淺述DTMB無(wú)線(xiàn)發(fā)射信源智能化監(jiān)播系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

梁亞輝

（廣西廣播電視技術(shù)中心賀州分中心，廣西 賀州 542899）

0 引 言

隨著自然環(huán)境變化、設(shè)備器材故障以及人為操作疏忽等情況的發(fā)生，如何搭建并逐步完善基于無(wú)線(xiàn)發(fā)射信源的監(jiān)播系統(tǒng)成為值得深入研究的問(wèn)題。基于數(shù)字電視地面廣播（Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)播系統(tǒng)的自主式分析、智能化決策以及自動(dòng)化執(zhí)行，利用傳輸流（Transport Stream，TS）介入信號(hào)數(shù)據(jù)端的應(yīng)用層完成指令控制，即在全域各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中設(shè)置比例-積分-微分（Proportion-Integration-Differentiation，PID）數(shù)據(jù)表鏈，并在終端的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中自動(dòng)識(shí)別該表鏈，同步提取參數(shù)后轉(zhuǎn)換為應(yīng)急信源系統(tǒng)進(jìn)行傳輸。相較于傳統(tǒng)應(yīng)急廣播系統(tǒng)中的監(jiān)控功能，DTMB無(wú)線(xiàn)發(fā)射信源智能化監(jiān)播系統(tǒng)無(wú)須新建數(shù)據(jù)鏈路，穩(wěn)定性更高且能夠適應(yīng)不同的工作模式，可擴(kuò)展性更好。近年來(lái)，國(guó)家廣電系統(tǒng)正不斷推進(jìn)DTMB系統(tǒng)與應(yīng)急廣播系統(tǒng)的融合建設(shè)[1]?！兜孛鏀?shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》中明確全國(guó)將全面、系統(tǒng)建成使用DTMB無(wú)線(xiàn)發(fā)射信源廣播覆蓋網(wǎng)，并同步實(shí)現(xiàn)監(jiān)播系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化。

1 監(jiān)播系統(tǒng)建設(shè)的基本思路

基于DTMB技術(shù)實(shí)現(xiàn)的監(jiān)播系統(tǒng)一般應(yīng)具備無(wú)線(xiàn)信源發(fā)射接收、緊急信息分發(fā)處理、分布式網(wǎng)絡(luò)中心自動(dòng)控制、自適應(yīng)終端響應(yīng)以及信息數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)等功能。在實(shí)際信號(hào)處理方面，TS碼流與應(yīng)急廣播信號(hào)可以由傳感器采集后同步處理，經(jīng)同一信道輸出。首先，混合信號(hào)需要完成模擬/數(shù)字（Analog /Digital，A/D）轉(zhuǎn)換，得到基本流（Elementary Stream，ES）后進(jìn)入頻率復(fù)用器進(jìn)行過(guò)濾和匹配，并封裝成TS碼流。其次，通過(guò)DTMB調(diào)制成射頻信號(hào)，在發(fā)射終端輻射出去。最后，接收終端收到信號(hào)后通過(guò)逆變換解碼得到原始信號(hào)，并使數(shù)據(jù)信號(hào)本身能夠滿(mǎn)足廣播信號(hào)接收標(biāo)準(zhǔn)[2-4]。具體信號(hào)融入與信息流轉(zhuǎn)如圖1所示。

圖1 信號(hào)融入與信息流轉(zhuǎn)

通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換得到自適應(yīng)的應(yīng)急廣播信號(hào)后，需要進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)的降干擾和封裝處理，并通過(guò)信息流配置得到便于完成信號(hào)傳輸?shù)膽?yīng)急廣播數(shù)據(jù)表。依據(jù)智能管理系統(tǒng)對(duì)終端信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)要求，可以依據(jù)遠(yuǎn)程控制指令切換節(jié)目信號(hào)，從而完成緊急廣播信息的同步。與此同時(shí)，通過(guò)指令控制異步串行接口（Asynchronous Serial Interface，ASI）完成TS碼流的硬件切換，此時(shí)應(yīng)急信號(hào)的傳輸將完全取代日常信息的發(fā)布[5]。

