黃 力，徐力恒，李斯佳

(廣州珠江數(shù)碼集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510275)

珠江數(shù)碼互動(dòng)電視監(jiān)測(cè)方案

黃 力，徐力恒，李斯佳

(廣州珠江數(shù)碼集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510275)

隨著通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，基于IP的互動(dòng)電視業(yè)務(wù)逐漸成為廣電發(fā)展的重要方向。面對(duì)這樣的情況，如何對(duì)IPTV信號(hào)進(jìn)行有效監(jiān)控從而保障安全播出成為了一個(gè)新的課題。珠江數(shù)碼根據(jù)自身IPTV的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)搭建了一套信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)，基本滿足了安全播出的需求。

IPTV；安全播出；碼流監(jiān)控

1 珠江數(shù)碼的互動(dòng)電視情況簡(jiǎn)介

2010年1月13日，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定加快推進(jìn)三網(wǎng)融合，并審議通過(guò)了推進(jìn)三網(wǎng)融合的總體方案，標(biāo)志著中國(guó)三網(wǎng)融合實(shí)踐正式開(kāi)啟。廣州是我國(guó)第二批三網(wǎng)融合試點(diǎn)城市之一。作為華南地區(qū)規(guī)模最大的廣播電視運(yùn)營(yíng)商之一，廣州珠江數(shù)碼集團(tuán)有限公司(珠江數(shù)碼)并沒(méi)有采用 MPEG-2+ IPQAM的傳統(tǒng)高清互動(dòng)電視技術(shù)方案，而是根據(jù)珠江數(shù)碼的具體情況，采用了成本較低，但是技術(shù)更難、部署更靈活、創(chuàng)新性更高、更加先進(jìn)的基于IP信號(hào)的高清互動(dòng)電視平臺(tái)方案。

傳統(tǒng)數(shù)字電視平臺(tái)大多由一些獨(dú)立的、專有的設(shè)備組成，比如編碼器、復(fù)用器、加擾器等。通過(guò)這些設(shè)備對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行處理，信號(hào)流程是線性的，一級(jí)級(jí)向前的。而純IP架構(gòu)的互動(dòng)電視方案卻不是一樣的，各環(huán)節(jié)的信號(hào)均是通過(guò)核心交換機(jī)進(jìn)行內(nèi)部交換，設(shè)備的集成度也很高，通常都是服務(wù)器+磁盤陣列，這也決定了純IP互動(dòng)電視系統(tǒng)的監(jiān)控手段和實(shí)現(xiàn)方法與傳統(tǒng)數(shù)字電視有著非常大的區(qū)別[1-3]。

現(xiàn)今，珠江數(shù)碼高清互動(dòng)用戶已經(jīng)超過(guò)30萬(wàn)，而且還在不斷增加，安全播出的壓力越來(lái)越大，重點(diǎn)是解決IPTV的高清互動(dòng)前端平臺(tái)安全播出監(jiān)控的難題。珠江數(shù)碼通過(guò)多點(diǎn)多層碼流監(jiān)控、遠(yuǎn)程多畫面、視音頻一致性檢測(cè)分析等技術(shù)，設(shè)計(jì)搭建了一套遠(yuǎn)程碼流監(jiān)控系統(tǒng)，利用較低的成本，利用新技術(shù)手段以達(dá)到全鏈路的碼流監(jiān)控、保障各環(huán)節(jié)安全播出的目的。

2 珠江數(shù)碼互動(dòng)電視的監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

純IP架構(gòu)的高清互動(dòng)電視平臺(tái)方案，各環(huán)節(jié)的信號(hào)均在數(shù)據(jù)中心的核心交換機(jī)進(jìn)行內(nèi)部交換，同時(shí)設(shè)備集成度高，在TS流信號(hào)外仍有多層協(xié)議進(jìn)行打包，這也決定了監(jiān)控方式與技術(shù)手段與傳統(tǒng)數(shù)字電視平臺(tái)有著非常大的區(qū)別。根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)情況，珠江數(shù)碼采取了如圖1所示的框架結(jié)構(gòu)，直接在核心交換機(jī)對(duì)所有信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控。信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)為C/S結(jié)構(gòu)，由監(jiān)控服務(wù)器對(duì)系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行捕捉、監(jiān)測(cè)；由客戶端軟件進(jìn)行配置、管理等。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

傳統(tǒng)的數(shù)字電視信號(hào)的檢測(cè)，主要是針對(duì)ASI或者射頻信號(hào)在碼流層進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，在視音頻層面監(jiān)測(cè)彩條、黑場(chǎng)以及靜幀、靜音等。利用碼流分析儀或者監(jiān)測(cè)軟件針對(duì)TR101-290的各級(jí)錯(cuò)誤、帶寬、有效帶寬、溢出，以及一些SI、PSI表格等。

