探析上行站同步信號源的自動切換及監控措施

李韞秋

（河南省廣播電視發射臺，河南 鄭州 450002）

探析上行站同步信號源的自動切換及監控措施

李韞秋

（河南省廣播電視發射臺，河南 鄭州 450002）

在電視廣播信號上星傳輸中，為保證傳輸系統的安全、穩定，需要在進入編碼器前端應用碼流切換器進入到上行系統，經衛星向各同步站提供同步信號源。如其出現問題將對整個同步系統運行造成直接影響。為此，必須重視和加強同步信號源的監控。文章基于電視廣播信號傳輸情況，分析上行站同步信號源自動切換，并提出了針對性的監控措施。

電視廣播衛星；上行站；同步信號源；自動切換

1 關于電視廣播的信號傳輸

在電視廣播音頻傳輸系統中一般涵蓋數字音頻、傳輸網絡及傳輸流（Transport Stream，TS）3類信號[1]。基于發射功率層面，電視廣播數字衛星系統相比傳統的衛星通信系統更大[2]。在一般情況下，該系統的發射功率在100～250 W衛星通信系統一般在8～20 W。

在電視廣播的數字衛星系統中，最為重要的組成就是地面引接電路及地球站。這兩個是確保信號穩定和傳輸質量重要環節。另外，電視廣播數字衛星系統還有廣播電視控制中心、衛星、信號接收站及衛星控制站等。總之，和以往信號傳輸系統相比，數字衛星系統的信號傳輸更穩、質量更優、功率也小、且傳輸容量大，并且具有較強的抗干擾性能。

2 上行站同步信號源的音頻編碼前自動切換

2.1 關于音頻編碼前端系統

音頻編碼前端的功用主要是完成音頻信號壓縮編碼、TS配置、節目再用等操作，是整個信號傳輸系統的一個核心，為有效提升系統的穩定性、安全性通常應用主備編碼TS流的自動切換方式，其構造如圖1所示。

圖1 音頻編碼前端系統的構造

而為了更好地達成同步信號員的切換，需要保證判斷信號（即AES與TS）的正常。在此系統中，主要通過同步TS流編碼設備來監測音頻的異常情況；而TS的異常則是通過ASI切換分配設備來實現，這兩者一同配合來達成音頻編碼前端切換。

2.2 異常監測

2.2.1 音頻方面

準確判斷異常。如果符合以下情況中的1個就可判定音頻存在異常：一是AES載波中斷時間長于中斷門限時間；二是音量要低于最小值，同時持續時間長于最長靜音時間。可以看出，在音頻的異常監測中涉及AES載波中斷時間、最小音量值及最長靜音時間3個參數。

確定好參數。一是AES載波中斷時間，這一參數值設定在100 ms內為佳。二是最小音量值：通常電視廣播數字音頻信號參數設定為高于-40 dBFS的數值。三是最長靜音時間，從實踐情況下，在電視廣播的語言類節目中如有停頓，會有較短時間為靜音，根據實際情況一般設定在6～8 s。

2.2.2 TS流方面

（1）準確判斷異常。如出現以下情況之一就可判定TS流存在異常：一是TS載波中斷時間長于中斷門限時間；二是在TS流中特定的PID傳輸間隔大于其最大傳輸間隔。

（2）確定好參數。一是TS載波中斷時間，通常TS信號傳輸率在270 Mb/s左右，在1 ms內能夠監測到27萬多個載波周期，所以通常確定為幾毫秒值。二是PID，TS流中涵蓋多個PID值，但是在頻率上是有所差異的，通常選取頻率相對要高的予以監測，也就是音頻或者視頻PID[3]。三是PID最大傳輸間隔，依照PID監測到的速率來確定，假如所監測到的PID編碼速率是256 kb/s，那么其平均傳輸間隔大約是5.8 ms，且要考慮到最大可能提升監測準確性，通常確定為50倍的平均傳輸間隔。

2.3 自動切換

在此系統中，主要有這幾個信號監測點：一是主AES信號（節點1）；二是備AES信號（節點2）；三是主TS流信號（節點3）；四是備TS流信號（節點4）。對這4個點的運行狀態進行監測來達成上行站同步信號源的自動切換，如均為正常狀態，那么系統就會輸出主編碼設備發出的信號。

節點1異常。如果監測到節點1存在異常，而其余節點正常。那么系統運行流程就是：主編碼設備對異常情況進行判斷，本機發出告警提示→主編碼設備修改輸出主TS流待進行PID監測，故意引起主TS流異常→ASI切換分配器無法提取主TS流中待監測PID（編碼設備已修改），并發出告警提示→因備TS流無異常，ASI切換分配設備達成自動切換，輸出備TS流信號。

節點2異常。倘若節點2出現異常，其余節點無異常。這時不會進行切換，備編碼設備和ASI切換分配設備會發出告警提示[3]。其流程為：備編碼設備判斷出現異常，并發出告警提示→備編碼設備修改備TS流帶進行PID檢測，故意引起備TS流異常→ASI切換分配設備不能提取TS流中的待監測PID（編碼設備已修改），并發出告警提示，不予以切換。

