地面数字电视监测技术分析

陈长征

（湖北广电网络宜昌分公司，湖北 宜昌 443000）

0 引 言

地面数字电视是“十四五”时期我国广播电视和网络视听领域科技发展规划中明确的重点内容。国家广播电视总局发布的《广播电视和网络视听“十四五”科技发展规划》提出，持续优化地面数字电视、调频广播、中短波广播等无线覆盖网络在公共服务领域的效能，推进地面数字电视高清化。这实际上明确了地面数字电视的应用重点在于公共服务领域的效能，即通过高效能的技术应用来推动地面数字电视高清化目标的实现。在实现地面数字电视高清化的过程中，除了关注地面数字电视本身的应用以外，还要对用于监测地面数字电视的技术进行研究分析，以寻求能够动态、全面地监测地面数字电视技术应用的相关技术，促进地面数字电视应用的效能[1]。

1 地面数字电视概述

地面数字电视具体指的是一种电视技术。《数字电视接收设备术语》将地面数字电视的概念界定为用地面广播传播方式传输数字电视信号的一种电视系统[2]。具体来讲，地面数字电视是通过信源编码、节目复用、信道传输等一系列数字处理方法，将节目源由电视台传送至发射台，再由发射台通过无线电波向观众提供电视信号。对于地面数字电视应用的原理，也可以从信源编码、节目复用和信道传输方面进行把握。在信号传输端，地面数字电视传输系统借助数字编码技术将节目源的音视频信号进行压缩，达到信源编码的目的，然后通过打包处理的方式将压缩后的多个节目源组合起来，实现节目复用的效果，最后通过数字传输技术在原有的1个地面模拟电视频道中发射播出地面数字电视射频信号[3]。在信号接收端，接收者即观众可以通过位于地面数字电视服务区的接收设备接收射频信号。这些信号最终会通过电视节目的显示终端将节目信号还原成音视频节目内容。

地面数字电视具有以下几方面的特点。第一，投资少。相较于传统的有线电视而言，地面数字电视不仅节省了铺设光纤的费用，同时也节约了发射端与接收端的建设费用。第二，维护省。地面数字电视无需进行穿墙施工，也不需要铺设光纤。在平时的维护中，只需要进行简单的技术监测与排查即可，维护成本偏低。第三，信号传输效果佳。地面数字电视具有强大的信道编码和信道恢复功能。并且还具有很好的抗电磁干扰能力，能够保障信号传输的效果。

2 地面数字电视监测的技术与方法

目前，地面数字电视监测技术的应用主要体现为地面数字电视监测系统的中心平台和地面数字电视遥控监测站。这些平台和监测站一般通过HTTP、XML等网络协议实现彼此的连接，最终构建成完整的地面数字电视全方位监测系统[4]。其中，地面数字电视监测系统的中心平台主要部署于地面数字电视中心的局域网内，主要承担的监测功能有各监测站的控制管理、接收与分析回传数据、存储所有操作日志记录和传输内容、管理系统运行状况、监测节目源以及采集节目源特性信息等。地面数字电视遥控监测站主要分布于各个地区的合适地点，主要承担接收并执行中心平台分发的各项任务指令，对地面数字电视系统的运行情况进行监测，接收和解调地面数字电视信号以及监测频谱和处理相关数据等工作[5]。从结构上来看，地面数字电视监测系统实际上由射频监测子系统、码流检测子系统及音视频监测子系统三部分组成。这三部分共同结合，实现了对整个地面数字电视播出环节的动态、实时、全方位监测监管。下面着重对这三个子系统进行介绍分析。

2.1 射频监测子系统

射频监测子系统的整体架构如图1所示。该系统的运行原理是：利用定向天线接收地面数字电视射频信号，并通过天线共用器分配出的监测主机对信号进行解调，实现对多种地面数字电视工作方式的监测。从功能上来看，射频监测子系统主要承担射频信号锁定状态、载波带宽、载波电平、误码率、载噪比、调制误差比等参数的测量、存储与查阅[6]。同时，射频监测子系统可以利用各监测站配备的频谱分析仪和全向天线，对特定频段范围内的电视频谱分析仪进行扫描，及时发现载波的变化情况。

