衛(wèi)星地球站廣播電視智能監(jiān)測告警管理平臺的設(shè)計與應(yīng)用

王 君 楊婧茹

1.國家新聞出版廣電總局呼和浩特地球站 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070 2.國家新聞出版廣電總局694臺 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010070

1 廣播電視信號監(jiān)測研究的背景

廣播電視監(jiān)測工作在廣播電視節(jié)目傳輸上行的過程中，對節(jié)目播出質(zhì)量和覆蓋效果的改善、以及頻譜資源和廣電事業(yè)的管理，起到了重要的作用，是各廣播電視節(jié)目傳輸單位和監(jiān)測單位進(jìn)行科學(xué)管理的現(xiàn)代技術(shù)手段，是保障廣播電視播出質(zhì)量和覆蓋效果、完善廣播電視系統(tǒng)自我監(jiān)督體制的重要手段。

在廣播電視節(jié)目上行的過程中，經(jīng)常會遭遇到國內(nèi)外反動組織的非法干擾和插播，也會因為大風(fēng)、雨雪等惡劣天氣或線路、設(shè)備異常、損壞等情況而影響節(jié)目正常播出，出現(xiàn)黑屏、靜幀、馬賽克等問題。及時發(fā)現(xiàn)問題并迅速做出判斷、有效進(jìn)行處置是廣電工作人員一直努力的方向。

2 廣播電視智能監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

在地球站節(jié)目上行鏈路中，本系統(tǒng)主要在節(jié)目的傳輸和發(fā)射環(huán)節(jié)進(jìn)行信號監(jiān)測，完成信道、碼流和節(jié)目內(nèi)容的監(jiān)測。它采用先進(jìn)的架構(gòu)監(jiān)測前端，實現(xiàn)了對節(jié)目信號整體流程的監(jiān)測，能極大地提高故障快速定位能力，并配備強(qiáng)大的綜合管理能力。

本系統(tǒng)對地球站廣播電視節(jié)目上行系統(tǒng)傳輸鏈路中的節(jié)目源、大小天線等相關(guān)環(huán)節(jié)的信號進(jìn)行實時采集監(jiān)測，完成節(jié)目視音頻異態(tài)監(jiān)測報警、節(jié)目錄制、節(jié)目多畫面組合顯示、節(jié)目傳輸鏈路信號展示和集中監(jiān)管等功能，并通過一塊電視墻屏幕對所有的畫面進(jìn)行監(jiān)測，實現(xiàn)輪巡功能，如圖1所示。

圖1 廣播電視智能監(jiān)測系統(tǒng)全景圖

該系統(tǒng)提供數(shù)字電視節(jié)目制作、播出和傳輸網(wǎng)絡(luò)各環(huán)節(jié)的信道、碼流、視音頻故障監(jiān)測、監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡(luò)查詢、集中監(jiān)管等功能應(yīng)用，適用于廣電行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)中心、電視臺、廣播電臺、發(fā)射臺、地球站等單位。

3 廣播電視智能監(jiān)測系統(tǒng)框架構(gòu)成

安全運維監(jiān)控子系統(tǒng)、碼流分析子系統(tǒng)、多畫面監(jiān)測報警子系統(tǒng)，三者相輔相成，共同構(gòu)成了廣播電視智能監(jiān)測系統(tǒng)，完成了廣播電視傳輸鏈路中所有信號的監(jiān)測、采集以及異常情況的告警，滿足了地球站值班員“快速反應(yīng)、有效處置”的值班要求。

廣播電視智能監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成主要分為三個層面。

（1）接入層，即信號接入部分。主要功能為通過嵌入式監(jiān)測板卡，完成ASI、DVB-S、ABS-S信號的接入、指標(biāo)測量、TR101_290錯誤監(jiān)測，并將TS碼流以IP化的方式送入監(jiān)測交換機(jī)，由多畫面監(jiān)測服務(wù)器、信道碼流分析軟件進(jìn)行匯總監(jiān)測。

（2）監(jiān)測層，即監(jiān)測信息采集部分。主要功能為通過碼流分析系統(tǒng)軟件采集各類包括TR101_290信息、MER告警等告警信息；同時把清流和解擾后加密流送入多畫面監(jiān)測報警系統(tǒng)，采集視頻故障、音頻故障等視音頻類告警信息。

（3）展示層，即集中匯聚各類信息于一體的部分。主要功能為將所有上兩層的設(shè)備采集的告警信息匯聚于一臺服務(wù)器，進(jìn)行告警信息的集中分析處理；同時，集中管理所有設(shè)備的業(yè)務(wù)配置。如圖2所示。