而IPTV的監(jiān)測(cè)不僅僅需要對(duì)傳輸碼流依據(jù)上述指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還需要通過(guò)MDI對(duì)IP信號(hào)傳輸質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且需要對(duì)RTP的封裝進(jìn)行監(jiān)測(cè)驗(yàn)證等，相對(duì)于數(shù)字電視前端來(lái)說(shuō)，要復(fù)雜很多。

3 珠江數(shù)碼的互動(dòng)電視的具體需求

根據(jù)珠江數(shù)碼的實(shí)際情況，對(duì)系統(tǒng)信號(hào)監(jiān)測(cè)提出了具體需求。

3.1 監(jiān)控需求

3.1.1 IP層監(jiān)控

主要使用MDI監(jiān)控IP視頻流，具體包括MLT-15 (15 min)， MLT-24(24 h)，DF延遲因子和MLR媒體丟失率。

3.1.2 視頻監(jiān)控需求

考慮到整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r和珠江數(shù)碼的實(shí)際狀況，對(duì)視頻有以下要求：支持1 080p純高清，支持MPEG-1視頻、MPEG-2視頻、MPEG-4 Part2 Video、H.264/AVC Video、AVS+， 尤其是對(duì)國(guó)家的最新標(biāo)準(zhǔn)AVS+要兼容。

3.1.3 音頻監(jiān)控需求

支持MPEG-1Audio、MPEG-2 Audio、MPEG-4、AC-3、E-AC-3；支持多音軌節(jié)目、音量柱顯示、靜音監(jiān)測(cè)、爆音監(jiān)測(cè)、音頻類型、音頻碼率、采樣頻率、信道模式，以及其他與壓縮格式相關(guān)的信息。

3.1.4 傳輸層需求

能夠偵測(cè)RTP層的丟包，以及RTP頭文件報(bào)錯(cuò)。

3.1.5 TR101-290測(cè)試需求

第一級(jí)別：TS同步丟失，同步字節(jié)錯(cuò)誤，PAT錯(cuò)誤，連續(xù)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤，PMT錯(cuò)誤，PID錯(cuò)誤。

第二級(jí)別：傳輸錯(cuò)誤，CRC錯(cuò)誤，PCR錯(cuò)誤，PCR不連續(xù)指示器錯(cuò)誤，PCR準(zhǔn)確度錯(cuò)誤，PTS錯(cuò)誤，CAT錯(cuò)誤。

第三級(jí)別：由于珠江數(shù)碼的高清互動(dòng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，對(duì)第三級(jí)別未作要求。

3.2 數(shù)據(jù)管理

作為一個(gè)成熟的監(jiān)控系統(tǒng)，不僅僅需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行基本的監(jiān)測(cè)，還需要能夠?qū)⒈O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯總、分析等，為此提出了具體需求。

系統(tǒng)需要能將監(jiān)測(cè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)通過(guò)Web頁(yè)面和客戶端進(jìn)行提供，具體如下：

需提供每個(gè)碼流所有的監(jiān)測(cè)結(jié)果，并且以比較優(yōu)化的效果呈現(xiàn)出來(lái)，用戶可以直觀了解當(dāng)前碼流的實(shí)時(shí)狀態(tài)及一定時(shí)期的健康度。

可以點(diǎn)擊查詢每個(gè)報(bào)警的詳細(xì)報(bào)告。

日志至少保存半年，可備份；可查詢半年內(nèi)的錯(cuò)誤/警告歷史，可以排序；歷史記錄可生成報(bào)表，可以將報(bào)表導(dǎo)出。

對(duì)錯(cuò)誤信息提供嚴(yán)重、緊急、普通等分級(jí)管理功能。

日志系統(tǒng)多重客戶端無(wú)線訪問(wèn)功能，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板PC等無(wú)線上網(wǎng)工具，直接對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)、查詢。

3.3 報(bào)警功能

系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)支持多種報(bào)警方式，不限于以下4種：

1)多畫面報(bào)警，通過(guò)機(jī)房?jī)?nèi)的大屏幕，對(duì)視音頻信號(hào)丟失、黑場(chǎng)、靜幀標(biāo)識(shí)報(bào)警提示，并對(duì)有問(wèn)題的節(jié)目進(jìn)行明顯標(biāo)注。

