地球站集中監(jiān)控網(wǎng)管系統(tǒng)的自動播出設(shè)計(jì)

王威

當(dāng)前集中監(jiān)控網(wǎng)管向更加自動化、智能化的方向發(fā)展，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種智能化處理和分析，網(wǎng)管按照預(yù)設(shè)條件進(jìn)行鏈路自動切換搶通信號，實(shí)現(xiàn)自動播出。實(shí)現(xiàn)播出自動化，既可增強(qiáng)播出系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，又可減低值班員的勞動強(qiáng)度，縮短了故障應(yīng)急處理時(shí)間。本文以福建衛(wèi)星地球站建設(shè)自動播出集中監(jiān)控網(wǎng)管系統(tǒng)的實(shí)踐，介紹設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動播出的思路。

目前國內(nèi)地球站的網(wǎng)管，主要是以實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備為主，對于網(wǎng)管控制下的智能化和自動化做得較少，很多情況下需要人工干預(yù)。當(dāng)前集中監(jiān)控網(wǎng)管向更加自動化、智能化的方向發(fā)展，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種智能化處理和分析，網(wǎng)管按照預(yù)設(shè)條件進(jìn)行鏈路自動切換搶通信號，實(shí)現(xiàn)自動播出。實(shí)現(xiàn)播出自動化，既可增強(qiáng)播出系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，又可減低值班員的勞動強(qiáng)度，縮短了故障應(yīng)急處理時(shí)間。本文以福建衛(wèi)星地球站建設(shè)自動播出集中監(jiān)控網(wǎng)管系統(tǒng)的實(shí)踐，介紹設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動播出的思路。

自動播出集中監(jiān)控網(wǎng)管系統(tǒng)簡介

福建衛(wèi)星地球站建設(shè)自動播出集中監(jiān)控網(wǎng)管系統(tǒng)的主要思路：本著在不改變衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過一個(gè)網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對主備兩個(gè)播出機(jī)房設(shè)備的監(jiān)控及管理；網(wǎng)管以集中的方式監(jiān)控地球站的信號和設(shè)備，采用圖形化的用戶界面使操作者能夠直觀地進(jìn)行管理，采用模塊化的結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)的擴(kuò)充變得方便容易；實(shí)現(xiàn)對地球站的自動化管理：對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種智能化處理和分析，聲光報(bào)警、故障定位，網(wǎng)管按照預(yù)設(shè)條件進(jìn)行鏈路自動切換搶通信號；提供靈活配置功能，可以方便地增減監(jiān)控設(shè)備、更新設(shè)備或更改系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)工作均已完成，已投入使用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。下面對網(wǎng)管系統(tǒng)做一簡介：

福建衛(wèi)星地球站設(shè)有主、備兩個(gè)播出機(jī)房，通過一個(gè)集中監(jiān)控網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)機(jī)房設(shè)備的監(jiān)控及管理，在兩個(gè)機(jī)房均設(shè)有控制終端。為使監(jiān)控端用戶界面簡潔且便于值班員監(jiān)控，每個(gè)機(jī)房的界面除顯示公共設(shè)備、以及另一機(jī)房的發(fā)射功率和總告警外，只顯示本機(jī)房的設(shè)備，見圖1、圖2。用戶界面充分考慮值班操作人員的技術(shù)水平和操作習(xí)慣，做到簡潔美觀，又能包括所有主要設(shè)備。用戶界面由菜單欄、工具欄、系統(tǒng)圖示、日志區(qū)、頻譜監(jiān)看、參數(shù)區(qū)組成，除保留了標(biāo)準(zhǔn)Windows程序的菜單，所有操作都可以通過在視圖上的鼠標(biāo)單擊操作直接實(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)管系統(tǒng)由服務(wù)器（兼采集機(jī)）、客戶機(jī)、串口網(wǎng)關(guān)、LAN交換機(jī)等組成，網(wǎng)管系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3：

網(wǎng)管系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，軟件功能模塊由用戶界面顯示模塊、配置解析模塊、采集記錄模塊，設(shè)置操作模塊、自動報(bào)警模塊、切換邏輯模塊、日志查詢模塊，用戶管理模塊，信道監(jiān)測報(bào)警模塊，短信模塊，總局?jǐn)?shù)據(jù)推送模塊等組成。

自動播出設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)管軟件功能模塊中與自動播出設(shè)計(jì)緊密相關(guān)的有3個(gè)模塊：采集記錄模塊、自動報(bào)警模塊及切換邏輯模塊。本文認(rèn)為，實(shí)時(shí)的采集是基礎(chǔ)，靈活的報(bào)警設(shè)置是手段，正確的切換邏輯是關(guān)鍵。下文分別闡述：

（一）采集記錄模塊

服務(wù)器對所有設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，按多線程方式進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)訪問，可使設(shè)備參數(shù)或狀態(tài)的改變以最快的速度反映到管理客戶端。

