勇于嘗試衛(wèi)星電視全數(shù)字化監(jiān)測新理念

基于IP組播的衛(wèi)星電視節(jié)目流智能監(jiān)測系統(tǒng)為國家廣播電影電視總局五七三臺建設(shè)完成的衛(wèi)星電視全數(shù)字化智能監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備完善的自動化監(jiān)測機(jī)制，能夠智能判斷電視節(jié)目的故障環(huán)節(jié)，為衛(wèi)星廣播電視安全播出工作提供了高效、快捷、現(xiàn)代化的監(jiān)測平臺。

隨著廣播電視事業(yè)的發(fā)展，衛(wèi)星廣播電視信號的監(jiān)測工作也越來越重要，根據(jù)中央及國家廣電總局領(lǐng)導(dǎo)對衛(wèi)星廣播電視監(jiān)測工作的整體要求，監(jiān)測工作應(yīng)及時掌握衛(wèi)星廣播電視節(jié)目安全播出效果與信號質(zhì)量，對異常情況進(jìn)行自動報(bào)警，并實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星廣播電視信號監(jiān)測業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)處理的自動化和智能化等。近年來，衛(wèi)星電視節(jié)目數(shù)量在不斷增加，以往的監(jiān)測系統(tǒng)采用的是基于模擬音視頻的監(jiān)測方式，但是這種監(jiān)測模式存在系統(tǒng)連接復(fù)雜、設(shè)備使用量大、系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜等問題。鑒于電視節(jié)目質(zhì)量監(jiān)測是衛(wèi)星廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)的重要功能和技術(shù)創(chuàng)新體現(xiàn)，五七三臺結(jié)合了監(jiān)測工作的特點(diǎn)并充分分析了當(dāng)前數(shù)字衛(wèi)星廣播電視的技術(shù)特點(diǎn)、數(shù)字衛(wèi)星接收設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻編碼技術(shù)、存儲技術(shù)等諸多因素，于2006年開發(fā)研制了基于IP組播的衛(wèi)星電視節(jié)目流智能監(jiān)測系統(tǒng)。

衛(wèi)星電視全數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)采用了新理念，新技術(shù)，新設(shè)備，建立起來一套全數(shù)字的，基于IP傳輸?shù)牧髅襟w監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測規(guī)模大、功能完善、配置靈活、可擴(kuò)展能力強(qiáng)，目前對國內(nèi)上行的所有衛(wèi)星電視（8顆衛(wèi)星、70個載波、264路電視節(jié)目）進(jìn)行7*24的全天候監(jiān)測，并且根據(jù)工作任務(wù)需要，可方便的增加或減小監(jiān)測范圍。該系統(tǒng)具有衛(wèi)星電視節(jié)目實(shí)時集中監(jiān)測，音視頻異態(tài)自動報(bào)警，電視節(jié)目實(shí)時采集和存儲，報(bào)警信息存儲和查看，自動監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備狀態(tài)，智能化的業(yè)務(wù)控制與應(yīng)用，監(jiān)測數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計(jì)分析等功能。具備完善的自動化監(jiān)測機(jī)制，能夠智能判斷電視節(jié)目的故障環(huán)節(jié)，為衛(wèi)星廣播電視安全播出工作提供了高效、快捷、現(xiàn)代化的監(jiān)測平臺。

