金曉霞

（作者單位：甘肅省廣播電視局微波傳輸中心）

廣播電視是黨輿論宣傳的重要陣地，廣播電視微波傳輸網(wǎng)絡(luò)是廣播電視節(jié)目安全播出的重要傳輸手段，為確保甘肅省廣播電視微波傳輸網(wǎng)安全播出和可管可控，甘肅省廣播電視局微波傳輸中心根據(jù)《全國(guó)廣播電視與視聽新媒體監(jiān)測(cè)監(jiān)管總體發(fā)展規(guī)劃（2019年～2025年）》，以智慧廣電工程為牽引，深化廣播電視與新一代信息技術(shù)融合創(chuàng)新，打造智慧廣電媒體，發(fā)展智慧廣電網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)媒體融合發(fā)展。以廣播電視播出傳輸機(jī)構(gòu)為依托的融媒體建設(shè)不斷提速，打造推出一批各具特色的融媒體中心、融媒體產(chǎn)品、融媒體服務(wù)，媒體融合傳播力大幅提升。大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G、人工智能、超高清、虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality, VR）/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality, AR）等技術(shù)在廣電領(lǐng)域應(yīng)用更加廣泛，全媒體制播端到端流程再造、體系重構(gòu)加速推廣。5G高新視頻系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷健全，研發(fā)應(yīng)用更深融入制作傳播體系。甘肅省廣播電視微波傳輸網(wǎng)監(jiān)測(cè)監(jiān)管平臺(tái)通過全面規(guī)劃設(shè)計(jì)，有效提升了全省廣播電視數(shù)字微波網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效能、管理能力和安全性能，同時(shí)為今后高山微波臺(tái)向智能化、無人化值守奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，助力甘肅省廣電事業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展[1]222。

1 微波網(wǎng)視頻監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)的需求分析和作用

1.1 需求分析

1.1.1 原微波傳輸網(wǎng)監(jiān)管體系存在不足

2006年，甘肅省采用“DVB+PDH”（數(shù)字視頻廣播+準(zhǔn)同步數(shù)字傳輸）對(duì)原有模擬微波傳輸網(wǎng)在利舊的基礎(chǔ)上進(jìn)行準(zhǔn)數(shù)字化改造升級(jí)，建設(shè)線路總長(zhǎng)2 115.89 km，改造完成53個(gè)臺(tái)站。全系統(tǒng)采用正反向1+0配置，傳輸容量45 Mbps。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在看該網(wǎng)存在傳輸能力低、網(wǎng)絡(luò)安全性能差、監(jiān)測(cè)監(jiān)管落后等問題。

（1）監(jiān)管方式方法落后。由于數(shù)字技術(shù)和業(yè)務(wù)的發(fā)展，原系統(tǒng)所用監(jiān)管技術(shù)不能滿足發(fā)展的需要，急需對(duì)已有的監(jiān)管系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)全程、全網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)管。

（2）監(jiān)測(cè)信息孤島化。全網(wǎng)各臺(tái)站各自開展監(jiān)管業(yè)務(wù)，造成監(jiān)管單一分散，沒有統(tǒng)一規(guī)劃，監(jiān)管效率低下。急需整合監(jiān)測(cè)監(jiān)管資源，建設(shè)統(tǒng)一共享和智能協(xié)作的監(jiān)管平臺(tái)①。

（3）監(jiān)管技術(shù)落后。隨著廣播電視微波傳輸技術(shù)快速發(fā)展，IP傳輸、云計(jì)算、互聯(lián)共享廣泛應(yīng)用，業(yè)務(wù)信息處理和分析能力無法有效滿足全網(wǎng)高效安全運(yùn)行的需求，必須充分運(yùn)用IP、人工智能（Artificial Intelligence, AI）、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，建立智能高效的微波網(wǎng)監(jiān)管平臺(tái)，確保廣播電視微波傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全和節(jié)目安全播出。

