专利名称：基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及广电行业数字广播电视网的前端监测设备，特别是一种基于数字电视 全线程监测的多通道监测主机平台设备，采用该设备能够对数字电视节目实现全方位的数 字化监测，监视和监控。
背景技术：
伴随着我国数字电视领域的不断发展，以及数字电视产业前进步伐明显加快，各地有 线数字电视的整体平移的推进，数字电视监管作为网络安全运行，节目播出传输质量以及 广播电视节目健康有序播出的保障越来越得到重视，在数字电视技术运营体系中起到了监 督，协调，管理的作用，通过合理的监管，可以让数字电视进入良性循环。我公司产品针 对这方面的市场需求，特推出基于数字电视DVB-C监管体系平台，AD988系列多通道监测主 机产品，对数字电视节目从RF射频信号，延伸到QAM调制信号，延伸到TS流信号，再到 播出内容实现全方位的数字化监测，监视和监控。中国己把广播影视数字化纳入国民经济和社会发展计划，纳入全国文化发展纲要和国 家信息化基础设施建设规划，纳入国家中长期科技发展规划。从2004年开始，数字广电的 设备市场已经进入快速的发展期，到2008年，数字高清晰度电视将在国内主要城市普及 商用播出，将迎来数字广电市场发展的高潮期。随之数字电视的普及和发展，数字电视节 目的监测也成为重点关注领域。当前的数字电视监管体系中，监测都存在一定的延时特性和相关性，而多数设备提供 厂家采取的监测方式为循环监测方式，这样的方式在实现实时的条件监测时有一定的局限， 特别是数字电视的一些关键式的指标，除了精度高以外，还要关注他们的一些瞬间特性； 当前的数字电视监测中，存在的节目内容监测方案多为堆叠解码器解码后的AV内容监视， 完成监测组网比较庞大零散，系统集成的设备互相独立，无法实现系统级的联网和统一管 理， 一个设备往往无法完成系统的全线程的监测。我公司推出的数字电视信号多通道监测 主机平台可以实现全线程的监测和监管，可以实现信道分析检测(包含RF信号，QAM，矢 量，TS流实时)，信源分析监测，数据业务分析监测(PSI/SI， EPG信息)，以及SMS， CAS 业务监测和内嵌多画面监视，同第三方合作厂商无缝拼接可完成外置多画面监视。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的缺陷或不足，提供一种基于数字电视全线程监测的多 通道监测主机平台设备，采用该设备能够对数字电视节目实现全方位的数字化监测，监视 和监控。
本实用新型的技术方案如下
基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备，其特征在于包括机架式工业 机箱和设置于所述工业机箱内的主控模块和业务单元模块，所述业务单元模块设置有多路 信号输入和输出接口，所述主控模块与业务单元模块互连；所述业务单元模块包括矩阵切 换模块、解扰模块、旁通模块、码流分析模块、解码模块和业务控制模块，所述矩阵切换 模块用于对TS流进行矩阵切换，所述解扰模块用于对原始的加扰TS流进行解扰，输出TS 无加扰流，所述旁通模块通过短路旁通解扰模块使未加扰TS流直接输入矩阵切换模块，所 述码流分析模块用于对输入的TS流进行硬件实时分析，所述解码模块进行TS流的音视频 解码，以及音视频输出，所述业务控制模块用于控制和协调各个功能模块的工作步调，并 与主控模块通信，以完成对输入信号的全线程实时监测的功能。
所述多路信号输入包括16路ASI或者DVB-C RF射频信号输入。
所述矩阵切换模块采用FPGA的架构。
所述解码模块采用集成了标准MPEG1/2解码模块的ARM9 CPU。 所述业务控制模块釆用CPU完成控制，外部配置16M字节的SDRAM作为内存工作
区域，2M字节的FLASH作为BOOTLOADER和应用程序存储区，另外配置32K字节的
I2C存取的E2PROM，用于存储配置参数。
所述主控模块还互连有报警工/0模块、媒体模块、音视频矩阵模块、USB控制转发模块
和嵌入多画处理模块。