2)碼流報(bào)警可以進(jìn)行定制，客戶端可對(duì)故障碼流進(jìn)行彈窗及其他聲光方式報(bào)警。

3)當(dāng)用戶定制的相關(guān)碼流(比如重要節(jié)目中央1臺(tái))錯(cuò)誤到達(dá)預(yù)設(shè)門限值時(shí)，系統(tǒng)可以通過(guò)電子郵件及手機(jī)短信進(jìn)行報(bào)警通知，報(bào)警恢復(fù)后，系統(tǒng)同樣需要通過(guò)電子郵件及手機(jī)短信進(jìn)行通知。

4)根據(jù)實(shí)際的使用情況，發(fā)現(xiàn)在實(shí)時(shí)監(jiān)控中，如果報(bào)警太多，反而會(huì)使得值班員疲憊、麻木。最重要的是發(fā)現(xiàn)節(jié)目的黑場(chǎng)、靜幀、靜音功能，因此，新增了一個(gè)集中報(bào)警功能，只關(guān)注這3種功能，把實(shí)時(shí)報(bào)警控制在一定的范圍內(nèi)，其余的報(bào)警通過(guò)定時(shí)巡檢來(lái)發(fā)現(xiàn)。

3.4 記錄功能

除了要對(duì)碼流進(jìn)行監(jiān)測(cè)以外，系統(tǒng)還要能夠錄制，以便在必要的時(shí)候還原故障，對(duì)故障進(jìn)行分析判斷。系統(tǒng)需支持下面兩種碼流捕捉模式：

1)遇錯(cuò)自動(dòng)記錄。自動(dòng)捕捉被監(jiān)測(cè)信號(hào)的各種錯(cuò)誤，并根據(jù)用戶的實(shí)際配置選擇，其記錄時(shí)間從該路碼流出錯(cuò)前2 s開(kāi)始，到報(bào)警結(jié)束后2 s。

2)手動(dòng)流記錄。手動(dòng)錄制需要的碼流。

3.5 遠(yuǎn)程視頻回傳功能

用戶可在外網(wǎng)利用客戶端通過(guò)VPN網(wǎng)絡(luò)查看碼流的多畫面視音頻圖像及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程配置。

4 本套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

4.1 監(jiān)控點(diǎn)的部署

監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)置主要考慮到在關(guān)鍵處理節(jié)點(diǎn)對(duì)輸入輸出的信號(hào)都能進(jìn)行監(jiān)控，盡量做到全覆蓋。如圖2所示。

圖2 直播信號(hào)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置

監(jiān)控點(diǎn)1的輸入信號(hào)為ASI轉(zhuǎn)IP網(wǎng)關(guān)的輸出信號(hào)，對(duì)MPEG TS over IP的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)整個(gè)前端的IP信號(hào)源以及ASI轉(zhuǎn)IP網(wǎng)關(guān)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

監(jiān)控點(diǎn)2監(jiān)控的信號(hào)是編碼器的輸出信號(hào)，在這個(gè)地方，將原來(lái)的MPEG-2信號(hào)源轉(zhuǎn)換為H.264信號(hào)源，或者將H.264信號(hào)源進(jìn)行碼率或者音量電平調(diào)整，這個(gè)監(jiān)控器點(diǎn)的作用是監(jiān)測(cè)編碼器以及編碼后的信號(hào)質(zhì)量。

監(jiān)控點(diǎn)3后信號(hào)為前端獲取服務(wù)器后信號(hào)，該服務(wù)器的作用是把H.264的UDP流經(jīng)過(guò)加密，變成RTP碼流。此監(jiān)控點(diǎn)主要是對(duì)RTP流以及該服務(wù)器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

4.2 系統(tǒng)模塊的組成

根據(jù)前文描述的具體需求，把系統(tǒng)分成以下4個(gè)子模塊：

1)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。用于監(jiān)測(cè)視頻流，可監(jiān)測(cè)信號(hào)、質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)及全局，并實(shí)時(shí)地顯示相關(guān)監(jiān)視內(nèi)容。如圖3所示。

2)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。包括交換機(jī)、防火墻以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，傳輸監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、分屏顯示內(nèi)容、監(jiān)控指令到相關(guān)信息的傳送。

3)存儲(chǔ)子系統(tǒng)。使用大硬盤或者磁盤陣列，對(duì)所有l(wèi)og信息進(jìn)行存儲(chǔ)，可根據(jù)需求對(duì)視頻節(jié)目?jī)?nèi)容進(jìn)行保存。

4)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

4.3 測(cè)試具體情況

以中央10臺(tái)高清頻道為例，可以看到節(jié)目碼率以及空包(見(jiàn)圖4)，以及節(jié)目對(duì)應(yīng)的音頻情況(見(jiàn)圖5)和對(duì)應(yīng)的MDI信息(見(jiàn)圖6)。

圖4 節(jié)目碼率情況(截圖)

