衛(wèi)星地球站業(yè)務(wù)演練系統(tǒng)模擬故障分析

徐明月

在廣播電視的傳輸發(fā)射工作中，衛(wèi)星地球站擔(dān)負著將節(jié)目信號發(fā)送到衛(wèi)星，使其覆蓋到全國乃至全世界的每一個家庭的神圣使命。安全傳輸發(fā)射工作對于衛(wèi)星地球站來說至關(guān)重要，傳統(tǒng)的工作培訓(xùn)采用授課模式和問答模式，然而這些模式只能讓一線工作人員儲備更為豐富的業(yè)務(wù)理論知識，對提高處理播出異態(tài)的應(yīng)急處置水平的效果并不十分顯著。建立了業(yè)務(wù)演練系統(tǒng)后，值班員通過與工作環(huán)境完全一致的演練系統(tǒng)直面真實異態(tài)，可以迅速進入狀態(tài)，綜合判斷，處理故障，值班員的工作能力得到了有效提升。

1 業(yè)務(wù)演練系統(tǒng)可以模擬的故障

業(yè)務(wù)演練系統(tǒng)由五個子系統(tǒng)組成，分別是模擬主播子系統(tǒng)，模擬備播子系統(tǒng)，模擬網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)，模擬監(jiān)測子系統(tǒng)以及模擬業(yè)務(wù)仿真演練子系統(tǒng)。業(yè)務(wù)演練系統(tǒng)可以實現(xiàn)多種多樣的異態(tài)模擬，在地球站日常工作中，對安全播出構(gòu)成威脅的常見異態(tài)分別是衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器受到干擾導(dǎo)致的異態(tài)、節(jié)目源故障導(dǎo)致的異態(tài)、設(shè)備故障導(dǎo)致的異態(tài)，下面介紹演練系統(tǒng)如何實現(xiàn)對這些異態(tài)的模擬，從而實現(xiàn)對一線技術(shù)人員進行培訓(xùn)、演練的功能。

1.1 干擾信號的模擬

阻塞式干擾和插播式干擾是衛(wèi)星廣播電視通信領(lǐng)域人為惡意干擾的主要形式。阻塞式干擾會導(dǎo)致接收黑場，插播式干擾會令接收電視直接接收到非法信號。

干擾方通過大功率干擾信號對我方衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的某一路電視載波進行的惡意干擾稱為阻塞式干擾，頻譜表現(xiàn)形式通常為一個單載波疊加在正常信號上。阻塞式干擾會使信號質(zhì)量嚴重下降，誤碼率升高，造成載波信噪比Eb/N0低于接收機的解調(diào)門限，讓下行接收的監(jiān)看點出現(xiàn)黑場。當(dāng)干擾信號功率足夠高到強占了轉(zhuǎn)發(fā)器的功率，將轉(zhuǎn)發(fā)器推向功放的非線性區(qū)甚至飽和區(qū)，就會令該轉(zhuǎn)發(fā)器上的所有載波受到干擾進而出現(xiàn)黑場現(xiàn)象。阻塞式干擾信號通常不攜帶伴音、圖像信號，不會讓下行監(jiān)看出現(xiàn)非法畫面。

阻塞式干擾的模擬通過模擬干擾單元來實現(xiàn)。將模擬干擾單元輸出載波模式設(shè)置為單載波，開啟模擬干擾信號，適當(dāng)調(diào)整模擬干擾設(shè)備的衰減即提升干擾信號的功率，使模擬正常上行的節(jié)目載波信號信噪比低于接收機的解調(diào)門限值，下行接收監(jiān)看黑場。

插播式干擾利用“功率掠奪”來插播非法信號，使下行接收端出現(xiàn)非法畫面。插播式干擾使用調(diào)制波，其調(diào)制波攜帶一定的伴音、圖像內(nèi)容。

干擾方發(fā)射一個調(diào)制波信號，這個調(diào)制波信號與正常上行節(jié)目參數(shù)相同，然而攜帶的內(nèi)容碼流是非法信號，當(dāng)這個非法信號的功率高于正常上行信號功率一定值甚至可以露出非法信號的時候，正常上行節(jié)目載波被淹沒在噪聲中，載噪比會恢復(fù)正常，誤碼率告警就會消失，此時接收機會鎖定到非法信號上解出非法圖像、聲音，也就是干擾信號已經(jīng)高于接收機解調(diào)門限值，于是下行接收會接收到非法信號。

插播式干擾的模擬，通過模擬干擾模塊來實現(xiàn)。引入一路與模擬正常上行的節(jié)目源不同的節(jié)目作為模擬非法節(jié)目，將模擬干擾設(shè)備的衰減置為最大功率上行，其功率壓制模擬正常節(jié)目功率實現(xiàn)了插播式干擾的模擬。

1.2 節(jié)目源故障的模擬

在地球站的工作系統(tǒng)，節(jié)目源作為最前端的傳輸起點，一旦中斷會直接造成傳輸信號中斷，無法實現(xiàn)信號的上行，產(chǎn)生播出事故。節(jié)目源分一主一備，主要作用就是保障當(dāng)主路節(jié)目源中斷時，備路節(jié)目源能立即切換代替主路節(jié)目源。當(dāng)主路節(jié)目源中斷時，主路節(jié)目源監(jiān)看點、調(diào)制器中頻輸出監(jiān)看點、下行監(jiān)看點均會中斷，因為在地球站的鏈路系統(tǒng)中所有一主一備的設(shè)備均默認為主路輸出。當(dāng)備路節(jié)目源中斷時，僅本路節(jié)目源監(jiān)看點會中斷。若主、備節(jié)目源均中斷，則主路節(jié)目源監(jiān)看點、備路節(jié)目源監(jiān)看點、調(diào)制器中頻輸出監(jiān)看點、下行監(jiān)看點均中斷。日常工作中，會遇到節(jié)目源中斷或閃斷的現(xiàn)象。

