廣播電視監(jiān)測網(wǎng)體系結構和傳輸系統(tǒng)

褚立強

【摘要】本文介紹了廣播電視監(jiān)測網(wǎng)任務和功能，分析了監(jiān)測網(wǎng)的體系結構和傳輸系統(tǒng)，為同行業(yè)者提供參考和借鑒。

【關鍵詞】廣播電視監(jiān)測網(wǎng);體系結構;傳輸系統(tǒng)

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.09.013

1. 監(jiān)測網(wǎng)的任務和功能

廣播電視監(jiān)測是廣播電視事業(yè)建設的基礎性工作;是行使廣播電視政府管理職能的組成部分，是科學管理的現(xiàn)代化手段;是各級廣播電視行政主管部門和電臺技術質(zhì)量評比評判的依據(jù);是維護廣播電視空中電波秩序、保護用戶權益、改善廣播電視覆蓋效果不可或缺的手段。廣播電視節(jié)目傳輸覆蓋到那里，監(jiān)測就到那里，傳輸覆蓋的技術手段不同，監(jiān)測的技術手段也不同。

監(jiān)測網(wǎng)是由廣播電視監(jiān)測設備、傳輸設備、存儲設備、數(shù)據(jù)處理設備和網(wǎng)絡管理設備等組成的系統(tǒng)，完成安全監(jiān)測、質(zhì)量監(jiān)測、內(nèi)容監(jiān)測三大功能。為了保證網(wǎng)絡的可靠運行，要具有網(wǎng)絡管理功能。

安全監(jiān)測是對廣播電視播出信號實時監(jiān)測，及時了解廣播電視的播出情況，發(fā)現(xiàn)未經(jīng)批準播出的頻率頻道和有害干擾，保證廣播電視的播出安全。

質(zhì)量監(jiān)測是通過質(zhì)量監(jiān)測設備監(jiān)測各播出機構的各個播出環(huán)節(jié)的播出質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)停播、劣播等異態(tài)，并核查各播出單位是否按規(guī)定的指標播出。

內(nèi)容監(jiān)測是監(jiān)聽監(jiān)看播出的廣播電視節(jié)目，了解節(jié)目內(nèi)容，核查是否按規(guī)定播出了節(jié)目。

網(wǎng)絡管理是了解監(jiān)測網(wǎng)的運行狀況，對廣播電視安全監(jiān)測設備、質(zhì)量監(jiān)測設備、網(wǎng)絡傳輸設備和電源設備等進行初始化設置，對系統(tǒng)的運行參數(shù)進行調(diào)整，對用戶權限進行管理，進行系統(tǒng)軟件升級等。

2. 監(jiān)測網(wǎng)的體系結構

設計監(jiān)測網(wǎng)的體系結構應考慮的幾個方面

監(jiān)測網(wǎng)是由不同功能的監(jiān)測設備為外圍設備組成的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，完成信號采集、編碼壓縮、數(shù)據(jù)處理、存儲和傳輸?shù)龋且粋€綜合的業(yè)務網(wǎng)絡系統(tǒng)。為保證不同設備、不同應用在同一個網(wǎng)絡下實現(xiàn)互操作性，并滿足業(yè)務需求，必須規(guī)定一些行為準則和定義各個部件要完成的功能，也就是說，要考慮整個網(wǎng)絡的體系結構。在設計監(jiān)測網(wǎng)的體系結構時應考慮以下幾個方面。

需求。監(jiān)測網(wǎng)是一個包括語音、數(shù)據(jù)和實時音視頻等的綜合業(yè)務網(wǎng)絡，又是一個綜合信息管理系統(tǒng)，要完成對廣播電視安全、質(zhì)量和內(nèi)容的監(jiān)測，支持流媒體。

結構模式?？紤]業(yè)務管理的隸屬關系和行政區(qū)域，采用樹型結構，將監(jiān)測網(wǎng)絡劃分為多個層次。盡量減少層次之間的耦合性，便于功能和網(wǎng)絡規(guī)模的擴充。