（4）監(jiān)測(cè)監(jiān)管設(shè)施老舊落后。

1.1.2 甘肅省廣電微波傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀

甘肅省IP數(shù)字微波網(wǎng)線路總長(zhǎng)度為3 235.44 km，共有86跳電路。采用IP接口技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸采用自動(dòng)發(fā)信功率控制（Automatic Transfer Power Control, ATPC）、自適應(yīng)功能、聚合技術(shù)，大跨距臺(tái)站采用混合分集技術(shù)，以確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。網(wǎng)絡(luò)重要節(jié)點(diǎn)組成環(huán)網(wǎng)備份，提高了傳輸可用度，網(wǎng)管設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)元在線設(shè)備、電路端口智慧監(jiān)控[1]223。

[3] 李思田，楊士恭，程守田.中國(guó)東部及鄰區(qū)中新生代裂陷作用的大地構(gòu)造背景[A]//中國(guó)及鄰區(qū)構(gòu)造古地理和生物古地理[C].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1990:109-204.(論文集)

1.1.3 網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè)需求

廣電IP數(shù)字微波網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè)包括物理安全、技術(shù)安全、數(shù)據(jù)安全建設(shè)。甘肅省廣電IP數(shù)字微波網(wǎng)建成運(yùn)行兩年以來，網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè)成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)課題，特別是甘肅省廣播電視局將微波網(wǎng)作為全省廣播電視節(jié)目傳輸和網(wǎng)絡(luò)視聽監(jiān)測(cè)監(jiān)管平臺(tái)數(shù)據(jù)回傳的重要通道，微波網(wǎng)安全監(jiān)管體系建設(shè)勢(shì)在必行。

基于上述分析，甘肅省廣播電視微波傳輸網(wǎng)監(jiān)管平臺(tái)是為了改變落后的監(jiān)測(cè)監(jiān)管方式，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)IP化解決方案與當(dāng)前所有網(wǎng)絡(luò)IP安防設(shè)備有效對(duì)接，建設(shè)功能更加完備的監(jiān)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)各臺(tái)站特別是無人值守臺(tái)站環(huán)境和設(shè)備設(shè)施全域、全程、全網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)管，有效提升全省廣播電視數(shù)字微波網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效能、管理能力和安全性能。該平臺(tái)既能充分滿足和適應(yīng)甘肅省現(xiàn)有廣電微波鏈路傳輸設(shè)備安全運(yùn)行監(jiān)管要求，又能為今后廣播電視微波網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、擴(kuò)建和改造等情況留有擴(kuò)充余地，同時(shí)還能夠有效提高設(shè)備使用效率，延長(zhǎng)使用周期。

1.2 主要作用

1.2.1 有效對(duì)接現(xiàn)有設(shè)備，提升其運(yùn)行性能

微波網(wǎng)視頻監(jiān)管平臺(tái)的所有設(shè)備均采用網(wǎng)絡(luò)IP化方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前所有網(wǎng)絡(luò)IP安防設(shè)備的有效對(duì)接，從而搭建功能更加完備的監(jiān)管平臺(tái)，有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

1.2.2 有效節(jié)省和優(yōu)化帶寬資源

針對(duì)廣電微波傳輸設(shè)備在傳輸各臺(tái)站實(shí)時(shí)高清視頻監(jiān)控畫面時(shí)占用微波傳輸帶寬方面的問題，采用H.265視頻編碼格式，對(duì)監(jiān)控視頻傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，組網(wǎng)優(yōu)化的主要原則是盡量減少分發(fā)，優(yōu)化路徑以減少中間環(huán)節(jié)，降低時(shí)延，確保視頻的流暢。同時(shí)，對(duì)各環(huán)節(jié)監(jiān)控視頻設(shè)備的諸多性能參數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)整、設(shè)置，探索能夠更好地提升整個(gè)監(jiān)控視頻傳輸帶寬利用率的有效方案，從而盡最大可能為現(xiàn)有微波傳輸鏈路節(jié)省寶貴的帶寬資源[2]38。

