有线数字电视监测项目及方法

　　摘要：本文概述了有线数字电视技术特点及开展监测工作的必要性，提出了有线数字电视监测的主要项目，论述了码流、数据、音视频数据等方面的监测方法。

　　1、前言

　　1.1有线数字电视发展现状

　　自2003年广电总局全面推进广播电视数字化工作以来，至2009年11月，我国有线数字电视用户达到6175万户，有线电视数字化程度达到37.88%。截至2009年3月，全国有229个城市进行了数字化整体转换，其中106个城市已完成整体转换，广西、宁夏自治区的城市已基本实现数字化，北京、天津、青海、海南、贵州、吉林等地城市有线数字电视用户比例已超过50%。[1]

　　1.2有线数字电视监管的意义

　　2003年总局发布的关于《建立有线数字电视技术新体系的实施意见》中明确提出，监管平台系统是有线数字电视新体系的重要组成部分。有线数字电视的监管有力的保证了有线数字电视的安全播出，维护广大电视用户利益，保障各个环节相互促进、相互制约的关系，维护广播电视市场秩序，是国家广电总局作为行业主管部门重要职能的体现之一。创造一个有利于数字电视业务进入稳步发展的环境，就必须建立一套行之有效的监督和管理机制，建设一个全国性的有线数字电视监测系统，作为政府有力的监管手段。

　　该系统是协调、监管节目平台、传输平台、服务平台运行秩序，促进有线数字电视健康发展的重要保障，具有重大的实践指导意义。通过建立此系统，可以对全国有线数字电视播出、传输质量进行本地和远程实时监测，加强对全国有线数字电视平台运行的管理和技术防范工作，即时发现播出、传输中的重大停、劣播事故，为播出和传输机构提供科学依据，确保广播电视播出和传输的安全，维护广大数字电视用户的根本利益。

　　2、有线数字电视的技术特点

　　与传统模拟电视相比，有线数字电视具有以下特点：

　　（1）网络传输能力倍增

　　有线模拟频道内只能传送一套普通的模拟电视节目，采用数字化后可传送5至6套DVD质量的节目，每一套节目的质量要比模拟电视节目的质量高。或可以传送1套或2套高清晰度电视（HDTV）质量的节目，大大提高电视频道的利用率。频道数量的增加，用户对节目的可选度有了很大的提高。但是传输能力倍增的同时，也对传输安全性提出新的考验，传送节目数量多了以后，对监管部门维护、播出秩序提出更高要求。

　　（2）网络传播质量提高

　　与模拟电视相比数字电视的清晰度高 、音频效果好、抗干扰能力强，但是大众对广播电视传播质量的要求也在不断提高。在模拟转数字的过程中，因技术系统稳定性、网络运行保障和传输与接收器件问题引发观众对信号质量不满的问题经常发生。因此监管部门需要关注播出信号的质量与稳定。

　　（3）节目形式更加多样

　　在频道数量增加的同时用户还可以看到多样化、化、个性化的频道，如足球频道、幼儿教育频道、音乐频道等，满足人们不同的需求。数字化后有线电视网开办了综合业务数字网，实现图文传输、数据传输、点播电视、电视购物、交互式双向通信传输等多功能服务及多媒体通讯等。有线电视网成为社会信息化重要承载平台之一。与传统的模拟电视相比，监管工作更加复杂。维持正常的传播秩序，以保证数字电视健康有序的发展。

　　（4）传输过程可管可控

　　与传统的模拟技术相比有线数字电视采用了条件接收系统，引入了有偿提供节目的机制。条件接收CA（Conditional Access）系统是一个实现数字电视广播业务授权管理和接收控制的综合系统，主要集成了加解扰技术、加解密技术、编解码等技术，还包含机顶盒技术、智能卡技术、数字复用技术，系统管理技术（包括用户管理、节目管理、收费管理）等技术。结合CAS的运作还要有一套用户管理系统（SMS）与其紧密组成。SMS用户管理系统是通过集成网络技术和数据库管理技术，实现对用户订购数字电视业务进行运营层面管理的数据库信息处理系统，即对付费数字电视业务进行用户管理的数据库，是通过对用户账户的操作并由CAS（条件接收系统）接口向CAS系统发出指令，以用户或用户预定的数字电视业务作为产品进行授权或取消授权。条件接收技术的采用增加了传输过程的安全性，是实现个性化服务的关键，也为广播电视产业的良性发展奠定了基础。另外通过采集码流、CAS、ＳＭＳ数据的数据实现数据监管，可以了解例如：频道的销售情况、电视节目或电视剧在全国各电视台的播出情况等信息，为服务平台和节目平台的高效运行提供科学的数据。

