调频广播信号传输链路监测系统设计

王 磊

（枣庄电视转播台，山东 枣庄 277000）

1 项目概述

枣庄电视转播台承担枣庄市枣庄广播电视台的4 套调频广播节目和中央及山东省3 套地面数字电视节目的覆盖任务，作为地市级的核心发射台，安全播出保障工作的责任尤其重大。

为了更好地贯彻国家广播电视总局《关于促进智慧广电发展的指导意见》中加快智慧广电安全与监管体系建设的要求，更好地提升对调频广播安全播出的保障能力，枣庄广播电视台技术团队设计了一套调频广播链路节点监测系统。通过该系统的实施，实现对整个调频广播传输链路的全景化监管，进一步提高对调频发射工作的运维管理手段能力和效率，达到高效、便捷、安全的监测监管目标。同时，本系统也是下一步将要建设的枣庄电视转播台综合播控监控管理系统的子系统之一，是本台播出综合监控系统的重要组成部分，实现系统对调频广播信号传输链路部分的监测[1]。

2 建设目标

根据广播电视安全播出的技术要求以及当前的工作需求，此次项目建设的目标是实现对4 个调频频点节目源信号、入机信号、空收信号的监测。4 个频点的相关信息如表1 所示，具体监测内容如下。

表1 枣庄电视转播台具体监测内容

（1）监测4 套调频发射机主、备机AES/EBU 信号源及信号传输链路的各节点，实现对信号传输的全过程监控。目前，调频广播的每一套节目信号源都通过两路光缆和一路数字微波传输，南北两路光缆线路为一主一备，其中北路光缆作为主用信号源，数字微波作为第三备份。监测系统需要对光接收机及数字微波的解调信号、切换器输出信号、发射机播出信号三个节点进行监测，监测的内容包括信号源及空收信号的质量、异常情况出现时信号状态的记录和存储等[2]。

（2）实现对传输链路各节点直观、可视化的监测。系统实时展现各节目信号源的实际链路流程和信号实时流水走向，针对每一个节点，可选择是否叠加节点音频，并可选择任意一路音频信号进行监听，支持对传输链路上各节点的设备如音频处理器、编解码器、微波接收机及光纤接收机等利用设备提供的通信协议实时工况进行查看。

（3）建立数据库，实现监测数据的存储，包括正常信号数据、异常信号数据的存储和查询，以及对异常信号进行数据分析和比对；对各类监控信息生成报表，并对报表进行管理。

3 监测系统设计

系统整体的设计思路是：由现场控制级、集中操作监视级、综合信息管理级三层体系结构的集散控制（Distributed System Control，DSC）技术与面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）相结合，保障系统稳定可靠，扩展性强。软件的设计基于Windows 运行环境，核心代码采用I/O 复用技术实现对各部分的管理与控制。管理平台采用模块化的结构设计，采用浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）加客户端/服务器（Client/Server，C/S）的架构，B/S 端负责实现系统的配置、管理、查询及部署任务，C/S 端负责实现各子系统的展示、控制及操作[3-4]。

3.1 系统整体设计

系统总体按照接入层、汇聚层、服务层三层结构组成的网络设计模式，由调频节目监测系统、多画面监测报警系统、节传链路监测子系统、多通道信号监测主机及其他相关设备组成。接入层由光接收及微波等信号源设备、切换器、AES/EBU 信源编码卡、FM 调谐编码卡等设备组成，实现对各节点信源的采集和编码；汇聚层由华为三层交换机和路由器组成，实现IP 数据流在以太网中的传输；服务层通过网络实现对汇聚层连接通信，获取数据进行存储并实现监控所需的各项功能[5]。

系统使用的多通道信号监测主机采用插卡式设计，每张板卡独立工作，维修容易且拓展能力强。同时，系统管理平台的功能也具备可拓展性，满足台站节目管理、点播、报表统计等功能，系统拓扑如图1 所示。

图1 系统拓扑图

两路光缆及微波的每一路信号经解调后输出4路AES/EBU 信号共12 路信号，其中两组光缆与一路微波传输相同节目的信号源，每三路为一组接入每一套节目对应的切换器，作为四套调频发射机播出的信号源。整改信号传输链路中，信号输入端的关键节点有两个，所以光接收机和微波解调器之后为第一节点，设置为第一个监测点；切换器输出与发射机激励器之间为第二节点，设置为第二个监测点；调谐接收发射机的播出信号为第三节点，设置为第三监测点。第一、二节点通过AES 信源编码卡编码成mp3 格式的数据流输出，以单播或组播方式发送编码数据流到交换机。