1.2.3 提升實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理和處理突發(fā)事件能力，并有效提升系統(tǒng)安全性能

該平臺(tái)在微波傳輸網(wǎng)上搭建使用以來，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，監(jiān)控畫面清晰流暢，安防設(shè)備各項(xiàng)功能均能夠?qū)崟r(shí)啟用運(yùn)行，設(shè)計(jì)方案的合理性、有效性和穩(wěn)定性得到了很好的驗(yàn)證。因此，該設(shè)計(jì)方案在省級(jí)微波臺(tái)站推廣應(yīng)用具有積極意義。

2 同類平臺(tái)的功能比較

結(jié)合甘肅省廣電微波電路傳輸特點(diǎn)與實(shí)際運(yùn)行情況，因地制宜、因時(shí)制宜、前瞻考慮、綜合分析，搭建的甘肅省廣電微波傳輸網(wǎng)監(jiān)管平臺(tái)和同類平臺(tái)功能相比，在不增加中心機(jī)房機(jī)架設(shè)備與運(yùn)行費(fèi)用的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)微波新舊和多類設(shè)備的良好兼容和有效監(jiān)控，具有運(yùn)行費(fèi)用低、操作規(guī)范便捷、新舊設(shè)備兼容、運(yùn)行穩(wěn)定與效果良好等綜合優(yōu)勢(shì)。

3 平臺(tái)設(shè)計(jì)

根據(jù)各微波臺(tái)站環(huán)境監(jiān)測(cè)的不同情況分別裝配紅外球形和數(shù)字紅外槍式攝像機(jī)，對(duì)微波臺(tái)站機(jī)房、走廊等重點(diǎn)區(qū)域使用高清、廣視角的廣角鏡頭，對(duì)微波臺(tái)站周邊環(huán)境的監(jiān)控則安裝廣視角變焦鏡頭。同時(shí)依據(jù)前期對(duì)各臺(tái)站環(huán)境的實(shí)地考察，在各臺(tái)站機(jī)房、房屋過道、院門等重點(diǎn)部位依據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)加裝煙感器、聲光一體機(jī)、監(jiān)測(cè)探測(cè)器、紅外識(shí)別等智能探測(cè)設(shè)備。

設(shè)備全部采用IP接入方式，接入到各臺(tái)站中心機(jī)房交換機(jī)，并將各監(jiān)控設(shè)備采集視頻數(shù)據(jù)一并送入網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一信息編碼、存儲(chǔ)、處理發(fā)布，并生成視頻監(jiān)測(cè)圖像。各臺(tái)的核心交換機(jī)分別接入各自的網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備，由網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備負(fù)責(zé)將其接入現(xiàn)有的微波傳輸鏈路，并將數(shù)據(jù)傳輸至首臺(tái)中心機(jī)房的客戶端電腦上，值班員通過系統(tǒng)網(wǎng)管和客戶端的操作即可實(shí)現(xiàn)對(duì)全省各臺(tái)站傳回?cái)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和指揮調(diào)度[2]40。

4 系統(tǒng)主要功能

4.1 實(shí)時(shí)圖像點(diǎn)播與視頻控制

支持多用戶對(duì)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行圖像的實(shí)時(shí)點(diǎn)播及圖像的顯示、抓拍和錄像、多畫面監(jiān)控、呼叫、錄像、報(bào)警監(jiān)控，以及權(quán)限內(nèi)的遠(yuǎn)程運(yùn)維等功能；在電視墻、視頻會(huì)議室實(shí)時(shí)對(duì)視頻觀看和控制?？蓪?shí)現(xiàn)GB/T28181規(guī)定的多格式、多碼率、多形式的圖像瀏覽顯示、控制切換、抓拍、輪巡和監(jiān)控的圖像縮放、中心定位、預(yù)置點(diǎn)位等設(shè)置，以及告警處理和預(yù)案設(shè)置等功能?？蛻舳思瓤商峁┰歧R的基本控制，也支持平臺(tái)以自定義方式對(duì)云鏡的高級(jí)控制。