圖2 廣播電視智能監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成圖

在廣播電視節(jié)目傳輸中，TS流（Transport Stream）主要用來傳輸數(shù)字電視的視頻節(jié)目、音頻節(jié)目和一些用戶信息，它是以包的方式存在的；IP（Internet Protocol）是為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接而設(shè)計的協(xié)議。TS Over IP就是將TS流在以太網(wǎng)上傳輸，并遵循一定的IP協(xié)議，它的主要功能是實現(xiàn)數(shù)字電視傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換和模式轉(zhuǎn)換，通過把數(shù)字電視在網(wǎng)絡(luò)里引出，進(jìn)行業(yè)務(wù)模式的轉(zhuǎn)換和傳輸協(xié)議的轉(zhuǎn)換，使數(shù)字電視節(jié)目以適合寬帶IP網(wǎng)絡(luò)運營的形式輸出。

系統(tǒng)采用了全面的IP化架構(gòu)，既包括傳統(tǒng)的TS Over IP（即將TS在以太網(wǎng)上傳輸，并遵循一定的IP協(xié)議）的監(jiān)測技術(shù)，又包括Screen Over IP的屏幕顯示技術(shù)。TS Over IP技術(shù)在本系統(tǒng)中的具體應(yīng)用為：通過嵌入式監(jiān)測板卡，完成ASI、DVB-S、ABS/S信號的接入、指標(biāo)測量、TR101_290錯誤監(jiān)測，并將TS碼流以IP化的方式送入監(jiān)測交換機(jī)，由多畫面監(jiān)測服務(wù)器、信道碼流分析軟件進(jìn)行匯總監(jiān)測；Screen Over IP技術(shù)在本系統(tǒng)中的具體應(yīng)用為：多畫面監(jiān)測服務(wù)器在對各環(huán)節(jié)各類信號的視音頻進(jìn)行監(jiān)測之后，合成后的畫面及報警信息并不直接通過顯卡輸出，而是將其再打包成IP信號，送入監(jiān)測交換機(jī)，由專門的畫面展示終端設(shè)備來完成顯示。

4 廣播電視智能監(jiān)測系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能

廣播電視智能監(jiān)測系統(tǒng)中管理部分在值班臺建立一個獨立的智能語音報警鏈路圖，通過信號的智能語音報警鏈路圖來展示整個信號環(huán)節(jié)，并且可以一目了然的觀察哪一種信號類型存在報警。智能語音報警鏈路圖是通過建立一個信號的鏈路圖的模板，將每一種信號添加到模板對應(yīng)的環(huán)節(jié)中。某一路的信號環(huán)節(jié)上報警后，對應(yīng)的環(huán)節(jié)反饋到智能語音報警鏈路中，實現(xiàn)智能語音報警鏈路圖展示報警過程。

系統(tǒng)主要從三個方面的創(chuàng)新來解決全面監(jiān)測的問題，智能綜合報警邏輯、全面的告警信息采集、可定制的觸屏調(diào)度終端。

4.1 智能綜合報警邏輯

綜合報警的目的是提高報警的有效性，減少無效告警，增強(qiáng)報警的故障定位能力。實現(xiàn)方式是根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)節(jié)點的信號狀態(tài)信息，經(jīng)過綜合邏輯判斷而得出的報警信息。綜合報警具備客觀準(zhǔn)確的反映系統(tǒng)實時運行狀態(tài)，同時具備故障定位、故障分析能力，在發(fā)生故障時可第一時間提供綜合應(yīng)急參考方案，并伴隨聲音、圖標(biāo)及文字報警提示。

綜合報警功能的實現(xiàn)是根據(jù)設(shè)置好的規(guī)則，對信號及設(shè)備基礎(chǔ)告警進(jìn)行集中分析，給出綜合報警提示，具體提供了以下功能：高度可定制化的綜合報警規(guī)則設(shè)置功能，可根據(jù)監(jiān)測的信號、設(shè)備的名稱、故障類型來定義規(guī)則；支持報警間的多級規(guī)避，簡化規(guī)則設(shè)置的難度。例如可設(shè)置A報警規(guī)避B報警，B報警規(guī)避C報警兩條規(guī)則，即可自動實現(xiàn)A報警規(guī)避C報警的邏輯；支持無關(guān)報警透傳的功能，對于規(guī)則無法覆蓋到的基礎(chǔ)報警，可自動設(shè)置為C類報警，避免因規(guī)則遺漏而導(dǎo)致報警無法報出的情況；所有的綜合報警規(guī)則均提供可視化的配置界面，實時配置實時生效。

