GPS校時(shí)系統(tǒng)分析探討

陳榮海

摘要：在采用全硬盤自動(dòng)化播出的今天，校時(shí)系統(tǒng)在電視安全播出中的作用尤為重要，本文就通過一個(gè)電視播出中心校時(shí)系統(tǒng)的故障案例講述GPS校時(shí)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：GPS；校時(shí)系統(tǒng)數(shù)字子母鐘；高穩(wěn)鐘；EBU RS-232；RS-485

中圖分類號(hào)P2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095-6363（2016）06-0067-02

隨著人們對(duì)電視播出質(zhì)量和要求不斷提高，電視臺(tái)對(duì)播出系統(tǒng)的軟硬件以及對(duì)從事播出的工作人員都提出了更高的要求。在播出中心的眾多軟硬件系統(tǒng)中校時(shí)系統(tǒng)在全自動(dòng)數(shù)字電視播出系統(tǒng)中的作用是非常重要的，它貫穿了整個(gè)播出系統(tǒng)。我臺(tái)校時(shí)系統(tǒng)就出現(xiàn)過一次故障，現(xiàn)象為播出工作站時(shí)間走速變快，一段時(shí)間后速度恢復(fù)正常。這樣就導(dǎo)致了所有的播出工作站時(shí)間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間全部變快，如處理不好會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前在播的節(jié)目播出時(shí)長變短，從而造成播出事故。在故障分析之前先對(duì)我臺(tái)的GPS校時(shí)系統(tǒng)的架構(gòu)及系統(tǒng)關(guān)鍵部分進(jìn)行簡(jiǎn)明的闡述。

1.全臺(tái)時(shí)鐘校時(shí)系統(tǒng)及其架構(gòu)

建立全臺(tái)時(shí)鐘校時(shí)系統(tǒng)，為全臺(tái)節(jié)目制播系統(tǒng)提供統(tǒng)一時(shí)鐘信號(hào)，全臺(tái)時(shí)鐘信息是協(xié)調(diào)各系統(tǒng)工作的唯一時(shí)間基準(zhǔn)，它為其他系統(tǒng)提供統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定的時(shí)間信息，以確保全臺(tái)節(jié)目制播中各環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)和銜接。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于總控、播出、制作機(jī)房、各演播室等。寧波廣播電視集團(tuán)根據(jù)相關(guān)部門實(shí)際需求、分布等因素，充分考慮了接收天線、母鐘、關(guān)鍵鏈路的相互備份，所需轉(zhuǎn)接、適配等附加設(shè)備冗余的一些重要環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了可靠性高、準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性高的全臺(tái)時(shí)鐘校時(shí)系統(tǒng)，確保了全臺(tái)的安全播出。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

時(shí)鐘源設(shè)在播出中心的總控機(jī)房，我們配備主備2個(gè)GPS天線，另外又冷備2個(gè)北斗天線，天線后又配備2個(gè)防雷設(shè)備以應(yīng)對(duì)雷電天氣，同時(shí)配備主備GPS/北斗校時(shí)母鐘（即接收天線和衛(wèi)星校時(shí)母鐘既可接收GPS信號(hào)，又可接收北斗信號(hào)）及主備高穩(wěn)時(shí)鐘，該系統(tǒng)采用熱備份方式，通過2選1時(shí)碼倒換器、多個(gè)時(shí)碼分配器將不同的時(shí)鐘信號(hào)分發(fā)到各子系統(tǒng)。主要分配到播出機(jī)房、各大演播室、制作機(jī)房等。

2.GPS校時(shí)系統(tǒng)

2.1GPS校時(shí)系統(tǒng)原理

它從GPS衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)，將這些信息通過各種接口類型（如EBU、RS232或RS485串口）來傳輸給播出系統(tǒng)中授時(shí)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)精確授時(shí)，通過校時(shí)客戶端跟服務(wù)端的校準(zhǔn)來保持整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步。

2.2GPS校時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)

可以全球全天候工作、能為用戶提供高穩(wěn)定性、高精度的時(shí)間，有較強(qiáng)的保密性、抗干擾、智能化全自動(dòng)運(yùn)行，免維護(hù)免操作，適合無人值守。

3.GPS/北斗數(shù)字母鐘

母鐘輸出我們采用RS-485接口輸出時(shí)鐘信號(hào)，通過接口轉(zhuǎn)換后，各大演播室采用EBU接口，播出機(jī)房采用RS-232接口。播出機(jī)房的RS-232和RS-485輸出相同的時(shí)間格式：1）通訊同步字頭：0xAA，0xAA，0xAA；2）采用二進(jìn)制的時(shí)間信息字節(jié)：秒，分，時(shí)，星期，日，月，年；3）鎖定狀態(tài)字節(jié)：0x30（31，32，33）四個(gè)狀態(tài)，分別代表未跟蹤、粗略跟蹤、精確鎖定；4）校驗(yàn)和：前面所有字節(jié)相加，取低字節(jié)；5）結(jié)束碼：0xcc6、lpps秒脈沖輸出。Tt1信號(hào)。正向脈沖，寬度50毫秒。前沿與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻對(duì)齊。