要模擬節(jié)目源中斷，則需中斷節(jié)目源的輸入信號。演練系統(tǒng)的主備路節(jié)目源均引自地球站某一套節(jié)目的監(jiān)看，則應(yīng)斷開該套節(jié)目通過功分器分給演練系統(tǒng)的那一路信號輸入，即可成功實現(xiàn)節(jié)目源的中斷。

1.3 設(shè)備故障的模擬

設(shè)備故障主要是指上行鏈路上的重要設(shè)備，播出環(huán)節(jié)的設(shè)備一旦產(chǎn)生故障其后果影響是非常嚴重的。常見的故障點是碼流保護切換開關(guān)、上變頻器和高功率放大器。

碼流保護開關(guān)的正常運行保證了節(jié)目源信號的正常穩(wěn)定，它主要對輸入的主備信號源進行實時監(jiān)測，當(dāng)主路信號出現(xiàn)異態(tài)時，能夠零秒切換至備路輸出。碼流保護切換開關(guān)可能發(fā)生的故障是無輸出信號，即沒有輸出信號給調(diào)制器，導(dǎo)致調(diào)制器無輸入。此時，需要斷開碼流保護切換開關(guān)的主路節(jié)目源、備路節(jié)目源的輸入，令其無輸出。在監(jiān)看點的具體表現(xiàn)為調(diào)制器中頻輸出監(jiān)看點中斷、下行監(jiān)看點中斷，實現(xiàn)對故障的模擬。

上變頻器是上行鏈路中的重要設(shè)備，根據(jù)上變頻器屬性和實際工作經(jīng)驗總結(jié)，上變頻器故障分為兩種。第一種是通訊故障，即主用上變頻器與網(wǎng)控系統(tǒng)突然失聯(lián)，無法通過網(wǎng)控系統(tǒng)對主用上變頻器進行狀態(tài)查詢以及任何操作。通訊故障的實現(xiàn)需要中斷上變頻器與網(wǎng)控系統(tǒng)通信的串口服務(wù)器的信息傳輸。通訊故障對節(jié)目監(jiān)看沒有影響，因為上行通路依然正常工作，只是用以控制設(shè)備的網(wǎng)控系統(tǒng)與其聯(lián)絡(luò)不上，此時模擬網(wǎng)控系統(tǒng)操作界面上會發(fā)出聲、光告警。上變頻器第二種故障是工作人員通過網(wǎng)控系統(tǒng)對上變頻器下達射頻開啟的指令時，上變頻器故障沒有執(zhí)行射頻開啟命令，也沒有切備機，或備用上變頻器也發(fā)生故障，沒有輸出信號，導(dǎo)致上行信號中斷，載波跌落。這種故障通過給主用上變頻器和備用上變頻器同時斷電來實現(xiàn)。

在地球站上行系統(tǒng)中，高功率放大器的作用是傳輸射頻信號。高功率放大器的常見故障主要分兩種：一種是主用高功率放大器通信告警，即與網(wǎng)控系統(tǒng)失聯(lián)；另一種是失去上行能力，無法輸出信號，導(dǎo)致節(jié)目載波跌落。

高功率放大器通信告警故障通過切斷高功率放大器與網(wǎng)控系統(tǒng)通信的線路來實現(xiàn)。通訊告警不會對電視墻的監(jiān)看造成任何影響，因為此時高功率放大器還在正常工作，上行鏈路依然正常，只是高功率放大器與網(wǎng)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸出了故障，此時網(wǎng)控系統(tǒng)會發(fā)出聲、光告警。

高功率放大器失去上行能力故障需要對高功率放大器進行射頻禁止操作。首先將高功率放大器的控制模式改為手動，然后執(zhí)行射頻禁止命令。此時，電視墻監(jiān)看上的下行大天線監(jiān)看、下行小天線監(jiān)看均中斷。

在地球站日常工作中，一線工作人員通過網(wǎng)控系統(tǒng)進行諸多操作，如設(shè)備狀態(tài)的查看、對設(shè)備的遠程操作等等，網(wǎng)控系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，就意味著工作人員只能到設(shè)備本地去執(zhí)行操作，十分不便，同時也大大增加了操作時間，對以秒計的安全播出構(gòu)成了影響，而且本地操作的話誤操作風(fēng)險巨大，一旦操作失誤，其后果不堪設(shè)想。網(wǎng)控系統(tǒng)最常見的異態(tài)是通信故障，表現(xiàn)為無法在瀏覽器界面上對設(shè)備發(fā)出指令。此異態(tài)實現(xiàn)的方法有兩種：一種是直接將網(wǎng)控通訊設(shè)備斷電，另一種是斷開網(wǎng)控通訊設(shè)備LAN口輸出網(wǎng)線，直接切斷通訊。

2 結(jié)語

衛(wèi)星地球站業(yè)務(wù)演練系統(tǒng)目前可以模擬的異態(tài)故障有干擾信號、節(jié)目源故障和設(shè)備故障，從設(shè)備配備到鏈路組建完全仿真了衛(wèi)星地球站的技術(shù)系統(tǒng)，演練系統(tǒng)讓一線工作人員的應(yīng)急處置能力得到了有效提升，傳輸發(fā)射業(yè)務(wù)的培訓(xùn)工作不再只是紙上談兵。

[1]孫寧.衛(wèi)星地球站設(shè)備模擬操作平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國有線電視,2010(11).

[2]張斌,桑波.仿真模擬業(yè)務(wù)演練平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].廣播電視信息,2014(9).