地面无线数字电视信号调度监控设计研究

陈炜

(中石化上海工程有限公司 上海 200125)

在我国，地面无线数字电视信号系统属于广电媒体结构体系内的关键性内容，同时也是实现广播电视节目信息向受众终端方面传输的重要途径。为了进行广播电视节目的制作，工作人员需要应用多种的摄录等专业设备进行大量视频、音频素材的生产，同时还会结合节目制作需求而纳入大量其他影视公司的电影、电视剧等素材等，内容比繁多、复杂。如何才能使终端系统的受众接收到高质量的节目信号，成为了广大“电视人”多年来共同研究的重要课题。近年来，随着广电媒体技术的逐步发展，区域性的模拟有线电视网络系统逐步在各地区建立，实现了传统电视信号传输技术的初步改革。但是，在这种模拟信号模式的应用条件下，受众能够收看的广电节目内容相对较少，并且受众的节目体验缺少选择性，只能被动地接受电视台所发出的节目信号，也就是电视台播出什么样的节目，受众就只能看这样的节目，且节目的信号质量较差。此后随着无线数字电视技术与卫星信号传输等先进技术的应用与发展，使广电信号传输彻底冲破了传统模式的束缚，受众可以真正意义上体验到高清数字电视的节目优质效果。

1 地面无线数字电视信号系统应用现状分析

结合我国传统电视信号发射台站的设计结构来看，其电视信号的管理以及信号的监测主要是先对电视信号源进行模拟并将信号转接到系统的信号发射机，然后通过信号解调装置监测空间内发射出的电视信号。而当前的地面无线数字电视信号源是通过多条链路将其发送到台站，然后接受信号的转码处理之后转入信号发射机内，再由终端的数字机顶盒进行信号的接收，并将其接入大屏而展开监测。在对二者的比较之下，前者的传统模式虽然具有信号传输过程简单的特点，但是对信号源发射整个过程的信号调度以及监测存在严重不足。我国地域辽阔，不同地区电视媒体机构所采用的信号源传输模式也存在明显的差异。总体来看，电视信号的传输主要可划分为两种不同模式：一种为目前国内统一使用的一种前端平台模式，可以借助多种传输网络系统将信号传输到不同的信号发展台站；另一种是不同的台站经由光纤、微波以及卫星等途径来获取电视媒体节目的信号源，然后由系统内的编码复用平台对信号源进行处理并生成TS 流向终端系统进行发射。我国各地区的主要台站目前已经初步实现了全面的数字化升级和改造，但是，结合电视信号台站的实际应用情况来看，信号源的调度控制、整个信号传输过程的状态监测、发射机及其周边相关装置的运维等方面仍需进行调整与完善，做好技术的同步跟进。同时，台站的信号预案管理系统尚未能完成智能化技术的全面覆盖，不能够实现电视信号的智能化切换、调度以及切换等操作。对电视信号发射状态的监测，也只能局限在对终端空中发射信号的单节目接收监测范围内，在电视信号源的发射过程中出现任务异常情况，工作人员根本不能快速地完成故障点的确认，故障的排查与有效处理均需较长的时间，从而影响客户的电视节目收看体验。而台站方面的日常工作日志内容主要包括人工查询以及抄表登记，根本无法利用大数据技术对信号源发射链路的实际状态情况展开智能化查询，也未能设置关于系统中各类型装置与设备运行状态信息的自动记录机制，最终留下电视信号源传输质量隐患。基于此，相关工作人员还需结合当前实际情况针对地面无线数字电视信号调度监控系统展开科学、合理的设计，从而加强电视信号传输质量的提升。

2 无线地面数字电视的主要特点分析

与常规的广播电视信号源传输模式相比，地面无线数字电视信号的传输具有明显的特殊性，其为IPTV、有线数字电视网络以及移动互联网电视等传输模式的升级与补充[1]。具体来讲，当前的无线地面数字电视具备的主要特点表现为以下几点。