2 DTMB無(wú)線(xiàn)發(fā)射信源智能化監(jiān)播系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

異地信號(hào)接收DTMB信號(hào)能夠有效降低因信號(hào)傳輸距離過(guò)遠(yuǎn)導(dǎo)致的時(shí)延或干擾較大等問(wèn)題，前提是需要架設(shè)指定的信息傳輸通路。通過(guò)光纖完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)面的網(wǎng)絡(luò)傳輸，避免由于噪聲或干擾等造成應(yīng)急信號(hào)無(wú)法有效傳輸。異步DTMB信號(hào)傳輸鏈路如圖2所示。

圖2 異步DTMB信號(hào)傳輸鏈路

2.1 信號(hào)傳輸流程和技術(shù)實(shí)現(xiàn)前提

通常情況下，DTMB信源的異地同步接收與數(shù)據(jù)復(fù)用可以通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)。對(duì)于應(yīng)急信源節(jié)目進(jìn)行編碼，插入數(shù)據(jù)碼流，得到基于（Audio Video coding Standard，AVS）+信號(hào)制式的數(shù)據(jù)碼流，便于進(jìn)行遠(yuǎn)距離同步傳輸。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)復(fù)用，間接選擇衛(wèi)星傳輸通路作為復(fù)用信道，通過(guò)自適應(yīng)的信道優(yōu)化選擇和組建會(huì)話(huà)初始協(xié)議（Session Initiation Protocol，SIP）信號(hào)單頻網(wǎng)，將TS碼流介入信號(hào)數(shù)據(jù)并傳輸至發(fā)射終端。接收IP化的數(shù)字信號(hào)，同步轉(zhuǎn)化為ASI碼流信號(hào)并調(diào)制到射頻段。此外，自動(dòng)適配選擇切換裝置，完成信號(hào)發(fā)射的準(zhǔn)備工作。整個(gè)信號(hào)傳輸鏈路中需要進(jìn)行兩次自適應(yīng)的信號(hào)切換，以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互和存儲(chǔ)的需求[6]。

2.2 智能監(jiān)播系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

基于DTMB無(wú)線(xiàn)發(fā)射信源的TS碼流數(shù)據(jù)格式傳輸機(jī)制可以同步完成省、市、縣多線(xiàn)路、多層級(jí)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)綜合處理和分次處置，同步支撐數(shù)據(jù)端的實(shí)時(shí)交互和分區(qū)響應(yīng)。智能化監(jiān)播系統(tǒng)體系化設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 智能化監(jiān)播系統(tǒng)體系化設(shè)計(jì)架構(gòu)

監(jiān)播系統(tǒng)是整個(gè)應(yīng)急廣播系統(tǒng)的核心部分，是系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵和重要基礎(chǔ)。智能化的處理機(jī)制主要承擔(dān)日常廣播電視節(jié)目的內(nèi)容分析和實(shí)時(shí)傳輸、應(yīng)急廣播信號(hào)的無(wú)縫介入和智慧管控、信號(hào)通路的切換和管理、子系統(tǒng)的運(yùn)維和地區(qū)信號(hào)覆蓋的其他需求等。

與省市級(jí)應(yīng)急廣播電視節(jié)目的信號(hào)傳輸鏈路相似，智能監(jiān)播系統(tǒng)需要進(jìn)一步經(jīng)過(guò)編碼器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換和編碼處理，將其轉(zhuǎn)化為可供應(yīng)急信道傳輸機(jī)制使用的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。省市級(jí)信號(hào)傳輸鏈路為通用數(shù)據(jù)接口→ASI→信號(hào)復(fù)用設(shè)備→信號(hào)封裝→TS碼流→信號(hào)激勵(lì)設(shè)備→RS數(shù)據(jù)流→信號(hào)輸出端，能夠在智能化信號(hào)處理中心完成實(shí)時(shí)同步和處理。縣鎮(zhèn)村級(jí)的應(yīng)急信號(hào)流TS/IP可以經(jīng)過(guò)一組多路信號(hào)復(fù)用設(shè)備后完成適配工作，其信號(hào)傳輸鏈路為T(mén)S/IP→信號(hào)復(fù)用設(shè)備→TS碼流→信號(hào)輸出端。縣鎮(zhèn)村級(jí)的應(yīng)急廣播信號(hào)通過(guò)信號(hào)上升通道完成系統(tǒng)授權(quán)，可以在智能監(jiān)播系統(tǒng)中完成信號(hào)的一系列設(shè)置，包括信號(hào)分析、處置、授權(quán)、同步、復(fù)用、封裝以及傳輸?shù)萚7,8]。