所述报警I/O模块以带USB2. 0接口的嵌入式MCU为核心，通过主控模块之间的交互对 输入的报警信号进行处理，同时完成主控模块的1000M以太网的物理连接。 所述媒体模块给出标准接口，包括USB接口， RS232接口，以及VGA接口。 所述音视频矩阵模块包括带USB2. 0接口的嵌入式MCU。 本实用新型的技术效果如下
解决了传统方案集成度低的问题，实现全线程监测； 一体化的硬件结构提高系统可靠 性，减小体积和维护量，为合理，方便，易用的弹性网络管理系统构建了稳定的硬件平台；基于硬件ASIC的智能分析模块可并行处理，实现了多路通道的实时，高精度监测等诸多关 键问题，可以极大地提升监测的服务品质，更好地服务于广电用户。
图1是采用本实用新型的数字电视监测系统结构示意图。图2是本实用新型基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备的电路构造示 意图。图3是本实用新型中的业务单元模块电路结构框图。
具体实施方式
根据市场调研反馈的信息删选，以及公司在相关领域内积累的经验和创新意识，为了 实现全线程，实时的数字电视监测业务，我们推出了基于数字电视全线程监测的多通道监 测主机平台设备。单机可灵活配置独立的可达16个通道的监测业务单元，配合1组内嵌16 画面处理器(内置，可选配)，1组16X16的音视频矩阵，1组16输入16输出报警触发 阵列，1组高性能主控模块监管所有的模块实现分布式管理。整机基于电信平台的设计思想，采用6U的标准机箱和ATCA模块化高级电信结构设计。 业务单元模块可以实现并行16个通道的RF信号或者ASI接入，经过射频分析模块，QAM分 析模块，TS流分析模块分析处理输入的信号，同时各业务通道将分析模块的分析信息上报 到主控模块。TS流解扰支持DVB-CI标准，支持机卡绑定功能。业务单元内置解码器将TS 流解码输出，可作为内嵌多画处理器和外部音视频矩阵的AV信号源，16x16的音视频矩阵 模块为用户提供16组模拟AV信号接口，满足外接音视频录像、音视频监视、音视频内容 监测等设备。16输入16输出报警触发阵列为用户提供一个报警接口 ，满足外控数字录像机、 声光报警器、外控其它设备电源开关实现联动控制的目的。主控模块完成对所有模块的控 制，实现智能监控的目的，内嵌的Q0S (服务质量)保障各个业务的有序运行，内嵌的网管 单元可以通过IP网络实现远程网络管理。平台支持的TS OVER IP功能可满足TS码流的智 能采集，挖掘，录制，传输，转存和深度分析功能，业务单元可选配支持TS OVER IP的组 件，协同第三方厂商产品无缝结合，可实现网络多画功能。图1是采用本实用新型的数字电视监测系统结构。图1指明了采用我们的基于数字电 视全线程监测的多通道监测主机平台设备后的数字电视监测系统架构，最终可实现RF信号， QAM信号，TS流的分析，TS OVER IP分析采集和多画音视频监测，图中主要描述了外设接口设备应用。
图1中HFC是Hybrid Fiber-Coax的縮写，是指采用光纤传输系统与同轴电缆分配网相 结合的宽带传输平台，RF IN是HFC网络经过干线传输后分配到用户终端的承载有线数字 电视广播的射频信号输入，将业务和数据以QAM调制的方式承载在不同频点的射频信号 上；ASI IN是分配到用户终端的承载有线数字电视广播的同轴电缆信号输入，采用异步串 行的TS流形式；ASIOUT指输出的异步串行TS流信号，承载在同轴电缆上；TSOVERIP 表示TS流承载在具有某种通用性质的网络和协议上的形式，这种媒介可以是以太网络或者 是USB总线；(*16)表示可容纳16个通道同时工作；VGA接口也叫D-Sub接口，标准的 15针接口，就是显卡上输出模拟信号的接口； ALARM IN/OUT是表示报警输入/输出信号， LAN表示以太网接口 ； AUDIO/VIDEO分别表示音频/视频接口 。
图2是本实用新型基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备的电路构造。 图2指明了多通道监测主机平台的基本构造，主要由以下模块组成
