(zhì)量和效果進(jìn)行監(jiān)測，對節(jié)目內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)聽監(jiān)看。系統(tǒng)建設(shè)的一期工程主要是對重慶衛(wèi)視1路播控高清信號(hào)HD-ASI、1路市有線電視總前端高清信號(hào)（H.264編碼）和1路高清衛(wèi)星信號(hào)（AVS+編碼）進(jìn)行監(jiān)測。其中播控和衛(wèi)星信號(hào)錄像存儲(chǔ)7天，有線信號(hào)錄像存儲(chǔ)1個(gè)月。

根據(jù)以上需求，解決方案如下：

衛(wèi)星高清信號(hào)、播控高清HD-ASI信號(hào)及有線高清信號(hào)分別通過BHQP41多通道DVB-S/S2衛(wèi)星數(shù)字電視監(jiān)測卡、BHA31多通道ASI碼流監(jiān)測打包卡及BHQA68多通道DVB-C有線數(shù)字電視監(jiān)測解擾卡完成所需功能。

重慶廣電監(jiān)測臺(tái)中心機(jī)房分別采用Trini?tyAres-Server廣播電視集中監(jiān)管平臺(tái)服務(wù)器、Trini?tyAres-Display多畫面監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)完成系統(tǒng)的統(tǒng)一管理與前端節(jié)目的多畫面顯示。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

面對信號(hào)監(jiān)測的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、安全性、可靠性等要求，監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)遵循以下原則：

1）穩(wěn)定性、可靠性

整個(gè)系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行，保證解調(diào)、解擾、解碼正常穩(wěn)定，視音頻清晰。

2）擴(kuò)展性

系統(tǒng)利用整體IP架構(gòu)，對于廣電業(yè)內(nèi)的數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)以及全部中波、調(diào)頻等廣播信號(hào)全面支持，利用信號(hào)轉(zhuǎn)碼功能實(shí)現(xiàn)模塊化操作。系統(tǒng)以開放式協(xié)議監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)與其他軟件與實(shí)用設(shè)備的良好對接。

系統(tǒng)具有分布式和業(yè)務(wù)抽象理念，做到業(yè)務(wù)展現(xiàn)和數(shù)據(jù)處理分離，能夠平滑地實(shí)現(xiàn)多種監(jiān)測前端擴(kuò)容。

3）標(biāo)準(zhǔn)化、個(gè)性化

系統(tǒng)在完全遵循總局協(xié)議的基礎(chǔ)上，進(jìn)行協(xié)議層面的完善，使得業(yè)務(wù)處理更加精細(xì)[1-3]。具有良好的開放性，能夠與多種協(xié)議互聯(lián)。

4）安全性

系統(tǒng)具有完善的、安全的、模塊化的訪問機(jī)制，能有效控制不同權(quán)限人員的操作范圍。系統(tǒng)具有認(rèn)證機(jī)制，能有效控制非合法監(jiān)測前端的接入[4-5]。

5）易用性

系統(tǒng)具有良好的易用性，面向不同部門職能的用戶提供對應(yīng)的一體化頁面，能夠在不切換頁面的前提下，完成日常工作。系統(tǒng)對業(yè)務(wù)操作程序進(jìn)行一定簡化，以引導(dǎo)方式完成目標(biāo)輸出，這種方式有效避免了多重配置以及重復(fù)輸入的弊端。

6）易監(jiān)護(hù)

系統(tǒng)可以對維護(hù)信息進(jìn)行整合，檢測設(shè)施能夠做到自動(dòng)診斷自動(dòng)糾錯(cuò)，能夠及時(shí)對不良運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行預(yù)警，有利于工作人員進(jìn)行問題定位。

系統(tǒng)提供零配置更換故障模塊，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，避免維護(hù)人員重復(fù)工作。系統(tǒng)支持批量升級前端軟硬件，作為分布式前端，減少維護(hù)人員的工作，同時(shí)能夠有效避免誤升級、漏升級，為系統(tǒng)功能擴(kuò)展提供便利條件。

