老撾一號(hào)衛(wèi)星電視直播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)維

文∣趙歡 張祥 司華奇 周一飛 孫勇

1.航天恒星科技有限公司 2.老撾亞太衛(wèi)星有限公司

一、引言

由于地球同步軌道通信衛(wèi)星具有覆蓋區(qū)域廣，軌位固定，在其信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)可直接接收，通信成本與接收用戶數(shù)基本無關(guān)、也不隨距離而增加等優(yōu)點(diǎn)，在衛(wèi)星電視直播領(lǐng)域的應(yīng)用潛力早已得到世界各國的重視。根據(jù)Lyngsat等網(wǎng)站的公開資料顯示[1]，當(dāng)前在軌運(yùn)營的絕大部分同步軌道衛(wèi)星都搭載了直接入戶（DTH）電視直播業(yè)務(wù)。

完整的衛(wèi)星電視DTH解決方案包括前端DTH系統(tǒng)與用戶接收終端（通常為衛(wèi)星電視機(jī)頂盒或接收機(jī)產(chǎn)品），其中DTH系統(tǒng)作為節(jié)目播出的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其本身功能與性能對DTH業(yè)務(wù)的開展與保障顯得更為關(guān)鍵。

本文以老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH運(yùn)營團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)為例，探討DTH系統(tǒng)早期設(shè)計(jì)與后期運(yùn)營中的歷次升級改造工作，總結(jié)出了若干得失經(jīng)驗(yàn)。由于老撾屬于較為典型的經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國家，上述經(jīng)驗(yàn)可為類似國家地區(qū)的DTH系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)維工作提供參考經(jīng)驗(yàn)。

二、老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH項(xiàng)目背景

老撾一號(hào)衛(wèi)星是我國在東盟地區(qū)的第一顆“整星出口”項(xiàng)目，于2015年11月升空，2016年正式開始包括DTH衛(wèi)星電視在內(nèi)的商業(yè)運(yùn)營[2]。作為中老兩國在高科技領(lǐng)域的合作典范與老撾的國家名片，老撾一號(hào)衛(wèi)星項(xiàng)目的成功，在政治和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有著里程碑式的意義。

老撾地處東南亞中南半島，其人口與經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模在中南半島五國排名中都較為落后，政府可支配行政資源極為有限。此外老撾屬于典型農(nóng)業(yè)國家，據(jù)官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)人口占比高于80%，居住也較為分散。上述因素決定了老撾既難以像我國一樣大力發(fā)展自主的廣電傳媒產(chǎn)業(yè)，也無法建立類似我國覆蓋嚴(yán)密的廣電網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)團(tuán)隊(duì)的運(yùn)營實(shí)踐，DTH當(dāng)前仍是中南半島地區(qū)廣播電視的重要組成部分，民眾對于DTH依賴性很高，DTH業(yè)務(wù)在該地區(qū)發(fā)展?jié)摿艽螅?dāng)前發(fā)展水平與規(guī)范化程度仍較低，老撾在擁有老撾一號(hào)衛(wèi)星前，這一問題更加突出。由于老撾基建相對落后，DTH運(yùn)營的部分技術(shù)條件與國內(nèi)差距明顯；此外還因?yàn)橹心习雿u國家教育水平也遠(yuǎn)不如國內(nèi)，本土從業(yè)人員的業(yè)務(wù)能力也很難支持過高的工作要求。老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH電視業(yè)務(wù)的正式運(yùn)營，除本身的商業(yè)盈利目標(biāo)外，還肩負(fù)著為老撾國家建立DTH行業(yè)規(guī)范，培養(yǎng)本土廣電技術(shù)團(tuán)隊(duì)的責(zé)任。

三、老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH設(shè)計(jì)工作

自2017年起，老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH運(yùn)營團(tuán)隊(duì)根據(jù)中南半島地區(qū)DTH市場特點(diǎn)，對DTH系統(tǒng)設(shè)計(jì)作出了幾次較大的改動(dòng)，本章擬總結(jié)幾方面經(jīng)驗(yàn)供參考。

