甘肃省广电微波网视频监管平台建设实践

金晓霞

（作者单位：甘肃省广播电视局微波传输中心）

广播电视是党舆论宣传的重要阵地，广播电视微波传输网络是广播电视节目安全播出的重要传输手段，为确保甘肃省广播电视微波传输网安全播出和可管可控，甘肃省广播电视局微波传输中心根据《全国广播电视与视听新媒体监测监管总体发展规划（2019年～2025年）》，以智慧广电工程为牵引，深化广播电视与新一代信息技术融合创新，打造智慧广电媒体，发展智慧广电网络，推动媒体融合发展。以广播电视播出传输机构为依托的融媒体建设不断提速，打造推出一批各具特色的融媒体中心、融媒体产品、融媒体服务，媒体融合传播力大幅提升。大数据、云计算、5G、人工智能、超高清、虚拟现实（Virtual Reality, VR）/增强现实（Augmented Reality, AR）等技术在广电领域应用更加广泛，全媒体制播端到端流程再造、体系重构加速推广。5G高新视频系列技术标准不断健全，研发应用更深融入制作传播体系。甘肃省广播电视微波传输网监测监管平台通过全面规划设计，有效提升了全省广播电视数字微波网络的运行效能、管理能力和安全性能，同时为今后高山微波台向智能化、无人化值守奠定坚实基础，助力甘肃省广电事业健康可持续发展[1]222。

1 微波网视频监管平台建设的需求分析和作用

1.1 需求分析

1.1.1 原微波传输网监管体系存在不足

2006年，甘肃省采用“DVB+PDH”（数字视频广播+准同步数字传输）对原有模拟微波传输网在利旧的基础上进行准数字化改造升级，建设线路总长2 115.89 km，改造完成53个台站。全系统采用正反向1+0配置，传输容量45 Mbps。然而，随着技术的发展，现在看该网存在传输能力低、网络安全性能差、监测监管落后等问题。

（1）监管方式方法落后。由于数字技术和业务的发展，原系统所用监管技术不能满足发展的需要，急需对已有的监管系统进行改造升级，以实现全程、全网的实时监管。

（2）监测信息孤岛化。全网各台站各自开展监管业务，造成监管单一分散，没有统一规划，监管效率低下。急需整合监测监管资源，建设统一共享和智能协作的监管平台①。

（3）监管技术落后。随着广播电视微波传输技术快速发展，IP传输、云计算、互联共享广泛应用，业务信息处理和分析能力无法有效满足全网高效安全运行的需求，必须充分运用IP、人工智能（Artificial Intelligence, AI）、大数据、云计算等新一代信息技术，建立智能高效的微波网监管平台，确保广播电视微波传输网网络安全和节目安全播出。

（4）监测监管设施老旧落后。

1.1.2 甘肃省广电微波传输网现状

甘肃省IP数字微波网线路总长度为3 235.44 km，共有86跳电路。采用IP接口技术，数据传输采用自动发信功率控制（Automatic Transfer Power Control, ATPC）、自适应功能、聚合技术，大跨距台站采用混合分集技术，以确保系统数据传输的可靠性。网络重要节点组成环网备份，提高了传输可用度，网管设备实现对网元在线设备、电路端口智慧监控[1]223。

[3] 李思田，杨士恭，程守田.中国东部及邻区中新生代裂陷作用的大地构造背景[A]//中国及邻区构造古地理和生物古地理[C].武汉：中国地质大学出版社，1990:109-204.(论文集)

1.1.3 网络安全体系建设需求

广电IP数字微波网络安全体系建设包括物理安全、技术安全、数据安全建设。甘肃省广电IP数字微波网建成运行两年以来，网络安全体系建设成为网络建设的重点课题，特别是甘肃省广播电视局将微波网作为全省广播电视节目传输和网络视听监测监管平台数据回传的重要通道，微波网安全监管体系建设势在必行。

基于上述分析，甘肃省广播电视微波传输网监管平台是为了改变落后的监测监管方式，运用网络IP化解决方案与当前所有网络IP安防设备有效对接，建设功能更加完备的监管平台，实现对全网各台站特别是无人值守台站环境和设备设施全域、全程、全网实时监管，有效提升全省广播电视数字微波网络运行效能、管理能力和安全性能。该平台既能充分满足和适应甘肃省现有广电微波链路传输设备安全运行监管要求，又能为今后广播电视微波网络发展、扩建和改造等情况留有扩充余地，同时还能够有效提高设备使用效率，延长使用周期。

