上行站同步信號源的自動切換及監(jiān)控措施

樊陽華

（貴州省新聞出版廣電局751臺，貴陽 550002）

Technology Study

上行站同步信號源的自動切換及監(jiān)控措施

樊陽華

（貴州省新聞出版廣電局751臺，貴陽 550002）

751臺承擔著貴州綜合廣播數(shù)字信號的上星傳輸任務(wù)，為確保傳輸系統(tǒng)的安全在進入編碼器的前端使用碼流切換器進入上行系統(tǒng)，通過中星6B衛(wèi)星給貴州綜合廣播分布在全省高速公路沿線的調(diào)頻同步站點提供同步信號源，是整個調(diào)頻同步網(wǎng)的惟一信號源，一旦出現(xiàn)異常將直接影響到同步系統(tǒng)的正常工作。

壓縮編碼；節(jié)目復用；TS流；ASI切換分配器

1 引言

在廣播電視數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)一般流程中涉及到三種類型數(shù)字信號：數(shù)字音頻信號（AES）、傳輸流信號（TS）、傳輸網(wǎng)絡(luò)信號，其中，傳輸網(wǎng)絡(luò)信號根據(jù)不同傳輸網(wǎng)絡(luò)有多種類型，如E1、衛(wèi)星、IP、有線電視、DTMB等。為了保證傳輸系統(tǒng)正常可靠運行，需要對傳輸系統(tǒng)各節(jié)點信號進行監(jiān)測。對上述三種信號的監(jiān)測主要包含載波和內(nèi)容：載波監(jiān)測主要是指能否從信號中提取時鐘恢復載波，即信號是否存在；內(nèi)容監(jiān)測是指信號中的數(shù)據(jù)是否正確，如數(shù)字音頻信號內(nèi)容監(jiān)測就是監(jiān)測音頻音量，如果音頻音量長期為0，則認為其異常。

2 音頻編碼前端主備自動切換

音頻編碼前端主要實現(xiàn)音頻信號的壓縮編碼、節(jié)目復用、TS分配等工作，在整個傳輸系統(tǒng)中處于核心地位，為提高系統(tǒng)可靠性一般采用主備編碼TS流自動切換的工作方式，一般結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 音頻編碼前端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為實現(xiàn)自動切換，必須準確判斷信號（AES和TS）是否出現(xiàn)異常。在該系統(tǒng)中，音頻異常監(jiān)測由同步TS流編碼器完成，TS流異常監(jiān)測由ASI切換分配器完成，2者配合工作實現(xiàn)音頻編碼前端的自動主備切換。

2.1 音頻異常監(jiān)測

2.1.1 異常判斷

當下述現(xiàn)象出現(xiàn)1條，則音頻異常。

⊙ AES載波中斷時間超過中斷門限時間。

⊙ 音量低于最低音量門限，且持續(xù)時間超過最長靜音時間。

在上述判斷條件中包含3個關(guān)鍵參數(shù)包括：AES載波中斷時間、最低音量門限和最長靜音時間。

2.1.2 參數(shù)選擇

（1）AES載波中斷時間：AES信號的傳輸速率一般在2Mb/s左右，100ms內(nèi)能監(jiān)測到上萬個載波周期，足夠正確判斷AES信號是否丟失。因此該參數(shù)取值在100ms左右，甚至更短。

（2）最低音量門限：數(shù)字音頻信號的最低音量為-63dBFS，但對于人耳而言，一般在-40dBFS左右就聽不到聲音，因此該參數(shù)一般選擇-40dBFS。

（3）最長靜音時間：廣播談話類節(jié)目會出現(xiàn)停頓，出現(xiàn)短暫靜音，但不會太長，綜合考慮一般可以選擇在8s左右。

2.2 TS流異常監(jiān)測

2.2.1 異常判斷

同音頻異常類似，當下述現(xiàn)象出現(xiàn)1條，則TS流異常。

⊙ TS載波中斷時間超過中斷門限時間。

⊙ TS流中特定PID傳輸間隔超過該PID的最大傳輸間隔。

在上述判斷條件中同樣包含3個關(guān)鍵參數(shù)包括：TS載波中斷時間、監(jiān)測PID和該PID的最大傳輸間隔。

2.2.2 參數(shù)選擇

（1）TS載波中斷時間：TS流信號的傳輸速率一般為270Mb/s，1ms內(nèi)可監(jiān)測到270,000個載波周期，因此該參數(shù)一般選擇幾毫秒量級。

（2）監(jiān)測PID：在TS流中，包含多個PID數(shù)值，但各PID出現(xiàn)頻率不同，一般選擇出現(xiàn)頻率較高的PID進行監(jiān)測，即音頻或視頻PID。

（3）PID的最大傳輸間隔：根據(jù)監(jiān)測PID的傳輸速率確定，如假定監(jiān)測PID是編碼器速率為256kb/s音頻節(jié)目PID，則該PID平均傳輸間隔約為5.8ms（=1/(256000/8/184)），同時考慮可能出現(xiàn)的TS流的突發(fā)傳輸特性和提高監(jiān)測的準確性，一般選擇50倍平均傳輸間隔。