1.DTH系統(tǒng)設(shè)計(jì)

DTH系統(tǒng)早期設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循了國內(nèi)廣電的范例，所有節(jié)目信源按主備雙路規(guī)劃，配置了相當(dāng)完整的各類信源處理設(shè)備；上行鏈路所有關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)備采用1∶1熱備；運(yùn)營支撐系統(tǒng)（BOSS）的功能設(shè)計(jì)與業(yè)務(wù)流程完全符合國內(nèi)廣電行業(yè)慣例。但在當(dāng)?shù)氐膶?shí)際運(yùn)營中發(fā)現(xiàn)了以下不合理之處。

（1）硬件設(shè)備配置

國內(nèi)廣電由于高清節(jié)目源眾多，地面光纖網(wǎng)絡(luò)完備，為保證節(jié)目質(zhì)量，可大規(guī)模采用SDI格式，以光纖形式直接傳輸無壓縮節(jié)目源至衛(wèi)星地面站后再作處理。而在中南半島地區(qū)，由于難以應(yīng)用該方式，早期配置的大量相關(guān)處理設(shè)備，包括SDI光端機(jī)、切換矩陣、SDI編碼器等基本無用武之地，而在大多數(shù)節(jié)目只能采用衛(wèi)星信源接收的情況下，設(shè)計(jì)階段僅作為備件提供的少量衛(wèi)星信源接收天線嚴(yán)重不足；與此情況類似的還有轉(zhuǎn)碼/復(fù)用器及其他前端設(shè)備。過多的設(shè)備采購除嚴(yán)重?cái)D占原本可支撐運(yùn)營的資金，造成不必要的負(fù)擔(dān)，過于復(fù)雜的系統(tǒng)本身也增加了后續(xù)維護(hù)成本及故障風(fēng)險(xiǎn)。

由于中南半島地區(qū)的DTH行業(yè)規(guī)范化程度較低，節(jié)目源的更替現(xiàn)象非常頻繁（如現(xiàn)有衛(wèi)星頻點(diǎn)開啟/關(guān)閉，節(jié)目制式高/標(biāo)清切換、信源清流/加擾狀態(tài)切換等），且基本無提前告知的習(xí)慣，DTH前端設(shè)備無論硬件連線和軟件配置都很難固化，而在DTH系統(tǒng)里價(jià)格占比相對較高的轉(zhuǎn)碼設(shè)備中，基于獨(dú)立SoC的硬轉(zhuǎn)碼設(shè)備雖然輸出畫質(zhì)更優(yōu)，但其配置的靈活性顯然不滿足要求。此外由于節(jié)目源本身畫質(zhì)及輸出碼率等限制，上述優(yōu)勢也無法體現(xiàn)。實(shí)際運(yùn)營中還觀察到由于信源質(zhì)量不穩(wěn)定，誤碼率超標(biāo)導(dǎo)致硬件轉(zhuǎn)碼模塊死機(jī)的現(xiàn)象。

鑒于上述情況，老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH在后期的系統(tǒng)升級改造中采取了不少針對性措施：一是大量增加了接收天線與衛(wèi)星接收機(jī)（IRD）配置，截至2018年底，老撾一號(hào)衛(wèi)星地面站信源天線已從早期的5副增至近30副；二是在容量需求較大的轉(zhuǎn)碼環(huán)節(jié)引入了基于服務(wù)器架構(gòu)的軟轉(zhuǎn)碼設(shè)備，靈活性與容錯(cuò)率更高，更適用于中南半島地區(qū)。由此可見，在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國家的DTH系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)倡導(dǎo)從最核心設(shè)備做加法的原則，初期設(shè)計(jì)需充分考慮成本因素及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際狀況，優(yōu)先保障基本功能實(shí)現(xiàn)，后期視運(yùn)營情況再逐步增加冗余備份設(shè)備，避免盲目照搬國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)或產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)。

