有线电视前端机房综合监控系统设计与实施

河北广电网络集团秦皇岛燕山有限公司论文汇编

1：TN943.6文献标识码：B文章编号1007-7002（2007）223-2206-05《中国有线电视》2007年第23期

有线电视前端机房综合监控系统

设计与实施

吕建业河北广电网络集团秦皇岛燕山有限公司

摘要：本文结合河北广电网络集团秦皇岛燕山有限公司有线电视前端机房安全播出监控系统的建设，介绍了有线电视前端机房安全播出监控系统的主要功能、系统组成、基本参数以及运行维护要求。

关键词：有线电视前端卫星信号监控

1前言

随着有线电视事业的飞速发展，有线电视前端接收的频道从最初的十几套到现

在的40多套节目，网络带宽从300MHz增加到550MHz系统，现在正向750MHz

系统进行改造。接收的节目从自办频道、卫星接收、及地面电缆接收方式，现又增加了光纤调频接收、光纤SDH数字接收、微波接收等方式。近年来，数字卫星电

视在我国已经成为一种能够覆盖全国的主要电视播出方式。随着卫星电视的发展，对卫星电视运营质量的要求也越来越高，安全性也就越显突出。在卫星电视的传输

链路中，存在着形形色色的干扰，有能够预知的自然干扰，也有不能预知的人为干

扰、设备故障，怎样能够准确的定位干扰类型并以此为依据准确的采取相关措施以保证安全播出，是广电系统各相关部门都要面临的主要问题。特别是近几年发生的对广播电视进行破坏的恶性事件有必要对有线电视前端机房采取有效措施，以保证

信号的安全接收与传输。秦皇岛燕山公司中心机房的信号已经通达全市68个乡镇，覆盖用户达50万，在网用户达到23万。为了保证用户的正常收看，并且根据总局吕建业：有线电视前端机房综合监控系统设计与实施

2不间断、高质量、即经济、又安全”安全优质播出方针和省局的要求，结合自身特点，设计建设了有线电视前端机房综合监控系统，实现了播出监控的自动化，确

保了安全优质播出。有线电视前端机房综合监控系统共包括有线电视卫星信号监测监控系统、有线电视信号质量监测系统两大部分。现简要介绍如下。

2有线电视卫星信号监测监控系统的设计要求

有线电视播出监测控制系统是确保广播电视安全运行，防范非法干扰的重要技术手段，是广播电视事业发展与建设中不可缺少的重要组成部分。根据总局的具体要求，秦皇岛燕山有限公司中心机房有线电视监测监控系统于2005年10月开始筹

建工作，2006年1月，系统建成并正式运行。有线电视播出监测控制系统可通过多信道载波实时监测，信道功率、信道质量、载噪比的实时监看，配合画面对比分析，运用网络技术进行前端设备查询和对信号通道做出关断或替换，保证信号正常

播出，不受非法信号影响，同时系统可以触发录像，以便事后查询比对。针对未来

的发展方向，我们对数字电视的信号监控做了考虑并在组建系统的时候做出了预留。

2．1系统建设的目标

（1）卫星信号防干扰检测系统，通过QPSK卫星信号实时监测载波

（2）在出现非法信号入侵时迅速报警

（3）可以控制ASI矩阵或网络电源控制器，对非法TS流进行切断或切断接收机电源，保证不漏播非法信号的伴音或图像（4）能够实时测量所接入卫星信号的信道功率与信号质量