　　3、有线数字电视监测的主要项目

　　在有线数字电视中涉及有很多技术指标，从中选取以下几个关键参数用于监测系统中，通过采集和监测相关数据信息，反映有线数字电视用户的发展情况；及时督察播出频道、内容的合法性，为有线数字电视的安全播出工作提供有效的技术保障；*测频道销售情况，为服务平台、节目平台的高效运行提供科学数据；检查网内是否存在违规播出和超出批复范围的播出，保障数字电视发展管理秩序，促进有线数字电视健康的发展；监管频率资源的使用情况及节目的分布情况、频道落地情况、各节目平台是否按照批准的频道呼号播出等。

　　3.1系统参数

　　主要的系统参数有数字电视频道功率（电平）、调制误差比(MER)、数字频道载噪比(CNR)和误码率(BER)。

　　（1）数字电视信号功率（电平）

　　由于数字电视信号的信号功率相对稳定，不随内容的变化而变化，所以数字电视用信道平均功率来表示本频道的功率。数字电视信号的平均功率电平也称作信道功率，这与模拟电视的电平是完全不同的概念。数字信号的功率不能用峰值功率测量来完成，因为信道功率是和带宽有关的，带宽越宽，信道的平均功率越高。数字信号载波功率是正确接收的关键性因素之一，适当提高数字信号载波电平就可以较大地提高抗干扰的能力。该指标是监测频谱时一个重要的依据。

　　（2）调制误差比(MER)

　　数字电视系统中的MER 类似于模拟系统中的信号噪声比(S/N)。调制误差率MER是理想符号矢量幅度的平方和除以符号误差矢量幅度的平方和，用dB表示。MER调制误差率是反映数字信号质量非常重要的指标，MER并非意味着此信号已经误码，而是表征它在尚未误码时的质量。它用来早期检测非突发性噪声（或称作无用信号）的影响，如各种噪声、失真（CSO、CTB）、交调制产物、干扰，不仅包含幅度噪声，而且包含相位噪声。这些噪声它不像模拟信号那样直接影响到电视信号而产生雪花，图像滚动等，但它将表征信号质量，监测系统可依据此项参数判定做出预警，表示信号劣化，反映播出端信号不佳。

　　（3）数字电视信号信噪比

　　信噪比S/N指传输信号的平均功率与噪声的平均功率之比。载噪比C/N指已调制信号的平均功率与噪声的平均功率之比，载噪比中的已调制信号的功率包括了传输信号的功率和调制载波的功率。在调制传输系统中，一般采用载噪比指标；而在基带传输系统中，一般采用信噪比指标。

　　数字调制信号对网络参数的要求主要反映在载噪比上，载噪比越大，信号质量越好，反之信号质量就差，模拟电视会出现“雪花干扰”，数字电视会出现马赛克，严重时会造成图像不连续甚至不能对图像解码。此参数也可以同样是判定前端播出信号质量的一个重要参数。

　　（4）比特误码率(BER)

　　误码率BER是误码的比特数与传输的总比特数之比。通常用于对随机噪声引起的误码进行的概率统计。误码不仅导致电视图像出错，而且严重时还会造成图像丢失。误码的产生在很大程度上取决于传输的环境如心杂比下降、高频抖动、设备接地问题、设备键连接的电气特性不好、电源纹波、脉冲干扰等。该指标是有线数字电视监测中参考的一个重要指标。

