珠江数码互动电视监测方案

2015-05-05徐力恒李斯佳

电视技术 2015年16期

关键词：码流珠江数码

黄力，徐力恒，李斯佳

(广州珠江数码集团有限公司，广东广州 510275)

珠江数码互动电视监测方案

黄力，徐力恒，李斯佳

(广州珠江数码集团有限公司，广东广州 510275)

随着通信、互联网等技术的发展，基于IP的互动电视业务逐渐成为广电发展的重要方向。面对这样的情况，如何对IPTV信号进行有效监控从而保障安全播出成为了一个新的课题。珠江数码根据自身IPTV的特点，设计搭建了一套信号监控系统，基本满足了安全播出的需求。

IPTV；安全播出；码流监控

1 珠江数码的互动电视情况简介

2010年1月13日，国务院常务会议决定加快推进三网融合，并审议通过了推进三网融合的总体方案，标志着中国三网融合实践正式开启。广州是我国第二批三网融合试点城市之一。作为华南地区规模最大的广播电视运营商之一，广州珠江数码集团有限公司(珠江数码)并没有采用 MPEG-2+ IPQAM的传统高清互动电视技术方案，而是根据珠江数码的具体情况，采用了成本较低，但是技术更难、部署更灵活、创新性更高、更加先进的基于IP信号的高清互动电视平台方案。

传统数字电视平台大多由一些独立的、专有的设备组成，比如编码器、复用器、加扰器等。通过这些设备对电视信号进行处理，信号流程是线性的，一级级向前的。而纯IP架构的互动电视方案却不是一样的，各环节的信号均是通过核心交换机进行内部交换，设备的集成度也很高，通常都是服务器+磁盘阵列，这也决定了纯IP互动电视系统的监控手段和实现方法与传统数字电视有着非常大的区别[1-3]。

现今，珠江数码高清互动用户已经超过30万，而且还在不断增加，安全播出的压力越来越大，重点是解决IPTV的高清互动前端平台安全播出监控的难题。珠江数码通过多点多层码流监控、远程多画面、视音频一致性检测分析等技术，设计搭建了一套远程码流监控系统，利用较低的成本，利用新技术手段以达到全链路的码流监控、保障各环节安全播出的目的。

2 珠江数码互动电视的监控系统架构

纯IP架构的高清互动电视平台方案，各环节的信号均在数据中心的核心交换机进行内部交换，同时设备集成度高，在TS流信号外仍有多层协议进行打包，这也决定了监控方式与技术手段与传统数字电视平台有着非常大的区别。根据系统架构情况，珠江数码采取了如图1所示的框架结构，直接在核心交换机对所有信号进行监控。信号监控系统为C/S结构，由监控服务器对系统信号进行捕捉、监测；由客户端软件进行配置、管理等。

图1 系统结构示意图

传统的数字电视信号的检测，主要是针对ASI或者射频信号在码流层进行监测和分析，在视音频层面监测彩条、黑场以及静帧、静音等。利用码流分析仪或者监测软件针对TR101-290的各级错误、带宽、有效带宽、溢出，以及一些SI、PSI表格等。

而IPTV的监测不仅仅需要对传输码流依据上述指标进行监测，还需要通过MDI对IP信号传输质量进行监测，并且需要对RTP的封装进行监测验证等，相对于数字电视前端来说，要复杂很多。

3 珠江数码的互动电视的具体需求

根据珠江数码的实际情况，对系统信号监测提出了具体需求。

3.1 监控需求

3.1.1 IP层监控

主要使用MDI监控IP视频流，具体包括MLT-15 (15 min)， MLT-24(24 h)，DF延迟因子和MLR媒体丢失率。

3.1.2 视频监控需求

考虑到整个产业的发展状况和珠江数码的实际状况，对视频有以下要求：支持1 080p纯高清，支持MPEG-1视频、MPEG-2视频、MPEG-4 Part2 Video、H.264/AVC Video、AVS+，尤其是对国家的最新标准AVS+要兼容。

3.1.3 音频监控需求

支持MPEG-1Audio、MPEG-2 Audio、MPEG-4、AC-3、E-AC-3；支持多音轨节目、音量柱显示、静音监测、爆音监测、音频类型、音频码率、采样频率、信道模式，以及其他与压缩格式相关的信息。

3.1.4 传输层需求

能够侦测RTP层的丢包，以及RTP头文件报错。

3.1.5 TR101-290测试需求

第一级别：TS同步丢失，同步字节错误，PAT错误，连续计数错误，PMT错误，PID错误。

第二级别：传输错误，CRC错误，PCR错误，PCR不连续指示器错误，PCR准确度错误，PTS错误，CAT错误。

第三级别：由于珠江数码的高清互动的实现机制，对第三级别未作要求。

3.2 数据管理

作为一个成熟的监控系统，不仅仅需要对信号进行基本的监测，还需要能够将监控数据汇总、分析等，为此提出了具体需求。

系统需要能将监测过程中的数据通过Web页面和客户端进行提供，具体如下：

需提供每个码流所有的监测结果，并且以比较优化的效果呈现出来，用户可以直观了解当前码流的实时状态及一定时期的健康度。

可以点击查询每个报警的详细报告。

日志至少保存半年，可备份；可查询半年内的错误/警告历史，可以排序；历史记录可生成报表，可以将报表导出。

对错误信息提供严重、紧急、普通等分级管理功能。

日志系统多重客户端无线访问功能，可以通过计算机、手机、平板PC等无线上网工具，直接对监测数据进行访问、查询。

3.3 报警功能

系统应当支持多种报警方式，不限于以下4种：

1)多画面报警，通过机房内的大屏幕，对视音频信号丢失、黑场、静帧标识报警提示，并对有问题的节目进行明显标注。

2)码流报警可以进行定制，客户端可对故障码流进行弹窗及其他声光方式报警。

3)当用户定制的相关码流(比如重要节目中央1台)错误到达预设门限值时，系统可以通过电子邮件及手机短信进行报警通知，报警恢复后，系统同样需要通过电子邮件及手机短信进行通知。

