廣播電視播出系統(tǒng)中的隱蔽性單點隱患及解決方案

趙 哲

（廣東省廣播電視網(wǎng)絡股份有限公司中山分公司，廣東 中山 528400）

1 背景介紹

廣東省廣播電視網(wǎng)絡股份有限公司中山分公司的中心機房作為二級前端機房，前端播出系統(tǒng)在建設之初，已對照國家廣播電視總局62號令及其有線電視網(wǎng)實施細則[1]要求，設計了較完備的冗余備份方案，主要包括以下措施。

（1）機房市電外電接入兩路外電，有兩個引自不同變壓器的獨立低壓回路，并配備后備時間1 h以上的不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS） 電池組及發(fā)電機應急電源。

（2）機房主備播出設備、雙電源播出設備分別接入配電柜不同的供電回路。

（3）重要節(jié)目、主要節(jié)目接入兩路不同的信號源，且實現(xiàn)不同信號源的自動、手動切換。

（4）重要節(jié)目和主要節(jié)目信源接收設備采用1∶1備份，核心復用加擾調(diào)制系統(tǒng)1∶1備份，傳輸適配器按N+1備份方式配置（N不大于10）。

2021年，該中心機房發(fā)生某信源分配機箱內(nèi)一塊電源模塊故障事件，因分配機箱為雙電源模塊，并不影響機箱運行，在隨后計劃利用備份電源模塊進行更換前，進一步對該分配機箱內(nèi)接入信源進行檢查確認時，發(fā)現(xiàn)該機箱內(nèi)接入有主用信源，還有部分接入切換器的墊播信號。

此次故障事件給出警示，中心機房播出系統(tǒng)雖然在邏輯設計上已符合國家廣播電視總局62號令及其實施細則要求，但忽略了各路信源在物理鏈路上的不同傳輸路徑設計，致使出現(xiàn)部分主備信源或主輔同機箱的情況，形成物理鏈路上的單點隱患。此類隱患較為隱蔽，在機房邏輯鏈路圖中很難被發(fā)現(xiàn)。因此，需要對機房及播出系統(tǒng)做全面排查，徹底消除此類物理鏈路上的隱蔽性單點隱患[2]。

2 常見隱蔽性單點隱患

根據(jù)分配機箱事件警示，結(jié)合機房播出系統(tǒng)情況，技術部門總結(jié)中心機房播出系統(tǒng)、供電鏈路、骨干傳輸路由等安全播出重要環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)主要在以下方面存在邏輯鏈路和物理鏈路上存在的單點隱患或類似單點隱患。類似單點隱患是指雖然物理上是單節(jié)點，但存在斷電直通保護機制，或者是主備設備在同機柜但不同供電回路等情況，故障不會造成播出中斷。

（1）機房播出鏈路或骨干傳輸鏈路中的節(jié)點[3]，因無備份設備和備份路由，形成的邏輯鏈路上單點隱患，其故障將導致播出信號中斷。

（2）機房播出系統(tǒng)設備，核心主用和備份設備放置在同一機柜中（類似單點隱患），或主、備信源放置在同一設備機箱中，該機柜或設備即成為物理位置上的單點隱患，其故障將導致播出信號中斷。

（3）機房供配電、制冷等重要基礎環(huán)境系統(tǒng)中的單節(jié)點，其故障將導致無法為機房播出提供基礎支撐，導致播出信號中斷。

3 機房鏈路排查情況

結(jié)合上述機房內(nèi)常見隱蔽性單點隱患或類似單點隱患情況，技術人員在中心機房對照鏈路逐一排查，發(fā)現(xiàn)存在以下單點隱患。

（1）上次故障的信源分配機箱以及同類信源分配機箱中，部分機箱內(nèi)存在主、備或主、輔信源同機箱情況，致使主備信源不是真正獨立的不同物理路由。

（2）機房內(nèi)省IP信源下傳接收交換機，主、備設備在同一機柜，雖然設備均為雙電源接入不同供電回路，但極端情況下若整個機柜掉電則導致所有IP信號中斷，影響致命，因此存在類似單點隱患。

（3）機房主備輔信源ASI切換器，在鏈路中存在類似單點隱患風險。該情況在系統(tǒng)搭建時已經(jīng)探討過，因切換器驗證可斷電直通，因此此前未將其納入風險中，并制定了切換器故障應急處置預案，利用斷電主路直通和主備復用器的切換備份操作，可在確保信號不中斷的情況下更換切換器[4]。但在此前一次故障應急處置中發(fā)現(xiàn)該方案總體處置時間較長，已制定方案進行改造，在鏈路中增加了應急跳線，如圖1所示。

圖1 切換器應急跳線

（4）機房主備調(diào)制后的射頻切換開關，在鏈路中存在類似單點隱患風險。該情況與ASI切換器類似，也支持斷電直通。

（5）機房總射頻混合、分配鏈路中存在單點隱患風險。末端利用3個8路混合器和1個4路混合器完成所有頻點的混合，經(jīng)分配后傳輸至主備光外調(diào)。雖然這些設備為無源設備，但長時間使用，存在老化故障風險。中心機房末端射頻鏈路如圖2所示。

（6）機房總輸出光外調(diào)發(fā)射機的主、備設備在同一機柜，雖然接在機柜內(nèi)不同供電回路，但存在類似單點隱患。

（7）機房供配電系統(tǒng)鏈路中的AT1總配電柜存在類似單點隱患。所有中心機房設備供電的主、備路市電開關均設置在該配電柜內(nèi)。中心機房供電鏈路如圖3所示。一方面，圖3中的隔離變壓器輸入輸出線均接至該配電柜內(nèi)，若隔離變壓器故障，則所有UPS輸入中斷，只能依靠電池放電，但電池后備時間有限。另一方面，盡管機房市電總配電柜AP1有備份市電，但其開關也設置在AT1配電柜中，一旦AT1配電柜因個別開關故障需斷電維修，則只能靠UPS電池放電供電，同樣面臨電池后備時間有限的問題[5]。