（5）具有显示图像画面的功能（6）具有出现故障，触发硬盘录像功能（7）在信号质量下降如雨衰、雪衰、日凌时及时提示

（8）报警门限可以设定，规则库可以删减（9）系统要具备故障日志、报警日志、多画面告警显示、值班日志。河北广电网络集团秦皇岛燕山有限公司论文汇编

32．2系统的主要功能

（1）可以从中频信号中解调出画面，配合报警信息做出正确判断

（2）能够实时测量所接入卫星信号的信道功率与信号质量

（3）具备PSI/SI的表格分析（4）能够准确区分雨衰、雪衰、日凌和非法信号

（5）遭遇非法攻击后应急措施齐全，可以通过ASI矩阵切断非法TS流（6）针对故障可以触发，提前30秒录像，也可以按时间录像

（7）完善的数据库结构，包括报警记录、质量记录、操作记录，而且查询方

便（8）报警门限可以设定，规则库可以删减（9）报警功能的多样性

（10）通过浏览器集中查询和进行状态监测，不局限于操作主机

2．3对系统的要求

2.3.1首先，系统结构是与接收机并行，不降低机房现有播出系统的稳定可靠性；

物理层面，系统内所有设备工作在专用网络内，避免无关设备和无关人员接触；协议层面，采用专用加密协议来访问系统中的设备，同时内嵌防火墙保护专用通道端

口；特别是监控主机，病毒的制造者或者是黑客不可能知道我们的专用加密协议；

应用层面，建立完善、严格的权限管理机制，防止人员的误操作或者恶意操作。2.3.2保证系统具有可管理性，以便满足将来业务群的统一管理：系统基于网络

设计，多套前端监测主机统一进行报警，通过统一控制进行码流关断。B/S稳定架构，可以通过WEB方式进行实时数据查询，对每个前端进行监测管理。

2．4系统结构及应用

我们把从接收天线经功分器分离出来的卫星信号送到监控微机转换为TS流信号，系统通过捕捉信道锁定、信道误码、数据同步错误以及检测信号强度跳变、信吕建业：有线电视前端机房综合监控系统设计与实施

4（噪声指示）跳变、载噪比（C/N）等数值可以准确判断非法攻击干扰。当信号源发生异常时，由于正常信号和异常信号时基并不同步，切换过程中必然发生

传送流数据包丢失或者同步字节位置错误或者包连续计数错误。卫星接收机解压缩输出的音视频内容必然伴随图像黑场、马赛克等现象。当非法信号的载波功率和载噪比略高于正常信号时，由于载噪比变差，卫星接收机会重新经过时钟锁定、载波

恢复等过程，TS传送流中断的时间会更长，伴随的黑场和静帧过程也会更长。这就提示我们可以采用黑场、静帧等音视频内容异态的方法来实现安全监测。系统会对信号源进行实施分析，当出现非法信号干扰时接受监测系统的指令立即自动切断

TS流的输出。TS流关断器断电直通，绝对不会影响播出端的稳定性。

我们发现同非法攻击干扰相比，雨雪衰减引起的信道变化是一个连续渐变的过程，而主备发射机倒换虽然也造成同步丢失，但信道状态不发生变化。所以系统可

以区分非法攻击干扰与雨雪衰减报警和主备发射机倒换报警。日凌现象是周期出现的，也可以提前预防；而且，由于出现日凌后，功率增大，载噪比变差，数据错误

计数增加，这种状态持续时间长，有别于非法信号的瞬间攻击，所以通过改动门限

避免。系统结构图如图1所示。

图1系统结构图河北广电网络集团秦皇岛燕山有限公司论文汇编

53有线电视信号质量监测系统

前端机房在接收到卫星信号后，通过调制器、混合器等设备，成为向下传输的

射频信号。但射频信号质量如何？播出是否正常？这需要信号质量检测系统的支持。传统上需要在值班机房建立电视墙进行监听监视。但电视墙的耗电量大、占地大、智能化程度低。由于燕山公司中心机房是新建机房，并且是作为四个县的总前端，

需要高度智能化的监控系统，同时具有较好的可操作性和可扩充性。我们设计建立了以虚拟电视墙为核心的有线电视信号质量监测系统。

3.1有线电视信号质量监测系统的构成

有线电视信号质量监测系统由虚拟电视墙、RF监测单元、CATV信号载波监测、应急信号自动切换、集中控制等几部分组成。系统结构图如图2所示。

3.2虚拟电视墙

传统的电视墙采用普通电视机，每一台电视机针对一个频道。电视墙的机架需

要一次设计完成，可扩展性较差。我们采用微机视音频处理技术和图像分割技术，设计建立虚拟虚拟电视墙。

首先我们把经过了调制器、混合器后的传统电视节目信号，即模拟射频信号输

入给监测单元。16路射频放大分配解调终端解调出16路视频和16路音频信号，视频信号经微机进行处理后输出到等离子电视上，每台等离子电视最多可显示16个频道的节目内容。每个频道窗口大小可调。根据机房的设计容量，并考虑今后的