功能分布。和結構模式一致，各層次的功能采用模塊化設計，上下層之間通過定義的服務接口來實現(xiàn)服務和被服務關系。只要保證功能接口不變，層次內(nèi)的功能可以任意調(diào)整。層次內(nèi)同樣采用模塊化結構設計。

傳輸模式?，F(xiàn)在通常用IP方式。IP支持統(tǒng)計復用，能提高網(wǎng)絡帶寬的利用率。一是租用電路，配置路由器等，建立自己的IP專網(wǎng)。二是租用運營商的傳輸網(wǎng)絡。

服務質(zhì)量。由于IP網(wǎng)絡不提供服務質(zhì)量保證，要保證語音、數(shù)據(jù)和實時音視頻等實時業(yè)務的質(zhì)量，就要合理的劃分帶寬、限制傳輸數(shù)據(jù)速率，保證實時業(yè)務的傳輸帶寬，從而保證服務質(zhì)量。

安全性。IP網(wǎng)絡的端到端是透明的，這種特性保證了網(wǎng)絡的通達性，但影響了網(wǎng)絡的安全性。監(jiān)測網(wǎng)的安全性除了建立IP專網(wǎng)外，還要在網(wǎng)絡配置和軟件設計方面予以考慮。

可管理性。能提供網(wǎng)絡中所有設備的管理功能，包括對監(jiān)測設備、網(wǎng)絡設備和電源設備等，同時還包括監(jiān)測業(yè)務層面的管理，如修改運行圖、設定安全監(jiān)測的頻率范圍等。

3. 監(jiān)測網(wǎng)的三種體系結構

現(xiàn)在的監(jiān)測網(wǎng)都采用樹形結構，并按行政轄區(qū)劃分為不同的層次。在劃分層次的同時也按需求將功能分布在不同的層次。從業(yè)務和網(wǎng)絡管理的集中性和分布性，可將監(jiān)測網(wǎng)的劃分為集中管理結構、分布管理結構、集中和分布管理相結合的結構。

3.1 集中管理結構

集中管理結構的典型代表是全國有線廣播電視監(jiān)測網(wǎng)。全國有線廣播電視監(jiān)測網(wǎng)采用三層結構。

網(wǎng)絡第一層是總局有線電視監(jiān)測中心，擁有最高的權限，能進行業(yè)務管理和網(wǎng)絡管理，如設置全網(wǎng)運行參數(shù)、監(jiān)控全網(wǎng)運行狀態(tài)、處理設備故障、監(jiān)看實時視頻和錄像內(nèi)容、查詢和處理質(zhì)量報警等。

網(wǎng)絡的第二層包括27個省會城市和4直轄市節(jié)點，主要作用是聚合本省的監(jiān)測業(yè)務量，向總局監(jiān)測中心傳輸。具有部分監(jiān)測功能，主要是配合總局有線電視監(jiān)測中心工作，如在總局授權的情況下監(jiān)看實時視頻、查看錄像內(nèi)容、查詢處理質(zhì)量報警等。

網(wǎng)絡的第三層是5個計劃單列市、301個地級市和2880個縣的節(jié)點，為遙控采集前端，安裝在有線廣播電視分配網(wǎng)前端的輸出口，進行信號采集和質(zhì)量監(jiān)測，由總局有線電視監(jiān)測中心控制，向總局有線電視監(jiān)測中心和省級監(jiān)測分中心上傳相關監(jiān)測數(shù)據(jù)，沒有報警和查詢功能。

集中管理結構的優(yōu)點：能集中和統(tǒng)一調(diào)度網(wǎng)絡的資源，更好地協(xié)調(diào)監(jiān)測業(yè)務;能及時掌握全網(wǎng)的運行狀態(tài)。

