浅谈有线数字电视监测系统的建设

刘 俊

（广东省广播电视网络股份有限公司珠海分公司，广东 珠海 519002）

随着有线数字电视整体转换的结束和新业务的逐渐增加，数字电视业务和系统运行的质量和安全可靠性越发显现出紧迫性和重要性。建立一套功能完善的有线数字电视监测系统，用先进的技术手段代替人工方式完成多层面、多功能的信号监测工作，确保数字电视系统高质量、安全、稳定地运行和传输，已是必不可少和迫在眉睫的任务和工作。数字电视监测除了节目画面质量监测外，更重要的是传输流的监测及信道的监测[1]，从物理的本质上进行系统的分析监测，保障数字电视节目的安全播出。

1 建设目标

传统的有线数字电视监测，通过数字电视机顶盒解码出图像，靠人工监看和评估方式，根本无法及时准确地判断和预警。通过码流分析仪，人工方式逐点进行码流测试和分析，也无法多点同时在线监测，反而造成了人力、物力等维护成本的增加，也未能保障节目的播出品质和安全播出。数字电视信号的安全监测、质量监测和内容监测[2]，可以实现系统运行各环节、多层面、多功能的监视、分析和报警，通过网管系统集中管理，监视、监测各种参数，实时了解系统的运行状态，保障系统安全、稳定、可靠的运行和传输。

2 设计思想

2.1 多层面的监测

多层面监测主要指对码流各个层面、各种参数的监测、射频参数的监测，通过内置解码器，对图像的异态进行监测，如静帧、黑场、马赛克、无伴音、非法内容，保证节目的安全播出。

2.2 末端实时监测

有线数字电视监测的重点推荐放在数字电视系统的末端，末端的信号直接反映用户收看的效果。监测系统同时对多个频点的信号进行在线实时监测，通过其不同的报警提示信息，可以快速判断出信号质量劣化点或故障点的位置，以及时提醒操作员进行处理。

2.3 解扰监测

监测系统应对加扰流进行解扰监测，将监测到的信号进行解扰后通过高清多画面显示输出，从而不但可以实时地在网管端看到加扰流的状态，如各种表的信息，同时可以在画面上看到其加扰流播出的效果，了解用户层所观看的质量，直接提高了用户的服务质量。

2.4 网管系统

监测系统的网管软件，应对大量的检测数据和状态信息进行提示，同时可以通过拓扑网管了解所有频点的状态信息及故障信息，提供日志、报表、出错信息提示、查询等功能，使监测系统更加实用、完整、高效。

3 技术方案

建设有线数字电视监测系统，首要前提是必须对现有的数字电视前端系统影响最小，实施最方便、快捷，如何选择监测节点成为首先要解决的问题。另外，如何保障监测系统的监测内容能够客观、实时、有效地反映存在的问题，也需要进一步的考虑。最后，需要通过一套统一的网管系统进行集中监测、分析和报警。

3.1 监测节点

如图1所示，一套完整的数字电视监测系统存在多个监测节点，每个节点对应不同的监测内容，从信号源的接收、复用、加扰到调制各个环节都属于监测的范围，如果对所有的节点都进行监测，系统过于复杂，反而影响操作人员的判断能力，从最接近用户的角度出发，末端监测无疑是最合适的。

3.2 监测内容

数字电视监测系统的监测内容主要分为4个方面，通过这4方面的分析监测，保障数字电视信号的播出质量，保证网络的安全运行。

3.2.1 高清多画面监测

通过高清多画面的监测，完成对加扰流或清流输出图像、声音质量的监测，除了可以对视音频的信息监测（静帧、黑场、伴音、马赛克等）外，还应将码流层的报警信息在屏幕上显示（联动报警），使操作员可以通过屏幕快速了解到某节目的状态信息。高清多画面监测界面如图2所示。

3.2.2 码流监测

码流监测[3]是数字电视监测系统中的重要组成部分，直接关系到TS流是否符合DVB标准，解码是否正常，解码后的视音频质量等重要指标。数字综合分析监测设备通过内嵌的码流分析功能，完成对TS码流和参数的监测和报警，符合TR 101－290中的3类优先级共计20多项参数的实时在线监测，如图3所示。其中，第一级包含直接与正确解码相关的监测项，尤为重要；第二级包含会影响解码效果的连续性监测项和一些重要的监测项；第三级包含与应用相关的监测项，但不影响正常解码[4]。