圖5 節(jié)目音頻情況(截圖)

圖6 MDI信息(截圖)

由于篇幅關(guān)系，其余功能就不再贅述。經(jīng)過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)能夠滿足珠江數(shù)碼的監(jiān)測(cè)需求。

5 本套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)

相對(duì)于其他信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)，本信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有以下3個(gè)特點(diǎn)：

前端所有信號(hào)都是集中經(jīng)過(guò)核心交換機(jī)。利用這個(gè)特

點(diǎn)，將信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)連接在核心交換機(jī)上，信號(hào)可以隨意進(jìn)行調(diào)度，一臺(tái)監(jiān)控服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的覆蓋，不需要其他任何設(shè)備進(jìn)行分配、調(diào)配，極大地提高了系統(tǒng)的靈活性和方便性，也節(jié)約了成本。

該系統(tǒng)相對(duì)于以往的大多數(shù)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而言，具有更加全面的監(jiān)測(cè)功能。以往的系統(tǒng)各有所長(zhǎng)，有的系統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)是信號(hào)分析，有的系統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)是分屏管理監(jiān)測(cè)，較少見(jiàn)到有系統(tǒng)從傳輸層面、碼流層面到視音頻層面的全面信號(hào)監(jiān)測(cè)。而這套一站式的解決方案可以滿足以上所有需求。

此信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是多路組播信號(hào)的多屏幕編碼功能，即可以將多個(gè)節(jié)目按照實(shí)際需求進(jìn)行配置，分成多個(gè)虛擬屏幕。系統(tǒng)將視頻流放在一個(gè)虛擬屏上后，再將這個(gè)虛擬屏所需要顯示的視頻內(nèi)容進(jìn)行重新壓縮，編碼為一個(gè)碼率較低的視頻流，技術(shù)人員可以隨時(shí)獲取該視頻流。這意味著技術(shù)人員即使不在計(jì)算機(jī)旁邊，也可以隨時(shí)隨地看到前端視頻的播出情況。此外，所有的監(jiān)測(cè)情況都可以發(fā)送到手機(jī)，理論上真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的廣電前端。

6 小結(jié)

最近幾年，隨著通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，基于IP的互動(dòng)電視業(yè)務(wù)逐漸成為廣電發(fā)展的重要方向。面對(duì)這樣的情況，如何對(duì)IPTV信號(hào)進(jìn)行有效監(jiān)控，從而保障安全播出成為了一個(gè)新的課題。珠江數(shù)碼根據(jù)自身IPTV的特點(diǎn)結(jié)合自身的情況，設(shè)計(jì)搭建了一套信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)，有效地保證了前端的安全播出，提高了故障定位的速度，排除了安全播出隱患，對(duì)整個(gè)前端的安全播出，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用，整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能在故障出現(xiàn)的第一時(shí)間響應(yīng)，使得故障處理時(shí)間得到了很好的控制，極大減輕了一線技術(shù)人員的壓力，有力地保障了安全播出。

[1] 帥家龍，熊盛武，孫世敏.IPTV服務(wù)質(zhì)量的分析和監(jiān)控研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：信息與管理工程版，2008(6)：889-892.

[2] 徐力恒，譚鑫.廣州高清互動(dòng)電視平臺(tái)遠(yuǎn)程碼流監(jiān)控系統(tǒng)淺析[J].電視技術(shù)，2011，35(14)：85-87.

[3] 孫蕾，章文輝，鄒斌.IPTV圖像質(zhì)量的測(cè)量與監(jiān)測(cè)[J].中國(guó)傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007(4)：73-77.

Interactive TV Monitoring of Guangzhou Digital Media Group

HUANG Li,XU Liheng,LI Sijia

(GuangzhouZhujiangDigitalMediaGroup,Guangzhou510275,China)

With the development of telecommunication and Internet technology,interactive TV based on IP becomes an important tendency gradually. Confronted with this situation, how to perform efficacious monitoring to IPTV signal has formed a new issue.In accordance with its individual IPTV characteristic and combined with personal condition, Guangzhou Digital Media Group designs and constructs a set of monitoring system, which has reached the basic requirement of secure broadcasting.

IPTV;secure broadcasting; stream monitoring

專題互動(dòng)電視

TN949

A

10.16280/j.videoe.2015.16.001

2014-12-22

【本文獻(xiàn)信息】黃力，徐力恒，李斯佳.珠江數(shù)碼互動(dòng)電視監(jiān)測(cè)方案[J].電視技術(shù),2015，39(16).

黃 力，廣州珠江數(shù)碼集團(tuán)有限公司總裁助理。

責(zé)任編輯：許 盈