調(diào)頻廣播信號傳輸鏈路監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

江大忠

（大連新聞傳媒集團大連廣播電視發(fā)射臺，遼寧 大連 116001）

1 調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)

1.1 調(diào)頻廣播原理

現(xiàn)階段廣播傳輸主要分為調(diào)頻廣播、調(diào)幅廣播與調(diào)相廣播三種，調(diào)頻廣播相較于其他兩種廣播形式，其適用面更為廣泛，自該種形式的廣播誕生開始，就實現(xiàn)了快速發(fā)展，在具體應(yīng)用中，調(diào)頻廣播的原理主要是指工作人員按照調(diào)制信號去改變載波的頻率，所以在整個過程中調(diào)頻波頻率的大小一般由調(diào)制信號的大小而確定，而調(diào)頻波頻率的變化周期也由調(diào)制信號的頻率而確定，但在此過程中調(diào)頻波的振幅并不發(fā)生變化，調(diào)頻波波形形似被不均勻壓縮的彈簧，人們常將英文字母的FM組合作為調(diào)頻波的簡稱[1]。在三種廣播形式中，調(diào)頻廣播與調(diào)相廣播均是通過改變高頻振蕩的相角實現(xiàn)載波頻率的調(diào)節(jié)，故人們將這兩種廣播形式統(tǒng)稱為角度調(diào)制，在具體的應(yīng)用中各項參數(shù)之間的關(guān)系及表達式如下：

調(diào)頻波的瞬時角頻率表達公式及相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系如式（1）所示。

一般情況下，調(diào)頻動作的開展會引發(fā)調(diào)相，但在調(diào)頻廣播形式中調(diào)相與調(diào)頻二者的規(guī)律并不相同，調(diào)頻波的瞬時相位表達公式及相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系如式（2）所示。

其中總相角的表達公式見式（3）。

將式（3）帶入式（2）可得式（4）。

在具體的計算之中，專業(yè)技術(shù)人員?；谡{(diào)頻指數(shù)的物理意義而將其定義為相偏振幅。通過對上述的表達公式與各參數(shù)之間的關(guān)系分析可以明確，調(diào)頻廣播方式中僅與調(diào)制信號幅度的大小存在關(guān)系，與頻率的大小無關(guān)。此外結(jié)合實踐經(jīng)驗可以總結(jié)出調(diào)頻廣播應(yīng)用中所調(diào)制的信號僅起著控制功率分配的作用，調(diào)制信號的本身并不為整個調(diào)頻過程提供功率。

2 調(diào)頻廣播信號傳輸鏈路監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

將上文的理論分析作為基礎(chǔ)將D電視轉(zhuǎn)播臺作為分析案例，結(jié)合該電視轉(zhuǎn)播臺的廣播任務(wù)進行監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，具體如下。

2.1 案例概況

2.1.1 基本情況

D電視轉(zhuǎn)播臺為S市市級的核心廣播信號發(fā)射臺，一直以來均采取調(diào)頻廣播的方式進行信號傳輸，日常負責4套廣播節(jié)目的信號傳輸任務(wù)。為例落實“智慧廣電”的建設(shè)目標，現(xiàn)今需要建設(shè)一個調(diào)頻廣播鏈路節(jié)點監(jiān)控系統(tǒng)用以對4套廣播節(jié)目與3套數(shù)字電視節(jié)目信號傳輸?shù)陌踩M行監(jiān)管，提高D電視轉(zhuǎn)播臺的運維管理能力，為信號傳輸安全及信號傳輸任務(wù)的高質(zhì)高效提供保障。D電視轉(zhuǎn)播臺于近期擬定建設(shè)一個綜合的播控管理系統(tǒng)目標，本文所設(shè)計的調(diào)頻廣播鏈路節(jié)點監(jiān)控系統(tǒng)將會成為綜合播控管理系統(tǒng)其中的一個子系統(tǒng)，主要應(yīng)用于對調(diào)頻廣播信號傳輸鏈路的監(jiān)測[2]。

