衛星地球站全自動播出傳輸系統

【摘要】播出傳輸設備自動化控制是所有廣播電視發射臺站的發展趨勢，而對衛星地球站來說其自動化的應用不僅僅是提升了正常的傳輸業務的的質量和可靠性，更重要的是在面對非法干擾時能夠保證設備系統能以最大的可靠性來提升功率壓制非法信號。本文介紹了廣東衛星地球站的衛星上行全自動播出傳輸系統，包括信號源、編碼復用、調制、上變頻、高功放、上行天線等環節的自動監測控制，以及相配套的設備計算機網管系統。

【關鍵詞】 信號源 上行鏈路 自動切換 設備網管

一.概述

衛星廣播電視自上世紀九十年代在我國蓬勃發展，目前已經成為廣播電視主要的傳輸覆蓋手段，衛星地球站設備系統也日益完善，各項硬件、軟件設施也是得到極大的提升，朝著數字化、自動化、網絡化、信息化方向大步邁進。廣東地球站也經歷了一個從設備系統單一到備份手段充足、設備離散控制到網絡綜合自動化控制發展的歷程。目前播出傳輸系統已實現自動化、設備監控網絡化。

衛星地球站全自動播出傳輸系統，就是實現信號源傳輸和上行鏈路系統的自動化，即是從信號源、編碼復用、調制、上變頻、高功放、天線幾個環節實現信號和設備狀態監測及自動切換。每個環節均能做到信號異常或中斷能立即切換正常的備份信號、設備出現故障報警能立即切換備機投入使用，確保傳輸“不間斷、高質量”，并能立即發出報警聲音和語音提示。自動控制系統簡單可靠，操作簡便有效，做到“既經濟、又安全”。并配備相應的設備網絡監控系統，實時掌握設備的工作情況，實現設備運行和管理的自動化、科學化，提高設備維護管理的質量和效率。

二.信號源的監測自動切換系統

目前廣東地球站承擔4套電視和9套廣播節目上星覆蓋。這些節目通過專用光纖、SDH、PDH三個路由送到地球站，通過處理打包后用MCPC方式進行衛星傳輸。如何給這些不同服務對象提供的不同格式的源信號建立一個安全、可靠、簡潔、實用的信號源自動切換系統，實現對各套節目的實時監測、準確判別和有效切換，成為提高安全播出可靠性的關鍵。我們的設想是：1.每一套節目能實現監測和自動/手動切換；2.任一節目的切換不對MCPC系統內其他節目造成影響；3.配備帶臺標應急信號源并能自動切入；4.系統盡可能簡單。經過反復的討論、試驗、比較，決定在復用器環節采取對復用后的ASI信號內各套節目監測與整體切換的方法來實施。

針對MCPC系統復用后的ASI碼流，使用一款具有PID識別分析能力的TS流智能監測三選一切換開關。該切換開關能夠實時同時監測三個輸入口的ASI信號，對任一輸入信號的中斷、同步字節丟失實時檢測并報警。同時可以解析TS流中所有節目的PID，對碼流中指定的視、音頻節目PID進行實時監測，當信號出現異常時，可以按照預先設定的節目PID優先級的邏輯順序，自動切換到信號正常的或相對正常的輸入端，最大限度的保證系統的安全播出。

我站使用的TS流智能切換開關組建的多路信號源自動切換系統，采用兩個TS流智能切換開關（主、備）對專用光纜1、2兩個路由的節目復用以及SDH、PDH復用節目共四個TS流進行監測選擇。一個TS流智能切換開關就能對復用和編碼或ASI信號源傳輸兩個環節的4套電視和9套廣播節目的監測和自動/手動切換，而毋需每套節目單獨配置，使得系統配置更為簡單而操作更加可靠。為確保TS流切換開關判別的準確性和切換的有效性，需對所有節目的PID進行統一設置，一個節目在不同的路由不同的環節均只有一個PID。同時要求上游編碼設備在無視、音頻信號輸入時設置無輸出（無PID）。系統配備了與對應節目參數一致的帶臺標的ASI信號格式的應急信號源，并通過智能切換開關接入。

該系統實現了：1.主用復用信號中斷或異常，自動切換備份復用信號；2.主用復用信號中的某一節目中斷或異常，切換開關能迅速選擇切換到該節目正常的輸入口TS流，同時不會影響其他節目；3.不同路由的不同節目同時異常，可根據預先設定的PID優先順序選擇（優先保障重要節目），設置在同一優先級別的多個節目異常根據正常節目PID的多少選擇進行切換；4.任一節目（視頻）所有源信號丟失，對應該節目應急信號源能夠自動切換替代播出，不會中斷或黑場。

TS流智能監測切換開關配備網管系統，可實時的檢測智能切換開關的碼流情況，進行設備參數的配置，節目PID的設置，信號回切的時間，優先級的選擇，記錄報警和操作信息等。在不違反預先設定的切換邏輯順序的前提下，可以通過網管手動切換信號源。

三.上行鏈路監測自動切換

對于上行鏈路，我們考慮：1.調制器、上變頻器、高功放每個環節均配置在線熱備份并能自動/手動切換；2.上行系統能夠有效辨別非法干擾并能自動提升功率實現有效壓制。3.利用網管實現設備的遠程監測和控制、報警聲音和語音提示，記錄分析運行數據，方便值班人員能夠隨時調閱設備工作參數，掌握運行情況，力求更加準確迅速的判斷和操作。