业务单元模块主要由高频TUNER输入模块，ASI输入模块，矩阵切换单元，MHP卡核 心解码和控制器单元以及码流分析模块以及其他外围芯片组成，主要是实现RF/ASI输入信 号分析得到有关的RF和QAM分析监测内容，形成标准TS流，对于加扰流进行符合DVB-CI 标准的解扰处理，进行TS流解码输出复合视频信号和立体声音频信号，同时对输入的TS 流进行全级的TR101. 290分析监测，将分析采集到的信息通过UART发送到系统主控模块， 同时支持两路标准的TS OVER IP,可在后端做深度分析和采集录制。
报警I/0模块主要以带USB2.0接口的嵌入式MCU为核心，通过主控模块之间的交互 对输入的报警信号进行处理分析，汇总上报，同时可支持输出报警信号，可联动外部报警 设备和设施，同时完成主控模块的1000M以太网的物理连接功能。
媒体模块完成主控模块的各种媒体接口连接，包括USB接口， RS232接口，以及VGA 接口的功分驱动。
音视频矩阵模块主要完成16个业务单元解码输出的音视频信号的旁通输出，以及根 据主控模块的控制指令切换矩阵输出公共音视频信号。完成切换控制的核心控制芯片为 CYPRESS公司带USB2. 0接口的嵌入式MCU。
主控模块主要实现系统的主控功能，负责协调和部署各个功能部件的工作，完成配 置管理，支撑网管平台的交互管理和通信。
USB控制转发模块通过USBHUB方式实现USB转多HUB端口的功能，负责主控模块同业务单元以及其他模块之间信息沟通，控制，交互的物理通道支撑。嵌入多画处理模块主要实现多画内嵌处理功能，借助外部的视频采集单元为采集通 道，实现模拟视频信号的采集，0SD显示，多画分割，可实现HDTV级的显示。ATX电源模块采用标准ATX电源，产生系统工作需要的各种电压，业务单元和其他单 元模块也增加单独的电源转换DC-DC单元以及LDO单元，完成各个单元模块的供电，保证 系统工作和稳定运行。图2中RF/ASI IN*16是表示RF IN*16和ASI IN*16的组合表示，其中RF IN是HFC 网络经过干线传输后分配到用户终端的承载有线数字电视广播的射频信号输入，将业务和 数据以QAM调制的方式承载在不同频点的射频信号上；ASI IN是分配到用户终端的承载 有线数字电视广播的同轴电缆信号输入，釆用异步串行的TS流形式；ASIOUT指业务单元 模块输出的异步串行TS流信号，承载在同轴电缆上；TSOVERIP表示TS流承载在具有某 种通用性质的网络和协议上的形式，这种媒介可以是以太网络或者是USB总线，在AD988 的监测平台上采用USB总线接口 ； ALARM IN表示报警输入信号；ALARM OUT表示报警 输出信号；1000M Network表示1000M以太网网络接口 ； VIDEO表示视频信号接口 ， AD988 监测平台的视频信号接口为复合视频接口； AUDIO表示音频信号接口； COM AUDIO/VIDEO表示音视频矩阵模块切换输出的公共音频/视频信号；USB表示主控模块连 接到媒体模块，再由媒体模块连接出的USB总线接口，可用于基于USB总线结构和协议 的人机交互设备和存储设备的接入，(*2)表示为两个USB通用总线接口； (*16)表示可 容纳16个通道；RS232表示基于RS232工业通讯总线的通信接口； VGA接口也叫D-Sub 接口，标准的15针接口，就是显卡上输出模拟信号的接口，它通过主控模块连接到媒体模 ±央，然后由媒体模块给出标准接口； UART表示通用异步串行总线接口；连接到USB控制 转发模块的USB总线是由主控模块连接的USB接口 ，在USB控制转发模块中转换为多个 UART接口，用于对系统各个子模块单元的访问和控制；PCI是Peripheral Component Interconnect (外设部件互连标准)的縮写，它是一种广泛的接口。从结构上看，PCI是在 CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理， 并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持多种外设， 并能在高时钟频率下保持高性能，它的工作频率为33MHz/66MHz。在AD988的监测平台 中，嵌入多画处理模块是以PCI卡的方式插装在主控模块的PCI槽内部。图3是本实用新型中的业务单元模块电路结构。图3为业务单元模块，它是全线程监测的核心模块，主要由以下子模块组成 '
