中央无线数字化覆盖监测系统维护概述

2021-04-04刘杰

电子测试 2021年17期

刘杰

（信阳广播电视台，河南信阳，464000）

0 引言

我国已经在全国范围内基本实现12套央视节目、3套央广节目的无线数字化覆盖，加快推进我国广电事业由地面向数字过渡的信息化进程[1]。当前中央覆盖工程大量采用了基于卫星传输的单频网（SFN）技术，从“全省一张网”的已实现目标正在向“全国一张网”的远景探索发展，DTMB地面数字电视、CDR数字广播等新系统模式将央视、央广节目推广到各地。其中，监测系统负责检测广电信号的卫星接收效率、播出回监数据、设备设施工作状态数据的采集和屏显等主系统功能。还有一些并负责分支项的子系统，例如负责各台站监测信号回传、各发射台播出信号回传、机房环境数据回传、设备状态数据回传、单频网工作状态数据回传等功能，是本文所重点的关注。

1 中央无线数字化覆盖监测系统概述

1.1 中央覆盖工程系统模式

为了在全国建设中央覆盖工程，各省市采用了大量SFN技术方案根据各地的条件规划发射台，加大SFN调试工作力度、通过组网优化解决同频干扰问题，是当前中央覆盖工程系统稳定的主流手段[2]。DTMB（国标地面数字电视）的工作传输模式多达300余种，其中又以国标规范的10种最为常用，各省份根据人口密度、自然地理、技术条件的差异化选取适合本地情况的工作模式。例如人口密度较大、丘陵地区较多东南地区多采取省级SFN模式8、地市级SFN模式2的工作模式进行规划优化，现列举一种中央覆盖工程中地面数字电视广播常用的系统方案技术架构：①采用DTMB标准体系，视音频压缩采用AVS+标准和DRA标准；②中央电视台前端采用电视节目编码形成2路TS经单频网适配后传输；③通过主用卫星经光缆或数字微波进行地面传输，以备份方式分发传送；④各地规划2套DTMB系统、2套CDR系统以适配以SFN实现覆盖，部分地区根据实地情况不同也可采取多频网。

1.2 中央覆盖工程监测系统功能

1.2.1 监管中心系统功能

中央覆盖工程的监管中心集中了DTMB集中监管功能、发射机集中监管功能、数据库功能等主要系统功能，大致如下：①DTMB集中监管功能。中心拼接多画面大屏将数据、视频、音频集中呈现在可视化界面上，同时兼用于交互界面，控制人可通过可视化交互完成各个子系统或数据库的指挥调度、参数设置等调控工作，也可收视数据库或子系统提供的信息解析及提示性服务；②发射机集中监管功能。各台站对发射机的工作状态、故障情况、指标数据应在监管中心集中展示，应能展示各台站应对射频层、码流层、视音频层等异常状态的声光报警功能；③数据库功能。主要包括采集和处理两大板块，采集功能可周期性地完成各台数据采集工作并进行自动统计分析、写入服务器、生成报表等常规性工作。数据报表主要分类包括两种，第一种是异常工作状态，子目录包括但不限于异常状态明细、持续时间、次数统计等等，第二种是频道工作状态，子目录包括但不限于落地情况、变更情况等。处理功能可对视频、音频流编码进行解码，监测远端发射台的工作状态并对各发射台回传的各类数据进行判别、计算、存储、分析等常项工作，作为各台站工作质量、异常状态的处理依据，还要进行本身自检、监控系统本身及各种软件运行状态实时监测并相应维护，定期将工作成果上报并储存至监管中心。

1.2.2 发射台安播监控前端功能

各台站应完善前端监控功能，主要包括：①发射机监控子系统。基本配置为容纳各种管理软件的主机服务器及多画面显示器，主机服务器搭载软件应包括视音频格式解码功能、发射机参数监控功能以及信号质量监测功能，能进行数据的交互、处理、存储。多画面显示器应支持双屏或多画面组合的可视化能力，实时监控节目音视频效果，并可通过DVI或HDMI将本地显示输出到监控中心；②SFN监控功能，重点在于实时监测进入发射机之前和发射后的信号状态，以监测发射机工作状态，还要对ASI接口输入接收机、支持开路射频信号输入的编码器等重要设备工作状态进行监控；③节目信号监视监听功能，主要通过对进出发射机的信号进行采集和分析并应用TSOVERIP封装输出上传至至大屏，通过看、听、查询等手段监测传输信号质量。此功能可对监测节目进行实时转码记录存储，节目正常播出时的录像本地存储7天，节目异常时触发报警信号，本地存储30天；④DTMB发射机及机房的环境监控，包括发射机的信源、动力、环境等参数监控子系统，并在参数出现异常情况时发出警报。

2 央无线数字化覆盖监测系统“一网三硬件”结构组成

2.1 “一网”系统

SFN（Single Frequency Network，单频网）是多点同步的无线电发射台构成的组网系统，不同地区的发射台通过在同一时间以同一频率发射同一信号，实现广大区域的信号覆盖面[3]。相比传统的多频网而言，单频网只有一个频率，没有频率重用的劣势，因此频谱利用率要远高于多频网，而且多个发射台形成的分集效果实现了更广泛的覆盖率。