4.高精度本地高穩(wěn)鐘

為了防止整個(gè)衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)接收端工作異常或輸出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間碼終端，本地授時(shí)信號(hào)接收端解碼輸出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間碼會(huì)再經(jīng)過一個(gè)高穩(wěn)定時(shí)鐘，才進(jìn)入本地授時(shí)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。高穩(wěn)鐘每半個(gè)小時(shí)跟GPS母鐘進(jìn)行校準(zhǔn)一次，如果GPS母鐘的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)中斷，高穩(wěn)鐘仍然根據(jù)經(jīng)過最近一次標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間校正后的時(shí)間碼給授時(shí)系統(tǒng)，并依靠?jī)?nèi)置的恒溫晶體振蕩器的精度以及穩(wěn)定性來保證時(shí)間輸出的穩(wěn)定及精確。

5.EBU、RS-232、RS-485接口

我臺(tái)送給演播室的主要采用EBU接口，由于有老設(shè)備的原因，播出機(jī)房的授時(shí)系統(tǒng)普遍使用RS232協(xié)議，這是一種單端標(biāo)準(zhǔn)，主要用于短距離、低速率傳輸。但RS232協(xié)議具有傳輸距離短、抗干擾性和抗噪聲性能差、傳輸速率不高、接口信號(hào)電平高等缺點(diǎn)。EBU（歐洲廣播聯(lián)盟）時(shí)間碼是被推薦用于625行、25幀、PAL和SECAM制電視系統(tǒng)使用的時(shí)間碼EBU時(shí)間碼格式。

6.數(shù)字于鐘

數(shù)字式子鐘脫離母鐘時(shí)能夠單獨(dú)運(yùn)行，在調(diào)整時(shí)間時(shí)，子鐘會(huì)按母鐘發(fā)出的命令進(jìn)行調(diào)整并立即顯示時(shí)間。數(shù)字式子鐘有12h和24h兩種轉(zhuǎn)換方式，顯示格式為：“年/月/日/星期”和“時(shí)/分/秒”兩種。

7.播出子網(wǎng)的服務(wù)端設(shè)計(jì)

播出子網(wǎng)的授時(shí)服務(wù)端是授時(shí)系統(tǒng)的二級(jí)時(shí)間源，也是播出子網(wǎng)的時(shí)間校正核心。播出授時(shí)服務(wù)端運(yùn)行后，都會(huì)立即獲取授時(shí)信號(hào)并校正服務(wù)端本地時(shí)鐘，以后每隔30s與高穩(wěn)鐘進(jìn)行一次通信校正。然后本地的校時(shí)服務(wù)器發(fā)起網(wǎng)絡(luò)廣播要求網(wǎng)內(nèi)所有校時(shí)客戶端立即進(jìn)行校正通信，并等待客戶端發(fā)起的校時(shí)要求。

8.故障分析及解決方法

首先應(yīng)查看雙聯(lián)子鐘的時(shí)鐘信號(hào)是否準(zhǔn)確，因?yàn)殡p聯(lián)子鐘是時(shí)碼分配器直接分配出來的信號(hào)，并沒有與校時(shí)服務(wù)器校準(zhǔn)，與手機(jī)簡(jiǎn)單比對(duì)后基本可以確認(rèn)雙聯(lián)子鐘多時(shí)間是準(zhǔn)確的，播出工作站的時(shí)間是變快的，由于已經(jīng)出了防跳變時(shí)間，所以不會(huì)自動(dòng)較時(shí)，所以應(yīng)在播出工作站的校時(shí)客戶端上修改防跳變時(shí)間，使防跳變時(shí)間長于客戶端和服務(wù)端的時(shí)間，然后主、備播控機(jī)將自動(dòng)跟校時(shí)服務(wù)器的時(shí)間進(jìn)行手動(dòng)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)之前應(yīng)查看當(dāng)前在播節(jié)的時(shí)長，盡量選擇時(shí)間較長多電視劇來校正本機(jī)系統(tǒng)時(shí)間。然后去查看校時(shí)服務(wù)器是否異常，防跳變參數(shù)設(shè)置是否正確。對(duì)校時(shí)服務(wù)器的校時(shí)軟件日志進(jìn)行查詢確定校時(shí)服務(wù)器時(shí)間無異常，校時(shí)服務(wù)器軟件無異常。初步分析應(yīng)該是GPS母鐘或者高穩(wěn)鐘出問題。主GPS母鐘輸出接至備高穩(wěn)鐘，備輸出至主高穩(wěn)鐘，進(jìn)行交叉，查看主備高穩(wěn)鐘是否會(huì)出類似問題，測(cè)試確定為GPS母鐘問題，輸出模塊故障，更換輸出模塊后無類似故障發(fā)生。回過頭分析問題簡(jiǎn)單明了，但在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)問題的時(shí)間及其它各種因素的存在，并不能這么輕易的確定故障設(shè)備，分析過程僅供參考。

經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，本授時(shí)系統(tǒng)基于寧波廣電集團(tuán)的實(shí)際需求，在播出中心作運(yùn)行結(jié)果表明：該授時(shí)系統(tǒng)能夠提供準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠的時(shí)間，能夠應(yīng)對(duì)各種播出情況，具有較強(qiáng)的集成式管理性和擴(kuò)展性。可以滿足諸如重大播出、突發(fā)故障、日常工作等各種情況的需求，切實(shí)保證了全臺(tái)節(jié)目的安全播出。