探析上行站同步信號源的自動切換及監(jiān)控措施

李韞秋

（河南省廣播電視發(fā)射臺，河南 鄭州 450002）

探析上行站同步信號源的自動切換及監(jiān)控措施

李韞秋

（河南省廣播電視發(fā)射臺，河南 鄭州 450002）

在電視廣播信號上星傳輸中，為保證傳輸系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定，需要在進入編碼器前端應用碼流切換器進入到上行系統(tǒng)，經(jīng)衛(wèi)星向各同步站提供同步信號源。如其出現(xiàn)問題將對整個同步系統(tǒng)運行造成直接影響。為此，必須重視和加強同步信號源的監(jiān)控。文章基于電視廣播信號傳輸情況，分析上行站同步信號源自動切換，并提出了針對性的監(jiān)控措施。

電視廣播衛(wèi)星；上行站；同步信號源；自動切換

1 關于電視廣播的信號傳輸

在電視廣播音頻傳輸系統(tǒng)中一般涵蓋數(shù)字音頻、傳輸網(wǎng)絡及傳輸流（Transport Stream，TS）3類信號[1]?；诎l(fā)射功率層面，電視廣播數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)更大[2]。在一般情況下，該系統(tǒng)的發(fā)射功率在100～250 W衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般在8～20 W。

在電視廣播的數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)中，最為重要的組成就是地面引接電路及地球站。這兩個是確保信號穩(wěn)定和傳輸質(zhì)量重要環(huán)節(jié)。另外，電視廣播數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)還有廣播電視控制中心、衛(wèi)星、信號接收站及衛(wèi)星控制站等?？傊鸵酝盘杺鬏斚到y(tǒng)相比，數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)的信號傳輸更穩(wěn)、質(zhì)量更優(yōu)、功率也小、且傳輸容量大，并且具有較強的抗干擾性能。

2 上行站同步信號源的音頻編碼前自動切換

2.1 關于音頻編碼前端系統(tǒng)

音頻編碼前端的功用主要是完成音頻信號壓縮編碼、TS配置、節(jié)目再用等操作，是整個信號傳輸系統(tǒng)的一個核心，為有效提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性通常應用主備編碼TS流的自動切換方式，其構造如圖1所示。

圖1 音頻編碼前端系統(tǒng)的構造

而為了更好地達成同步信號員的切換，需要保證判斷信號（即AES與TS）的正常。在此系統(tǒng)中，主要通過同步TS流編碼設備來監(jiān)測音頻的異常情況；而TS的異常則是通過ASI切換分配設備來實現(xiàn)，這兩者一同配合來達成音頻編碼前端切換。

2.2 異常監(jiān)測

2.2.1 音頻方面

準確判斷異常。如果符合以下情況中的1個就可判定音頻存在異常：一是AES載波中斷時間長于中斷門限時間；二是音量要低于最小值，同時持續(xù)時間長于最長靜音時間?？梢钥闯觯谝纛l的異常監(jiān)測中涉及AES載波中斷時間、最小音量值及最長靜音時間3個參數(shù)。

確定好參數(shù)。一是AES載波中斷時間，這一參數(shù)值設定在100 ms內(nèi)為佳。二是最小音量值：通常電視廣播數(shù)字音頻信號參數(shù)設定為高于-40 dBFS的數(shù)值。三是最長靜音時間，從實踐情況下，在電視廣播的語言類節(jié)目中如有停頓，會有較短時間為靜音，根據(jù)實際情況一般設定在6～8 s。

2.2.2 TS流方面

（1）準確判斷異常。如出現(xiàn)以下情況之一就可判定TS流存在異常：一是TS載波中斷時間長于中斷門限時間；二是在TS流中特定的PID傳輸間隔大于其最大傳輸間隔。

（2）確定好參數(shù)。一是TS載波中斷時間，通常TS信號傳輸率在270 Mb/s左右，在1 ms內(nèi)能夠監(jiān)測到27萬多個載波周期，所以通常確定為幾毫秒值。二是PID，TS流中涵蓋多個PID值，但是在頻率上是有所差異的，通常選取頻率相對要高的予以監(jiān)測，也就是音頻或者視頻PID[3]。三是PID最大傳輸間隔，依照PID監(jiān)測到的速率來確定，假如所監(jiān)測到的PID編碼速率是256 kb/s，那么其平均傳輸間隔大約是5.8 ms，且要考慮到最大可能提升監(jiān)測準確性，通常確定為50倍的平均傳輸間隔。