本網(wǎng)管引入了采集優(yōu)先級的設(shè)計(jì)理念。設(shè)備按重要程度分為三個(gè)優(yōu)先級：第一級為播出鏈路上的主要設(shè)備如：信號源設(shè)備、編碼器、調(diào)制器、上變頻器、高功放以及各類切換開關(guān)；第二級是與播出關(guān)系緊密相關(guān)的設(shè)備如UPS、頻譜儀、誤碼儀等；第三級是與播出有關(guān)的其他設(shè)備如機(jī)房溫濕度采集。設(shè)備內(nèi)部按照參數(shù)的重要性又分成3個(gè)優(yōu)先級：第一級為設(shè)備的報(bào)警信息和與該設(shè)備相關(guān)的切換開關(guān)狀態(tài)；第二級是設(shè)備的重要參數(shù)如高功放的功率、上變頻器的頻率等；第三級是設(shè)備本身的次要參數(shù)如高功放的出風(fēng)口溫度、上變頻器的各模塊直流電壓等。按照這樣的優(yōu)先級設(shè)計(jì)，高級別設(shè)備的安排更多的線程和頻次，設(shè)備內(nèi)部高級別的參數(shù)安排更多的頻次。

網(wǎng)管系統(tǒng)以后臺的方式實(shí)時(shí)或輪詢監(jiān)控各設(shè)備的工作參數(shù)和狀態(tài)。一般情況下，網(wǎng)管200ms左右就會對全網(wǎng)設(shè)備都發(fā)出至少一條查詢指令（在網(wǎng)管界面上專門設(shè)計(jì)了運(yùn)行監(jiān)測窗口實(shí)時(shí)監(jiān)測，如圖4，如果運(yùn)行監(jiān)測窗口的數(shù)值顯示比平常要慢很多，通?？梢詫⒎?wù)器重啟，如無改善就必須進(jìn)行排查，否則將影響狀態(tài)和參數(shù)監(jiān)測的實(shí)時(shí)性），一般每2s網(wǎng)管系統(tǒng)所有監(jiān)測參數(shù)會刷新一次。設(shè)備中高級別的參數(shù)查詢頻率加倍，以采用SNMP協(xié)議的設(shè)備為例，發(fā)一條指令取得一個(gè)參數(shù)，獲得全部參數(shù)要獲得多條指令，但每發(fā)出一條取參數(shù)指令，就發(fā)一條報(bào)警信息的查詢，頻率比其他參數(shù)高很多。

通過這種優(yōu)先級的設(shè)置，而不是面面俱到，使我們所關(guān)心的設(shè)備參數(shù)或狀態(tài)的改變以最快的速度反映到管理客戶端。

（二）自動報(bào)警模塊

在本網(wǎng)管系統(tǒng)中，將自動報(bào)警分為2類：1類為設(shè)備自動產(chǎn)生的報(bào)警，1類是用戶自定義的報(bào)警。下面將分別予以說明。

1、設(shè)備自動產(chǎn)生的報(bào)警

現(xiàn)在的播出設(shè)備智能化程度都比較高，有許多內(nèi)置監(jiān)測點(diǎn)。設(shè)備運(yùn)行中，會根據(jù)接口信號情況，以及設(shè)備本身問題自動產(chǎn)生的報(bào)警，分成警告 “Alarm”和故障“Fault”，故障 “Fault” 屬比較嚴(yán)重的報(bào)警。

2、自定義的報(bào)警

用戶對要關(guān)注的參數(shù)給它設(shè)越限警告，比如把機(jī)房濕度報(bào)警定義為，濕度越限警告（大于70%），濕度越限故障（大于80%）。

另外本網(wǎng)管中根據(jù)需要，把設(shè)備產(chǎn)生的報(bào)警“Alarm”和“Fault”，對等級做修改，將設(shè)備“Alarm”升級為網(wǎng)管“Fault”，或?qū)⒃O(shè)備“Fault”降級為網(wǎng)管“Alarm”。比如本網(wǎng)管為了自動切換邏輯的需要，把調(diào)制器輸入信號丟失報(bào)警“Interface alarm status”定義為網(wǎng)管“Fault”，以產(chǎn)生小信號鏈路的自動切換（可參見本文“切換邏輯模塊”介紹）。本網(wǎng)管中也可以通過配置，把設(shè)備已知的一直存在的報(bào)警過濾掉，比如某設(shè)備中的一塊板卡送修，在修復(fù)返回機(jī)箱之前，設(shè)備會一直產(chǎn)生報(bào)警，干擾值班員值班，可把該項(xiàng)報(bào)警列入“未選擇警告列表”（ 如圖5），這樣網(wǎng)管不提示該警告信息，而對該設(shè)備的其它報(bào)警照樣提示。