集中管理結構缺點：管理信息匯聚到管理節(jié)點上，信息量大，對管理節(jié)點的設備和人員要求較高;管理節(jié)點發(fā)生故障會影響全網(wǎng)的工作;不能調(diào)動下級節(jié)點的工作積極性;對傳輸通道要求高。當傳輸通道中斷后，監(jiān)測信息不能上傳。

3.2 分布管理結構

對應集中管理結構，下面以省市縣三級監(jiān)測組網(wǎng)結構介紹分布式管理結構。

網(wǎng)絡的第一級是省監(jiān)測中心，是全網(wǎng)的核心，通過設在設區(qū)市的監(jiān)測站收集全省監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)聽監(jiān)看全省播出情況，管理本級業(yè)務和設備，對下級節(jié)點的業(yè)務和設備沒有管理權限。在省監(jiān)測中心能了解全省的廣播電視播出狀況和監(jiān)測網(wǎng)的運行情況。

網(wǎng)絡的第二級設區(qū)市的監(jiān)測站，負責監(jiān)測本地播出的廣播電視節(jié)目，管理本級業(yè)務和設備，并會聚本轄區(qū)的監(jiān)測業(yè)務量向省監(jiān)測中心傳送。在市監(jiān)測站，能了解全市（包括市轄縣）的播出狀況和本轄區(qū)設備的運行狀況。

網(wǎng)絡的第三級節(jié)點是縣遙控采集站，負責本縣的廣播電視節(jié)目監(jiān)測，匯聚本縣的監(jiān)測業(yè)務量向市監(jiān)測站傳送，可管理本級監(jiān)測業(yè)務和設備，能了解本縣廣播電視播出情況。

分布管理結構的優(yōu)點：實現(xiàn)分級管理，各級獨立管理本級的業(yè)務和設備;各級的自主性強，能調(diào)動工作積極性;對傳輸通道的要求低，傳輸通道的中斷，對監(jiān)測業(yè)務的影響小;靈活性高，各級可以根據(jù)自己的要求，設定監(jiān)測業(yè)務。

分布管理結構的缺點：人員投入大，各級都要有自己的管理和維護隊伍;投資高，由于各級的功能完善，自成體系，系統(tǒng)的投入較大，且人員費用高;不便于系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，發(fā)揮整體的優(yōu)勢。

3.3 集中管理和分布管理結合的結構

集中式與分布式相結合的管理結構，和分布式管理結構相比，增加如下功能：在省監(jiān)測中心增加對市縣業(yè)務和設備的管理功能;在市監(jiān)測站增加對縣級遙控采集前端的管理功能;下級節(jié)點要接受上級節(jié)點的管理。

集中式與分布式相結合的管理結構即能體現(xiàn)網(wǎng)絡的整體優(yōu)勢，發(fā)揮各級的工作積極性，又能降低對傳輸通道的要求，是現(xiàn)在監(jiān)測網(wǎng)的發(fā)展趨勢。缺點是投資較高。

4. 傳輸系統(tǒng)

傳輸系統(tǒng)和體系結構一致，為樹形結構，是采用交換機、路由器等構建的獨立的IP網(wǎng)絡，完全基于TCP/IP協(xié)議，所有監(jiān)測數(shù)據(jù)均以數(shù)據(jù)包的方式傳送。下面以省市縣三級網(wǎng)絡結構為例說明傳輸系統(tǒng)的設計原理。

網(wǎng)絡采用路由器組網(wǎng)模式，省監(jiān)測中心路由器采用22個E1接口（每個市2個E1）與地市路由器連接。省監(jiān)測中心、各市監(jiān)測站和縣遙控采集站的設備通過以太網(wǎng)交換機連接到路由器。

監(jiān)測網(wǎng)作為一個獨立的IP網(wǎng)絡設計，采用私有IP地址段，能夠滿足對內(nèi)和對外通信需求。在設計時省監(jiān)測中心和市監(jiān)測站預留出與縣遙控采集站的接口（縣遙控采集站暫不安裝），以便網(wǎng)絡擴容。