2.3 自動切換

在此系統(tǒng)中，主要有這幾個信號監(jiān)測點：一是主AES信號（節(jié)點1）；二是備AES信號（節(jié)點2）；三是主TS流信號（節(jié)點3）；四是備TS流信號（節(jié)點4）。對這4個點的運行狀態(tài)進行監(jiān)測來達成上行站同步信號源的自動切換，如均為正常狀態(tài)，那么系統(tǒng)就會輸出主編碼設備發(fā)出的信號。

節(jié)點1異常。如果監(jiān)測到節(jié)點1存在異常，而其余節(jié)點正常。那么系統(tǒng)運行流程就是：主編碼設備對異常情況進行判斷，本機發(fā)出告警提示→主編碼設備修改輸出主TS流待進行PID監(jiān)測，故意引起主TS流異?！鶤SI切換分配器無法提取主TS流中待監(jiān)測PID（編碼設備已修改），并發(fā)出告警提示→因備TS流無異常，ASI切換分配設備達成自動切換，輸出備TS流信號。

節(jié)點2異常。倘若節(jié)點2出現(xiàn)異常，其余節(jié)點無異常。這時不會進行切換，備編碼設備和ASI切換分配設備會發(fā)出告警提示[3]。其流程為：備編碼設備判斷出現(xiàn)異常，并發(fā)出告警提示→備編碼設備修改備TS流帶進行PID檢測，故意引起備TS流異?！鶤SI切換分配設備不能提取TS流中的待監(jiān)測PID（編碼設備已修改），并發(fā)出告警提示，不予以切換。

節(jié)點1，2同時異常而其余節(jié)點正常。那么這時不會進行信號源切換，主備編碼設備和ASI切換分配設備都會告警提示?？梢钥闯觯热粝到y(tǒng)音頻存在異常時，編碼設備會通過修改輸出TS流的PID提示ASI切換設備異常出現(xiàn)，進而達成自動切換。節(jié)點3異常而其余節(jié)點正常，則ASI切換分配設備會自行切換，并發(fā)出告警提示。節(jié)點4異常，其余節(jié)點正常，此時ASI切換分配不會自行切換，發(fā)出告警提示。在節(jié)點3和4一同發(fā)生異常，其余節(jié)點無異常時，ASI切換分配設備不會進行切換操作，同樣是只發(fā)出告警提示。此種情況通常是編碼設備的輸出接口或者連接線纜受到損壞引起的。

3 上行站同步信號源的臺站解碼器自動切換

臺站解碼設備引輸鏈路熱備份自動切換機制，應用1臺解碼器接收多個傳輸網(wǎng)絡的信號，同時進行信號狀態(tài)的實時性監(jiān)測，依照監(jiān)測結果來達成信號的自動切換，可有效提升整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性[4]。

輸入信號監(jiān)測切換模塊通常是對不同接口適配后所輸出并行TS流信號予以監(jiān)測，倘若信號的同步持續(xù)時間不能超出時間門限，那么就會判定該鏈路已失效，監(jiān)測模塊就會依照設定的輸入鏈路的主從備完成相應信號切換。

4 上行站同步信號源的監(jiān)控

4.1 監(jiān)測要求

電視廣播數(shù)字信號的衛(wèi)星傳輸監(jiān)測的目的在于保證廣播電視播出。在其上行站同步信號源的監(jiān)控上，主要從這幾方面進行：

（1）碼流層及視頻層。這兩層所體現(xiàn)的環(huán)節(jié)主要是電視廣播節(jié)目的編碼、復用及信號傳輸復用。如果在這些方面出現(xiàn)傳輸誤差，那么就需要應用碼流分析儀予以監(jiān)測。應用此種具備深度、全面分析功能的設備，能夠快速找到錯誤所在的層次和位置，并進行確認，此外還可對傳輸流信號有無滿足標準予以檢驗，確保信號可靠、安全。