靈活的自定義報(bào)警是本網(wǎng)管的特色之一，對播出預(yù)警也好，對自動播出的實(shí)現(xiàn)也好，對設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和安全播出，都提供了強(qiáng)有力的保障。

（二）切換邏輯模塊

網(wǎng)管控制下的自動切換，存在判斷參數(shù)的選擇和相關(guān)參數(shù)設(shè)置的問題，是研究難點(diǎn)。上行狀態(tài)的判斷、鏈路故障的判斷、設(shè)備故障的判斷等，哪幾個(gè)必要的參數(shù)可以準(zhǔn)確描述上行狀態(tài)和判斷故障，以及對相應(yīng)設(shè)備發(fā)出恰當(dāng)指令，是極為重要的，事關(guān)自動播出功能的成敗。本網(wǎng)管涉及的自動切換邏輯包括：兩個(gè)機(jī)房間的倒換、12M機(jī)房內(nèi)部倒換、9M機(jī)房內(nèi)部倒換。

1、機(jī)房上行狀態(tài)判斷依據(jù)

此次網(wǎng)管建設(shè)涉及兩個(gè)機(jī)房，機(jī)房上行狀態(tài)的判斷是整個(gè)網(wǎng)管邏輯判斷的前提。功放是衛(wèi)星地球站上行系統(tǒng)的最后一級有源設(shè)備，功放的輸出信號通過波導(dǎo)饋送到上行天線，轉(zhuǎn)變成電磁波向衛(wèi)星輻射，完成上行。主備2個(gè)機(jī)房不可能同時(shí)上行載波，否則造成衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上2個(gè)同頻載波疊加，下行接收黑場，造成播出事故。因此，主用機(jī)房承擔(dān)播出任務(wù)時(shí)，至少在線的功放必須是處于發(fā)射（Transmit）狀態(tài)，否則無法上行載波；備用機(jī)房承擔(dān)備播任務(wù)時(shí)，在線的功放必須是處于非發(fā)射（非Transmit）狀態(tài)，不得上行載波。備用機(jī)房承擔(dān)播出任務(wù)時(shí)而主用機(jī)房承擔(dān)備播任務(wù)時(shí)，則情況相反。

為了準(zhǔn)確的判斷機(jī)房的上行狀態(tài)，本網(wǎng)管以兩個(gè)機(jī)房4臺功放的工作狀態(tài)的組合作為最終判斷機(jī)房上行狀態(tài)的依據(jù)，見下表。

一般情況下，相對備用機(jī)房的2臺功放設(shè)置為1KV Transmit狀態(tài)，既省電又可延長功放壽命。當(dāng)網(wǎng)管系統(tǒng)已判斷出機(jī)房上行狀態(tài)后，如果4臺功放的狀態(tài)組合發(fā)生變化且不滿足上表中的任一狀態(tài)，此時(shí)網(wǎng)管將保持當(dāng)前機(jī)房上行狀態(tài)不變。

2、12米機(jī)房和9米機(jī)房倒換

前提條件：已正確判斷出機(jī)房上行狀態(tài)，且網(wǎng)管軟件處于機(jī)房自動倒換模式，同時(shí)滿足下表狀態(tài)：

⑴12米機(jī)房上行，12米機(jī)房自動倒換到9米機(jī)房

①當(dāng)主備功放同時(shí)故障時(shí)，將9米機(jī)房的主備功放設(shè)為Transmit狀態(tài)，12米機(jī)房的主備功放設(shè)為RF Inhibit及Standby狀態(tài)。倒換后，網(wǎng)管軟件自動處于機(jī)房手動倒換模式。

②當(dāng)主備功放同時(shí)警告且為“Low RF Output Alarm”時(shí)，先將小信號鏈路倒換器（RSC-1100）倒換到相對的備路，如果狀態(tài)依舊，則將9米機(jī)房的主備功放設(shè)為Transmit狀態(tài)，12米機(jī)房的主備功放設(shè)為RF Inhibit及Standby狀態(tài)。倒換后，網(wǎng)管軟件自動處于機(jī)房手動倒換模式。這是因?yàn)橹鱾涔Ψ磐瑫r(shí)警告且為“Low RF Output Alarm”時(shí)，很可能是在線上變頻或調(diào)制器沒有輸出（且又由于某種原因沒有產(chǎn)生故障告警），造成主備高功放因沒有激勵(lì)造成輸出功率為0且產(chǎn)生警告。由于2個(gè)機(jī)房倒換存在載波疊加下行黑場的情況（按有關(guān)操作要求，倒備份站或備份機(jī)房時(shí)，要確保載波先上后下，因此有短時(shí)間的載波疊加），先小信號鏈路切一下，如果兩高功放功率恢復(fù)，就不需要倒機(jī)房了，這樣黑場時(shí)間相對比較短。