4)根据实际的使用情况，发现在实时监控中，如果报警太多，反而会使得值班员疲惫、麻木。最重要的是发现节目的黑场、静帧、静音功能，因此，新增了一个集中报警功能，只关注这3种功能，把实时报警控制在一定的范围内，其余的报警通过定时巡检来发现。

3.4 记录功能

除了要对码流进行监测以外，系统还要能够录制，以便在必要的时候还原故障，对故障进行分析判断。系统需支持下面两种码流捕捉模式：

1)遇错自动记录。自动捕捉被监测信号的各种错误，并根据用户的实际配置选择，其记录时间从该路码流出错前2 s开始，到报警结束后2 s。

2)手动流记录。手动录制需要的码流。

3.5 远程视频回传功能

用户可在外网利用客户端通过VPN网络查看码流的多画面视音频图像及监测数据，并能够进行远程配置。

4 本套监测系统的实现

4.1 监控点的部署

监控点的设置主要考虑到在关键处理节点对输入输出的信号都能进行监控，尽量做到全覆盖。如图2所示。

图2 直播信号监控点设置

监控点1的输入信号为ASI转IP网关的输出信号，对MPEG TS over IP的信号进行监控，对整个前端的IP信号源以及ASI转IP网关进行监测。

监控点2监控的信号是编码器的输出信号，在这个地方，将原来的MPEG-2信号源转换为H.264信号源，或者将H.264信号源进行码率或者音量电平调整，这个监控器点的作用是监测编码器以及编码后的信号质量。

监控点3后信号为前端获取服务器后信号，该服务器的作用是把H.264的UDP流经过加密，变成RTP码流。此监控点主要是对RTP流以及该服务器状态进行监控。

4.2 系统模块的组成

根据前文描述的具体需求，把系统分成以下4个子模块：

1)监测子系统。用于监测视频流，可监测信号、质量、网络及全局，并实时地显示相关监视内容。如图3所示。

2)网络子系统。包括交换机、防火墙以及其他网络设备，传输监控数据、分屏显示内容、监控指令到相关信息的传送。

3)存储子系统。使用大硬盘或者磁盘阵列，对所有log信息进行存储，可根据需求对视频节目内容进行保存。

4)数据管理子系统。通过数据库，对所有的数据进行管理。

4.3 测试具体情况

以中央10台高清频道为例，可以看到节目码率以及空包(见图4)，以及节目对应的音频情况(见图5)和对应的MDI信息(见图6)。

图4 节目码率情况(截图)

图5 节目音频情况(截图)

图6 MDI信息(截图)

由于篇幅关系，其余功能就不再赘述。经过测试，该系统能够满足珠江数码的监测需求。

5 本套监测系统特点

相对于其他信号监控系统，本信号监控系统设计方案有以下3个特点：

前端所有信号都是集中经过核心交换机。利用这个特

点，将信号监控系统连接在核心交换机上，信号可以随意进行调度，一台监控服务器可以实现对所有监测点的覆盖，不需要其他任何设备进行分配、调配，极大地提高了系统的灵活性和方便性，也节约了成本。

该系统相对于以往的大多数信号监测系统而言，具有更加全面的监测功能。以往的系统各有所长，有的系统强项是信号分析，有的系统强项是分屏管理监测，较少见到有系统从传输层面、码流层面到视音频层面的全面信号监测。而这套一站式的解决方案可以满足以上所有需求。

此信号监控系统的最大特点是多路组播信号的多屏幕编码功能，即可以将多个节目按照实际需求进行配置，分成多个虚拟屏幕。系统将视频流放在一个虚拟屏上后，再将这个虚拟屏所需要显示的视频内容进行重新压缩，编码为一个码率较低的视频流，技术人员可以随时获取该视频流。这意味着技术人员即使不在计算机旁边，也可以随时随地看到前端视频的播出情况。此外，所有的监测情况都可以发送到手机，理论上真正实现无人值守的广电前端。

6 小结

最近几年，随着通信、互联网等技术的发展，基于IP的互动电视业务逐渐成为广电发展的重要方向。面对这样的情况，如何对IPTV信号进行有效监控，从而保障安全播出成为了一个新的课题。珠江数码根据自身IPTV的特点结合自身的情况，设计搭建了一套信号监控系统，有效地保证了前端的安全播出，提高了故障定位的速度，排除了安全播出隐患，对整个前端的安全播出，具有积极的现实意义。经过长时间的使用，整个系统稳定可靠，能在故障出现的第一时间响应，使得故障处理时间得到了很好的控制，极大减轻了一线技术人员的压力，有力地保障了安全播出。

[1] 帅家龙，熊盛武，孙世敏.IPTV服务质量的分析和监控研究[J].武汉理工大学学报：信息与管理工程版，2008(6)：889-892.

[2] 徐力恒，谭鑫.广州高清互动电视平台远程码流监控系统浅析[J].电视技术，2011，35(14)：85-87.

[3] 孙蕾，章文辉，邹斌.IPTV图像质量的测量与监测[J].中国传媒大学学报：自然科学版，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