扩容，现阶段我们采用每个电视8个频道，共6个等离子电视监测48个频道。同时我们流出两个等离子电视用于卫星信号监测系统的显示，一个等离子电视用于射频的循环监看。吕建业：有线电视前端机房综合监控系统设计与实施

6图2有线电视信号质量监测系统结构图河北广电网络集团秦皇岛燕山有限公司论文汇编

73.3 RF载波监测

监测单元在进行射频解调和视音频处理的基础上，还对各信道载波情况进行间

空。载波监测终端可以实时测量每一个频道的视频/音频载波电平、V/A比等参数。

监测输入到前端监测主机进行视频信号的异态监测，包括视频丢失、静帧和黑场。自动监测报警网络系统软件除了完成对各种监测信息的实时显示、报警等处理，还

完成对系统各种信息的管理功能，比如频道设置、故障记录、历史数据（包括图像数据）存储、各种监测信息及历史纪录的对比显示和打印等。视频/音频载波电平、V/A比的报警门限可以由用户设置。

对于射频信号提供频道扫描、频谱测量、斜率测量和手动载噪比测量功能。提供全频道场强图对比显示功能，可以方便地看出全频道场强图的最大最小值。提供载波异态报警，类型包括：图像载波故障、伴音载波故障、V/A比故障。

3.4应急信号自动切换

安全播出是广电永恒的主题，与播出故障、非法入侵作斗争是长期艰巨的工作，

并且随着国内外形势的发展而显得愈发严峻。目前，有线前端对于播出故障的紧急处理大多采用发现问题后手工切换的方法：即通过肉眼或者自动监测系统报警后，人工操作切换器的开关面板使故障频道切换到备用信号而达到保障安全播出的目

的。从人听到故障报警到找到对应频道的切换开关并按下要有一个过程，这种方式

在反应速度上难免会有一些延迟，还可能由于人员的紧张而造成误操作，因此越来越多的用户希望能够把自动应急切换系统结合到自动监测报警系统中。

切换器的原理如图所示。每个应急切换板具有5路主/备信号切换通道和一个共用的辅助（AUX）信号输入通道。当监测系统发现任何一路信号出现故障时，可以控制切换器自动切换至对应通道中去，切换次序为：主、备、辅助。吕建业：有线电视前端机房综合监控系统设计与实施

8图3应急切换器原理图

此系统应用后取得了良好的效果。如：中央1套节目，除了通过卫星接收的信号外，我们还有一路通过光缆和微波省传信号源。假如在发现卫星干扰等的情况下，

系统会自动切换到省传送的微波信号源，进行不间断的播出。如省传光缆信号当光

缆发生意外中断的情况下，系统会自动切换到卫星接收的信号进行播出。2路信号互相补充，保证节目的正常播出。另外我们还能自行选择信号的主备情况，根据信

号质量的优劣决定优先使用的信号源。

3.5集中控制

当需要监测的频道过多的时候,就需要多套的前端监测系统。操作会相对复杂，并且所有前端监测系统都在控制台上，势必会造成空间的紧张。所以我们根据自身的情况,安装了远程集中控制机。在市中心的一台主机上安装了集中控制机软件，就

可以在一台主机上对多套前端监测系统进行所有的设置、控制、查询与删除等操作。还可以对数据服务器数据库进行查询，实时的显示任一监测主机的16路视频信息，将任意前端的任意频道的视频画面和声音拼合一起显示和监听同期声，监测主机中

任意频道的报警信息又可以及时反应到集中控制机。还可以根据不同的权限对前端