3.2 硬件设备构成

本系统使用4 块AES/EBU 信号源音频编码板卡、1 块广播调谐监测板卡采集全部所需监测的信号，具有良好的冗余与拓展性。这些板卡安装在MD7000 多通道信号监测主机中，实现对调频广播的发射信号、接收解调信号进行监测监看、对ASI和IP 码流信号进行码流信息监测。该设备采用插卡式机箱设计，有9 个板卡卡槽，每块板卡支持4 路音频采集；机箱为标准4 U 机箱，可处理AES/EBU、模拟音频/音视频、ASI、IP、DTMB、模拟电视以及FM/AM 等多种封装和编码类型的信号。

设备主要有两个特点：一是可通过1 台设备监测调频广播信号源与空收解调信号，兼容ASI 信号、DTMB 信号，采用插卡式设计，具有9 个板卡卡槽，本方案使用了5 块板卡，在未来频点增加或其他信号源及节点监测时只需要增加相应的板卡即可；二是设备易于维护，各路板卡独立工作，拆卸方便。当某块板卡出现问题，只需将问题板卡寄回生产厂家维修，其他板卡仍可正常工作，能够保证其他节目的正常监测。

4 管理软件系统

节目监测系统采用一台MD9000 多画面监测服务器运行本监管系统。系统采用B/S+C/S 架构设计，通过网络管理监测主机的各个硬件，对其进行设备网络设置、编码及传输设置以及监测设置。通过不同的设置，对所监测各路信号的正常范围和报警界限进行设定，对音频信号出现的无音频、音量过高、音量过低等情况进行监测报警。当信号链路各节点处于正常工作状态，按照预设的程序进行轮巡监测。当出现异常信息，系统立即将故障信息画面显示到对应的窗口上，同时在画面叠加显示告警字符，发出音频提示用户进行故障处理。软件系统主要具有以下功能。

（1）显示功能。对链路各个节点的AES 信号通过彩色音柱进行显示，最多以720×576 的分辨率显示24 个窗口画面，同时，系统支持以1 920×1 080的分辨率显示5 个窗口。屏幕显示的内容可根据需要灵活布局，可以对全部的监控节点进行随意组合显示，对任意的显示窗口都可以全屏显示。

（2）数据存储功能。系统设置常规监测录音和故障报警触发录音功能，所有的录音生产数据文件记入数据库，常规监测录音的保存时间为一个月，故障信息数据保存一年。

（3）信号质量监测及功能。监测各个节点AES信号的误码率、信号电平等信息，支持星座图模式。可任意调整音频信号故障的时间门限、电平幅度、载波等的阈值。超出设定参数，系统提供故障报警，报警方式为语音提示和显示窗口提示。

（4）轮询监听功能。根据工作需要设置不同节目及节点的声音，按照设定的间隔时间输出音频信号到监听设备。可设定对重点节目进行实时的不间断监听，对非重点节目进行轮巡监听。

5 传输链路节点监测子系统

传输链路节点监测子系统作为管理系统的子系统模块，实现对整个传输链路各个节点进行直观化的展示。通过仿真方式设计系统界面，把整个信号链路传输的流程、三个节点的音频监听和运行数据记录等融于子系统中。监测系统与监控管理系统平台共享数据库，实现分级管理，可以直观方便并实时掌握传输链路各节点设备的工作状态与集中控制，进一步与即将建设的综合监测管理平台内的其他子系统合并部署，从而不断完善本台对播出管理工作不断提升的需求。

6 结语

本系统的设计紧紧围绕枣庄电视转播台调频发射监控工作的实际需求，以分层式结构、模块化IP 网络的设计思路，实现了对调频广播信号传输链路各个节点的实时监测，进一步完善了枣庄电视转播台原有的调频广播播出监测系统，有效地帮助技术管理人员和值班人员对调频节目播出情况进行高质量的监管，极大地提高了技术保障水平和设备维护效率。