4.2 多畫面輪巡和瀏覽

客戶端PC機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的分屏顯示，可以選擇最多1/36分屏瀏覽，還可進(jìn)行自定義窗格大小和布局的多格式、多分辨率瀏覽，也可以全屏顯示。還可支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)切換和分組輪切的輪巡監(jiān)控，可對(duì)瀏覽的前端設(shè)備列表和輪巡間隔自主進(jìn)行設(shè)置。

支持按照指定時(shí)間、監(jiān)測(cè)點(diǎn)、報(bào)警信息等要素及多個(gè)攝像機(jī)的歷史圖像的檢索、回放、下載、抓拍控制等功能；對(duì)于重要的視頻提供錄像文件鎖定功能。

4.3 自主預(yù)案設(shè)置

系統(tǒng)支持用戶按照需求，通過點(diǎn)位輸入、電子地圖框選、圈選等進(jìn)行自主預(yù)案設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)重要、突發(fā)事件的自動(dòng)存儲(chǔ)、建檔和多臺(tái)攝像機(jī)的自動(dòng)聯(lián)動(dòng)等功能，能夠以方便快捷的方式調(diào)用相關(guān)圖像資料，確保安全可靠。

4.4 語音多功能

系統(tǒng)提供對(duì)前端各監(jiān)控點(diǎn)一對(duì)一或一對(duì)多的面對(duì)面語音廣播功能。可以實(shí)現(xiàn)各監(jiān)控中心與各監(jiān)控點(diǎn)之間的任意雙向通話，支持雙向語音的錄制①。

4.5 球槍聯(lián)動(dòng)、云臺(tái)控制和動(dòng)態(tài)可視域

在無須進(jìn)行全景拼接的重要開闊區(qū)域，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)球機(jī)與槍機(jī)的聯(lián)動(dòng)。通過槍機(jī)進(jìn)行全景通覽，聚焦整幅畫面。球機(jī)可對(duì)畫面上每個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)快速放大和聚焦。攝像機(jī)云臺(tái)可不通過專用的云臺(tái)控制版面實(shí)施操作，方便快捷。

攝像機(jī)支持點(diǎn)位可視域、場(chǎng)景與地圖可視域方向同步，可便捷了解各點(diǎn)位實(shí)際的監(jiān)控場(chǎng)景區(qū)域。

4.6 異常巡檢和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)管理

支持監(jiān)看網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；能準(zhǔn)確、快速地發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)時(shí)展示設(shè)備和鏈路狀態(tài)拓?fù)洌瑢?duì)前端設(shè)備的屬性進(jìn)行編輯和管理。

平臺(tái)支持自主配置巡檢計(jì)劃，使系統(tǒng)按配置的計(jì)劃執(zhí)行巡檢任務(wù)，自主選擇巡檢時(shí)間、對(duì)象等?？蓪?duì)系統(tǒng)內(nèi)的全部前端監(jiān)控點(diǎn)和系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)巡檢，從而展現(xiàn)異常設(shè)備的相關(guān)狀況信息，并將異常設(shè)備信息導(dǎo)出到EXCEL電子表格日志。

系統(tǒng)具有完備的告警流程和故障管理機(jī)制。能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常和設(shè)備故障，并發(fā)出告警信息，同時(shí)能夠自動(dòng)匯總?cè)W(wǎng)故障設(shè)備，形成故障設(shè)備列表；自動(dòng)分類匯總?cè)到y(tǒng)狀態(tài)情況，形成狀態(tài)分類列表，幫助管理員清晰快速地掌握全系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