2.2 設(shè)計思路

本系統(tǒng)的整體設(shè)計思路為DSC+SOA、Windows運行環(huán)境、I/O復(fù)用技術(shù)、B/S瀏覽器和服務(wù)器、C/S客戶端和服務(wù)器。采取此種形式的系統(tǒng)設(shè)計能夠保證監(jiān)測系統(tǒng)具備較強的穩(wěn)定性，且具備一定的拓展性，能夠適應(yīng)日后D電視傳播臺進一步發(fā)展的需求。其中，B/S端主要用于系統(tǒng)配置、系統(tǒng)管理、系統(tǒng)查詢以及系統(tǒng)部署任務(wù)的實現(xiàn)，而C/S端主要用于各子系統(tǒng)展示與操作的實現(xiàn)[3]。

2.3 整體設(shè)計

結(jié)合D電視轉(zhuǎn)播臺建設(shè)目標與監(jiān)測內(nèi)容對該系統(tǒng)進行整體設(shè)計，并在設(shè)計的過程中將系統(tǒng)總體分為三層，具體如圖1所示。

圖1 D電視轉(zhuǎn)播臺調(diào)頻廣播信號傳輸鏈路監(jiān)測系統(tǒng)整體設(shè)計框架圖

為提升系統(tǒng)后期運維的便利性，擬定信號檢測主機選用多通道、插卡式形式，并盡最大的可能性保證每一張板卡均可以實現(xiàn)獨立工作。與此同時采取此種設(shè)計形式也能夠保證系統(tǒng)管理平臺后續(xù)功能的拓展，系統(tǒng)拓撲圖如圖2所示。

圖2 D電視轉(zhuǎn)播臺調(diào)頻廣播信號傳輸鏈路監(jiān)測系統(tǒng)拓撲圖

由圖2所示，光纜1、光纜2與微波信號共同組成一組，并一同接入一個切換器，經(jīng)過解調(diào)后三路信號每路可輸出4路音頻信號。將其作為D電視轉(zhuǎn)播臺4套廣播節(jié)目的信號源。在信號傳輸鏈路的整個過程中主要涵蓋了三個節(jié)點，其中第一、二節(jié)點主要通過編碼卡將信號編碼為MP3格式，并利用單播亦或是組播的方式通過千兆交換機實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出。

2.4 軟件系統(tǒng)

2.4.1 系統(tǒng)運行

D電視轉(zhuǎn)播臺調(diào)頻廣播信號傳輸鏈路監(jiān)測系統(tǒng)的運行所應(yīng)用的服務(wù)器為MD9000，在B/S+C/S架構(gòu)的基礎(chǔ)上相關(guān)工作人員可以通過對系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、編碼設(shè)置、信號傳輸設(shè)置以及監(jiān)測設(shè)置，以不同的設(shè)置對所監(jiān)測的各路音頻信號進行一個實時的監(jiān)控。在監(jiān)控的過程中需要工作人員結(jié)合正常的信號傳輸狀態(tài)設(shè)定一個正常范圍和一個報警接線，其中報警界限主要涵蓋有無音頻、音量高低等。當各路節(jié)點的工作狀態(tài)均保持正常，工作人員應(yīng)按照系統(tǒng)預(yù)設(shè)的程序?qū)σ纛l信號的輸出進行輪巡監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)信號輸出異常則應(yīng)第一時間投放至多畫面監(jiān)測界面上，為音頻故障的及時處理提供有效參照。