監(jiān)測網(wǎng)采用靜態(tài)路由器設計的方法。由于監(jiān)測網(wǎng)絡業(yè)務都是省監(jiān)測中心和市級監(jiān)測站之間的通信業(yè)務，各市之間沒有直接的通信業(yè)務，且業(yè)務和路由固定，因此采用靜態(tài)路由設計的方法。在省監(jiān)測中心設置1個路由器，配置到各市的各個業(yè)務網(wǎng)段（包括查詢網(wǎng)段、工作站網(wǎng)段）的靜態(tài)路由，每個業(yè)務網(wǎng)段需要一條靜態(tài)路由。在11個市的路由器（每個市1臺），配置各市到省監(jiān)測中心各個業(yè)務網(wǎng)段（包括服務器網(wǎng)段、查詢網(wǎng)段、工作站網(wǎng)段）的靜態(tài)路由，每個業(yè)務網(wǎng)段需要一條靜態(tài)路由。

為提高網(wǎng)絡性能、簡化網(wǎng)絡管理、節(jié)約投資，將網(wǎng)絡中的所有設備按功能和通信量劃分為多個虛擬網(wǎng)絡（VLAN）。

IP地址的合理規(guī)劃是保證網(wǎng)絡順利運行和網(wǎng)絡資源有效利用的關鍵。IP地址的規(guī)劃應該考慮減少對各種資源（內(nèi)存、CPU的處理能力以及網(wǎng)絡帶寬等）的需求、有利于IP地址空間的合理使用、優(yōu)化業(yè)務流量的分布、有利于故障診斷等因素。

河北省廣播電視監(jiān)測網(wǎng)建立在SDH或DWDM網(wǎng)絡上，選用一個B類的私有地址空間（172.16.0.0-172.16.255.255）作為全省聯(lián)網(wǎng)使用。

（1）省市聯(lián)網(wǎng)占用前兩個C類網(wǎng)段（172.16.0.0-172.16.1.255）。（2）同一區(qū)域（省會監(jiān)測網(wǎng)和各市監(jiān)測站等）的IP地址連續(xù)分配。（3）市縣聯(lián)網(wǎng)占用本市IP地址的第一個C類地址。（4）省監(jiān)測中心、市監(jiān)測站和縣采集站的不同類設備，IP地址分開，同類設備的IP地址連續(xù)分配。（5）使用子網(wǎng)掩碼，區(qū)分不同子網(wǎng)。（6）為各類地址留有一定的備份。

河北省廣播電視監(jiān)測網(wǎng)傳送的數(shù)據(jù)主要是實時視頻和音頻數(shù)據(jù)，用VLAN劃分邏輯子網(wǎng)，可以將大量的廣播數(shù)據(jù)流量限制在子網(wǎng)內(nèi)部。但是子網(wǎng)間的互通必須經(jīng)過必要的路由處理，這樣既保證了安全、減少了廣播信息流量又有利于地址管理。

河北省廣播電視監(jiān)測網(wǎng)所有設備位置固定，在省監(jiān)測中心、省會監(jiān)測系統(tǒng)和各市監(jiān)測站都采用24端口的三層交換機，交換機通過100M/1000M端口和路由器連接，適合采用基于端口方式劃分VLAN。根據(jù)不同的業(yè)務類型和業(yè)務流量，將系統(tǒng)內(nèi)的監(jiān)測設備劃分為若干VLAN，同一VLAN的端口可以互換，不同VLAN之間的端口不能互換。

5.結束語

綜上所述，廣播電視監(jiān)測網(wǎng)承擔廣播電視政府管理的重要職責，為廣播電視行業(yè)發(fā)展提供了關鍵指導作用，是維護廣播電視行業(yè)安全播出的不可或缺的手段。設計合理的監(jiān)測網(wǎng)體系結構可以為省級監(jiān)測中心節(jié)約成本，提升監(jiān)測網(wǎng)性能，提高管理水平，更好的為廣播電視監(jiān)管機構提供服務。