1.3 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)拓?fù)鋱D

1.4 系統(tǒng)組成詳述

1.4.1 重慶監(jiān)測臺(tái)中心平臺(tái)系統(tǒng)

1）廣播電視集中監(jiān)管平臺(tái)

中心機(jī)房配置1臺(tái)TrinityAres-Server廣播電視集中監(jiān)管平臺(tái)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對1市和33區(qū)縣分前端監(jiān)測信息進(jìn)行系統(tǒng)整體監(jiān)控；B/S構(gòu)架具有一定優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的分布化管理與網(wǎng)絡(luò)化評測，整合了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測、業(yè)務(wù)分配、數(shù)據(jù)搜索等多元化功能。

錄像存儲(chǔ)在中心平臺(tái)服務(wù)器，有線高清存儲(chǔ)1個(gè)月，播控和衛(wèi)星高清信號(hào)存儲(chǔ)7天。按4 Mbit/s碼率進(jìn)行存儲(chǔ)，所需存儲(chǔ)空間為T=4 Mbit/s×3 600 s× 24 h×30 d÷1 024÷1 024÷8+2×4 Mbit/s×3 600 s×24 h× 7 d÷1 024÷1 024÷8=1.24 Tbyte+0.58 Tbyte=1.82 Tbyte。

2）中心多畫面顯示系統(tǒng)

配置1套TrinityAres-Display多畫面監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，以畫面組合的方式集中展示1個(gè)總前端（1路播控、1路衛(wèi)星和1路有線）和預(yù)留33區(qū)縣前端回傳的共36套高清電視節(jié)目視音頻畫面?？蓪?shí)現(xiàn)重點(diǎn)節(jié)目在各個(gè)前端轉(zhuǎn)播情況的比對監(jiān)看，采用1塊大屏進(jìn)行集中顯示，同時(shí)預(yù)留1塊大屏的顯示能力。

1.4.2 總前端系統(tǒng)

1）衛(wèi)星高清信號(hào)監(jiān)測

配置1塊BHQP41多通道DVB-S/S2衛(wèi)星數(shù)字電視監(jiān)測卡，實(shí)現(xiàn)1路高清衛(wèi)星信號(hào)傳輸、信道監(jiān)測、參數(shù)分析、碼流輸出等功能。

2）播控高清HD-ASI信號(hào)監(jiān)測

配置1塊BHA31多通道ASI碼流監(jiān)測打包卡，實(shí)現(xiàn)1路高清播控HD信號(hào)的TS流監(jiān)測。只需1塊板卡，就能夠?qū)崿F(xiàn)2組8路ASI信號(hào)的傳輸、碼流分析以及TS over IP輸出功能。板卡對已經(jīng)輸入的TS流進(jìn)行R101 290三級錯(cuò)誤預(yù)警；并將輸入的8路TS流打包，在1個(gè)千兆網(wǎng)口輸出。

3）有線高清信號(hào)監(jiān)測

配置1塊BHQA68多通道DVB-C有線數(shù)字電視監(jiān)測解擾卡，實(shí)現(xiàn)1路有線高清數(shù)據(jù)的解碼、排干擾、信號(hào)強(qiáng)度監(jiān)測、碼流預(yù)警以及TSover IP整合輸出功能。

2 系統(tǒng)優(yōu)勢特點(diǎn)

2.1 廣播電視集中監(jiān)管中心系統(tǒng)的優(yōu)勢和特點(diǎn)

1）先進(jìn)的系統(tǒng)構(gòu)架

后臺(tái)數(shù)據(jù)的收集、整理，軟件功能的實(shí)現(xiàn)均采用C/ S架構(gòu)，運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)獨(dú)立性較強(qiáng)，效率較高。

終端業(yè)務(wù)展示利用C/S架構(gòu)具有較高操作性，能夠靈活面向不同用戶展開服務(wù)。

2）規(guī)范化和創(chuàng)新化

本系統(tǒng)利用開放式協(xié)議模式，對總局協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化整合，第三方前端可以無縫接入。

