省级地面数字电视覆盖网智能测控系统研究

张 军

（广西广播电视技术中心）

【摘 要】地面数字电视覆盖网测控系统是数字电视覆盖网的重要组成部分，也是地面数字电视得以安全播出的重要保障。广西新闻出版广电局开展了省级地面数字电视覆盖网智能测控系统研究，本文介绍了主要研究内容、系统组成与功能研究、试验系统搭建以及系统安全性。【关键词】省级 地面数字电视 智能测控 播出质量 覆盖效果

1 引言

无线覆盖是广播电视为城乡群众提供公共服务的主要手段，是建设农村公共文化服务体系的重要组成部分，国家对发展地面数字电视非常重视。由于地面信号抵御自然灾害能力强、受地理环境的限制小、建设和维护成本相对较低，因此地面数字电视对于国家的安全播出亦具有非常重要的意义。国家新闻出版广电总局已经在全国范围内大面积分步推广地面数字电视，目前大部分城市和地区开通了地面数字电视服务，单频网系统也已经在部分地区开始使用。但是，地面数字电视覆盖后如何有效对其进行监控并评估其播出质量及覆盖效果，这已经成为全国各级广播电视管理部门亟待解决的问题。基于此，广西壮族自治区新闻出版广电局开展了“省级地面数字电视覆盖网智能测控系统研究”，为建设科学规范的地面数字电视管理体系提供技术支持。

2 主要研究内容

以往对模拟广播电视无线覆盖质量的测控内容已经不能满足地面数字电视的测控要求，单频网的使用更是增加了测控的复杂性。地面数字电视是将TS流经过信道编码与调制，然后变频至发射频率，经射频放大后发射。任何一个环节出现故障，均会影响信号覆盖质量，造成信号不能接收或接收质量不高。只有空中射频信号的监测数据才能真实反映地面数字电视的覆盖质量情况。测控的关键技术是获取空中射频信号的各项实时技术参数，并通过技术参数分析故障原因，准确有效地解决问题。其中单频网的测控技术相对复杂。本文开展的省级地面数字电视覆盖网智能测控系统研究，主要研究内容如下：1．对地面数字电视覆盖网（含单频网）监控和测试技术现状进行调研。2．研究地面数字电视覆盖网智能测控系统功能。3．研究地面数字电视覆盖网智能测控系统平台建设模型。4．建立基于广西省级管理平台的地面数字电视覆盖网智能测控试验系统，开发相关技术设备。5．研究开发相关平台管理软件。

3 系统组成与功能研究

省级地面数字电视智能测控系统通过实时收测空中射频信号的技术参数，传给监控中心，进行统一管理和远程控制调整。主要由省监控中心子系统、发射台端监控子系统和监测终端组成，如图1所示。

图1 省级地面数字电视智能测控系统整体架构

3.1 省监控中心省监控中心子系统通过光纤或其它网络与发射台端监控子系统、监测终端联网，可以完成对各发射台发射设备的统一调度、控制管理，包括运行状态统计、并形成统一的报表以及各发射台站的环境/安防状态的统计、数据分析等。省监控中心可依据监测终端对收测数据分析的结果，对无线覆盖网、单频网进行实时远程测试和调整优化。省监控中心子系统结构如图2所示。

图2 省监控中心子系统结构图

3.2 发射台端监控发射台端监控子系统对本台发射机相关信息采集和本地管理监控，实现对发射机、信源自动切换器、稳压电源等设备的数据采集和控制，同时为远程监控提供通信接口。发射台端监控子系统包括信号源监控系统、发射机监控系统、电力监控系统、环境安防监控系统，系统结构如图3所示。

图3 发射台端监控子系统结构图

3.2.1信号源监控系统实时监测各路信号源状态和告警信息，实现信号源自动切换和远程控制，实现信号源音视频录像存储。3.2.2发射机监控系统实时监测发射机工作参数和告警信息，实现发射机系统的自动控制和远程控制。3.2.3电力监控系统实时监测外电、发电机、配电柜各参数和告警信息，实现电力系统的自动控制和远程控制。3.2.4环境安防监控系统实时监测台站场地视频、各环境参数和告警信息，实现门禁、灯光、空调等的自动控制和远程控制，自动记录进出人员，实现环境安防音视频录像存储。3.3 监测终端监测终端主要完成覆盖区域的播出质量和覆盖效果监测功能。监测终端放置在发射台的信号覆盖范围内，通过天线接收地面数字电视信号，把收测到的技术参数通过网络传输到省监控中心，如图4所示。省监控中心通过分析监测数据对覆盖状况进行评估，根据评估结果自动或提醒操作人员对发射机相关参数进行调整，使覆盖网达到最佳覆盖状态。