传统的大基站、大发射台高容量、大需求，对覆盖区核心范围的业务信道的邻区干扰现象比较严重，对广电用户的体验造成影响，部分用户常常因控制信道干扰受限无法正常享受广电服务[3]。SFN有效降低了传统多频网控制信道信息和参考信号相互干扰严重的现象。从终端来看，采取一站多径的方式通过共用标识降低控制信道的邻区干扰是其主要手段。

2.2 “三硬件”系统

2.2.1 DTMB地面数字电视监测卡

DTMB地面数字电视监测卡的主要功能是接收地面数字电视信号、监测信道指标、码流分析、通过IP网络传输TS流数据等。其中DTMB地面数字电视监测卡监测的信道指标功能包括信号的锁定、功率、强度、信噪比、误码率等参数指标，为设备调试、显示故障位置等系统功能提供便利条件。

2.2.2 ASI码流监测卡

ASI码流监测卡功能主要用于解调及监测ASI信号码流，每个ASI码流监测卡可以实现两组（各8路）ASI信号的处理工作，包括接收信号、码流分析、通过IP网络传输TS流数据等。其中ASI码流监测卡对输入的TS流数据进行TR10129三级错误监测并提供报警服务，同时负责将输入TS流数据进行打包通过通信协议进行数据输出。

2.2.3 专用服务器（监测主机）

该主机的主要功能是搭载监测基本软件，包括多画面监测报警系统、码流分析系统、数字电视监管前端代理三大类，具体功能主要涵盖以下方面：①多画面监测报警系统用于监测接收卫星接收机的输出和播出回监信号，一般在显示屏中显示为一主一备及DTMB，主、备分别是卫星接收机主用机输出信号和备用机输出信号，而DTMB则是开路接收的回监信号；②码流分析系统可以对监测前端数据进行嵌入式码流分析，包括信道指标、信道监测、TR10129三级错误监测、模板比对、PCR抖动分析、带宽数据实时信息、系统故障等；③数字电视监管前端代理负责将①的告警和②的上报故障进行汇总并上报至监测主机及监测中心，同时接收监测主机及监测中心下发的处理指令并反馈给上述两个软件。

3 中央无线数字化覆盖监测系统维护问题及优化方法

3.1 SFN优化方法

SFN优化可通过多个分基站反复调整技术参数，找出整体覆盖范围最大、且干扰最低的系统组合方式，随着实地条件的不断变迁，优化过程也可随之推进摸索，最终找出接收性能、覆盖区域最佳的一套方案。具体方法如下：①调整发射台站位置，其中通过调整发射台站位置，按照目标覆盖范围可以在理论上完全消除单频网内部干扰，但现实施工中，受多方面条件制约，往往实施难度较大，②调整发射机功率、③调整发射天线参数（方向图、倾角），同样调整天线参数也能得到较好的优化效果，但是天线在已安装后很难再次调整，在实施过程中采用的可能性不大。④调整发射机延时，比较切实可行的调整手段是调整发射机功率和发射机延时，是成本最低、最易实现的调节发射机延时的方法，能够起到提升覆盖面积、降低干扰面积的效果[4]。

3.2 设备优化方法

3.2.1 监测主机服务器自动重启优化方法

通过使用值班室的终端电脑打开VNC远程软件，连接该主机服务器，关闭多画面监测软件、码流分析软件、前端代理软件后等待自动重启，一般静待4分钟即可。

3.2.2 显示器问题的优化方法

如发射台出现主显示器黑屏现象，首先应排除的是显示器自身故障，如非显示器故障，则需检查是否是主机与显示器的连接设备出现了问题。许多发射台由于地势问题经常受到雷击影响，可能对高清视频线延长器造成损坏，可通过检查网口指示灯判断其是否损坏，如果不是高清视频线延长器损坏，再进而判断是否是网线出现了问题。

如果排除了硬件问题，则可输入权限命令以远程操作监测主机，如果能够实现远程操作说明服务器处于正常运行状态，不能实现远程操作则可判断为主机停止运行或工作状态不正常，监测人员可手动操作重启主机服务器。显示器不显示信号监测画面也可以通过这个方法进行问题排查，如发现主机处于正常工作状态，可尝试在Windows把其它处于工作状态中的软件最小化，将多画面监测软件前置，重新调出多画面全屏显示状态。

3.2.3 信号问题的优化方法

当发射台出现部分信号报音视频丢失情况，在重启多画面监测软件或者BHDT56地面数字电视解调监测卡不能解决问题时，监测人员可根据信号名“主”、“备”、“DTMB”来排查是卫星接收机还是DTMB发射机出现了故障问题。如果信号报音视频丢失情况伴随有系统报警现象，可联系中数传媒公司查询卫星接收机解密卡的授权是否到期，如解密卡授权自动失效，可以重新申请授权。当发射台遇到无法连通监控中心的情况，可通过命令提示符输入内网IP地址，判断此问题是否与当地监控中心出现的连通、延时具有一致性，也可基于监测系统选用的运营服务商来判断连接问题，例如可根据个人手机信号质量情况判断发射台所面临的信号环境问题。