在總局協(xié)議基礎(chǔ)上拓展個(gè)性化業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的操作，如針對具體頻道的轉(zhuǎn)碼碼率設(shè)置、報(bào)警開關(guān)、報(bào)警門限設(shè)置、擴(kuò)充頻道丟失、頻道變更報(bào)警協(xié)議等。

3）模塊化、層次化

（1）監(jiān)管系統(tǒng)以框架形式存在，具有多層運(yùn)行體系以及開放式結(jié)構(gòu)，在不同的業(yè)務(wù)需求下，進(jìn)行定向模塊掛載，使權(quán)限設(shè)置與監(jiān)控更加嚴(yán)密，依照需求進(jìn)行模塊選擇，有利于業(yè)務(wù)的便利開展。

（2）將業(yè)務(wù)展現(xiàn)和數(shù)據(jù)處理分離，監(jiān)管系統(tǒng)完全兼容模擬電視監(jiān)測前端，并且在擴(kuò)充對IPTV、手機(jī)電視等新媒體監(jiān)測前端的接入時(shí)，也能夠平滑實(shí)現(xiàn)。

（3）當(dāng)監(jiān)測前端數(shù)量擴(kuò)容的時(shí)候，無需修改軟件即可接入。

（4）各個(gè)功能模塊具有相對獨(dú)立性，能夠以服務(wù)器運(yùn)行需求進(jìn)行靈活配置，達(dá)到負(fù)載均衡的目的，為未來的系統(tǒng)拓展奠定了基礎(chǔ)。

4）低風(fēng)險(xiǎn)性和高穩(wěn)定性

（1）基于Microsoft.Net Framework3.5框架進(jìn)行功能開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效安全保障，例如信號(hào)加密、身份驗(yàn)證等。

（2）系統(tǒng)通過Web進(jìn)行認(rèn)證，避免了風(fēng)險(xiǎn)登錄情況發(fā)生，從而使平臺(tái)安全性得到保障，實(shí)現(xiàn)了全天候的穩(wěn)定信號(hào)傳輸。

（3）同一用戶相同IP地址多次嘗試登錄失敗，自動(dòng)鎖定賬號(hào)，保護(hù)用戶密碼安全。

（4）提供監(jiān)管系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫的備份策略。

（5）系統(tǒng)建立了完備的錯(cuò)誤探查、跟蹤系統(tǒng)，如果平臺(tái)信號(hào)出現(xiàn)異常，系統(tǒng)能夠?qū)嶋H進(jìn)行排查，并迅速解決問題。

5）業(yè)務(wù)流程化

系統(tǒng)提供良好的權(quán)限機(jī)制，能夠針對不同部門設(shè)置不同的前端和功能權(quán)限。系統(tǒng)提供獨(dú)特的值班頁面，包括面向值班人員的值班管理頁面、面向監(jiān)聽監(jiān)看人員的錄像比對頁面等。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 基于TSover IP多媒體融合監(jiān)管

傳統(tǒng)廣播電視信號(hào)監(jiān)測各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立，無法統(tǒng)一值班管理、系統(tǒng)運(yùn)維、統(tǒng)計(jì)報(bào)表輸出以及不同信號(hào)的比對監(jiān)聽監(jiān)看，因此采用基于TS over IP的多媒體融合監(jiān)管架構(gòu)如圖2所示。

圖2 基于TS over IP的多媒體融合監(jiān)管架構(gòu)

采集測量層板卡實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)統(tǒng)一接入，采集數(shù)據(jù)輸出進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、內(nèi)容收錄、下載，通過控制層實(shí)現(xiàn)視音頻信息、報(bào)警信息匯聚到統(tǒng)一的監(jiān)管平臺(tái)，進(jìn)行業(yè)務(wù)存儲(chǔ)，最終由業(yè)務(wù)管理層進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的視音頻信號(hào)監(jiān)測管理和運(yùn)維管理調(diào)度。