TS OVER IP模块基于带USB2. 0接口的嵌入式MCU的TS流采集单元，采集TS流后 通过USB输出，可用做TS流挖掘，深度分析，或者第三方应用功能。
ASI输入模块采用输入变压器和输入物理层HOTLINK芯片配合的方式实现ASI信 号输入和基本串-并转换功能。
ASI信号变换模块采用FPGA中硬核IP模块的方式实现ASI信号的并行重装载，整 形和成帧功能，为下一步的应用准备妥当
RF输入模块:采用通用高频头的方法实现RF信号转换成TS流，并且通过外部的ADC 单元，对信号的功率电平进行采集。
矩阵切换模块采用FPGA的架构对TS流进行矩阵切换，并且输出到TSOVERIP模 块发送
CA解扰模块根据DVB-EN50221的物理层和协议层规范，接入DVB-CI模块，对原 始的加扰TS流进行解扰，输出TS无加扰流，接入的标准符合DVB-EN50221的规范，物 理接口采用标准的基于PCMCIA的CA卡座
旁通模块用做在输入未加扰TS流时运用，可旁通DVB-CI模块。
TR101.290码流分析模块采用可编程ASIC实现TS流的TR101.290的全级硬件实时 分析和AUDIO音量釆集分析功能
MPEG2解码模块釆用CONEXANT公司集成了标准MPEG 1/2解码模块的ARM9 CPU 进行TS流的音视频解码，以及音视频输出
音频外围模块完成音频DAC输出和功率放大功能
业务控制模块采用ARM内核CPU完成控制，外部配置16M字节的SDRAM作为内 存工作区域，2M字节的FLASH作为BOOTLOADER和应用程序存储区，另外配置32K字 节的^C存取的E^ROM，可用于存储配置参数。
图3中Ts stream表示TS流，准确地讲应该是MPEG2-TS，它是对打包的基本ES音视 频码流进行多重包装处理后的传输流，主要应用于实时传送的节目；RF输入是HFC网络 经过干线传输后分配到用户终端的承载有线数字电视广播的射频信号输入，将业务和数据 以QAM调制的方式承载在不同频点的射频信号上；ASI输入是分配到用户终端的承载有 线数字电视广播的同轴电缆信号输入，采用异步串行的TS流形式；ASI输出是指业务单元 模块输出的异步串行TS流信号，承载在同轴电缆上；TSOVERIP表示TS流承载在具有某 种通用性质的网络和协议上的形式，这种媒介可以是以太网络或者是USB总线，在AD988的监测平台上采用USB总线接口； I2C Control表示一种基于I2C两线接口控制的总线方式， 是业务控制模块对RF输入模块和矩阵切换模块的控制方式；ALARM IN表示报警输入信 号；ALARM OUT表示报警输出信号；AUDIO OUT表示音频信号输出接口 ； Co-Process Engine表示协处理器引擎。HOST BUS表示业务控制模块的本地控制总线。在图2中，16个业务单元模块均可以支持DVB-C的RF输入或者ASI输入格式，经过 业务单元模块处理后，解码后的音视频信号分别输出到音视频矩阵模块，进行音视频模拟 信号旁通和矩阵切换输出，以及嵌入多画处理模块进行视频信号采集以备多画OSD显示。 输入的信号经过业务单元模块上的各个分析模块进行全线程的分析，分析的结果通过UART 接口主动上报或者查询上报到主控模块，由主控模块汇总后通过网管界面显示，同时可通 过UART接口接收网管部分下发的配置和管理信息，同时硬件可支持ASI输出接口输出TS 流或者USB接口输出TS流，TS流的输出位置可软件选择；报警IO模块主要实施方式是，接收网管系统和主控模块分析后汇总信息，给出报警触 发信息到报警输出接口，继电器触点的通断式输出接口可驱动不同类型的负载；报警输入 接口采用光电隔离方式输入，可接收宽范围的报警输入电压，同时报警IO模块也承载了主 控模块的1000M网络接口的物理通道。媒体模块主要完成主控模块外设接口的承载和引出，主要包括RS232串口， USB2.0接 口以及VGA显示接口的功分驱动输出，同时硬件上设计有采集单路视频信号的采集通道。 