節點1，2同時異常而其余節點正常。那么這時不會進行信號源切換，主備編碼設備和ASI切換分配設備都會告警提示。可以看出，倘若系統音頻存在異常時，編碼設備會通過修改輸出TS流的PID提示ASI切換設備異常出現，進而達成自動切換。節點3異常而其余節點正常，則ASI切換分配設備會自行切換，并發出告警提示。節點4異常，其余節點正常，此時ASI切換分配不會自行切換，發出告警提示。在節點3和4一同發生異常，其余節點無異常時，ASI切換分配設備不會進行切換操作，同樣是只發出告警提示。此種情況通常是編碼設備的輸出接口或者連接線纜受到損壞引起的。

3 上行站同步信號源的臺站解碼器自動切換

臺站解碼設備引輸鏈路熱備份自動切換機制，應用1臺解碼器接收多個傳輸網絡的信號，同時進行信號狀態的實時性監測，依照監測結果來達成信號的自動切換，可有效提升整個系統運行的穩定性和可靠性[4]。

輸入信號監測切換模塊通常是對不同接口適配后所輸出并行TS流信號予以監測，倘若信號的同步持續時間不能超出時間門限，那么就會判定該鏈路已失效，監測模塊就會依照設定的輸入鏈路的主從備完成相應信號切換。

4 上行站同步信號源的監控

4.1 監測要求

電視廣播數字信號的衛星傳輸監測的目的在于保證廣播電視播出。在其上行站同步信號源的監控上，主要從這幾方面進行：

（1）碼流層及視頻層。這兩層所體現的環節主要是電視廣播節目的編碼、復用及信號傳輸復用。如果在這些方面出現傳輸誤差，那么就需要應用碼流分析儀予以監測。應用此種具備深度、全面分析功能的設備，能夠快速找到錯誤所在的層次和位置，并進行確認，此外還可對傳輸流信號有無滿足標準予以檢驗，確保信號可靠、安全。

（2）信道層。如果電視廣播數字信號在衛星傳輸上行信道中發生異常，那么信道層中的監測系統就可在最短時間內作出針對性反應。

4.2 監控方法

4.2.1 常規監控技術及方法

在常規監控方式上，仍是以干擾信號采用為主要的觀察方式，也就是通過人眼進行觀察。此種監控方式存在不足，通常會造成信號源傳輸監測的疏忽。

4.2.2 信道監控技術

從當前實行的電視廣播數字衛星信號傳輸標準看，我國在電視廣播衛星信號傳輸系統中主要應用信道監測方法是針對這兩個標準進行的。

（1）基于DVB-S標準的監控技術。該監控方法就是在DVB-S系統中應用內外碼構成的兩級聯信道編碼方式。其中，外碼，就是“里德一索羅門”編碼。如果電視廣播數字衛星信號切換及傳輸中突然產生誤碼，那么就需要依靠外碼予以糾正，有著重要作用。而內碼，就是“卷積碼”，它的功能相對更大，除可對本組內產生的誤碼予以糾正，倘若其他組也產生了誤碼，那么就可通過內碼予以糾正。如果連續產生誤碼，能更為及時、有效地糾錯，可應用交織設備把內、外碼連接一塊，進而對連續誤碼妥善分開，以達到接收端在接收信號時，如存在干擾信號，就能夠及時有效的糾錯。

（2）基于ABS-S標準的監控技術。該系統是我國設計的一個監控電視廣播數字衛星信號傳輸標準系統。這是我國首個享有完全知識產權的電視廣播衛星信號傳輸標準，且科技水平已經達到國際先進標準。其在技術設計上主要應用了信道編碼，是相對低密度的奇偶校驗碼。在信號傳輸大幅提升信號傳輸能力，且對載噪比門限的要求不高。

5 結語

總而言之，為確保電視廣播數字信號傳輸的準確穩定切換，須對整個上行站同步信號異常情況進行準確判斷，這就需要對信號載波及內容進行有效監控。

[1]車晴，張文杰，王京玲.數字衛星廣播與微波技術[M].北京：中國廣播電視出版社，2003.

[2]劉洪才.廣播電視衛星數字傳輸技術[M].北京：中國廣播電視出版社，2003.

[3]楊剛，楊霏，劉晉，等.基于MPEG-TS技術的音頻同步傳輸系統[J].廣播與電視技術，2010（6）：96，98-100.

[4]劉鳳霞.山西廣播電視衛星地球站上行傳輸系統技術改造工程[J].廣播電視信息，2012（5）：58-62.

Analysis on the automatic switching and monitoring measures of the synchronous signal source of the uplink station

Li Yunqiu
（Henan Provincial Radio and Television Transmitting Station, Zhengzhou 450002, China）

In the transmission process of television broadcast signal being sent to satellite, in order to ensure the safety and stability of transmission system, it is necessary to apply the video switcher onto the front-end of encoder to get into the uplink system, via satellite providing synchronous signal source to the synchronous station. If there are problems, it will directly affect the operation of synchronous system. Therefore, importance must be attached to and strengthen the monitoring of the synchronous signal source. Based on television broadcast signal transmission, this paper carried on the analysis of the upstream station synchronization signal source automatic switching, and put forward targeted monitoring measures.

television broadcasting satellite; uplink station; synchronous signal source; automatic switching

李韞秋（1983—），女，河南鄭州，碩士；研究方向：廣播電視覆蓋。