　　3.2传输码流参数

　　数字电视传输流TS 中包含各种各样的码流信息，主要的码流信息如下：①码流基本信息，比如传输速率、视音频带宽、节目列表、PID 数量和网络名称等；②误码信息；③带宽信息，比如码流中存在的各种类型的PID 的带宽；④节目信息，比如节目业务提供者、节目业务类型等；⑤复用结构，比如多路节目的复用情况(包括视频，音频及PCR-PID 等信息)；⑥PSI/SI 信息，比如各种表的分析；⑦PCR 间隔和抖动；⑧EPG查询等等。在有线数字电视监测中主要监测TR101 290标准3级错误监测以及PSI/SI信息分析。

　　（1）TR101 290标准

　　由于MPGE-2传输流是数字电视信号的基带信号，在日常运行环境中，通常需要测试MPGE-2传输流，检查MPGE-2传输流的完整性，对TS流中的重要参数进行快速检查。这些参数主要由MPGE-2、DVB、TR101 290标准规定。

　　针对数字电视信号的特点，根据错误对信号的影响，在TR101 290标准带错误划分为三个等级。通过这三个优先级的监测，可以检验被监测的码流是否符合MPEG-2和DVB标准。发生TR101 290 错误通常会引起解码器无法进行解码。出现TR101 290 二级错误时，会损伤已解码图像或者引起断续解码。TR101 290 三级错误指示出编码器、复用器的问题，但不影响解码，对图像质量影响较小。每错误可以分为具有严重和致命的错误特性，具有一般性质的错误特性，属于告警性质等三个属性。三个优先级参数对数字电视节目的解码有着直接的影响，错误直接影响节目图像和伴音的内容，二级错误直接影响传输的可靠性，直接关系到TS码流能否被正确解码，以及解码后节目图像和伴音的效果。三级错误影响显示结果，对接收端的解码及其图像质量产生的影响较小，因而一些监测设备对第三优先级中一些参数不做监测，或在监测设置上可以取消对其检测，例如缓冲器错误、空缓冲器错误和数据延迟错误。

　　这三个优先级是数字电视质量的客观技术指标，但它们不能直接用于图像质量的主观*价，这是数字电视监测与模拟电视监测的重要区别之一。

　　（2）PSI/SI信息分析

　　PSI/SI分析就是分析PSI/SI各个表中的所有信息，直到层的描述子信息，并且需要分析从PSI/SI各个表中提取的主要参数形成的带宽信息、节目信息、音视频信息、EPG信息和复用结构信息。

　　PSI是MPEG-2规定的，PSI（Program Special Information）是节目专用信息，用来描述TS的组成结构。它的作用是保证解码器的正常解码，MPEG-2标准规定所有的信息都必须以一定的频率不断发送，每秒不得少于20次，以保证解码器能及时得到PSI信息，从而能正确的进行解码工作。它由PAT、PMT、CAT和NIT 4个表构成，其中PAT、PMT表为重要。

　　SI（Service Information）即业务信息，由DVB标准规定，是对PSI信息的补充，主要提供接收解码的设置信息，如节目的种类、时间和来源等。它由BAT、SDT、EIT、RST、TDT、TOT、ST、SIT和DIT 9个表构成，其中BAT、SDT、EIT和TDT是强制性的。

　　3.3 CAS数据、 SMS数据

　　通过采集设备监管平台从CAS缓存设备、SMS系统中获取数据和信息，并分析和整理，实现对条件接收系统和用户管理系统的监管。监管平台从CAS缓存设备中获取CAS（条件接收系统）的IC卡、用户授权时间的增量信息以及从全部产品列表信息读取授权总数信息和明细信息。监管平台采集SMS用户管理系统的IC卡、用户授权时间、定购的增量信息以及全部产品的设置信息。

　　3.4音视频数据

　　用户对电视节目直观的感受来自于声音和图像，因此保证声音和图像的稳定对于播出至关重要。为了规范数字电视行业管理，监测系统需要实时监测数字电视视频播出内容，监看内容是否合法，维护行业秩序。通过监测系统数据采集前端对解扰后的码流进行压缩，进行本地存储并实时上传给监管平台，从而实现视频内容监测。