③當(dāng)在用鏈路中任一異常（上變頻器故障、調(diào)制器故障、編碼器輸出總碼率小于設(shè)定值）發(fā)生，同時(shí)備用鏈路中任一異常（上變頻器故障、調(diào)制器故障、編碼器輸出總碼率小于設(shè)定值）發(fā)生時(shí)，將9米機(jī)房的主備功放設(shè)為Transmit狀態(tài)，12米機(jī)房的主備功放設(shè)為RF Inhibit及Standby狀態(tài)。倒換后，網(wǎng)管軟件自動處于機(jī)房手動倒換模式。

⑵9米機(jī)房上行，9米機(jī)房自動倒換到12米機(jī)房

與上述情況類似，本文不再贅述。

3、12米機(jī)房內(nèi)部邏輯自動倒換

前提條件：網(wǎng)管軟件處于機(jī)房內(nèi)部自動倒換模式

⑴功放開關(guān)自動倒換

當(dāng)主備功放處于自動倒換時(shí)，如果在用功放出現(xiàn)故障，而備用功放正常時(shí)，由設(shè)備自身進(jìn)行故障自動倒換。當(dāng)主備功放處于手動倒換時(shí)，網(wǎng)管可給出提示（用橙色文字顯示倒換模式）。

⑵上變頻器開關(guān)自動倒換（AZ270所控開關(guān)）

當(dāng)上變頻倒換器（AZ270）處于自動倒換時(shí)，如果在用上變頻器出現(xiàn)故障，而備用上變頻器正常時(shí)，由上變頻倒換器設(shè)備自身進(jìn)行故障自動倒換。當(dāng)上變頻倒換器處于手動倒換時(shí)，網(wǎng)管可給出提示（用橙色文字顯示倒換模式）。

⑶小信號鏈路開關(guān)自動倒換（RSC-1100）

滿足下表?xiàng)l件時(shí)，在網(wǎng)管控制下將觸發(fā)小信號鏈路開關(guān)自動倒換：即將當(dāng)前鏈路倒換到備用鏈路。

調(diào)制器的“Interface alarm status”報(bào)警信息表示輸入信號有問題，但由于調(diào)制器由兩個(gè)ASI輸入（參見圖2），此報(bào)警不能表示出是哪路信號有問題，因此結(jié)合用編碼器的輸出碼率來判斷ASI-A路信號的狀態(tài)，同時(shí)又可表示編碼器的狀態(tài)。由于輸入視音頻信號異?；蚓幋a器本身編碼異常，均會導(dǎo)致編碼器輸出總碼率異常，故將編碼器輸出總碼率小于設(shè)定值定義為網(wǎng)管“Fault”。調(diào)制器的故障，僅以設(shè)備產(chǎn)生“General device alarm status”進(jìn)行判斷，自定義為網(wǎng)管“Fault”。通常情況下使用調(diào)制器ASI-A路信號作為上行，調(diào)制器ASI-B路信號（應(yīng)急備微波信號，為前端發(fā)送來的已編碼信號源）的使用，由值班人員手動調(diào)用。由于12M機(jī)房所用AZ710/4505上變頻器有對前級IF輸入電平的監(jiān)測顯示，我們把IF輸入電平小于-35dBm（比正常輸入電平低10dB以上）視為IF信號輸入異常，自定義為網(wǎng)管“Fault”，在網(wǎng)管控制下產(chǎn)生小信號鏈路的自動切換。

⑷電視信號倒換

當(dāng)兩個(gè)電視倒換板（GVG8972PX）處于自動倒換狀態(tài)，由設(shè)備自身進(jìn)行信號故障自動倒換，當(dāng)電視倒換板處于手動倒換時(shí)，網(wǎng)管給出提示（用橙色文字顯示倒換模式）。

⑸廣播信號倒換

由于兩個(gè)廣播倒換板（IQBCO-2A-B）是以優(yōu)先級的方式進(jìn)行倒換，因此廣播信號的故障自動倒換僅由設(shè)備自身完成，網(wǎng)管提供手動強(qiáng)制倒換功能。

3、9米機(jī)房內(nèi)部邏輯自動倒換

9米機(jī)房內(nèi)部邏輯自動倒換與12M機(jī)房類似，本文不再贅述。

結(jié)束語

福建地球站自動播出集中監(jiān)控網(wǎng)管系統(tǒng)建成投入使用近3年來，運(yùn)行良好，達(dá)到了預(yù)期目的。特別是通過網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)了自動播出，大大減了低值班員的勞動強(qiáng)度，縮短了故障應(yīng)急處理時(shí)間，對安全播出提供了有力保障。福建站的有益嘗試對其他兄弟地球站建設(shè)網(wǎng)管系統(tǒng)具有良好的借鑒作用。