（2）軟件功能設(shè)計(jì)

老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH開始運(yùn)營后，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)廣電“用戶申請-實(shí)名認(rèn)證-開戶-工單派發(fā)-上門安裝”的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程嚴(yán)重背離老撾民眾一站式消費(fèi)的習(xí)慣；而由于老撾境內(nèi)大量二級批發(fā)經(jīng)銷商的存在，使得個(gè)人用戶逐一實(shí)名認(rèn)證幾乎不存在可行性；同時(shí)還由于民眾受教育程度相對較低，對于復(fù)雜的運(yùn)營策略（包括贈(zèng)送時(shí)長，延期關(guān)停，優(yōu)惠計(jì)費(fèi)等）認(rèn)同度并不高，最終導(dǎo)致BOSS系統(tǒng)僅使用了最基礎(chǔ)的授權(quán)/反授權(quán)功能，且所有用戶管理工作只能由運(yùn)營團(tuán)隊(duì)人工完成。

針對該狀況，老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH后期的系統(tǒng)改造中對BOSS系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程作了簡化，并開發(fā)了針對二級經(jīng)銷商的若干功能，減輕了運(yùn)營團(tuán)隊(duì)自身的工作負(fù)擔(dān)。與較容易定型為貨架產(chǎn)品的硬件設(shè)備相比，軟件平臺(tái)開發(fā)的靈活度更大，但由于軟件功能復(fù)雜，操作頻繁，而東南亞用戶的使用習(xí)慣與國內(nèi)也有明顯的區(qū)別，因此對軟件功能設(shè)計(jì)符合用戶實(shí)際情況的需求也更為迫切。在DTH運(yùn)營系統(tǒng)的開發(fā)中，也更應(yīng)注意避免經(jīng)驗(yàn)主義或主觀猜測，即使在不具備前期調(diào)研與可行性分析條件時(shí)，也應(yīng)當(dāng)預(yù)留足夠的升級改造空間，避免堆砌功能，切實(shí)有效保障和促進(jìn)DTH運(yùn)營。

2.DTH產(chǎn)品設(shè)計(jì)

老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH系統(tǒng)統(tǒng)一采用了DVB-S2 +H.264的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)頂盒產(chǎn)品選用的主芯片方案成本相對較高，而大量中南半島電視節(jié)目信源仍為MPEG-2標(biāo)清格式，即使經(jīng)前端H.264轉(zhuǎn)碼處理后，畫質(zhì)也不會(huì)有任何改善，機(jī)頂盒產(chǎn)品的性能優(yōu)勢無法體現(xiàn)。由于國內(nèi)CA品牌在中南半島市場的品牌認(rèn)知度不高，國內(nèi)一線廠商過于高昂的授權(quán)價(jià)格反而嚴(yán)重阻礙了銷售工作。老撾本國人口僅約700萬，顯然不足以支撐老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH的商業(yè)運(yùn)營，中南半島其他國家的民眾勢必成為潛在或甚至需要重點(diǎn)開發(fā)的客戶，而不同國家的民眾往往要求節(jié)目收視符合本國特色，如本國語種節(jié)目排序最前，這在老撾一號(hào)衛(wèi)星早期提供的機(jī)頂盒產(chǎn)品，甚至整個(gè)DVB協(xié)議框架內(nèi)，都無法直接尋找解決方案。

為進(jìn)一步滿足客戶需求，老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH運(yùn)營團(tuán)隊(duì)在2018年重新設(shè)計(jì)了DTH產(chǎn)品，除選用更高性價(jià)比的機(jī)頂盒主芯片方案、在保障節(jié)目安全性的基礎(chǔ)上引入授權(quán)價(jià)格更低的其他CA廠商，從而有效降低整機(jī)成本外，還在DVB-SI協(xié)議的基礎(chǔ)上做了擴(kuò)充，定義了電子節(jié)目指南（EPG）的區(qū)域劃分功能，各不同區(qū)域的機(jī)頂盒產(chǎn)品可支持獨(dú)立的節(jié)目顯示數(shù)量與排序，滿足了不同國家民眾的收視需求。