圖3 中心機房供電鏈路圖

綜上可知，盡管機房播出系統(tǒng)架構(gòu)在邏輯上已滿足國家廣播電視總局62號令及其實施細則規(guī)定，重要信源、設備及外電有備份，但重新審視系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，仍存在一些物理鏈路上的隱蔽性單點隱患或類似單點隱患。這些風險隱患點都屬于播出鏈路中的核心節(jié)點，任何環(huán)節(jié)出問題，都將對安全播出造成嚴重影響。因此，需根據(jù)不同情況采取有效措施。

4 解決方案

針對上述機房排查情況，結(jié)合具體實際，技術部門通過以下方案解決此類隱患。

（1）針對排查結(jié)果1，2，6，進行設備移位和鏈路改造，將主、備設備部署在不同排的機柜并接入不同的供電回路，將主、備信源接入不同分配機箱不同機柜的不同供電回路中。

（2）針對排查結(jié)果3，部署應急跳線，同時后續(xù)切換器上架時注意，在機柜空間允許情況下預留相對寬松的物理空間，便于接線等操作。

（3）針對排查結(jié)果4和5，一方面部署應急備件，另一方面，利用備平臺調(diào)制器的測試端口，將所有測試口調(diào)制信號獨立混合為一路信號，并將其電平調(diào)至與主用信號電平相同，作為第三路應急備份信號。當末端射頻鏈路任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，可立即將該應急備份信號接入光傳輸鏈路中。此外需定期進行應急備件更換和第三路備份信號切換應急演練。

（4）針對排查結(jié)果7，逐步進行改造。一方面，中心機房UPS主機已自帶隔離變壓器，功能重復，實際不需要單獨的隔離變壓器，因此可拆除。另一方面，改造傳輸至AP1，AP2配電柜的備用市電，將其從AT1柜抽離出，單獨接入配電房低壓開關。通過改造，解決了隔離變壓器在鏈路中的單點隱患，也解決了所有開關都在AT1柜的類似單點隱患。中心機房供電鏈路改造如圖4所示。

圖4 中心機房供電鏈路改造

5 隱患排查與鏈路改造總結(jié)

對于上述機房內(nèi)單點隱患或類似單點隱患的影響情況，機房播出系統(tǒng)在設計時，除了對照國家廣播電視總局62號令及其實施細則規(guī)定的主備冗余備份要求的同時，需考慮以下原則以避免出現(xiàn)單點隱患風險。

（1）機房的主、備信源，需確保從信源接收到傳輸至切換，傳輸回路完全獨立，不能存在匯聚點。在使用ASI分配機箱的情況下，尤其要注意提前規(guī)劃、區(qū)分好分配機箱功能，使主、備分開，避免存在此類問題。

（2）鏈路中的信源多選一ASI切換器已為成熟設備，各主要品牌產(chǎn)品大都支持斷電直通功能，主要根據(jù)切換后鏈路情況設計。比如中山分公司的播出系統(tǒng)，因切換輸出有兩路分別至主備復用，可利用切換器的斷電主路直通和主備復用器的切換備份操作，確保在信號不中斷的情況下更換切換器。但該方案在切換器部署時需考慮機柜物理空間的冗余，不要因切換器后面空間小、接線太多（一般一個切換器有三入三出共六根線，一個機箱共十張切換板卡）、操作不便且可能影響到旁邊切換器接線，影響了應急處置效率（此前切換器故障應急處置時遇到過該問題）。保險情況下，可在信源和切換之間部署應急跳線，緊急情況下通過跳線使信源直通復用器，再處理切換器問題。

（3）機房主備調(diào)制后的射頻切換開關與ASI切換器類似，有斷電直通功能，一般不會在此環(huán)節(jié)設計應急跳線，通常結(jié)合后面的混合分配環(huán)節(jié)隱患，設計播出系統(tǒng)總體的冗余備份信號。日常在機房內(nèi)準備好應急用對通頭和備份切換板卡，定期組織應急演練，在發(fā)生故障時盡可能降低應急處置時間。

（4）對于機房總射頻混合、分配鏈路，任一個混合器或分配器故障，都將造成播出信號中斷。這些設備一般都采用無源設備，一定程度上降低了發(fā)生故障的風險，但不能完全避免發(fā)生故障的可能。通常通過設計系統(tǒng)整體的容災備份系統(tǒng)，發(fā)生故障時盡快切換至容災系統(tǒng)，確保信號盡快恢復播出。同時，日常在機房內(nèi)準備混合器、分配器應急備件，定期組織容災信號切換和混合器、分配器更換應急演練，在發(fā)生故障時盡可能降低應急處置時間。

（5）機房供電鏈路應注意配電柜設計和開關布局，避免將所有主備路開關全部集中在同一臺配電柜中。機柜供電中若存在無備份的單電源設備，可設計STS切換開關，做到主備無縫切換保證設備不掉電。

6 結(jié) 語

安全播出沒有終點。在系統(tǒng)設計和日常運維中，相關人員要特別注意一些在鏈路中隱藏較深的風險隱患。本文列出的隱藏性單點隱患或類似單點隱患并不能覆蓋全部，因此，對故障案例及時分析總結(jié)和反思，定期對系統(tǒng)進行隱患排查和風險評估是很必要的。