廣播電視SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)應(yīng)用與故障處理分析

張 麗

（山東省廣播電視傳輸保障中心，山東 濟(jì)南 250062）

0 引言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，廣播電視作為信息傳播的重要媒介，其傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性變得尤為重要。同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）微波傳輸系統(tǒng)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在廣播電視領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)不僅能夠提供大容量的數(shù)據(jù)傳輸，還具備較高的抗干擾能力和傳輸質(zhì)量，確保了廣播電視信號(hào)的穩(wěn)定傳輸[1]。在實(shí)際應(yīng)用中，SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)面臨著諸多挑戰(zhàn)。設(shè)備老化、外部環(huán)境干擾、配置錯(cuò)誤等因素都可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障，影響廣播電視信號(hào)的傳輸質(zhì)量。本文將詳細(xì)探討SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)在廣播電視中的應(yīng)用以及常見(jiàn)故障的處理方法，以期為相關(guān)從業(yè)人員提供有益的參考。

1 SDH微波通信關(guān)鍵技術(shù)

1.1 自動(dòng)發(fā)信功率控制技術(shù)

在SDH微波通信中，自動(dòng)發(fā)信功率控制是一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)，可以根據(jù)通信鏈路的實(shí)時(shí)狀況，動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射機(jī)的輸出功率，從而確保通信的穩(wěn)定性和效率。這種技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)接收信號(hào)的質(zhì)量，根據(jù)信號(hào)的衰減、干擾等因素，智能地調(diào)整發(fā)射功率。當(dāng)鏈路質(zhì)量較差，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提高發(fā)射功率，以增強(qiáng)信號(hào)的傳輸能力；而在鏈路質(zhì)量較好時(shí)，則會(huì)適當(dāng)降低發(fā)射功率，以減少能源的消耗和可能對(duì)其他系統(tǒng)的干擾。自動(dòng)發(fā)信功率控制技術(shù)的運(yùn)用，不僅提高了SDH微波通信的可靠性，而且實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用，確保了通信系統(tǒng)在各種復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)定運(yùn)行，為現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展提供了有力的支撐。

1.2 多電平編碼調(diào)制技術(shù)

多電平編碼，指的是將信息編碼為多個(gè)不同的電平，而非傳統(tǒng)的二進(jìn)制電平。這種技術(shù)能夠更有效地利用信號(hào)帶寬，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。在微波通信中，由于信號(hào)衰減和噪聲干擾等問(wèn)題，傳輸質(zhì)量往往會(huì)受到影響。多電平編碼調(diào)制通過(guò)增加信號(hào)的電平數(shù)，能夠更好地抵抗噪聲干擾，提高信號(hào)的抗干擾能力。多電平編碼調(diào)制技術(shù)還能夠提高頻譜利用率，使得在有限的頻譜資源下能夠傳輸更多的信息。

1.3 自適應(yīng)頻域均衡技術(shù)

在SDH微波通信中，由于多徑效應(yīng)、頻率選擇性衰落等原因，信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)頻率失真。自適應(yīng)頻域均衡技術(shù)通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整接收端的濾波器參數(shù)，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行頻域均衡，有效補(bǔ)償信號(hào)在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的頻率失真[2]。這種技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)跟蹤信道變化，提高信號(hào)的抗干擾能力，確保SDH微波通信的穩(wěn)定性和可靠性。

1.4 自適應(yīng)時(shí)域均衡技術(shù)

SDH微波通信中的信號(hào)在時(shí)域上也可能受到干擾，產(chǎn)生時(shí)間延遲、抖動(dòng)等。自適應(yīng)時(shí)域均衡技術(shù)通過(guò)算法調(diào)整接收端的均衡器，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行時(shí)域上的處理，消除時(shí)域失真。這種技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)適應(yīng)信道時(shí)變特性，提高信號(hào)的同步性和傳輸效率，為SDH微波通信提供高質(zhì)量的服務(wù)。

2 SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的功能組成

山東省的SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)利用數(shù)字微波和交叉連接復(fù)用設(shè)備（Add/Drop Multiplexer，ADM）構(gòu)建。該系統(tǒng)通過(guò)微波設(shè)備實(shí)現(xiàn)信號(hào)收發(fā)，利用ADM進(jìn)行信號(hào)交叉連接和復(fù)用，從而確保高效、穩(wěn)定的信號(hào)傳輸。這種設(shè)計(jì)優(yōu)化了傳輸流程，提高了微波通信的可靠性和效率。這一流程充分展示了設(shè)備在系統(tǒng)中的功能組合。