5 監(jiān)管平臺(tái)解決的技術(shù)問題

5.1 新舊設(shè)備、轉(zhuǎn)換問題、網(wǎng)絡(luò)安全兼容

路由設(shè)備是微波網(wǎng)視頻監(jiān)控組網(wǎng)的核心設(shè)備，為了使該平臺(tái)既能夠很好地在現(xiàn)有微波設(shè)備運(yùn)行，又能夠在后期設(shè)備改造升級(jí)后順利地過渡到IP微波設(shè)備，選用H3C MSR 36系列網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備。該網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備支持2個(gè)半導(dǎo)體集成電路（Semiconductor Integrated Circuit, SIC）可擴(kuò)展模塊插槽，通過對(duì)該插槽添加E1協(xié)議轉(zhuǎn)換卡后，可以實(shí)現(xiàn)將微波、衛(wèi)星傳輸網(wǎng)絡(luò)的E1接口信號(hào)轉(zhuǎn)換為10/100 M數(shù)據(jù)，設(shè)備數(shù)據(jù)通道支持一對(duì)一、多對(duì)一、多對(duì)多功能。在不增加其他設(shè)備、對(duì)原有視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保持基本不變的情況下，依然可以做到同時(shí)在不同的網(wǎng)絡(luò)上的順利移植、過渡。該路由設(shè)備同時(shí)具備多樣化VPN技術(shù)，支持路由器協(xié)議安全防護(hù)及多種地址解析協(xié)議（Address Resolution Protocol, ARP）攻擊防范機(jī)制，通過VPN建立的虛擬數(shù)據(jù)隧道配合對(duì)設(shè)備自身安全防范功能機(jī)制的有效啟用，可以很好地解決當(dāng)前視頻監(jiān)控管理平臺(tái)通過廣電微波路由網(wǎng)訪問外網(wǎng)帶來的網(wǎng)絡(luò)安全性問題②。

5.2 網(wǎng)絡(luò)帶寬問題及其解決方案

考慮到微波傳輸網(wǎng)鏈路對(duì)傳輸帶寬的特殊性要求，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)回傳占用大量網(wǎng)絡(luò)帶寬問題設(shè)計(jì)解決方案。為進(jìn)一步降低視頻數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的占用率，在不影響原有傳輸畫面質(zhì)量，保持各原有傳輸數(shù)據(jù)性能的前提下，視頻監(jiān)管平臺(tái)在設(shè)計(jì)解決網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)帶寬方案時(shí)主要做了以下工作：

在監(jiān)控前端設(shè)備攝像頭性能使用方面，優(yōu)先考慮選用支持H.256視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的高清數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像頭，同等圖像質(zhì)量下，H.265傳輸數(shù)據(jù)量只有MPEG2的6%，MPEG4的16%，H.264的50%，大大降低了監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)占用的傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬。在保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的同時(shí)，按照不同網(wǎng)絡(luò)攝像頭的實(shí)際使用情況對(duì)網(wǎng)絡(luò)碼率的輸出作相應(yīng)的限定規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)帶寬占用的穩(wěn)定性。

6 結(jié)語

微波網(wǎng)視頻監(jiān)管平臺(tái)，選用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)間濾波（Motion-compensated Temporal Filtering, MCTF）降低了噪聲。借助該技術(shù)分析采集每一幀數(shù)據(jù)中每個(gè)像素的時(shí)空域信息，通過過濾靜態(tài)和動(dòng)態(tài)噪聲，過濾后的畫面圖像更加清晰，提高了圖像壓縮率，避免了對(duì)噪聲的編碼，提高了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。此外，通過智能分析技術(shù)觸發(fā)傳輸、存儲(chǔ)的方式，減少了前端圖像向中心傳輸?shù)膸捪?。為使以上技術(shù)能夠在設(shè)備上得到更好的應(yīng)用，建設(shè)實(shí)施中根據(jù)微波臺(tái)使用環(huán)境，對(duì)前端攝像頭和報(bào)警探測(cè)設(shè)備性能參數(shù)進(jìn)行了高效化調(diào)整，使設(shè)備功能最大化發(fā)揮。

注釋：

①《全國(guó)廣播電視與視聽新媒體監(jiān)測(cè)監(jiān)管總體發(fā)展規(guī)劃（2019年 -2025年）》。

②《甘肅省廣播電視與視聽新媒體監(jiān)測(cè)監(jiān)管總體技術(shù)規(guī)劃》。