ATX电源供电模块为系统工作提供稳定的工作电源。在图3中，给出了业务单元模块的框图，16个业务单元模块结构一致，以其中一个为 例说明业务单元模块的输入为两种信号方式，当ASI信号输入时，输入信号经过输入的 物理层单元，经过串-并转换后经过ASI信号变换模块做成帧处理为TS流信号；当输入为 DVB-C的RF信号时，经过TUNER输入高频头模块后，输出标准的TS流信号，信号流为MPTS 流；这个TS流输入到FPGA的矩阵切换模块，CA解扰模块，以及TR101. 290分析模块，以 及旁通模块，旁通模块可完全短路CA解扰模块，几个模块的处理分别如下CA解扰模块对 输入的TS流进行解扰操作，对于未加扰流输入，不对应配置CA解扰模块，可短路旁通模 块，将TS流直接返回到FPGA的矩阵切换模块；TR101.290分析模块对输入的TS流进行硬 件实时全级TR101.290分析；矩阵模块可对原始的TS流和解扰后的TS流进行切换，输出 到TS0VER IP接口模块或者ASI环出接口模块进行输出，用做其他应用，例如解扰机应用和基于USB媒介的TS流软解码多画应用，模块可支持PID过滤模式。图3中MPEG2解码模 块为业务单元主控处理器内部集成的硬核解码模块，可对输入的标准MPTS流进行PSI/SI 信息过滤，解复用，并且实时硬件解码一个SPTS流，输出对应的音视频模拟信号，视频模 拟信号由寄存器选择主控处理器内置的DAC输出复合视频信号。解码模块后级的音频外围 模块作为音频DAC变换和驱动功放的电路存在，可输出标准立体声。业务控制模块完成了 业务单元模块的所有主控工作，以及同系统主控模块的通信工作，包括读取和上报射频功 率电平信息，读取和上报QAM信号分析结果，读取和上报锁定状态，读取和上报TR101.290 的分析结果，读取和上报音量分析结果；控制TUNER输入模块，矩阵切换模块，CA解扰模 块，TR101.290码流分析模块，初始化和控制MPEG2的解码模块工作，协调各个模块工作 步调，完成对输入信号的全线程实时监测的功能，是业务单元模块中的智囊模块。
本实用新型基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备具有以下特点；
1、 实现实时16路数字电视信号全线程监测功能，每路可完成单通道的射频信号分析， QAM信息分析，码流分析，音视频解码输出，音量分析的全线程监测功能，支持DVB-CI标 准；输入可支持加扰和未加扰流信号，输入信号可以为DVB-C RF信号或者ASI信号
2、 所支持的结构
1) 16路ASI或者DVB-C RF射频信号输入，并行16通道实时硬件全线程分析，采用TS OVER IP的方式实现TS流深度分析功能(PSI/SI分析，EPG分析，MHP分析)，支持CAS， SMS监 测业务硬件平台
2) 16路ASI或者DVB-C RF射频信号输入，并行16通道实时硬件全线程分析，采用TS OVER IP的方式实现同第三方无缝接口 ，进行TS流路由输出和软解码多画方式；
3) 16路ASI或者DVB-C RF射频信号输入，并行16通道实时硬件全线程分析，支持本地 ASI环出TS流方式，支持本地内嵌多画处理模块完成多画OSD显示(固定画面或者循环切 换画面模式应用)。
3、 基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备是对数字化电视节目播出的质 量和内容进行网络化监视，监测，分析，报警的专用平台，适用于监测中心有线以及无线 网络公司，电视台，企业，学校，智能化小区等数字广播监测，采用ATCA电信嵌入式工业 化结构设计，提供稳定平台，刀片式可插拔结构，便于维护升级，多种I/O接口满足开展 更多的业务，6RU机架式工业机箱。
应当指出，以上所述具体实施方式
可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进 行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等 同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明 创造专利的保护范围当中。