2.1 數(shù)字微波設(shè)備

Alcatel 9600LSY系列U6G微波設(shè)備由無(wú)線(xiàn)再生適配器（Wireless Regeneration Adapter，RRA）、調(diào)制解調(diào)器（Modem，MOD）和收發(fā)（Transmitter &Receiver，TRX）單元組成，分別處理基帶、中頻和微波信號(hào)。設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括基帶子框和收發(fā)信子框。RRA為無(wú)線(xiàn)再生適配器，由串行外設(shè)接口（Serial Periphera Interface，SPI）、RST、RPS和RFCOH等功能電路組成，生成符合SDH傳輸?shù)幕鶐?shù)字信號(hào)。該信號(hào)由STM-1幀（155.520 Mb·s-1）和RFCOH（15.552 Mb·s-1）組成，總數(shù)據(jù)率為171.072 Mb·s-1。MOD為64QAM調(diào)制解調(diào)器，進(jìn)行中頻調(diào)制和解調(diào)。RT為再生段物理接口，與TRX對(duì)接。TRX為微波收發(fā)信單元，負(fù)責(zé)微波信號(hào)的發(fā)射和接收。

圖1 Alcatel 9600LSY微波信號(hào)處理流程圖

基帶子框的核心職責(zé)是處理基帶數(shù)字信號(hào)。因基帶信號(hào)無(wú)法直接在無(wú)線(xiàn)信道傳輸，需將其調(diào)制至高頻頻帶。在數(shù)字微波通信中，基帶信號(hào)以脈沖形式調(diào)制140 MHz的中頻信號(hào)IF（Intermediate Frequency），進(jìn)而轉(zhuǎn)換為微波高頻信號(hào)（Radio Frequency）進(jìn)行傳輸。接收端通過(guò)解調(diào)，將微波高頻信號(hào)還原為基帶數(shù)字信號(hào)[3]。

為了確保信號(hào)傳輸?shù)陌踩B續(xù)，系統(tǒng)采用了多信道無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)谋Ｗo(hù)倒換機(jī)制，如圖2所示。在N+1無(wú)損傷倒換保護(hù)機(jī)制中，RRA的RPS模塊為高容量長(zhǎng)距離傳輸提供了自動(dòng)倒換功能。當(dāng)主信道（如CH1、CH2、CH3）出現(xiàn)故障，該功能通過(guò)收發(fā)兩端的N+1開(kāi)關(guān)將信號(hào)倒換至備用信道（如CH0）。在發(fā)送端，故障主信道的信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)至備用信道發(fā)送；在接收端，原主信道信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)至備用信道接收，確保信號(hào)傳輸不受影響。

圖2 N+1無(wú)損傷倒換保護(hù)機(jī)制圖

在實(shí)際系統(tǒng)中，無(wú)損傷切換開(kāi)關(guān)由多個(gè)RRA單元的RPS模塊集成，并與各信道Modem相連。當(dāng)設(shè)備故障或傳輸條件質(zhì)量下降，發(fā)生如調(diào)制解調(diào)電路故障、解調(diào)失敗、信號(hào)幀丟失、微波傳輸衰落或高誤碼率等情況，系統(tǒng)將啟動(dòng)倒換操作。這一機(jī)制確保了信號(hào)傳輸?shù)倪B續(xù)性和穩(wěn)定性。

2.2 復(fù)用設(shè)備ADM

復(fù)用設(shè)備ADM的主要功能是執(zhí)行業(yè)務(wù)交叉復(fù)用連接，包括將低級(jí)別信號(hào)復(fù)用到高級(jí)別STM-N信號(hào)，以及將高級(jí)別信號(hào)分解為低級(jí)別信號(hào)。ADM為模塊化構(gòu)成，各模塊由不同邏輯功能塊組成，通過(guò)系統(tǒng)管理軟件組合。邏輯功能模塊包括SPI、RST、MST、MSP、MSA、HPT、HPA、SDXC、LPT、LPA和PPI。信號(hào)流程如圖3所示，展示了ADM設(shè)備在信號(hào)處理過(guò)程中的作用。

