广播电视信号传输与发射优化分析

伊叶俊雄

【摘要】本研究以提升及改善整体广播电视传输系统性能为出发点，分析构建在广播电视系统中的广播电视服务中心的数据流及各个细节处理环节，设计一个自动化处理流程以最优化数据传输单元与发射站的处理效率。在实际上线应用后，当可为民众能更即时接收广播电视，做出贡献。本文设计的最优处理流程将自动根据数据传输单元的数量，适当分配跟踪区识别码（Tracking Area Code，TAC）给不同数量的数据传输单元处理，以达到数据传输单元对TAC的负载平衡效果。因此即使遇上最极端的电视信号发送，广播电视服务中心系统也可在2秒左右便处理完成。

【关键词】广播电视服务;广播电视服务中心;优化

中图分类号：TN929                                 文献标识码：A                          DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.17.003

以前电视节目传送是以模拟信号通过高带无线电波（UHF与VHF）传送到接收端，再经由模拟电视将其图像与声音呈现出来，但由于以模拟传送方式在传送过程中容易遭受干扰，在画面清晰度、抗噪音等表现均不佳，且占用一定带宽，使得在带宽使用上没有效率;反观数字广播，可在传输前先进行压缩，大大提高带宽使用带率，且在接收端可针对传输过程中信号衰减进行除错与更正功能，使得数字广播具有较高的音视频质量，且大大增加信道数，因此电视广播数字化成为未来必然趋势。

本研究希望借由研究分析广播电视传输所经的各环节：含广播电视服务中心、数据传输单元与发射站等的信息流处理逻辑，再对整体流程及参数调配实现出最优及自动化的分配处理程序。

1. 系统架构分析

在广播电视网络中与处理广播电视传输系统相关的网元（Network element）約略数量及重要参数如表1-1：

这几个主要网元的连接方式如图1-1：每个广播电视服务中心连接到每个的数据传输单元、每个数据传输单元又连接到每一台发射站，所以是多对多对多的从属关系。只有发射站和其所属蜂窝单元是一对多关系。

当广播电视服务中心发送指令给数据传输单元时，可能包含有TAI（TAI List of List-of-TAIs）以及ECI（Cell ID of Warning-Area-List）的内容，但由数据传输单元再转发指令给发射站时，因转发后采用S1-AP接口只有Warning-Area-List字段，故而数据传输单元只会转发ECI内容给发射站，随后发射站便只对Cell ID属于Warning-Area-List的Cell进行信6息广播。

2. 细节处理流程的性能分析

本研究为了分析出性能瓶颈所在，因此先在广播电视服务中心的系统记录文件中，针对每个细节处理步骤所耗费的时间加以记录，以利于分析出主要造成性能瓶颈的环节。随后经由多次大范围的广播信息发送，并对记录文件数据加以整理分析后，得到每个步骤所耗费的平均处理时间结果如表2-1：

经由上表的测试结果进行分析，我们发现主要的性能瓶颈点在于3、4、6、9几个的处理步骤，因此本研究将于下一节再针对这几个瓶颈点进行深入研究分析并提出具体的性能改善方案。

3. 针对性能瓶颈点深入研究分析

深入研究分析后，归纳出造成广播电视服务中心性能瓶颈的几个主要问题点如下：

广播电视服务中心在转换CMAC_Alert中所带的原始地理信息到数据库内部的Area信息，再转成发射站信息的运算处理过程中，因为大量的数据库存取与运算导致处理速度过慢（表2-1的步骤项次3及4）。广播电视服务中心要转换CMAC_Alert中所带的原始地理信息到Area信息，再转成发射站信息的处理因为过程中需要持续不断的进行大量的数据库存取及运算，所以数据流不断的在内存、磁盘机及网络间传输，从而造成大量的时间消耗。

性能改善前，广播电视服务中心的分批处理方式为：对从数据库所筛选出的全部待发送Cell ID（ECI）随机分拆成500个一批再依批次发送给数据传输单元，但因为这样的分批处理方式对后端数据传输单元及发射站而言所需处理的数据量过于庞大且每批次TAI的重复性过高，会严重劣化对后端处理性能的消耗，因而造成当Cell ID数量庞大时，批次总数太多而整体处理时间亦随之延长的结果（表2-1的步骤项次6）。

广播电视服务中心的Cell Loader流程中，载入的发射站信息没有根据后端数据传输单元及发射站的系统架构及处理特性进行排序及分流处理，造成数据传输单元处理时常会有大量的数据流重复及无序紊乱的问题，影响数据传输单元性能甚巨（表2-1的步骤项次9）。

4. 具体性能改善方法

经研究分析后，提出的性能改善措施主要包含以下三个项目：

（1）采用Memory Cached技术

（2）采用广播电视服务中心Enhanced Logic算法

（3）采用自动最优Cell Loader处理流程

以上三个项目的性能改善措施预期可以大幅改善广播电视传输系统整体的发送效率。其中Memory Cached技术项目可以解决上一章表2-1的步骤项次3及4性能瓶颈点所遇到的问题;而广播电视服务中心Enhanced Logic算法项目可以解决上一章表2-1的步骤项次6性能瓶颈点所遇到的问题;最后自动最优Cell Loader处理流程项目则可以解决上一章表2-1的步骤项次9性能瓶颈点所遇到的问题。

上述前两项Memory Cached技术、广播电视服务中心Enhanced Logic算法因为其系统实现方式涉及广播电视服务中心核心系统架构且必须大幅修改源代码，故其具体实现交由原开发厂商进行开发。

5. 总结

根据本研究的成果实施各项性能改善方案，通过上线实测后，改善前后的性能比较表，如表5-1。

改善前广播电视服务中心的电视信号发送处理时间通常要花费两分钟左右的才能完成所有的广播作业，但经过实施上述三项性能改善方案后的改善措施后，Memory Cached技术可将表5-1项次3及项次4的处理时间缩短约65秒;而Enhanced Logic算法可将表5-1项次6的处理时间缩短约25秒;最后自动最优处理流程则可将表5-1项次9的处理时间再缩短约30秒。三项性能改善方案并用最终将电视信号发送处理时间压缩在2秒以内便能处理完成。

参考文献：

[1]黄辉.广播电视信号传输与发射中的安全播出问题研究[J].卫星电视与宽带多媒体，2020，（20）：22-24.

[2]李明.广播电视信号传输与发射中的安全播出问题分析[J].赤子，2019，（16）：120.