1）采接測量層數(shù)字電視解調(diào)、解擾、監(jiān)測和TS over IP

監(jiān)測解擾卡對信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，對加密節(jié)目進(jìn)行解密，進(jìn)行信道層面、碼流層面的監(jiān)測，并把監(jiān)測結(jié)果通過IP網(wǎng)絡(luò)輸出，同時(shí)監(jiān)測終端把TS碼流按照IP的格式打包成TS over IP，組播到IP網(wǎng)絡(luò)中，供后一級處理，流程如圖3所示。

具體細(xì)分為FPGA模塊、抗干擾模塊、嵌入數(shù)據(jù)分析器、同頻次動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器、模塊、端口接入等。

圖3 監(jiān)測解擾卡的信號(hào)流程

（1）FPGA模塊：該模塊能夠?qū)Σ⑿写a流執(zhí)行換成打包操作，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸與嵌入到數(shù)據(jù)分析器。

（2）抗干擾模塊：該模塊由CIMAX和CA卡組成，將加密碼流進(jìn)行輸出，并增強(qiáng)其抗干擾功能，之后并入FPGA模塊，如果輸入信號(hào)沒有進(jìn)行加密，那么輸出數(shù)據(jù)將不做修改，CIMAX與DSP之間進(jìn)行解碼操作，CA大卡則對小卡信息進(jìn)行讀取并獲得授權(quán)。

（3）嵌入數(shù)據(jù)分析器：該分析器的代碼來源于閃存模塊，并將信號(hào)置入存儲(chǔ)器中進(jìn)行處理，在信息初始化中，通過閃存信息的配置，對FPGA相應(yīng)模塊做出處理，其中包括網(wǎng)絡(luò)地址的分配、組播地址分配、MAC地址、系統(tǒng)運(yùn)行模式等，這些程序完成后，分析器對碼流數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，將其從緩存模式轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)存儲(chǔ)模式，并對該數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行分析。

（4）同頻次動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器：該存儲(chǔ)器主要用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的緩存功能，整合系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，該模塊主要提供處理器運(yùn)行的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，F(xiàn)PGA模塊的數(shù)據(jù)在達(dá)到一定積累量后，就會(huì)將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，在該模塊進(jìn)行后期處理，同時(shí)處理器針對碼流進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析也在這一空間存儲(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端口發(fā)送。

（5）閃存模塊：該模塊能夠存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)核、數(shù)據(jù)庫代碼以及碼流分析等相關(guān)信息，碼流檢測運(yùn)行后，該模塊會(huì)提供處理器所需代碼，并將其置于SDRAM中進(jìn)行計(jì)算，并將配置信息與參數(shù)進(jìn)行配對，處理器將從端口接入獲得配置信息，同時(shí)該信息將會(huì)存儲(chǔ)在閃存模塊。

（6）端口接入：端口接入被劃分為4個(gè)通道，分別為組播數(shù)據(jù)分析、TS流、網(wǎng)絡(luò)地址、配置通道。其中TS流能夠提取處理器的碼流數(shù)據(jù)，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置。組播數(shù)據(jù)分析則能夠?qū)⒋a流檢測數(shù)據(jù)、PSI/SI表格信息、信息通道數(shù)據(jù)等進(jìn)行整合和網(wǎng)絡(luò)傳輸。網(wǎng)絡(luò)地址通道主要針對設(shè)備的工作動(dòng)態(tài)、地址分配以及板卡分類等進(jìn)行配置，并將其納入網(wǎng)絡(luò)組播。配置通道主要接收客戶端信息，并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后轉(zhuǎn)移到處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。模塊關(guān)系圖如圖4所示。

有線數(shù)字電視接收器采用NXP（恩智普）公司的專業(yè)調(diào)諧解調(diào)器（TDA18252+TDA10024）完成，器件在接收處理有線射頻信號(hào)過程中，提供大量的信號(hào)狀態(tài)指標(biāo)。具體檢測指標(biāo)包括射頻信號(hào)鎖定狀態(tài)、信號(hào)電平、調(diào)制誤差比（MER）、誤碼率（BER）、誤差向量幅度（EVM）、載噪比（C/N）、比特信噪比（Eb/N0）、信號(hào)質(zhì)量、頻率偏移、符號(hào)率偏移等。采用符合DVB標(biāo)準(zhǔn)的CAM大卡解擾技術(shù)，解決了數(shù)字電視加密流視音頻監(jiān)測的問題。