圖3 復(fù)用設(shè)備ADM信號(hào)流程圖

圖3中，SPI模塊負(fù)責(zé)微波設(shè)備電接口的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換和同步時(shí)鐘提取。RST模塊管理再生段幀開(kāi)銷(xiāo)RSOH的管理字節(jié)。MST模塊負(fù)責(zé)處理復(fù)用段幀開(kāi)銷(xiāo)MSOH管理字節(jié)。MSP模塊監(jiān)測(cè)STM-N信號(hào)性能，通過(guò)K1、K2字節(jié)請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)倒換保護(hù)，確保故障時(shí)業(yè)務(wù)信號(hào)安全切換到備用信道。MSA模塊處理AU-3/4指針，完成STM-N幀信號(hào)的復(fù)用與分接。高階通道終端模塊HPT負(fù)責(zé)在STM-N幀凈負(fù)荷中加入或提取低階通道開(kāi)銷(xiāo)POH信息。高階通道適配模塊HPA實(shí)現(xiàn)高階與低階通道間的復(fù)用、分接及同步指針處理[4]。低階通道終端模塊LPT在構(gòu)成支路TU信號(hào)時(shí)加入POH信息，分解時(shí)提取。低階通道適配模塊LPA完成準(zhǔn)同步數(shù)字體系（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）與同步數(shù)字SDH信號(hào)間的適配轉(zhuǎn)換。異步物理接口模塊（Plesiochronous Physical Interface，PPI）提供異步數(shù)字PDH的物理接口。圖4展示了廣播電視SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)中微波設(shè)備與復(fù)用設(shè)備的連接關(guān)系。

圖4 微波設(shè)備與復(fù)用設(shè)備的連接關(guān)系圖

3 故障分析與處理

3.1 故障一

3.1.1 故障現(xiàn)象

在泰山微波站，ADM60SM設(shè)備出現(xiàn)Matrix板Slot40和Slot23的MATRIXN板ICP告警。盡管Slot23的MATRIXN板為主用狀態(tài)且信號(hào)傳輸正常，但仍需對(duì)告警進(jìn)行排查處理。為確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，技術(shù)團(tuán)隊(duì)緊急評(píng)估告警原因，并采取相應(yīng)措施，以保障微波通信的連續(xù)性和安全性。

3.1.2 故障分析和處理

基于歷史經(jīng)驗(yàn)，ICP告警常對(duì)信號(hào)傳輸造成潛在影響，而兩塊矩陣板同時(shí)出現(xiàn)此類(lèi)告警較為罕見(jiàn)。初步推測(cè)Slot40矩陣板可能存在問(wèn)題，遂執(zhí)行拔插重啟操作。然而，插入后板卡燈亮即滅，Slot40矩陣板無(wú)響應(yīng)，網(wǎng)管顯示“RUP”告警。更換新Slot40矩陣板后問(wèn)題依舊。由此推測(cè)，ADM設(shè)備的EQUICO上Flash卡可能故障，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法識(shí)別或加載板卡。為了驗(yàn)證猜想，在充分準(zhǔn)備后，拔插了Slot23的EQUICO板。板卡紅燈持續(xù)亮起，無(wú)法啟動(dòng)，證實(shí)了Flash卡故障。制作了一張僅含啟動(dòng)程序的Flash卡，不含設(shè)備配置信息數(shù)據(jù)（按數(shù)據(jù)恢復(fù)方法制作），并將1353NM網(wǎng)管的配置和數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入新卡。重啟網(wǎng)元后，矩陣板恢復(fù)正常，矩陣倒換測(cè)試也一切正常。

3.1.3 故障一處理體會(huì)

近幾年，廣播電視數(shù)字微波電路已發(fā)生兩次Flash卡故障。首次故障發(fā)生在泰山微波站的ADM設(shè)備上，由Alcatel公司技術(shù)人員解決。第二次故障出現(xiàn)在沂山微波站的ADM60SM4設(shè)備上，山東省廣播電視傳輸保障中心的技術(shù)人員進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室模擬處理，以確保不影響信號(hào)傳輸。處理泰山微波站ADM設(shè)備故障時(shí)，遵循了沂山微波站的處理流程，成功恢復(fù)了Flash卡數(shù)據(jù)。特別需要注意的是，處理過(guò)程中需明確掌握ADM設(shè)備的版本信息，因?yàn)榈桶姹緮?shù)據(jù)無(wú)法適配高版本設(shè)備。通過(guò)細(xì)致的操作，技術(shù)人員確保了設(shè)備故障得到妥善解決。

