調頻廣播信號傳輸鏈路監(jiān)測系統(tǒng)設計

王 磊

（棗莊電視轉播臺，山東 棗莊 277000）

1 項目概述

棗莊電視轉播臺承擔棗莊市棗莊廣播電視臺的4 套調頻廣播節(jié)目和中央及山東省3 套地面數字電視節(jié)目的覆蓋任務，作為地市級的核心發(fā)射臺，安全播出保障工作的責任尤其重大。

為了更好地貫徹國家廣播電視總局《關于促進智慧廣電發(fā)展的指導意見》中加快智慧廣電安全與監(jiān)管體系建設的要求，更好地提升對調頻廣播安全播出的保障能力，棗莊廣播電視臺技術團隊設計了一套調頻廣播鏈路節(jié)點監(jiān)測系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)的實施，實現對整個調頻廣播傳輸鏈路的全景化監(jiān)管，進一步提高對調頻發(fā)射工作的運維管理手段能力和效率，達到高效、便捷、安全的監(jiān)測監(jiān)管目標。同時，本系統(tǒng)也是下一步將要建設的棗莊電視轉播臺綜合播控監(jiān)控管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)之一，是本臺播出綜合監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，實現系統(tǒng)對調頻廣播信號傳輸鏈路部分的監(jiān)測[1]。

2 建設目標

根據廣播電視安全播出的技術要求以及當前的工作需求，此次項目建設的目標是實現對4 個調頻頻點節(jié)目源信號、入機信號、空收信號的監(jiān)測。4 個頻點的相關信息如表1 所示，具體監(jiān)測內容如下。

表1 棗莊電視轉播臺具體監(jiān)測內容

（1）監(jiān)測4 套調頻發(fā)射機主、備機AES/EBU 信號源及信號傳輸鏈路的各節(jié)點，實現對信號傳輸的全過程監(jiān)控。目前，調頻廣播的每一套節(jié)目信號源都通過兩路光纜和一路數字微波傳輸，南北兩路光纜線路為一主一備，其中北路光纜作為主用信號源，數字微波作為第三備份。監(jiān)測系統(tǒng)需要對光接收機及數字微波的解調信號、切換器輸出信號、發(fā)射機播出信號三個節(jié)點進行監(jiān)測，監(jiān)測的內容包括信號源及空收信號的質量、異常情況出現時信號狀態(tài)的記錄和存儲等[2]。

（2）實現對傳輸鏈路各節(jié)點直觀、可視化的監(jiān)測。系統(tǒng)實時展現各節(jié)目信號源的實際鏈路流程和信號實時流水走向，針對每一個節(jié)點，可選擇是否疊加節(jié)點音頻，并可選擇任意一路音頻信號進行監(jiān)聽，支持對傳輸鏈路上各節(jié)點的設備如音頻處理器、編解碼器、微波接收機及光纖接收機等利用設備提供的通信協議實時工況進行查看。

（3）建立數據庫，實現監(jiān)測數據的存儲，包括正常信號數據、異常信號數據的存儲和查詢，以及對異常信號進行數據分析和比對；對各類監(jiān)控信息生成報表，并對報表進行管理。

3 監(jiān)測系統(tǒng)設計

系統(tǒng)整體的設計思路是：由現場控制級、集中操作監(jiān)視級、綜合信息管理級三層體系結構的集散控制（Distributed System Control，DSC）技術與面向服務的體系結構（Service-Oriented Architecture，SOA）相結合，保障系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，擴展性強。軟件的設計基于Windows 運行環(huán)境，核心代碼采用I/O 復用技術實現對各部分的管理與控制。管理平臺采用模塊化的結構設計，采用瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）加客戶端/服務器（Client/Server，C/S）的架構，B/S 端負責實現系統(tǒng)的配置、管理、查詢及部署任務，C/S 端負責實現各子系統(tǒng)的展示、控制及操作[3-4]。

3.1 系統(tǒng)整體設計

系統(tǒng)總體按照接入層、匯聚層、服務層三層結構組成的網絡設計模式，由調頻節(jié)目監(jiān)測系統(tǒng)、多畫面監(jiān)測報警系統(tǒng)、節(jié)傳鏈路監(jiān)測子系統(tǒng)、多通道信號監(jiān)測主機及其他相關設備組成。接入層由光接收及微波等信號源設備、切換器、AES/EBU 信源編碼卡、FM 調諧編碼卡等設備組成，實現對各節(jié)點信源的采集和編碼；匯聚層由華為三層交換機和路由器組成，實現IP 數據流在以太網中的傳輸；服務層通過網絡實現對匯聚層連接通信，獲取數據進行存儲并實現監(jiān)控所需的各項功能[5]。

系統(tǒng)使用的多通道信號監(jiān)測主機采用插卡式設計，每張板卡獨立工作，維修容易且拓展能力強。同時，系統(tǒng)管理平臺的功能也具備可拓展性，滿足臺站節(jié)目管理、點播、報表統(tǒng)計等功能，系統(tǒng)拓撲如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)拓撲圖

兩路光纜及微波的每一路信號經解調后輸出4路AES/EBU 信號共12 路信號，其中兩組光纜與一路微波傳輸相同節(jié)目的信號源，每三路為一組接入每一套節(jié)目對應的切換器，作為四套調頻發(fā)射機播出的信號源。整改信號傳輸鏈路中，信號輸入端的關鍵節(jié)點有兩個，所以光接收機和微波解調器之后為第一節(jié)點，設置為第一個監(jiān)測點；切換器輸出與發(fā)射機激勵器之間為第二節(jié)點，設置為第二個監(jiān)測點；調諧接收發(fā)射機的播出信號為第三節(jié)點，設置為第三監(jiān)測點。第一、二節(jié)點通過AES 信源編碼卡編碼成mp3 格式的數據流輸出，以單播或組播方式發(fā)送編碼數據流到交換機。