圖4 模塊關(guān)系圖

2）平臺(tái)層設(shè)計(jì)

平臺(tái)層由內(nèi)容轉(zhuǎn)碼運(yùn)行維護(hù)、監(jiān)聽監(jiān)看、業(yè)務(wù)管理、業(yè)務(wù)支撐、控制層、內(nèi)容收錄/下載、數(shù)據(jù)分析這6個(gè)模塊構(gòu)成，模塊之間相互獨(dú)立，接口通過HTTP協(xié)議、TSover IP方式、Web API進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

（1）內(nèi)容處理層面包含兩個(gè)角度，一是內(nèi)容落盤存儲(chǔ)，二是數(shù)據(jù)分析。內(nèi)容落盤存儲(chǔ)涉及轉(zhuǎn)碼、收錄和下載處理；數(shù)據(jù)分析涉及EPG分析、網(wǎng)頁分析、視頻異態(tài)分析、音頻異態(tài)分析和特征內(nèi)容分析（包括錯(cuò)播監(jiān)測、廣告監(jiān)測、新聞監(jiān)測等）。

（2）業(yè)務(wù)控制主要完成配置、調(diào)度、匯聚功能，例如收錄、下載任務(wù)調(diào)度、視音頻傳輸路徑調(diào)度、報(bào)警信息匯聚上報(bào)等。

（3）業(yè)務(wù)匯聚是指對各類業(yè)務(wù)的聚合，包含業(yè)務(wù)操作的聚合和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的聚合。業(yè)務(wù)操作的聚合通過后臺(tái)Web服務(wù)來實(shí)現(xiàn)；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的聚合通過多實(shí)例數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。

（4）業(yè)務(wù)管理是指業(yè)務(wù)的表層，包含各類鏈路資源的管理，各類視音頻內(nèi)容的管理，各類電視信號(hào)質(zhì)量、指標(biāo)、合規(guī)性、完整性等方面的監(jiān)管，統(tǒng)一的檢索查詢、統(tǒng)計(jì)報(bào)表，對各類異態(tài)報(bào)警的回看復(fù)核，以及指揮調(diào)度管理等。

（5）報(bào)警與指揮層面主要完成信息的延伸傳遞。一方面，平臺(tái)通過多畫面、全景報(bào)警的方式，利用大屏幕、音響系統(tǒng)、短信等方式將播出故障信息傳遞給值班人員和決策人員；另一方面，決策人員利用指揮調(diào)度平臺(tái)的視頻會(huì)議系統(tǒng)來開展播出安全問題的告知、研討、指導(dǎo)與指揮工作。

2.2.2 磁盤預(yù)分配/分時(shí)按區(qū)塊存儲(chǔ)

傳統(tǒng)電視視音頻錄像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)碼存儲(chǔ)，其存儲(chǔ)特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)量大，存儲(chǔ)節(jié)目比較多，存儲(chǔ)周期一般在一周或者一個(gè)月。采用傳統(tǒng)的文件存儲(chǔ)方式，需要每天進(jìn)行文件刪除操作，長期下來會(huì)產(chǎn)生大量的磁盤碎片，導(dǎo)致存儲(chǔ)訪問速度急劇下降，同時(shí)縮短存儲(chǔ)的壽命。

針對該問題，設(shè)計(jì)了磁盤預(yù)分配/分時(shí)按區(qū)塊存儲(chǔ)的方案。具體方案如下：

1）磁盤預(yù)分配就是按照每個(gè)節(jié)目的存儲(chǔ)要求在存儲(chǔ)上預(yù)先分配好連續(xù)的存儲(chǔ)空間，并預(yù)先建立時(shí)間兩級索引文件。錄像時(shí)系統(tǒng)存儲(chǔ)的音箱數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，以實(shí)踐排序或者文件大小進(jìn)行排序，進(jìn)行磁盤寫入，同時(shí)將索引文件進(jìn)行預(yù)制，然后，將該文件依照既定順序進(jìn)行輸入，這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)磁盤的低頻次寫入，延長其使用壽命，通過索引數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)文件的高效搜索。