3.2 故障二

3.2.1 故障現(xiàn)象

在蒙山微波站的網(wǎng)絡(luò)機(jī)房中，ADM62設(shè)備出現(xiàn)了Inside Fail告警。

3.2.2 故障分析和處理

故障發(fā)生后，值班人員立即上報(bào)。山東省廣播電視傳輸保障中心與蒙山微波站的技術(shù)人員共同分析并處理了問(wèn)題。經(jīng)診斷，Inside Fail告警源于設(shè)備內(nèi)部?jī)蓧K矩陣板通信故障。此告警雖不影響主備矩陣板倒換，但主用矩陣板故障時(shí)，若告警未消除，備用矩陣板無(wú)法執(zhí)行保護(hù)倒換，可能引發(fā)信號(hào)傳輸問(wèn)題。蒙山微波站ADM設(shè)備的告警源于6槽和15槽矩陣板通信問(wèn)題。處理措施包括檢查、分析和確定故障板，并進(jìn)行更換。

蒙山微波站ADM設(shè)備配置為6槽為主用矩陣板，15槽為備用。故障時(shí)，矩陣板在6槽工作，光信號(hào)經(jīng)15槽光纖傳輸。正常情況下，光信號(hào)應(yīng)在6槽主用光纖上工作。因此，初步判斷6槽矩陣板可能存在問(wèn)題：一是光傳輸部分故障，導(dǎo)致光保護(hù)倒換，故障處理時(shí)MSP保護(hù)倒換驗(yàn)證了這一點(diǎn)；二是內(nèi)部通信單元問(wèn)題，與備用矩陣板通信異常，出現(xiàn)Inside Fail告警，矩陣板無(wú)法倒換。雖然15槽矩陣板也可能存在問(wèn)題，但根據(jù)故障現(xiàn)象，首先懷疑6槽矩陣板，因?yàn)?5槽的交叉連接業(yè)務(wù)傳輸功能正常，所以故障時(shí)信號(hào)傳輸仍正常。

分析故障現(xiàn)象后，確定需更換6槽矩陣板。因6槽為主用，需先將其退出主用，業(yè)務(wù)切換到15槽備用矩陣板傳輸，確保更換期間業(yè)務(wù)不中斷。但6槽矩陣板當(dāng)前無(wú)法自動(dòng)切換至備用，若強(qiáng)行拔出將導(dǎo)致業(yè)務(wù)瞬斷，需先采取其他措施確保業(yè)務(wù)連續(xù)性，再安全更換6槽矩陣板。為降低影響，維修人員和技術(shù)人員迅速處理故障，并于故障處理前24 h及30 min分別電話(huà)通知受影響站點(diǎn)，處理期間僅一個(gè)站點(diǎn)受影響。

處理開(kāi)始后，技術(shù)人員首先斷電重啟6槽矩陣板，信號(hào)成功切換至15槽矩陣板。3 min后，6槽矩陣板啟動(dòng)正常，但I(xiàn)nside Fail告警依舊，光信號(hào)無(wú)法切換至主路光纖，確認(rèn)6槽矩陣板故障，更換該矩陣板，安裝新板后，告警消失，光保護(hù)切換恢復(fù)正常，設(shè)備也恢復(fù)正常運(yùn)行，信號(hào)傳輸恢復(fù)了正常。

3.2.3 故障二處理體會(huì)

在眾多使用ADM62設(shè)備的案例中，也曾遇到過(guò)類(lèi)似的Inside Fail告警故障，處理方法大同小異。然而，本次故障情況略顯特殊，因?yàn)檫@臺(tái)ADM設(shè)備的6槽矩陣板額外配備了光模塊，當(dāng)Inside Fail告警發(fā)生，光模塊也同步出現(xiàn)了故障。通過(guò)分析故障現(xiàn)象，可精確確定故障板卡位置，從而快速處理。但處理時(shí)，設(shè)備本身可能會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸造成短暫影響[5]。考慮到這一點(diǎn)，維修人員選擇在凌晨時(shí)段操作，并提前通知受影響站點(diǎn)，以最小化對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

在廣播電視領(lǐng)域，SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其高效的數(shù)據(jù)傳輸能力和穩(wěn)定的性能，為廣播電視信號(hào)的傳輸提供了有力保障。然而，任何系統(tǒng)都難免出現(xiàn)故障。對(duì)于SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)而言，常見(jiàn)的故障包括信號(hào)中斷、誤碼率升高等。這些故障不僅影響廣播電視信號(hào)的傳輸質(zhì)量，還可能導(dǎo)致信號(hào)完全中斷，對(duì)廣播電視服務(wù)造成嚴(yán)重影響。及時(shí)、準(zhǔn)確地診斷和處理這些故障至關(guān)重要。通過(guò)定期的維護(hù)和檢查，采用先進(jìn)的故障處理技術(shù)，可以有效預(yù)防和解決這些故障，確保SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)的SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)將更加智能、高效，為廣播電視的發(fā)展提供更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。