图1 射频监测子系统的架构

2.2 码流检测子系统

码流检测子系统的结构如图2所示。该子系统主要是通过监测前端配备的码流分析仪，对地面数字电视系统中的节目码流进行监测，及时发现其中存在的异常的节目码流，通过发出报警信息向监测系统的中心平台报警，提醒和辅助值班员通过报警信息分析来掌握节目码流出现异常的原因，及时排除故障隐患，确保节目播出的安全性。从地面数字电视监测的角度看，码流监测子系统主要发挥五个方面的功能。第一，实时显示节目号、节目名称、加密信息、音视频PID、码率等码流信息；第二，统计传输流中的各类数据，计算传输速率、包长及网络信息；第三，以动态图形的方式显示PCR精度和间隔；第四，展现包括节目号、节目数量、节目名称、调制方式、符号率等在内的传输码流中的电子节目信息；第五，及时发现传输流中节目的数量和种类变化情况，进行科学的报警[7]。

图2 码流监测子系统的结构

2.3 音视频监测子系统

音视频监测子系统是对地面数字电视中的音视频进行监测的子系统。该系统主要有音视频播放、音视频质量异态报警和多画面集中显示等功能。其中，音视频播放功能指的是音视频监测子系统可以为相关主体提供实时和录制的TS流回传监看、实时和录制转码节目监看等监测工作支持，确保关键信息存储的安全性[8]。音视频质量异态报警是利用监测主机上的硬件板卡对系统中出现的音视频静帧、无伴音、马赛克、黑场等现象进行识别和报警，并付诸系统对报警信息进行自由的配置和处置。多画面集中显示是系统可以借助监测站的多画面服务器对数字电视节目的画面进行监看，并以高清的标准显示相关内容。

3 地面数字电视监测技术的应用要求

通过上述分析可以看出，地面数字电视监测技术是对地面数字电视运行中的信号传输状况进行的动态、全面、实时监测。尽管近年来地面数字电视相关技术的应用促进了监测技术的发展，但当前的技术应用仍然面临一些现实性的要求和挑战。因此，相关主体要在明确地面数字电视监测技术应用方面要求的基础上，积极采取科学措施加以适应。

首先，要合理布局地面数字电视监测点。地面数字电视监测点是与地面数字电视监测系统的中心平台配合运行的监测要素。为确保监测的质量和效果，相关人员进行监测站点的选址时，要充分考虑拟选择地的信号覆盖情况，尽可能地选择信号覆盖率高的地区。同时，在监测点的建设和运行过程中，要根据不同站点的情况进行差异化的运行设计，以确保监测点监测效果的最佳化，以构建更加完善的信号接收系统。

其次，要规范设置监测站的系统。由于监测站的数量比较多，且不同监测站所处的自然环境也有明显的差异。因此，设置监测站系统时，要从站点独立运行的基本点出发，进行灵活的组网，并确保监测站能够自动接收中心平台下发的各类指令。同时，要注意保持监测站监测任务的远程可操作性，以保证站点监测情况的动态、实时调整。

4 结 语

地面数字电视是推动实现地面数字电视高清化目标的要素。地面数字电视应用的环境和要求决定了要结合技术应用的条件合理布局相应的监测系统，确保地面数字电视应用的效能。目前的地面数字电视监测技术主要由射频监测子系统、码流检测子系统和音视频监测子系统三部分组成，不同部分承担不同的职能，并通过相应的网络连接起来，实现共同的功能。伴随着地面数字电视的广泛而深入发展，地面数字电视监测技术应用面临的要求也在进一步提高，这就需要技术人员对监测技术进行持续性的研发与应用，以满足地面数字电视发展的要求。