2.1 具备更高的信息容量

无线地面数字电视的高信息容量特点可表现在其能够为HDTV 节目提供超过24 Mb/s 标准的单信道码率，在这一信息容量环境下可以实现信号源传输量的有效扩展。

2.2 系统操作更具灵活性

在地面无线数字电视信号传输系统当中，通过对不同的地质信息以及调制方式的设定可以支持更多种的信号源接收方式，例如步行、固定以及高速移动接收等。

2.3 信号频率规划及覆盖区域的灵活性

使用单频网和同频道覆盖扩展器/缝隙填充器的概念，通过选择不同保护间隔的工作模式能够建立起16 km 乃至于36 km 覆盖范围的单频网络体系。我国最早是在2008 年奥运会前夕开始进行地面无线数字电视信号系统的建设工作的，而当时建立该系统的主要目的在于使各地区电视终端系统均可更加高效地接收奥运会高清转播电视信号源，为民众收看奥运会赛事节目提供更大的便利条件。此后则开始相继在国内其他各地区展开地面无线数字电视信号系统的搭建工作。我国数字电视系统主要是采用欧洲的DVB 数字电视标准，其中，地面传输采用DVB-T技术、有线传输采用DVB-C 技术，而卫星传输则为DVB-S 技术，而对于无线地面数字电视来说，DTMB 是我国技术人员在对DVB-T 进行研究的基础上进行自主研发的地面传输标准协议，其为2006年国家数字电视领导小组所推出的，具备独立的系统核心技术，相比此前应用的欧洲DVB-T 标准，有着更强的信号传输抗干扰能力，现阶段国内各地区所采用的地面数字电视信号传输系统均执行这一标准。

3 地面无线数字电视信号调度与监控设计原则

设计人员在展开项目设计实践工作中主要需坚持以下原则。

首先，安全性原则。在设计工作中，相关设计工作人员一定要保证自身设计内容完全符合总局当中的相关规定，在充分确保系统运行安全的基础上进行其他功能的扩展。与此同时，还需注意各个发射链路中不同环节中的主备路由问题，结合链路的实际情况进行路由倒换机制的科学设计，充分保证系统地面无线数字电视信号源能够稳定、安全地传输到发射机内并进行信号的发射，从而为民众对于电视节目的收看增加保障[2]。其次，监管平台的综合性原则。地面无线数字电视信号的监控系统是保证信号源能够在健康、稳定状态的环境下顺利完成发射与传输的基本保障，更是地面无线数字电视信号台站值班人员对整个系统运行状态进行监控的重要平台。在进行地面无线数字电视信号监控系统的设计工作当中，一定要充分确保系统当中信号发射机房的实际环境、不同节目频道的信号发射质量以及传输质量的有效监控，并在此基础上进行系统所需各项配置的灵活配置与添加，据此构建起一个具备综合性功能的监测与控制平台。通过这一综合性平台的应用，可以进一步明确系统整个运行过程中的各项安全指标与技术标准等，同时还可以针对经由不同路由结构中的信号实施灵活比对，一旦发现信号源出现不一致的情况，则会立即发出警报，还可以对出现问题的环节给予提示。另外，通过该综合性监管平台的应用还能够对系统中所有的信号发射链路实际状态展开质量监测，并对系统中的电力供应情况、温度与湿度指标以及信号发射机房的安全防护状态的进行有效的监控。最后，系统运行日志的生成与保存。在进行地面无线数字电视信号系统设计工作中，需要通过监控系统的设置对各部分装置与设备的运行异常问题等不良情况的信息进行有效收集，并建立多种通道便于系统向台站人员或者值班人员进行异常信息的推送，同时还需要将其生成详细的运行记录并进行自动保存，这样便于相关工作人员后续进行日志的查询，为系统的运维工作的展开提供更加可靠的依据[3]。

4 地面无线数字电视信号调度监控设计方案分析

该文以我国某地区已完成建设的地面无线数字电视信号调度监控项目为例，对其设计方案展开分析。该项目的设计方案主要是对两套数字电视发射机的信号源实现智能切换处理、对信号多环节进行监测，并且对其中各部分装置以及信号所发生的不同级别的故障问题及时发出警报，并且以短信自动发送方式来通知相关工作人员。在该项目建设落成并投入应用以来，运行状态比较稳定，在一定程度上帮助了台站相关工作人员完成了模拟发射监测到数字发射监测的过渡。

4.1 信号源调度系统的设计要点

地面无线数字电视信号调度系统的设计方案核心点在于信号源链路的智能切换以及信号源的稳定、安全传输，具体设计内容如下。

首先，由发射台站分别经由光纤与微波这两个链路途径进行信号源的获取，获取成功后对其展开转码处理，分别各自生成1 号与2 号两套不同节目的ASI流，然后将两路1号信源流和两路2号信源流依次传输至不同的智能流切换器设备当中，实现基于码流TR 101-290 标准的信号源状态监测与智能判断，一旦其中任何一路的信号源输入流无法达到对应的评判标准，那么其切换器则会自动进行倒换，也可以由工作人员通过控制面板对其展开人工切换[4]。其次，系统中所设置的两个智能流切换器可以分别和两部不同的发射机主路系统进行连接，采用这样的设计方式可以在切换器装置出现故障的情况下避免信号源的丢失。这两个不同的信号发射机装置分别使用不同的信号频点，两部发射机采用两个频点，对发射机输出的1、2号节目流，然后由系统中的多工器对节目流进行合成处理，最后再完成信号的发射。另外，利用光纤实现信号发射机房与台站信源机房这二者之间的联系，从而为无限数字电视信号的传输建立有效通道。通过这种设计方式可以在一定程度上避免系统当中的小功率装置受到大功率装置运行过程中电压波动的干扰，避免小功率设备因此而受损，电视发射台信号源调度切换流程图如图1所示。