3.2 硬件設備構成

本系統(tǒng)使用4 塊AES/EBU 信號源音頻編碼板卡、1 塊廣播調諧監(jiān)測板卡采集全部所需監(jiān)測的信號，具有良好的冗余與拓展性。這些板卡安裝在MD7000 多通道信號監(jiān)測主機中，實現對調頻廣播的發(fā)射信號、接收解調信號進行監(jiān)測監(jiān)看、對ASI和IP 碼流信號進行碼流信息監(jiān)測。該設備采用插卡式機箱設計，有9 個板卡卡槽，每塊板卡支持4 路音頻采集；機箱為標準4 U 機箱，可處理AES/EBU、模擬音頻/音視頻、ASI、IP、DTMB、模擬電視以及FM/AM 等多種封裝和編碼類型的信號。

設備主要有兩個特點：一是可通過1 臺設備監(jiān)測調頻廣播信號源與空收解調信號，兼容ASI 信號、DTMB 信號，采用插卡式設計，具有9 個板卡卡槽，本方案使用了5 塊板卡，在未來頻點增加或其他信號源及節(jié)點監(jiān)測時只需要增加相應的板卡即可；二是設備易于維護，各路板卡獨立工作，拆卸方便。當某塊板卡出現問題，只需將問題板卡寄回生產廠家維修，其他板卡仍可正常工作，能夠保證其他節(jié)目的正常監(jiān)測。

4 管理軟件系統(tǒng)

節(jié)目監(jiān)測系統(tǒng)采用一臺MD9000 多畫面監(jiān)測服務器運行本監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)采用B/S+C/S 架構設計，通過網絡管理監(jiān)測主機的各個硬件，對其進行設備網絡設置、編碼及傳輸設置以及監(jiān)測設置。通過不同的設置，對所監(jiān)測各路信號的正常范圍和報警界限進行設定，對音頻信號出現的無音頻、音量過高、音量過低等情況進行監(jiān)測報警。當信號鏈路各節(jié)點處于正常工作狀態(tài)，按照預設的程序進行輪巡監(jiān)測。當出現異常信息，系統(tǒng)立即將故障信息畫面顯示到對應的窗口上，同時在畫面疊加顯示告警字符，發(fā)出音頻提示用戶進行故障處理。軟件系統(tǒng)主要具有以下功能。

（1）顯示功能。對鏈路各個節(jié)點的AES 信號通過彩色音柱進行顯示，最多以720×576 的分辨率顯示24 個窗口畫面，同時，系統(tǒng)支持以1 920×1 080的分辨率顯示5 個窗口。屏幕顯示的內容可根據需要靈活布局，可以對全部的監(jiān)控節(jié)點進行隨意組合顯示，對任意的顯示窗口都可以全屏顯示。

（2）數據存儲功能。系統(tǒng)設置常規(guī)監(jiān)測錄音和故障報警觸發(fā)錄音功能，所有的錄音生產數據文件記入數據庫，常規(guī)監(jiān)測錄音的保存時間為一個月，故障信息數據保存一年。

（3）信號質量監(jiān)測及功能。監(jiān)測各個節(jié)點AES信號的誤碼率、信號電平等信息，支持星座圖模式。可任意調整音頻信號故障的時間門限、電平幅度、載波等的閾值。超出設定參數，系統(tǒng)提供故障報警，報警方式為語音提示和顯示窗口提示。

（4）輪詢監(jiān)聽功能。根據工作需要設置不同節(jié)目及節(jié)點的聲音，按照設定的間隔時間輸出音頻信號到監(jiān)聽設備?？稍O定對重點節(jié)目進行實時的不間斷監(jiān)聽，對非重點節(jié)目進行輪巡監(jiān)聽。

5 傳輸鏈路節(jié)點監(jiān)測子系統(tǒng)

傳輸鏈路節(jié)點監(jiān)測子系統(tǒng)作為管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)模塊，實現對整個傳輸鏈路各個節(jié)點進行直觀化的展示。通過仿真方式設計系統(tǒng)界面，把整個信號鏈路傳輸的流程、三個節(jié)點的音頻監(jiān)聽和運行數據記錄等融于子系統(tǒng)中。監(jiān)測系統(tǒng)與監(jiān)控管理系統(tǒng)平臺共享數據庫，實現分級管理，可以直觀方便并實時掌握傳輸鏈路各節(jié)點設備的工作狀態(tài)與集中控制，進一步與即將建設的綜合監(jiān)測管理平臺內的其他子系統(tǒng)合并部署，從而不斷完善本臺對播出管理工作不斷提升的需求。

6 結語

本系統(tǒng)的設計緊緊圍繞棗莊電視轉播臺調頻發(fā)射監(jiān)控工作的實際需求，以分層式結構、模塊化IP 網絡的設計思路，實現了對調頻廣播信號傳輸鏈路各個節(jié)點的實時監(jiān)測，進一步完善了棗莊電視轉播臺原有的調頻廣播播出監(jiān)測系統(tǒng)，有效地幫助技術管理人員和值班人員對調頻節(jié)目播出情況進行高質量的監(jiān)管，極大地提高了技術保障水平和設備維護效率。