1.2 主要作用

1.2.1 有效对接现有设备，提升其运行性能

微波网视频监管平台的所有设备均采用网络IP化方案，实现对当前所有网络IP安防设备的有效对接，从而搭建功能更加完备的监管平台，有较强的适应性。

1.2.2 有效节省和优化带宽资源

针对广电微波传输设备在传输各台站实时高清视频监控画面时占用微波传输带宽方面的问题，采用H.265视频编码格式，对监控视频传输网的组网进行优化，组网优化的主要原则是尽量减少分发，优化路径以减少中间环节，降低时延，确保视频的流畅。同时，对各环节监控视频设备的诸多性能参数进行不断调整、设置，探索能够更好地提升整个监控视频传输带宽利用率的有效方案，从而尽最大可能为现有微波传输链路节省宝贵的带宽资源[2]38。

1.2.3 提升实时监控、管理和处理突发事件能力，并有效提升系统安全性能

该平台在微波传输网上搭建使用以来，设备运行稳定，监控画面清晰流畅，安防设备各项功能均能够实时启用运行，设计方案的合理性、有效性和稳定性得到了很好的验证。因此，该设计方案在省级微波台站推广应用具有积极意义。

2 同类平台的功能比较

结合甘肃省广电微波电路传输特点与实际运行情况，因地制宜、因时制宜、前瞻考虑、综合分析，搭建的甘肃省广电微波传输网监管平台和同类平台功能相比，在不增加中心机房机架设备与运行费用的同时，实现对微波新旧和多类设备的良好兼容和有效监控，具有运行费用低、操作规范便捷、新旧设备兼容、运行稳定与效果良好等综合优势。

3 平台设计

根据各微波台站环境监测的不同情况分别装配红外球形和数字红外枪式摄像机，对微波台站机房、走廊等重点区域使用高清、广视角的广角镜头，对微波台站周边环境的监控则安装广视角变焦镜头。同时依据前期对各台站环境的实地考察，在各台站机房、房屋过道、院门等重点部位依据实际情况设计加装烟感器、声光一体机、监测探测器、红外识别等智能探测设备。

设备全部采用IP接入方式，接入到各台站中心机房交换机，并将各监控设备采集视频数据一并送入网络硬盘录像机进行统一信息编码、存储、处理发布，并生成视频监测图像。各台的核心交换机分别接入各自的网络路由设备，由网络路由设备负责将其接入现有的微波传输链路，并将数据传输至首台中心机房的客户端电脑上，值班员通过系统网管和客户端的操作即可实现对全省各台站传回数据的远程监测和指挥调度[2]40。

4 系统主要功能

4.1 实时图像点播与视频控制

支持多用户对监控点进行图像的实时点播及图像的显示、抓拍和录像、多画面监控、呼叫、录像、报警监控，以及权限内的远程运维等功能；在电视墙、视频会议室实时对视频观看和控制。可实现GB/T28181规定的多格式、多码率、多形式的图像浏览显示、控制切换、抓拍、轮巡和监控的图像缩放、中心定位、预置点位等设置，以及告警处理和预案设置等功能。客户端既可提供云镜的基本控制，也支持平台以自定义方式对云镜的高级控制。

4.2 多画面轮巡和浏览

客户端PC机上可以实现对多个监控点的分屏显示，可以选择最多1/36分屏浏览，还可进行自定义窗格大小和布局的多格式、多分辨率浏览，也可以全屏显示。还可支持点对点切换和分组轮切的轮巡监控，可对浏览的前端设备列表和轮巡间隔自主进行设置。

支持按照指定时间、监测点、报警信息等要素及多个摄像机的历史图像的检索、回放、下载、抓拍控制等功能；对于重要的视频提供录像文件锁定功能。

4.3 自主预案设置

系统支持用户按照需求，通过点位输入、电子地图框选、圈选等进行自主预案设置，以实现重要、突发事件的自动存储、建档和多台摄像机的自动联动等功能，能够以方便快捷的方式调用相关图像资料，确保安全可靠。