图1 电视发射台信号源调度切换流程图

4.2 信号源监控系统的设计要点

该项目中所包含的信号源监控系统主要设置了两个功能部分，一部分功能为对信号链路中不同节点信号状态的监控，另一部分功能为针对接收空中信号情况的监控。这一系统设置了主动调度监控与多路分屏监控这两种不同的体系。在多路分屏监控体系中，主要是将各路节目的原始信源编码流、流切换器输出码流和近端开路接收解调码流采集后，借助系统中的智能监测设备将其转换成为IP 流，并传输至大屏，实施若干屏幕画面的分割监控。这属于常规模式下的全时监控，其包含了系统全链路中不同环节的信号状态监测，同时，系统智能监测设备还可以对故障情况立即发出警报，同时对故障相关信息进行自动搜集并生成记录。在信号发射发生异常情况时，工作人员能够快速、准确地对故障点所在的精确位置加以确定，并快速展开排查与维修工作。在主动调度监控体系中，将信号源链路的4路原始节目编码流、2个流切换器输出码流以及2 路近端开路接收解调码流输入至调度矩阵，矩阵一路输出接入码流分析设备，另一路输出给解码器。工作人员在进行矩阵的合理调度后能够对链路中不同节点部分的信号码流展开灵活调度，并切入码流分析仪设备对其中各项指标展开分析，还能够对其中某一路的码流信号展开精准调度，进入解码器解出任意一套节目，上技监大屏，从而单独监控其画面质量[5-6]。

4.3 环节动力系统的设计要点

地面无线数字电视信号环节动力系统的主要设计目标在于对信号发射机装置电力稳压状态的监控、机房烟感监控、温度与湿度指标监控以及机房安全防护状态的监控，将监测数据和控制数据IP化以后将其传输至机房管理系统，便于工作人员随时进行查看，保证系统的健康运行状态。

4.4 值班控制系统的设计要点

该项目中设计值班管理系统功能主要包括以下几方面：首先，系统会以每日三次的固定频率定时对系统电力指标、信号发射功率以及反射功率等情况进行记录，并且可以对该项目值班控制系统以及其中各环节、各阶段的实际运行情况展开全面性的监测，并将具体的监测内容生成详细的监测记录，还可以将系统值班人员的日常巡查工作记录生成每日出勤报表；其次，通过值班表的自动生成和值班人员巡查日志自动记录，能够对相关设备长期内的运行状态保持相应的先行记录并保存，如此一来，一旦设备出现隐性故障问题，工作人员可以以此为据展开故障排除处理；最后，对系统的运维工作资料进行科学管理，并提供大数据查询入口，项目值班控制机制需要针对所发生的所有故障排查及处理活动构建科学而明确的流程单，并做好相关信息的实时存档，便于后续相关工作中查询使用。

5 技术推动控制转型的分析

地面无线数字电视限号调度监控系统的设计与建成推进了信号源调度与监控技术的升级与技术管理工作的转型，同时也在一定程度上促进了台站工作人员组织结构以及技术结构的重组。在转型前，台站采用传统的人员值班方式，工作人员在值班过程中只要确认空中信号状态正常，在覆盖区域中，仅设置一个信号接收机设备实现对节目图像与声音信号接收情况的监测。在完成地面无线数字电视信号调度和监控系统的转型之后，传统设计模式下的系统模式功能更加完善，且各部分功能的设置更具合理性，地面台站值班人员需要对整个系统的运行原理形成全面性的认知，尤其是对其中各部分信号传输链路的结构、信号的具体成分以及来源等的了解和掌握。值班人员需要通过系统监控平台的观察而对台站发射链路中的各部分情况进行实时了解，例如信号发射机的运行状态、信号源的状态、系统电力状态以及机房的实际环境等，一旦发现其中任何环节表现异常或出现故障，则可及时锁定异常及故障问题所在并第一时间进行有效处理。另外，值班人员还需做好对系统所自动生成的每日安全状态报表的检查，同时掌握数字信道调制等各项参数标准，这样才能对系统问题展开更加准确的分析。此外，在系统转型后，系统中的各项设备也会随之升级和优化，值班人员需要提高自身对各类专项仪器设备的灵活应用能力，并对系统数字电视信号的误码率以及调制误差比等元素对于信号接收实际质量的影响形成深刻认识。

6 结语

地面无线数字电视信号是当前我国广播电视媒体进行节目信息传播的重要途径，为了能够充分保证信号源的健康、稳定发射与传输状态，相关工作人员还需结合实际情况针对地面无线数字电视信号调度监控设计工作展开科学而全面的分析，逐步提高设计方案的完善性，这样才能够进一步提高信号源的传输质量，为受众的电视媒体节目体验提供更加有利的条件。