四、老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH運(yùn)維工作

相較于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，運(yùn)維工作對技術(shù)人員的理論基礎(chǔ)要求相對較低，而在制度建設(shè)、工作延續(xù)性及傳承性等方面要求較高。對于本土技術(shù)人員缺乏、經(jīng)驗(yàn)欠缺的中南半島地區(qū)，除了需要在實(shí)踐中探索適合自身的運(yùn)維模式外，還必須要求技術(shù)人員以運(yùn)維工作為出發(fā)點(diǎn)，通過不斷地深入學(xué)習(xí)，真正成長為合格的技術(shù)員或工程師。本章總結(jié)了老撾一號(hào)衛(wèi)星投入運(yùn)營近三年來形成的若干運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)。

1.運(yùn)維工作特點(diǎn)

如前所述，中南半島地區(qū)DTH節(jié)目源傳輸方式及安全播出率都無法與國內(nèi)相比，尤其中南半島屬于典型熱帶氣候，雨季時(shí)間長、降雨量大，DTH常見的雨衰問題更為突出，Ku頻段的雨衰瞬時(shí)峰值記錄達(dá)到30dB以上；中南半島地區(qū)的廣電從業(yè)人員（如各大電視臺(tái)）本身對于安全播出的意識(shí)也相對缺乏，停電、操作失誤或設(shè)備故障等人為因素導(dǎo)致的節(jié)目源中斷時(shí)有發(fā)生，時(shí)間往往長達(dá)數(shù)小時(shí)，對于只承擔(dān)節(jié)目播出的老撾一號(hào)衛(wèi)星而言，此類風(fēng)險(xiǎn)處于完全不可控狀態(tài)。2017年，老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH系統(tǒng)本身可靠性超過99.99%，完全達(dá)到國內(nèi)廣電行業(yè)的相關(guān)指標(biāo)，但計(jì)算所有130余個(gè)節(jié)目異常狀況后，總安全播出率僅為99.35%左右。

由于老撾經(jīng)濟(jì)與廣電行業(yè)發(fā)展水平限制等因素，DTH幾乎所有相關(guān)設(shè)備廠商在老撾境內(nèi)均沒有相關(guān)售后網(wǎng)點(diǎn)，運(yùn)維工作基本無法得到廠商現(xiàn)場支持。中南半島地區(qū)電網(wǎng)穩(wěn)定性較差，老撾一號(hào)衛(wèi)星地面站還曾遭遇多次大面積停電；由于當(dāng)?shù)貧夂蚺c土質(zhì)因素，設(shè)備機(jī)房的接地網(wǎng)絡(luò)銹蝕現(xiàn)象也遠(yuǎn)比國內(nèi)嚴(yán)重。上述所有因素都對DTH運(yùn)維提出了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

與此同時(shí)，中南半島地區(qū)消費(fèi)者對節(jié)目安全播出的要求也相對寬松，國內(nèi)廣電行業(yè)常見的安全零秒播出等指標(biāo)除客觀上不具備實(shí)現(xiàn)條件，主觀上通常也無硬性要求，在老撾一號(hào)與東南亞其他DTH運(yùn)營商的運(yùn)營實(shí)踐中，個(gè)別節(jié)目出現(xiàn)異常中斷時(shí)，可直接使用內(nèi)容相似的其他頻道墊播較長時(shí)間，對用戶反饋的滿意度未見影響。

2.老撾一號(hào)DTH運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)