4.4 语音多功能

系统提供对前端各监控点一对一或一对多的面对面语音广播功能。可以实现各监控中心与各监控点之间的任意双向通话，支持双向语音的录制①。

4.5 球枪联动、云台控制和动态可视域

在无须进行全景拼接的重要开阔区域，系统可以实现球机与枪机的联动。通过枪机进行全景通览，聚焦整幅画面。球机可对画面上每个细节进行操作，实现快速放大和聚焦。摄像机云台可不通过专用的云台控制版面实施操作，方便快捷。

摄像机支持点位可视域、场景与地图可视域方向同步，可便捷了解各点位实际的监控场景区域。

4.6 异常巡检和系统运行状态管理

支持监看网络实时运行状态；能准确、快速地发现网络资源，实时展示设备和链路状态拓扑，对前端设备的属性进行编辑和管理。

平台支持自主配置巡检计划，使系统按配置的计划执行巡检任务，自主选择巡检时间、对象等。可对系统内的全部前端监控点和系统设备自动巡检，从而展现异常设备的相关状况信息，并将异常设备信息导出到EXCEL电子表格日志。

系统具有完备的告警流程和故障管理机制。能够自动发现系统异常和设备故障，并发出告警信息，同时能够自动汇总全网故障设备，形成故障设备列表；自动分类汇总全系统状态情况，形成状态分类列表，帮助管理员清晰快速地掌握全系统的运行状态。

5 监管平台解决的技术问题

5.1 新旧设备、转换问题、网络安全兼容

路由设备是微波网视频监控组网的核心设备，为了使该平台既能够很好地在现有微波设备运行，又能够在后期设备改造升级后顺利地过渡到IP微波设备，选用H3C MSR 36系列网络路由设备。该网络路由设备支持2个半导体集成电路（Semiconductor Integrated Circuit, SIC）可扩展模块插槽，通过对该插槽添加E1协议转换卡后，可以实现将微波、卫星传输网络的E1接口信号转换为10/100 M数据，设备数据通道支持一对一、多对一、多对多功能。在不增加其他设备、对原有视频监控网络拓扑结构保持基本不变的情况下，依然可以做到同时在不同的网络上的顺利移植、过渡。该路由设备同时具备多样化VPN技术，支持路由器协议安全防护及多种地址解析协议（Address Resolution Protocol, ARP）攻击防范机制，通过VPN建立的虚拟数据隧道配合对设备自身安全防范功能机制的有效启用，可以很好地解决当前视频监控管理平台通过广电微波路由网访问外网带来的网络安全性问题②。

5.2 网络带宽问题及其解决方案

考虑到微波传输网链路对传输带宽的特殊性要求，针对网络监控视频数据回传占用大量网络带宽问题设计解决方案。为进一步降低视频数据对网络传输带宽的占用率，在不影响原有传输画面质量，保持各原有传输数据性能的前提下，视频监管平台在设计解决网络视频数据带宽方案时主要做了以下工作：

在监控前端设备摄像头性能使用方面，优先考虑选用支持H.256视频编码标准的高清数字网络摄像头，同等图像质量下，H.265传输数据量只有MPEG2的6%，MPEG4的16%，H.264的50%，大大降低了监控视频数据占用的传输网络带宽。在保证数据传输质量的同时，按照不同网络摄像头的实际使用情况对网络码率的输出作相应的限定规划，实现视频数据带宽占用的稳定性。

6 结语

微波网视频监管平台，选用运动补偿时间滤波（Motion-compensated Temporal Filtering, MCTF）降低了噪声。借助该技术分析采集每一帧数据中每个像素的时空域信息，通过过滤静态和动态噪声，过滤后的画面图像更加清晰，提高了图像压缩率，避免了对噪声的编码，提高了监控数据传输的质量。此外，通过智能分析技术触发传输、存储的方式，减少了前端图像向中心传输的带宽消耗。为使以上技术能够在设备上得到更好的应用，建设实施中根据微波台使用环境，对前端摄像头和报警探测设备性能参数进行了高效化调整，使设备功能最大化发挥。

注释：

①《全国广播电视与视听新媒体监测监管总体发展规划（2019年 -2025年）》。

②《甘肃省广播电视与视听新媒体监测监管总体技术规划》。