2.4.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要具備以下四個功能。其一，顯示功能：該系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中屏幕所顯示的內(nèi)容支持靈活布局的需求，一方面工作人員可以將各個鏈路節(jié)點的監(jiān)控畫面組合顯示，另一方面工作人員可以將各個監(jiān)控畫面全屏顯示。其二，數(shù)據(jù)存儲功能：該系統(tǒng)能夠保存一個月的常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠保存一年的故障監(jiān)測數(shù)據(jù)。其三，質(zhì)量監(jiān)測功能：該系統(tǒng)能夠?qū)σ纛l信號的輸出質(zhì)量進行全過程、可視化監(jiān)測，工作人員僅需設(shè)定正常范圍與報警界限的具體參數(shù)，即可了解D電視轉(zhuǎn)播臺調(diào)頻廣播信號的傳輸狀態(tài)。其四，輪詢監(jiān)聽功能，對于相對重點的節(jié)目—新聞綜合與經(jīng)濟生活的廣播信號傳輸，工作人員可對信號的傳輸質(zhì)量進行不定時不間斷地監(jiān)聽，而對于非重點節(jié)目—交通文藝與音樂廣播的廣播信號傳輸，工作人員可對信號的傳輸質(zhì)量進行輪巡監(jiān)聽。

3 調(diào)頻廣播信號傳輸鏈路監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與運維策略

3.1 設(shè)計層面

相關(guān)技術(shù)人員在設(shè)計調(diào)頻廣播信號傳輸鏈路監(jiān)測系統(tǒng)的過程中首先應(yīng)了解調(diào)頻廣播的原理，并對實地的臺站調(diào)頻廣播監(jiān)測需求進行全面的調(diào)研，且在調(diào)研的過程中還應(yīng)將臺站的設(shè)備、現(xiàn)有資金情況納入考慮范圍，從而保證系統(tǒng)升級與改造工作的順利進展。其次相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)關(guān)注實際臺站調(diào)頻發(fā)射機的類型，是否與其他組件混合使用，如果存在混用的情況，在臺站升級過程中所設(shè)計的監(jiān)測系統(tǒng)中各設(shè)備的選擇應(yīng)保證與臺站其他設(shè)備兼容。最后在系統(tǒng)搭建環(huán)節(jié)中各類器件的選配與安裝較為復(fù)雜，所以技術(shù)人員還應(yīng)將各類接口納入考慮范圍，如數(shù)據(jù)接口、供電接口等，如果能夠從系統(tǒng)原理的層面上進行接口實現(xiàn)設(shè)計，則能夠降低系統(tǒng)搭建的難度。

3.2 運維層面

在監(jiān)測系統(tǒng)投入應(yīng)用之后，相關(guān)工作人員還應(yīng)開展相應(yīng)的運維工作，保證監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測作用得到最大限度地發(fā)揮。首先工作人員應(yīng)秉持正確的工作態(tài)度，一方面，在日常的工作中查看系統(tǒng)的運行情況，保證系統(tǒng)的常態(tài)化運行；另一方面，一旦監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出故障警報，則應(yīng)立即進行故障處理?，F(xiàn)階段國內(nèi)絕大多數(shù)地區(qū)在應(yīng)用該監(jiān)測系統(tǒng)的過程中先后開發(fā)了手機端App，工作人員僅需通過移動智能手機就能夠接收到監(jiān)測系統(tǒng)的報警信息。其次，廣播電臺應(yīng)秉承著與時俱進的態(tài)度，正如本文上述所設(shè)計的監(jiān)測系統(tǒng)，在設(shè)計的初期就已經(jīng)考慮到了后續(xù)播控管理系統(tǒng)的建立與本系統(tǒng)后續(xù)功能的拓展，所以廣播電臺應(yīng)致力于打破現(xiàn)狀，在資金條件、設(shè)備條件、技術(shù)條件允許的情況下，持續(xù)推進“智慧播控”管理，積極借鑒國內(nèi)其他地區(qū)當今監(jiān)測系統(tǒng)框架與設(shè)計思路，從而使監(jiān)測系統(tǒng)在廣播電臺的播控管理發(fā)揮更大作用。

4 結(jié)束語

總體來說該系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用均指向了廣播電臺的安全播出工作，隨著B/S+C/S架構(gòu)的廣泛應(yīng)用，監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系功能將會得到進一步的升級。因研究能力限制本文上述的理論研究仍存在諸多不足之處，在日后的系統(tǒng)改進之中相關(guān)技術(shù)人員仍需結(jié)合具體的廣播電臺實際情況對監(jiān)測系統(tǒng)的功能予以進階、升級?！?/p>