4.2 全面的告警信息采集

現(xiàn)在很多地球站業(yè)務(wù)較多，為實現(xiàn)最終系統(tǒng)能夠監(jiān)測所有現(xiàn)有傳輸業(yè)務(wù)，工作人員使用了支持直播星業(yè)務(wù)的嵌入式監(jiān)測卡，此卡可實現(xiàn)信號解調(diào)、信道監(jiān)測、碼流分析、打包輸出等功能，保證信號指標(biāo)采樣與測量的精確度和一致性。

系統(tǒng)實現(xiàn)了對各子系統(tǒng)報警信息的整合，在系統(tǒng)統(tǒng)一架構(gòu)下，系統(tǒng)設(shè)計統(tǒng)一的報警接口，約定了信號、節(jié)目、故障類型、故障的全局唯一標(biāo)識。通過這些唯一標(biāo)識，將不同系統(tǒng)的信號和告警實現(xiàn)了有機(jī)的關(guān)聯(lián)，并最終實現(xiàn)了報警信息通過統(tǒng)一的語音報警平臺輸出，并可在統(tǒng)一平臺匯集、展示、查詢、生成報表的功能，為實現(xiàn)智能綜合報警邏輯提供了基礎(chǔ)。

4.3 可定制化的觸屏調(diào)度終端

系統(tǒng)的全I(xiàn)P化架構(gòu)為各環(huán)節(jié)視音頻的便捷調(diào)度提供了可能，為此本項目開發(fā)了可定制化的觸屏調(diào)度終端軟件與多畫面監(jiān)測軟件配合可實現(xiàn)節(jié)目音視頻內(nèi)容的快速調(diào)度。與地球站業(yè)務(wù)相關(guān)的所有節(jié)目均可利用此終端進(jìn)行調(diào)度查看，想要將任何一條節(jié)目鏈路里面的具體節(jié)目切換至大電視進(jìn)行監(jiān)看時，僅需輕觸界面上的相應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)器，便可從中調(diào)取相應(yīng)節(jié)目，便于值班人員對多個節(jié)目進(jìn)行調(diào)度監(jiān)看。如圖3所示。

圖3 觸屏調(diào)度終端界面效果圖

觸屏調(diào)度終端具備以下功能特點：

（1）可定制化：為滿足業(yè)務(wù)擴(kuò)展的需求，調(diào)度終端軟件的界面布局可以靈活定制，包括分組的維度、展示的名稱，每個分組中包括的頻道信息等，都可以通過配置文件的調(diào)整實現(xiàn)定制化。

（2）便捷性：終端軟件轉(zhuǎn)為觸屏設(shè)計，充分考慮觸屏操作的特點，對可確保在三步以內(nèi)完成所有節(jié)目的調(diào)度顯示。

（3）一致性：調(diào)度終端軟件和監(jiān)測管理平臺共享數(shù)據(jù)，監(jiān)測和調(diào)度任務(wù)可以統(tǒng)一管理。

5 應(yīng)用情況

為解決實際工作中多數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)誤告警多發(fā)，不能有效快速定位相關(guān)故障原因的問題。實際做出如下工作：通過上述三個方面的創(chuàng)新，工作人員在監(jiān)測數(shù)據(jù)更全面、更完整的基礎(chǔ)上，通過將報警分為三個級別：A類、B類、C類。A類為通過靈活的與、或、非綜合策略，按照不同故障現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確的定義的組合報警現(xiàn)象。B類為重要的需要關(guān)注的非嚴(yán)重（規(guī)避A類）現(xiàn)象。C類為未被A類、B類定義的其他告警，C類報警規(guī)則的設(shè)定保證了全面的工作記錄，為實際工作提供了重要的參考手段。

如此設(shè)置三級報警機(jī)制，充分考慮實際工作的需要。建設(shè)完成后運行階段表現(xiàn)良好，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。使整個廣播電視智能告警監(jiān)測系統(tǒng)相對類似系統(tǒng)更為實用，極大便利了各類節(jié)傳單位的值班維護(hù)工作。

結(jié)束語

廣播電視智能監(jiān)測告警系統(tǒng)自開始計劃實施至完成，中間經(jīng)歷了漫長的過程，遇到很多難題，通過不斷的理論學(xué)習(xí)、框架構(gòu)建、思路研討、設(shè)備調(diào)試，系統(tǒng)正式進(jìn)入運行，且試運行效果良好。通過對衛(wèi)星廣播電視各環(huán)節(jié)24小時實時監(jiān)測，能夠準(zhǔn)確及時發(fā)現(xiàn)節(jié)目異態(tài)，并有效減少了誤報警，極大提高了故障排查和處置效率，為值班人員第一時間判斷處理故障提供重要依據(jù)，現(xiàn)已成為保障安全播出的重要輔助工具，有力地保障了衛(wèi)星廣播電視的安全傳輸發(fā)射工作。