图4 监测终端组成结构图

4 省级地面数字电视覆盖网智能测控试验系搭建

广西省级地面数字电视覆盖网智能测控试验系统基于广西省级运行管理平台，初期包含单频网2个监控点，3个收测点，1个中心系统，结构如图5所示。

图5 省级地面数字电视覆盖网智能测控试验系统结构图

如图6所示，收测点1选择在1#发射机覆盖的A区，收测点2选择在2#发射机覆盖的B区，收测点3选择在2台发射机交叉覆盖的C区。采用自主研发的监测终端“地面数字电视收测仪”（专利号：ZL201420311957.3）和测控软件，可实现国标地面数字电视信号主要指标的实时收测，和对单频网多径信号时延等关键参数进行测量，同时包含调谐与解调、检测与控制、网络通信接口，支持地面国标GB20600-2006定义的330个工作模式在各种复杂条件下高速移动和固定收测，具有强大的信道恢复能力，自动获取信道参数信息，主动发送收测数据至监控专网。

图6 省级地面数字电视覆盖网智能测控试验系统收测点示意图

试验系统主要包含以下功能：1．发射机实时运行状态的远程监控可实时远程监测发射机的功放温度、CPU温度、环境温度、输入功率、输出功率、反射功率、功放电流，并且能够远程控制发射机开关机、远程控制发射机升、降功率。2．覆盖服务区域技术指标远程测量可对覆盖服务区域的覆盖场强、覆盖信号MER、载噪比、误码率、信号载波数、信号PN值、信号模式等技术指标进行远程实时测量。3．单频网覆盖服务区关键参数远程测量和调整可远程实时测量多径信号时延差、远程跟踪多径信号时延差变化、远程调整单频网覆盖服务区的多径信号时延。试验系统开发的测控软件界面如图7、图8、图9所示。通过测控软件可直观的掌握覆盖网实时运行情况，并进行远程控制调整。

图7 发射机监控客户端界面

图8 发射机监控web设置界面

图9 单频网监控软件界面

5 系统安全性

省级地面数字电视测控系统的安全不是单纯的技术问题，管理与技术并重才能保障业务和数据的安全，在提高技术系统安全性和高可用性的同时，还必须做好安全管理工作。根据地面数字电视测控的流程及运维方式，进一步改进完善管理制度、手段及措施，实现系统的正常运行，保证节目播出安全问题的及时发现，确保各类信息在产生、传输、使用、存储等过程中保密、完整、可用、可控。5.1 网络安全1．系统传输网络为SDH专网专线本系统传输网络使用SDH光纤专网作为数据传输链路，与互联网物理隔离。当监测终端在野外收测，不具备连接专网条件时，可使用3G网络进行数据传输，采用防火墙和网闸与专网进行隔离。2．省监控中心与发射台站之间防火墙隔离为了保障省监控中心服务器的安全，服务器与监控台站之间使用防火墙隔离。防火墙通过ACL（访问控制列表）控制台站主控服务器和其他网络设备允许访问哪些服务器。防火墙仅对台站主控服务器开放几个必要的端口，如Web服务端口、报警服务端口、授时服务端口等几个服务端口，以及对内部主机对服务器的访问行为管理等。3．发射台站间用三层交换机VLAN隔离使用三层交换机对各发射台站进行VLAN划分，隔离各台站之间的通信。4．受控端通过IP、端口、MAC过滤系统中所有受控端设备，如发射机、信号源等，均设置了可控制过滤机制。过滤机制主要从源IP地址、MAC地址以及目标端口进行过滤。只有控制来源与受控对象的设置一致才能进行有效的监控。5．台站设备的控制协议采用自定义方式，不易公开系统中自主研发的设备，如数字电视发射机、地面数字电视收测仪等采用自定义数据结构，格式命令特别编码。在不知道通信协议的情况下想要与设备通信有一定困难。5.2 数据安全音视频节目数据是省级地面数字电视测控应用的核心。为保证数据存储、数据访问、数据通信、数据交换的安全，应定期评估数据的完整性、保密性、可用性，制定备份、冗灾策略和数据恢复策略，消除可能存在的安全隐患和威胁。5.3 运维安全运维安全是省级地面数字电视测控系统保障正常运行的重要组成部分，包括运行管理、维护保障、应急预案及安全事故处理等部分。运行管理是指对省级地面数字电视测控系统中的各种业务的日常运行进行管理，维护保障是为保证监管平台的正常运行而开展的各项安全措施。应急预案是为了在测控系统发生故障时以最快的速度恢复系统的正常运行，阻止和减小安全事件带来的影响。

6 结语

地面数字电视覆盖测控系统是数字电视覆盖网的重要组成部分，也是地面数字电视得以安全播出的重要保障，进行单频网交越区域时延监测是测控网络建设的关键。本项目的开展可为各省级数字电视覆盖网智能测控系统及关键技术研究工作、为地面数字电视覆盖网特别是单频网建设、调试和优化提供技术支持。试验系统已通过国家广电总局广播电视计量检测中心检测，现已应用于广西地面数字电视发射站点的监控，下一步将在测控平台的稳定性、安全性、接入能力、界面友好等方面开展更深入的研究。 参考文献[1] 徐忠. 关于地面数字电视发展的思考[J]. 广播电视信息. 2014(06).[2] 王景福. 一种地面数字电视广播覆盖网实时监测系统[J]. 广播电视信息.2013(10).[3] 闫城榛.话地面数字电视 促产业未来发展——CCBN2013数字电视中国峰会及政策宣贯会[J]. 中国传媒科技.2013(03). 编辑：中国新闻技术工作者联合会