我們選用的NTC2177調制器具有A、B兩個輸入口，具有自動/手動切換的功能，與主備ASI智能切換開關的兩個輸出口交叉對接，實現對ASI切換開關或前級復用的ASI信號的主、備自動切換，但不具備對TS流中具體節目分析能力，只在輸入的ASI信號中斷時發生自動切換動作。中頻切換開關2185具有檢測70MHz中頻信號監測調制器的報警狀態的功能。主、備調制器報警接口與中頻切換開關的監測接口對接，當主用IF信號中斷或檢測調制器主機故障報警，如輸入信號異常、調制模塊故障、ASI編碼錯誤、頻調率合成器故障、電源故障報警等，中頻切換開關自動切換備機。

上變頻器主、備機的自動/手動切換通過1：1射頻切換開關實現，1：1射頻切換開關具有射頻信號檢測和監測上變頻器報警的能力，上變頻器主、備機報警信號接入1：1切換開關，當檢測到主用RF信號中斷或上變頻主機故障發出報警時自動切換備機，保證信號不中斷。

高功放也同樣采用1：1配置，當主用功放發生故障時，系統能自動/手動倒換到備用功放工作。上行鏈路通過嚴格的系統調測，保證高功放有足夠的激勵，確保功率提升時，主、備功放單機均可實現額定功率輸出。同時應設置調制、上變頻主備機輸出信號電平在各自的最佳線性工作區內并嚴格一致，保證切換時高功放的工作平穩，輸出功率恒定。功放切換要保證備機功率跟隨，保證切換前后載波平穩，避免給同轉發器的其他載波帶來影響，或造成自身信號中斷。

四.上行天線遙控倒換

主、備上行天線的倒換采用同軸波導開關來完成，同軸波導開關是一個微波四端口網絡，常用在功放的1：1備份或在天線與假負載之間的切換。我們選用波導開關使用的是SECTOR MICROWAVE INDUSTRIES公司的WR 137手動/電動一體波導開關，由微波通道、轉換驅動器、位置指示和切換電路組成，其信號檢測、控制通過航空接頭（ms3112E12-10P）與外部控制電路連接。

我們采用分布式遠程I/O模塊泓格I7060D來實現波導開關的遙控，I7060D可提供4個DI檢測和4個DO（干繼電器輸出），具備RS-485通信接口，通過串口服務器接入設備網管，與航空接頭的連接及各針腳功能如圖所示。設備網管通過I7060D讀取波導開關的當前狀態，向I7060D發出指令，控制波導開關的動作，從而實現對波導開關的遠程檢測和控制，實現主備天線的倒換。對于主、備天線的自動倒換我們還在繼續完善。

五.上行系統設備網管

上行鏈路設備系統結構比較簡單，需要做的是配備完善的計算機網管系統，采用了工控機、交換機、串口服務器、分布式遠程I/O模塊等設備組成網管監控網絡對設備進行監控，為簡化監控系統，提高傳輸可靠性，方便擴容和升級，我們統一將監控信號轉換成TCP/IP網絡傳輸。

根據日常工作中設備實際操作情況和抗干擾的需要，將調制器、上變頻器、以及中頻、射頻自動切換設計由一個網管軟件監控運行，在一個界面上操作。使用設備的RS-485通信借口經串口服務器轉換接入網管TCP/IP網絡。根據設備說明書提供的通信協議和指令代碼、語句格式編寫監控軟件。為使得網管系統盡可能簡潔實用、運行可靠，只設置設備必須的操作功能，如調制器的輸入自動/手動切換、電平增減、單載波切換；中頻自動/手動切換；上變頻器衰減控制；射頻自動/手動切換等。對設備的報警、切換設置聲音語音提示。

網管使用微軟的VB 6.0+SP6中文企業版作為軟件的開發平臺。軟件運行分為四個部分：一是設備參數的采集，二是數據分析處理，三是參數記錄，四是遙控設備運行。

網管系統使用微軟的SQL SERVER 2000數據庫存儲設備運行參數和報警等信息，VB6.0和SQL SERVER 2000數據庫的連接使用了Adodc控件，日志查詢使用DataGrid控件。

高功放采用總局配置的自動功率增益系統控制運行。通過對大天線、小天線、異地三個接收信號誤碼率監測，可以準確有效地辨別非法干擾并自動提升功率至最大，對非法攻擊可以進有效壓制。

通過這幾年的不斷地完善，我們建立了目前這樣一個從信號源接入到天線輸出所有環節的全自動播出傳輸系統。該系統能夠應對所有環節的信號中斷和設備故障的應急自動切換；能夠準確辨別非法干擾并自動提升功率壓制，上行雨衰較大時自動提升功率加以補償；值班員在控制室就可以觀察掌握所有的設備運行狀態，可以靈活地操作設備、調整參數，對信號傳輸流程各環節設備故障或信號中斷、異常均可準確判斷，從容應對。

結束語

地球站設備系統控制的自動化、網絡化給我們的工作帶來很多優勢，也有一些不足，如網絡設備故障引發的網絡通信障礙導致播出控制故障等，總的來說還是優點遠大于缺點。至少在目前來看體現了以下三個方面的優勢：1.提高了傳輸系統運行的可靠性和信號傳輸質量；2.有效抗擊非法干擾；3.減輕值班員的勞動強度。BP

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