（2）信道層。如果電視廣播數(shù)字信號在衛(wèi)星傳輸上行信道中發(fā)生異常，那么信道層中的監(jiān)測系統(tǒng)就可在最短時間內(nèi)作出針對性反應。

4.2 監(jiān)控方法

4.2.1 常規(guī)監(jiān)控技術及方法

在常規(guī)監(jiān)控方式上，仍是以干擾信號采用為主要的觀察方式，也就是通過人眼進行觀察。此種監(jiān)控方式存在不足，通常會造成信號源傳輸監(jiān)測的疏忽。

4.2.2 信道監(jiān)控技術

從當前實行的電視廣播數(shù)字衛(wèi)星信號傳輸標準看，我國在電視廣播衛(wèi)星信號傳輸系統(tǒng)中主要應用信道監(jiān)測方法是針對這兩個標準進行的。

（1）基于DVB-S標準的監(jiān)控技術。該監(jiān)控方法就是在DVB-S系統(tǒng)中應用內(nèi)外碼構成的兩級聯(lián)信道編碼方式。其中，外碼，就是“里德一索羅門”編碼。如果電視廣播數(shù)字衛(wèi)星信號切換及傳輸中突然產(chǎn)生誤碼，那么就需要依靠外碼予以糾正，有著重要作用。而內(nèi)碼，就是“卷積碼”，它的功能相對更大，除可對本組內(nèi)產(chǎn)生的誤碼予以糾正，倘若其他組也產(chǎn)生了誤碼，那么就可通過內(nèi)碼予以糾正。如果連續(xù)產(chǎn)生誤碼，能更為及時、有效地糾錯，可應用交織設備把內(nèi)、外碼連接一塊，進而對連續(xù)誤碼妥善分開，以達到接收端在接收信號時，如存在干擾信號，就能夠及時有效的糾錯。

（2）基于ABS-S標準的監(jiān)控技術。該系統(tǒng)是我國設計的一個監(jiān)控電視廣播數(shù)字衛(wèi)星信號傳輸標準系統(tǒng)。這是我國首個享有完全知識產(chǎn)權的電視廣播衛(wèi)星信號傳輸標準，且科技水平已經(jīng)達到國際先進標準。其在技術設計上主要應用了信道編碼，是相對低密度的奇偶校驗碼。在信號傳輸大幅提升信號傳輸能力，且對載噪比門限的要求不高。

5 結語

總而言之，為確保電視廣播數(shù)字信號傳輸?shù)臏蚀_穩(wěn)定切換，須對整個上行站同步信號異常情況進行準確判斷，這就需要對信號載波及內(nèi)容進行有效監(jiān)控。

[1]車晴，張文杰，王京玲.數(shù)字衛(wèi)星廣播與微波技術[M].北京：中國廣播電視出版社，2003.

[2]劉洪才.廣播電視衛(wèi)星數(shù)字傳輸技術[M].北京：中國廣播電視出版社，2003.

[3]楊剛，楊霏，劉晉，等.基于MPEG-TS技術的音頻同步傳輸系統(tǒng)[J].廣播與電視技術，2010（6）：96，98-100.

[4]劉鳳霞.山西廣播電視衛(wèi)星地球站上行傳輸系統(tǒng)技術改造工程[J].廣播電視信息，2012（5）：58-62.

Analysis on the automatic switching and monitoring measures of the synchronous signal source of the uplink station

Li Yunqiu
（Henan Provincial Radio and Television Transmitting Station, Zhengzhou 450002, China）

In the transmission process of television broadcast signal being sent to satellite, in order to ensure the safety and stability of transmission system, it is necessary to apply the video switcher onto the front-end of encoder to get into the uplink system, via satellite providing synchronous signal source to the synchronous station. If there are problems, it will directly affect the operation of synchronous system. Therefore, importance must be attached to and strengthen the monitoring of the synchronous signal source. Based on television broadcast signal transmission, this paper carried on the analysis of the upstream station synchronization signal source automatic switching, and put forward targeted monitoring measures.

television broadcasting satellite; uplink station; synchronous signal source; automatic switching

李韞秋（1983—），女，河南鄭州，碩士；研究方向：廣播電視覆蓋。