有關(guān)DTH系統(tǒng)的運(yùn)維工作，已有若干文獻(xiàn)提出了指導(dǎo)性原則[3-4]，包括運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、分類制定措施及保障手段等。老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH的運(yùn)維工作也在遵循上述原則的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)出了與老撾本地條件相結(jié)合的特點(diǎn)：首先是避免好高騖遠(yuǎn)、提出無法實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，當(dāng)前DTH系統(tǒng)可用度指標(biāo)定為99.99%，總安全播出率指標(biāo)為99.5%。第二是值班記錄標(biāo)準(zhǔn)化、表格化，利用長期積累的數(shù)據(jù)分析風(fēng)險(xiǎn)的類型（信源故障或設(shè)備故障）、發(fā)生頻率（偶發(fā)性或規(guī)律性），為后續(xù)制定措施提供依據(jù)。第三是采用有針對性的改進(jìn)手段，如同一節(jié)目有不同信源的，根據(jù)統(tǒng)計(jì)情況優(yōu)先選用穩(wěn)定性較高者；部分衛(wèi)星下行EIRP場強(qiáng)較低的，選用更大口徑天線；窄帶載波（帶寬＜5MHz）較多的衛(wèi)星信源，則選用本振精度更高的LNB，避免由于本振漂移導(dǎo)致的接收劣化；室外設(shè)備選型著重考慮抗銹蝕及東南亞高溫高濕度工作環(huán)境的適應(yīng)性等。第四是準(zhǔn)備多種應(yīng)急手段，如統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有接收的載波內(nèi)其他可使用的清流節(jié)目并定期更新列表，信源異常時(shí)在轉(zhuǎn)碼設(shè)備的輸入端直接墊播，無需重新連線，大大降低了信源異常導(dǎo)致的用戶端黑屏?xí)r間。第五是與其他不直接參與DTH運(yùn)維的部門加強(qiáng)協(xié)調(diào)，如及時(shí)檢修UPS蓄電池陣列并更換損壞單元，保障不間斷供電，設(shè)備出現(xiàn)電氣故障時(shí)及時(shí)檢查機(jī)房接地是否達(dá)標(biāo)并整改，機(jī)房精密空調(diào)耗材增加儲(chǔ)備并準(zhǔn)備臨時(shí)應(yīng)急降溫手段以備急需等。根據(jù)值班記錄統(tǒng)計(jì)，采取上述運(yùn)維措施后，老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH業(yè)務(wù)2018年的總安全播出率有了明顯提升。

3.DTH運(yùn)營工作拓展

老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH業(yè)務(wù)的成功運(yùn)營，為老撾國內(nèi)的衛(wèi)星電視行業(yè)規(guī)范化也起到了積極促進(jìn)作用。2018年，以老撾一號(hào)衛(wèi)星的機(jī)頂盒產(chǎn)品設(shè)計(jì)與測試規(guī)范為基礎(chǔ)，老撾國家郵電部頒布實(shí)施了老撾國家進(jìn)口衛(wèi)星電視機(jī)頂盒檢測準(zhǔn)則，由DTH運(yùn)營團(tuán)隊(duì)撰寫，并對老撾國內(nèi)主管部門與檢測機(jī)構(gòu)提供了多次現(xiàn)場培訓(xùn)。在老撾一號(hào)衛(wèi)星與中南半島其他DTH運(yùn)營商的多個(gè)合作項(xiàng)目中，來自老撾一號(hào)DTH團(tuán)隊(duì)的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)也得到了充分應(yīng)用，部分運(yùn)營商還直接借鑒，改進(jìn)了自身的運(yùn)維制度與規(guī)范。

五、結(jié)束語

合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與成熟有效的運(yùn)維制度，二者對于DTH衛(wèi)星業(yè)務(wù)的成功運(yùn)營缺一不可。本文總結(jié)了老撾一號(hào)衛(wèi)星DTH系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)營維護(hù)的若干經(jīng)驗(yàn)，對如何在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國家成功運(yùn)營DTH業(yè)務(wù)提出了一些建議。隨著我國航天與廣電行業(yè)對外援助項(xiàng)目的逐漸增多，本文將具有更多的參考價(jià)值。