2.3 自動切換

該系包含4個監(jiān)測節(jié)點，分別為節(jié)點1（主AES信號）、節(jié)點2（備AES音頻信號）、節(jié)點3（主TS流信號）、節(jié)點4（備TS流信號）。通過監(jiān)測上述4個節(jié)點狀態(tài)，實現(xiàn)系統(tǒng)自動切換，當4個節(jié)點信號都正常時，系統(tǒng)輸出主編碼器編碼信號。

2.3.1 異常情況1

節(jié)點1音頻異常，其他節(jié)點狀態(tài)正常。系統(tǒng)工作流程如圖2所示。

圖2 主AES信號異常系統(tǒng)工作流程

2.3.2 異常情況2

節(jié)點2音頻異常，其他節(jié)點狀態(tài)正常。此時不發(fā)生切換，備編碼器和ASI切換分配器發(fā)出告警信息。如圖3所示。

圖3 備AES信號異常系統(tǒng)工作流程

2.3.3 異常情況3

節(jié)點1和2音頻同時出現(xiàn)異常，其他節(jié)點狀態(tài)正常。此時不發(fā)生切換，主備編碼器和ASI切換分配器均發(fā)出告警信息。

從上述3種情況可以看出，當系統(tǒng)中音頻出現(xiàn)異常時，編碼器通過修改輸出TS流中的PID告知ASI切換器異常發(fā)生，從而實現(xiàn)自動切換。

2.3.4 異常情況4

節(jié)點3出現(xiàn)異常，其他節(jié)點正常。ASI切換分配器進行切換，發(fā)出告警信息。

2.3.5 異常情況5

節(jié)點4出現(xiàn)異常，其他節(jié)點正常。ASI切換分配器不切換，僅發(fā)出告警信息。

2.3.6 異常情況6

節(jié)點3和4出現(xiàn)異常，其他節(jié)點正常。ASI切換分配器不切換，僅發(fā)出告警信息。

僅節(jié)點3和4出現(xiàn)異常，一般是編碼器輸出接口或連接線纜出現(xiàn)損壞等物理損壞。

3 臺站解碼器自動切換

臺站解碼器引入輸入鏈路熱備份自動切換機制，使用1臺解碼器接收不同傳輸網(wǎng)絡(luò)信號，并實時監(jiān)測信號狀態(tài)，根據(jù)輸入信號狀態(tài)實現(xiàn)自動切換，提高系統(tǒng)可靠性。解碼器包含3種類型輸入接口，分別為射頻信號輸入（衛(wèi)星、有線電視和數(shù)字地面電視三選一）、ASI輸入和E1輸入。

輸入信號監(jiān)測切換模塊對不同接口適配后輸出的并行TS流信號進行監(jiān)測，如果信號無法同步持續(xù)時間（無0x47同步頭和相應(yīng)包結(jié)構(gòu)）超過時間門限，則認為該鏈路失效，監(jiān)測模塊根據(jù)設(shè)置的輸入鏈路優(yōu)先級（主從備）進行相應(yīng)的切換。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了保證系統(tǒng)準確可靠的切換，必須對系統(tǒng)信號異常狀態(tài)進行準確的判斷，而判斷的基礎(chǔ)是對于信號載波和內(nèi)容的監(jiān)測。該系統(tǒng)通過對各節(jié)點信號載波和內(nèi)容的全面監(jiān)測和合理完備的切換邏輯，實現(xiàn)了一個可靠準確的音頻傳輸系統(tǒng)。

[1] GB17975.1-2000．信息技術(shù)運動圖象及其伴音信息的通用編碼第1部分：系統(tǒng)

[2] EN 50083-9 Cabled distribution systems for television,sound andinteractive multimedia signals

[3] Clif Sanchez,Roger Taylor Overviewof digital audio interface data structures.Application Note of CIRRUS LOGIC

[4] Revised AES standard for digital audio-Digital input-output interfacing-Serial transmission format for twochannel linearly represented digital audio data.Audio Engineering Society.2003

[5] 楊剛，楊霏．基于MPEG-TS技術(shù)的音頻同步傳輸系統(tǒng)．廣播與電視技術(shù)，2010(06)

Automatic Switching of the Uplink Station Synchronization Signal Source and Monitoring Measures

Fan Yanghua
(Guizhou provincial press and Publication Bureau of radio and television 751 stations,Guiyang,550002)

751 bear the guizhou integrated radio digital signal transmission task,to ensure the safety of the transmission system use,in the front of the enter the encoder code flow switches into the uplink system,through the zhongxing 6 b satellite to guizhou integrated along the highway in the whole province of FM radio synchronous broadcasting distribution site providing synchronous signal source.Is the only source of the FM synchronized,once appear abnormal will directly affect the normal work of the synchronization system.

compression;program reuse;TS flow;switch ASI distributor

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.05.005

TN938，TN943.3

B

1672-7274（2016）05-0016-03