2.3 分平臺(tái)架設(shè)和下級(jí)通路構(gòu)建

為了便于同步監(jiān)播系統(tǒng)的運(yùn)行，通常在縣級(jí)廣播電視臺(tái)站建設(shè)分站和子系統(tǒng)，用來(lái)對(duì)接上級(jí)的日常信號(hào)轉(zhuǎn)播和應(yīng)急信號(hào)介入，并根據(jù)上級(jí)指令對(duì)覆蓋區(qū)域進(jìn)行遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)時(shí)間的定向傳輸和播放。此時(shí)，需要在建設(shè)的分平臺(tái)中新增編解碼器、信號(hào)處理終端、智能控制系統(tǒng)與工作臺(tái)站。分平臺(tái)的信號(hào)處理與主平臺(tái)的信號(hào)流轉(zhuǎn)和處置過(guò)程有所不同，主要體現(xiàn)在信號(hào)的傳輸機(jī)制不同，即需要在流轉(zhuǎn)前完成數(shù)據(jù)交互，然后再通過(guò)信號(hào)流轉(zhuǎn)鏈路完成應(yīng)急廣播信號(hào)的傳輸和發(fā)布。能監(jiān)播系統(tǒng)分平臺(tái)的數(shù)據(jù)通路拓?fù)淙鐖D4所示。

圖4 智能監(jiān)播系統(tǒng)分平臺(tái)的數(shù)據(jù)通路拓?fù)?/p>

通過(guò)多平臺(tái)分發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)制內(nèi)IP化雙向網(wǎng)的村鎮(zhèn)級(jí)應(yīng)急廣播信號(hào)的全域覆蓋，利用實(shí)時(shí)消息傳輸協(xié)議（Real Time Messaging Protocol，RTMP）、實(shí)時(shí)流傳輸協(xié)議（Real Time Streaming Protocol，RTSP）數(shù)據(jù)格式完成信號(hào)轉(zhuǎn)錄，并將其同步在編解碼的智能一體化分系統(tǒng)中，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急廣播網(wǎng)的自主式檢測(cè)、采集、分析、分發(fā)以及共享等[9,10]。

2.4 DTMB無(wú)線(xiàn)發(fā)射信源智能化監(jiān)播系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

以某市級(jí)廣播電視臺(tái)搭建的DTMB無(wú)線(xiàn)發(fā)射信源智能化監(jiān)播系統(tǒng)為例，主信號(hào)發(fā)射源與縣級(jí)主用的兩組發(fā)射臺(tái)站的間距為30 km，可以歸為遠(yuǎn)距離異地分布式信號(hào)源。此時(shí)，兩組臺(tái)站發(fā)射同一類(lèi)型信號(hào)。為了能夠在信號(hào)復(fù)用過(guò)程中提高系統(tǒng)智慧型運(yùn)維的安全性、穩(wěn)定性以及持續(xù)性，完善上行/下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈]環(huán)路徑。信號(hào)采集與分析模塊實(shí)時(shí)完成傳輸信道中的節(jié)點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)，有效對(duì)接DTMB無(wú)線(xiàn)發(fā)射信源的信號(hào)制式，以便完成編碼、異構(gòu)、重組碼流、封裝以及發(fā)送至發(fā)射端等。在接收端收集多路應(yīng)急信號(hào)的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)生成信號(hào)頻譜，便于判定信號(hào)質(zhì)量、系統(tǒng)工作狀況等。通過(guò)板卡完成智能化的預(yù)警門(mén)限設(shè)置，高效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部問(wèn)題的自主式發(fā)現(xiàn)、判定及決策。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)DTMB無(wú)線(xiàn)發(fā)射信源智能化監(jiān)播系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，分析了監(jiān)播系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)和智能化技術(shù)應(yīng)用的可行性，并給出了基于DTMB無(wú)線(xiàn)發(fā)射信源的TS碼流數(shù)據(jù)格式傳輸機(jī)制下的技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑和監(jiān)播系統(tǒng)建設(shè)方案，從分平臺(tái)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)方面驗(yàn)證了智能化監(jiān)播系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，具有一定的借鑒意義，為未來(lái)智慧臺(tái)站建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。