2）分時(shí)按區(qū)塊存儲(chǔ)，對文件系統(tǒng)操作并行寫數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致文件系統(tǒng)操作硬盤扇區(qū)跳躍，導(dǎo)致了寫入效率低下，采用并發(fā)節(jié)目分時(shí)控制策略可以有效降低由于并發(fā)導(dǎo)致數(shù)據(jù)寫盤的速率降低。按區(qū)塊提交的方法是解決小數(shù)據(jù)的頻繁提交導(dǎo)致性能降低以及大數(shù)據(jù)提交導(dǎo)致的數(shù)據(jù)延遲矛盾。

以上方案經(jīng)過測試，磁盤存儲(chǔ)效率相對以往提高30%以上，磁盤存儲(chǔ)壽命提升，系統(tǒng)從試運(yùn)行到現(xiàn)在，無任何硬盤更換，原來項(xiàng)目中基本每半年需要硬盤更換，錄像支持實(shí)時(shí)訪問，最小錄像查看延遲5 s內(nèi)。

2.2.3 易管理、易維護(hù)設(shè)計(jì)

為了提高系統(tǒng)可維護(hù)性，在以下5個(gè)方面做了設(shè)計(jì)改進(jìn)：

1）系統(tǒng)采用統(tǒng)一的嵌入式架構(gòu)，為今后一站式升級、維護(hù)與管理創(chuàng)造了條件。

2）嵌入式設(shè)備能夠支持SNMP協(xié)議，使系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定，故障排除更及時(shí)。

3）嵌入式設(shè)備支持SNMP協(xié)議方便故障和運(yùn)行狀態(tài)的維護(hù)。

4）全I(xiàn)P輸入輸出方便實(shí)際接入碼流定位問題環(huán)節(jié)。

5）系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程批量升級，方便維護(hù)軟硬件版本。

6）板卡零成本更換，在板卡設(shè)計(jì)中，需采用獨(dú)立模塊，在板卡進(jìn)行更換時(shí)，模塊將予以保留，以此實(shí)現(xiàn)零配置更換，使系統(tǒng)維護(hù)更便捷，維護(hù)成本有效下降。

2.3 監(jiān)測前端系統(tǒng)優(yōu)勢的特點(diǎn)

2.3.1 支持高清節(jié)目的顯示監(jiān)測

1）完全基于IP構(gòu)建

本系統(tǒng)完全基于IP構(gòu)建，便于信號(hào)的統(tǒng)一調(diào)度，也能夠?qū)π盘?hào)傳輸范圍的增加進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟進(jìn)，使系統(tǒng)施工更為便捷，維護(hù)成本有效降低。同時(shí)該技術(shù)支持UDP，HTTP，RTMP，RTP等傳輸模式，支持TS，F(xiàn)LV等類型封裝格式。

2）高清、標(biāo)清信號(hào)解碼

支持MPEG-2，MPEG-4，AVS，H.264等格式的高清、標(biāo)清信號(hào)解碼；支持MP3，AAC，DRA的音頻數(shù)據(jù)解碼。不同系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多路高清節(jié)目，并且MPEG-2支持5.1聲道伴音進(jìn)行信號(hào)解碼、數(shù)據(jù)監(jiān)測、音柱分色顯示等。立體聲信號(hào)則以左右雙聲道模式獨(dú)立監(jiān)聽，并支持立體電視頻道的監(jiān)看、監(jiān)測與錄像。

3）標(biāo)準(zhǔn)H.264實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼

視頻信號(hào)TS流主要以MPEG-2格式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，以此保證用戶終端獲得畫質(zhì)較高的圖像。但是由于寬帶資源限制，MPEG-2壓縮后，比特率值相應(yīng)增加，所以不適合進(jìn)行后續(xù)處理，H.264能夠以更低的比特率提供相同質(zhì)量的視頻信號(hào)，因此將MPEG-2格式轉(zhuǎn)碼成H.264格式。