权利要求1.基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备，其特征在于包括机架式工业机箱和设置于所述工业机箱内的主控模块和业务单元模块，所述业务单元模块设置有多路信号输入和输出接口，所述主控模块与业务单元模块互连；所述业务单元模块包括矩阵切换模块、解扰模块、旁通模块、码流分析模块、解码模块和业务控制模块，所述矩阵切换模块用于对TS流进行矩阵切换，所述解扰模块用于对原始的加扰TS流进行解扰，输出TS无加扰流，所述旁通模块通过短路旁通解扰模块使未加扰TS流直接输入矩阵切换模块，所述码流分析模块用于对输入的TS流进行硬件实时分析，所述解码模块进行TS流的音视频解码，以及音视频输出，所述业务控制模块用于控制和协调各个功能模块的工作步调，并与主控模块通信，以完成对输入信号的全线程实时监测的功能。
2. 根据权利要求1所述的基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备，其特 征在于所述多路信号输入包括16路ASI或者DVB-C RF射频信号输入。
3. 根据权利要求1所述的基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备，其特 征在于所述矩阵切换模块采用FPGA的架构。
4. 根据权利要求1所述的基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备，其特 征在于所述解码模块采用集成了标准MPEG1/2解码模块的ARM9 CPU。
5. 根据权利要求1所述的基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备，其特 征在于所述业务控制模块采用CPU完成控制，外部配置16M字节的SDRAM作为内存 工作区域，2M字节的FLASH作为BOOTLOADER和应用程序存储区，另外配置32K字节 的I2C存取的E2PROM，用于存储配置参数。
6. 根据权利要求1所述的基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备，其特 征在于所述主控模块还互连有报警I/0模块、媒体模块、音视频矩阵模块、USB控制转发 模块和嵌入多画处理模块。
7. 根据权利要求6所述的基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备，其特 征在于所述报警I/0模块以带USB2.0接口的嵌入式MCU为核心，通过主控模块之间的交 互对输入的报警信号进行处理，同时完成主控模块的1000M以太网的物理连接。
8. 根据权利要求6所述的基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备，其特 征在于所述媒体模块给出标准接口，包括l)SB接口， RS232接口，以及VGA接口。
9. 根据权利要求6所述的基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备，其特 征在于所述音视频矩阵模块包括带USB2. 0接口的嵌入式MCU。
专利摘要基于数字电视全线程监测的多通道监测主机平台设备，包括机架式工业机箱和设置于所述工业机箱内的主控模块和业务单元模块，所述业务单元模块设置有多路信号输入和输出接口，所述主控模块与业务单元模块互连；所述业务单元模块包括矩阵切换模块、解扰模块、旁通模块、码流分析模块、解码模块和业务控制模块，所述业务控制模块用于控制和协调各个功能模块的工作步调，并与主控模块通信，以完成对输入信号的全线程实时监测的功能。采用该设备能够对数字电视节目实现全方位的数字化监测，监视和监控。
文档编号H04N7/24GK201134892SQ20082007840
公开日2008年10月15日 申请日期2008年1月2日 优先权日2008年1月2日
发明者照 赵 申请人:北京恒通视讯科技发展有限公司