該系統(tǒng)采用IP組播方式傳輸衛(wèi)星電視節(jié)目流，集衛(wèi)星電視節(jié)目視音頻的實(shí)時監(jiān)測和自動報(bào)警、軟件方式多畫面顯示、電視節(jié)目實(shí)時采集和存儲、監(jiān)測數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計(jì)分析、監(jiān)測業(yè)務(wù)統(tǒng)一管理等功能于一體。系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的數(shù)字-模擬-數(shù)字的傳統(tǒng)監(jiān)測模式，在全國首次大膽地嘗試了新型的基于IP傳輸?shù)男l(wèi)星電視全數(shù)字化的節(jié)目流監(jiān)測理念，采用了新技術(shù)建立起來一套從接收解調(diào)-解碼-監(jiān)測-編碼-存儲全數(shù)字化的監(jiān)測系統(tǒng)。提升流媒體監(jiān)測的技術(shù)性能，實(shí)現(xiàn)復(fù)用TS流的靈活監(jiān)測，系統(tǒng)的集成化程度大大提高，提升了系統(tǒng)開銷，同時還提高了系統(tǒng)可靠性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。該系統(tǒng)還采用硬件解調(diào)、解密，軟件解碼顯示、監(jiān)測，軟件采集轉(zhuǎn)碼，監(jiān)測信息集中存儲和管理，這些環(huán)節(jié)全部數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，將信息整合到單條線路和單個網(wǎng)絡(luò)上。另外，系統(tǒng)綜合各類電視節(jié)目的報(bào)警狀態(tài),能夠智能分析和判斷出異態(tài)節(jié)目的故障環(huán)節(jié)，自動關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理環(huán)節(jié)，大大減少了對人員的依賴性，減輕了勞動強(qiáng)度。系統(tǒng)中考慮到大量電視節(jié)目流的傳輸將整個網(wǎng)絡(luò)重新規(guī)劃，利用VLAN及三層交換對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行邏輯分割，引入組播數(shù)據(jù)，通過端口匯聚，提供更高的帶寬,提高了網(wǎng)絡(luò)安全性和穩(wěn)定性。

基于IP組播的衛(wèi)星電視節(jié)目流智能監(jiān)測系統(tǒng)具有以下主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：1.在國內(nèi)外首次創(chuàng)建了基于IP組播的衛(wèi)星電視節(jié)目流智能監(jiān)測系統(tǒng)，為衛(wèi)星廣播電視安全播出工作提供了高效、快捷、現(xiàn)代化的專業(yè)監(jiān)測平臺。2.監(jiān)測的節(jié)目源采用MPEG2 TS Over IP和IP組播方式，改變了傳統(tǒng)的模擬視音頻的方式，衛(wèi)星接收機(jī)只需輸出TS即可。3. 將傳統(tǒng)的“數(shù)-模-數(shù)”轉(zhuǎn)換變?yōu)椤皵?shù)-數(shù)”轉(zhuǎn)換，采集轉(zhuǎn)碼全部在數(shù)字層完成。提高了轉(zhuǎn)碼效率，使最終生成的音視頻效果更好。同時減少了中間環(huán)節(jié)，提高了可靠性。4. 多畫面大屏顯示和監(jiān)測采用直接通過網(wǎng)絡(luò)接收傳輸?shù)腡S流，實(shí)現(xiàn)數(shù)字層面的顯示，實(shí)現(xiàn)了TS、ES和畫面解碼多層面連貫性監(jiān)測。5. 系統(tǒng)綜合各類電視節(jié)目的報(bào)警狀態(tài)、衛(wèi)星電視節(jié)目傳輸路由和播出機(jī)構(gòu)的類別等信息，能夠智能分析和判斷出異態(tài)節(jié)目的故障環(huán)節(jié)，自動關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理環(huán)節(jié)，大大提高了監(jiān)測效率和準(zhǔn)確性。

該系統(tǒng)自2006年8月試用，2007年8月正式使用以來，功能不斷完善，操作方便、靈活，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。如今系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在廣電總局五七三臺和五五三臺，并在 “十七大”、“兩會”、“北京奧運(yùn)會”及“殘奧會”等重要保證期間以及“冰凍雪災(zāi)”、“3.14”事件和“5.12”汶川特大地震等特殊時期的衛(wèi)星廣播電視安全播出監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用。第一時間監(jiān)測到從節(jié)目制作、播出、傳輸?shù)缴闲械雀鳝h(huán)節(jié)的異態(tài)，及時溝通，挽救了多起播出事故。系統(tǒng)已將包括8顆衛(wèi)星、70個載波、264路電視節(jié)目的衛(wèi)星電視監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時傳送至總局安全播出調(diào)度中心、總局各直屬衛(wèi)星地球站、直播衛(wèi)星公司等，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測資源共享。鑒于該系統(tǒng)2006年起應(yīng)用，所采用的IP傳輸?shù)墓?jié)目流監(jiān)測模式具有新理念、新技術(shù)，運(yùn)行穩(wěn)定和高度可實(shí)施性，目前已被推廣應(yīng)用到多個上行站、多家數(shù)字有線電視運(yùn)營平臺的自我監(jiān)測系統(tǒng)中使用。