采用專業(yè)編碼算法輸出標(biāo)準(zhǔn)的H.264碼流，在客戶端可以通過Windows Media Player或者VLC等通用流媒體播放器直接播放，方便使用。

4）準(zhǔn)確的視音頻數(shù)據(jù)追蹤

支持靜態(tài)畫幅、黑場、視頻索引、解碼錯(cuò)誤、彩場、臺(tái)標(biāo)錯(cuò)置等一般故障的監(jiān)理，同時(shí)能夠?qū)σ纛l進(jìn)行有效監(jiān)控，例如音頻不同步、音量高低失調(diào)等。如果視頻出現(xiàn)故障，系統(tǒng)能夠以幀為單位進(jìn)行檢測，對其進(jìn)行區(qū)域界定。如果音頻出現(xiàn)異常，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確分辨伴音以及雜音，分別對雙側(cè)聲道以及立體聲進(jìn)行監(jiān)測。

2.3.2 廣播電視信號(hào)統(tǒng)一監(jiān)測平臺(tái)

該平臺(tái)采用嵌入式設(shè)備構(gòu)架，能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型的影音數(shù)據(jù)板卡與監(jiān)測機(jī)箱進(jìn)行鏈接，設(shè)置有統(tǒng)一數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)，使全部數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)運(yùn)行，增加操作的靈活性和可塑性，有利于未來廣播電視數(shù)據(jù)技術(shù)的進(jìn)一步拓展，便于實(shí)施更為簡捷的維護(hù)。

通過監(jiān)測信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)打包，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組播，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸更為精準(zhǔn)迅速。各種源代碼數(shù)據(jù)打包后，均能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)封裝。傳輸流技術(shù)的利用，可以將既有數(shù)據(jù)進(jìn)行整合打包，加上UDP等協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)封裝，使拘束傳播更為規(guī)范，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)組播。TS流通過IP組播后，應(yīng)用性更加靈活，可以不受區(qū)域和時(shí)間限制，進(jìn)行節(jié)目的錄制和監(jiān)理，操作極為便捷。一般多數(shù)據(jù)流對于帶寬質(zhì)量有要求，所以千兆以太網(wǎng)已成為該平臺(tái)運(yùn)行基礎(chǔ)。

2.3.3 嵌入式系統(tǒng)構(gòu)架

該設(shè)計(jì)具有高度集成特點(diǎn)，靈活性明顯，機(jī)箱構(gòu)架簡約，具有良好的布局模式。機(jī)箱以4塊不同功能模塊為滿配，模塊裝載以后運(yùn)行，熱插拔功能良好，模塊之間均配置獨(dú)立接口，配備電源備份。該設(shè)計(jì)有利于系統(tǒng)的維護(hù)、運(yùn)行以及升級需要，而且還保證了不同類型模塊與機(jī)箱的兼容性。

3 總結(jié)

該系統(tǒng)的核心監(jiān)測設(shè)計(jì)均采用FPGA+DSP構(gòu)架，該設(shè)計(jì)能夠保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，并能夠提升數(shù)據(jù)處理性能，使硬件優(yōu)勢更為明顯。

該系統(tǒng)于2013年12月安裝調(diào)試完成后投入使用，各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

[1] GY/T 170—2001，有線數(shù)字電視廣播信道編碼與調(diào)制規(guī)范[S].2001.

[2] GY/T 221—2006，有線數(shù)字電視系統(tǒng)技術(shù)要求和測量方法[S].2006.

[3]GY/T 230—2008，數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)信息規(guī)范[S].2008.

[4]GB/T 17975.1—2000，信息技術(shù)運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音信號(hào)的通用編碼第1部分系統(tǒng)[S].2000.

[5]GB/T 17975.2—2000，信息技術(shù)運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音信號(hào)的通用編碼第2部分視頻[S].2000.

TN948

B

??健男

2014-03-26

【本文獻(xiàn)信息】冉軍，王駱.重慶高清電視監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)分析[J].電視技術(shù)，2014，38（16）.