　　4、实现有线数字电视监管的技术手段

　　4.1系统参数测量

　　系统参数的测量是通过采集设备中的采集卡完成的。通过采集这些数据可以帮助系统实现对播出效果的监测。监测系统除了可以通过视频很直观看到播出效果外，还可以通过测量的指标数据进行分析。

　　4.2码流测量

　　监管平台系统采集码流中的信息，进行数据分析，再依据预先设定的“策略分析”作为异态报警的主要依据，实现对数字电视的信号的监测。

　　通过信息采集终端获取有线数字电视码流中的SI（Service Information）信息，主要提取码流中Service_ID（付费电视频道标识号）信息、频道信息和EPG节目单信息，并转换成为统一的接口形式传送给监管平台。付费电视频道标识号是由地区码、频道业务类型、播出网络类型、播出机构序号、频道序号、频道类别和覆盖范围六部分组成。对照总局对于数字电视付费频道的批复文件，对比付费频道的频道名称和Service_ID是否按照总局批复的批复进行播出。

　　通过采集的频道信息和EPG节目单信息，可以实现把同一频道在服务平台的实际节目单和节目平台上报的节目单进行对比，为各服务平台及节目平台提供信息服务。另外监管平台还可以统计出某一节目的播出状况。例如:在电视剧《创关东》热播的时候，监管平台系统可以统计处该剧在全国的播出情况。

　　4.3 CAS数据、SMS数据的采集

　　监管平台从CAS缓存设备中获取CAS（条件接收系统）的IC卡、用户授权时间的增量信息以及从全部产品列表信息读取授权总数信息和明细信息。 监管平台通过对CAS数据的统计分析，可以得到产品授权的实时数据，掌握各种增值业务的发展动态，为监管平台SMS监管提供参照数据，保证监管平台数据的准确性。当CAS信息与SMS上传的信息不符时，从CAS缓存设备中提取授权明细表进行对比分析。另外，监管平台通过对SMS授权IC卡和CAS授权IC卡的对比分析，即时了解实际使用授权IC卡的数量和SMS系统里IC卡的库存数量，为服务平台和总局相关部门掌握各个地区数字电视用户发展情况提供重要依据。

　　监管平台系统每天自动采集服务平台的SMS用户管理系统的IC卡、用户授权时间、定购的增量信息以及全部产品的设置信息。监管平台通过对SMS数据的统计分析，实时显示本地区数字电视用户数和授权IC卡数，直观地展现本地区数字电视平移情况；另外监管平台对服务平台每个数字电视产品的授权信息进行有效统计，了解消费者的消费习惯，反应不同地区用户对于每个产品的喜好程度和需求量，从而为服务平台合理经营提供一定的参考数据，为确定数字电视节目的发展方向奠定基础。监管平台通过对各个服务平台产品授权信息可以为节目平台提供更有价值的产品销售趋向分析数据，不同服务平台的打包策略也可为其它服务平台提供运营经验。

　　4.4 音视频数据的采集

　　服务平台和节目平台提供了射频信号作为监管平台视频采集的信号源。通过服务平台提供的监测服务器及码流解扰解密设备进行数字电视视频信号采集、回传、信号指标测量。可以实时在本地将支持至少29路音、视频信号存储为音、视频文件，供总局随时调用。通过回传前端视频信号，直观反应当地节目播出内容与质量，可以实时进行监控。另外录像文件可以作为异态判定的重要依据，也可以为全国数字电视监管业务提供重要视频资源。

　　5、结束语

　　数字化和网络技术应用的迅猛发展，给中国广播电视行业带来了新的发展战略机遇。数字化、网络化、自动化是中国广播电视行业的必由之路，而建设完善的自动化监测监控体系则是确保实现数字化、网络化、自动化，确保安全播出，确保安全传输的重要环节和必要手段。但是由于数字电视的发展在我国还不太成熟，各地的运营模式还处于摸索阶段，导致各地的数据存在的较大差异。监管平台系统需要高度的集成并适应各种情况，给监管的系统维护和数据整理带来很多的问题，因此开发和研制我国数字电视监管系统的任务还很艰巨。（文/国家广电总局广播电视监测中心  张囡）