國家廣電總局廣播電視監(jiān)測中心實(shí)施的“衛(wèi)星廣播電視信號安全預(yù)警系統(tǒng)”改擴(kuò)建工程，及時監(jiān)測衛(wèi)星廣播電視節(jié)目安全播出效果與信號質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星廣播電視節(jié)目受干擾的情況，對異常情況進(jìn)行自動報(bào)警，并實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星廣播電視信號監(jiān)測業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)處理的自動化等，同時實(shí)現(xiàn)573臺和553臺衛(wèi)星監(jiān)測系統(tǒng)互為備份、補(bǔ)充的監(jiān)測模式。

在衛(wèi)星廣播電視信號安全預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)中已有監(jiān)測能力的基礎(chǔ)上，將衛(wèi)星電視監(jiān)測范圍擴(kuò)展為8顆衛(wèi)星、46個轉(zhuǎn)發(fā)器、70個載波、238路衛(wèi)星電視節(jié)目。擴(kuò)大衛(wèi)星電視音視頻監(jiān)測范圍，對238路電視節(jié)目進(jìn)行音視頻自動監(jiān)測、報(bào)警、采集、轉(zhuǎn)碼、存儲，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)查詢，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)升級改造，對現(xiàn)有系統(tǒng)整體性能進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)多種監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析和應(yīng)用，提高對突發(fā)事件的應(yīng)對能力和反應(yīng)速度，對監(jiān)測信息用戶進(jìn)行重新規(guī)劃，適應(yīng)不同安全播出狀態(tài)下控制監(jiān)測信息用戶的瀏覽權(quán)與范圍。與553監(jiān)測臺及數(shù)據(jù)處理中心的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、功能互動、信息互通、業(yè)務(wù)互備。該系統(tǒng)在開發(fā)過程中應(yīng)用了一些新的技術(shù)：節(jié)目源采用MPEG2 TS Over IP和IP組播方式；將傳統(tǒng)的“數(shù)-模-數(shù)”轉(zhuǎn)換變?yōu)椤皵?shù)-數(shù)”轉(zhuǎn)換，采集轉(zhuǎn)碼全部在數(shù)字層完成。提高了轉(zhuǎn)碼效率，使最終生成的音視頻效果更好。同時減少了中間環(huán)節(jié)，提高了可靠性；采集編碼采用集成度更高的刀片服務(wù)器，在提高了單機(jī)處理能力的前提下，集成度更高，節(jié)省了機(jī)架空間，布線更簡潔，更有利于系統(tǒng)維護(hù)升級；大屏顯示采用直接通過網(wǎng)絡(luò)接收傳輸?shù)腡S流，實(shí)現(xiàn)數(shù)字層面的顯示，在保證顯示效果的前提下，改變以往模擬顯示方式，節(jié)省大量的布線工作；系統(tǒng)中將整個網(wǎng)絡(luò)重新規(guī)劃，采用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提高了網(wǎng)絡(luò)安全性和穩(wěn)定性,并按網(wǎng)絡(luò)流量合理配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，減少了網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。同時網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)采用核心交換機(jī)，既保證了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換性能，又充分考慮了設(shè)備冗余，提供了更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少了關(guān)鍵鏈路的單點(diǎn)故障。

圖1 基于IP組播的衛(wèi)星電視節(jié)目流智能監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2 “數(shù)-數(shù)”轉(zhuǎn)換

衛(wèi)星電視是廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)的重要組成部分，是廣大人民群眾獲取信息的主要渠道，其運(yùn)行安全性直接關(guān)系到廣播電視宣傳工作的正常進(jìn)行、社會穩(wěn)定和國家安全。廣播電視監(jiān)測工作是保障安全播出和政府現(xiàn)代化管理的技術(shù)手段，監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠、技術(shù)先進(jìn)、功能滿足業(yè)務(wù)需求是保證監(jiān)測工作發(fā)揮作用的基礎(chǔ)，是廣播電視監(jiān)測工作“全業(yè)務(wù)、全頻段、全天候”工作目標(biāo)的具體舉措。在歷經(jīng)的安全播出與衛(wèi)星受擾監(jiān)測中，衛(wèi)星電視全數(shù)字智能化監(jiān)測系統(tǒng)都為領(lǐng)導(dǎo)決策提供了可靠的重要依據(jù)，為安全播出指揮調(diào)度贏得了先機(jī)，在保障安全播出保障工作中發(fā)揮了重要作用。對維護(hù)國家安全、社會穩(wěn)定具有十分重要的作用。