3.2.3 码流分析

码流分析主要是为了方便数字电视系统的管理和维护，提供参考标准，快速诊断和解决存在的问题，码流分析主要提供ASI和RF两种输入监测接口，主要内容包括码流基本结构、PCR和PSI/SI[5]。

码流基本结构包括网络和传输流的相关信息，例如网络ID和名称，传输流ID，节目PID、名称、数量、是否加密，TS流带宽大小等，主要为数字电视系统管理提供依据，以免发生PID冲突的问题，其中TS流带宽的分析，可以防止节目带宽瞬间过大而造成的画面马赛克、甚至黑屏等现象[6]。

PCR分析主要包括PCR间隔分析和PCR抖动分析。PCR间隔错误，将直接导致视音频不同步等现象。PCR抖动错误，将导致画面出现马赛克、黑屏等现象。

通过PSI/SI分析，可以详细了解传输流中不同节目和节目中的不同成分如何复用成一个统一的码流，以获取相关信息。

3.2.4 QAM监测

在数字电视系统中，网络质量、噪声以及相互干扰等，都会对数字电视造成严重的影响。构成影响的主要性能参数有平均功率（Power Level）、调制误差率（MER）、载噪比（CNR）、比特误码率（BER）、EVM、星座图等[7]，对QAM信号的以上射频指标进行实时监测，直接关系到网络性能和用户端的接收，如图4所示。以上的射频指标都是相辅相成、相互影响的，它们之间的关联性很大，往往一个参数就决定了所有参数的好坏。

3.3 网管系统

作为有线数字电视监测系统核心的信息操作，系统设计应采用基于IP技术的DVB监测体系，分布式架构，网管系统通过网络对接监测主机，实现对系统中各个硬件设备监测的信息汇总，通过统一的网管界面监看，了解系统中各个信号的信息。网管系统必须具备以下功能：1）网络集中管理，完成系统的集中管理、监测、分析和报警；2）TS OVER IP技术，实现基于IP的DVB监测体系；3）拓扑网管监视，可通过拓扑网管实时监测所有QAM信号、码流、频道的工作状态信息和报警信息，并进行实时分析；4）表单导出、日志查询功能，可以将QAM信号、码流的信息、操作日志、报警日志、故障信息等相关数据导出，并可通过日志随时调看某天的日志信息；5）支持手动/自动码流或多画面节目录制，出现故障时自动录制相应码流或节目，以便事后进行故障分析；6）联动报警功能，各类报警信息除了可以在网管系统上显示外，同时还应通过高清多画面对应节目上实时报警提示，使用户一目了然；7）对各个设备的参数进行配置和查询时，不影响和停止该设备画面监测的功能，完全通过后台网管系统完成；8）提供图形化操作，可以直观系统架构及设备状态；9）对用户权限进行分级设置和管理。

4 小结

2003年总局发布的关于《建立有线数字电视技术新体系的实施意见》中明确提出，监管平台系统是有线数字电视新体系的重要组成部分[8]。作为各级有线数字电视前端，建立的数字电视监测系统应考虑将来与国家监管平台的对接工作，保持系统的开放性和通用性，预留一定的系统接口，以免造成资源的浪费和监测数据的冲突。

建立数字电视监测系统的最终目的是为了实现有效的控制，如果两者能够合二为一，当监测系统检测到出现问题时，自动对数字电视传输系统的参数进行适当调整，或者自动垫播，就能够在真正意义上将技术手段替代人工方式，使数字电视监测系统迈上一个新的台阶，从而更完善地保证数字电视系统的安全可靠运行。

[1]王龙.数字网络传输机房故障分析方法探讨[J].电视技术，2009，33（9）：118-120.

[2]周锡安.泉州市广播电视监测中心监测系统设计[J].电视技术，2011,35（12）：64-67.

[3]屈季子.数字电视前端综合监控系统的实施[J].中国有线电视，2009（8）：856-858.

[4]蒋健.有线数字电视前端节目监控系统[J].中国有线电视，2011（6）：705-707.

[5]丁大友.码流分析仪在数字化监测系统中的应用[J].电视技术，2008（6）：95-96.

[6]周东.数字电视播出前端MPEG码流监测[J].世界广播电视，2004（7）：80-82.

[7]王国威.浅谈有线数字电视播出监控系统[J].世界宽带网络，2008（5）：38-39.

[8]张囡.有线数字电视监测项目及方法[J].广播电视信息，2010（3）：114-116.