SDI、AES信號的故障檢測機制在山西地球站的具體應用

+ 石永錄 劉春輝 劉鵬 （山西廣播電視臺衛星傳輸中心）

SDI、AES信號的故障檢測機制在山西地球站的具體應用

+ 石永錄 劉春輝 劉鵬 （山西廣播電視臺衛星傳輸中心）

針對地球站遇到的前端信源冗余切換部分和碼流切換部分的問題，測試與調試了SDI、AES信號源切換的條件設置，實現了前級信源平穩切換的目標。本文針對信號源各項故障檢測機制進行了闡述。

信源；SDI；AES；平穩切換；條件設置

0 引言

山西廣播電視臺衛星傳輸中心于2017年4月10日至2017年6月25日，對山西衛視上行站的系統進行了系統改造，系統改造包括前端信源、碼流切換處理、上行調制變頻、功放輸出等重要的鏈路改造，同時也對傳輸中心內的監測系統也做了大幅度的更新與改造。

系統改造完成后，整個地球站上行系統實現了從前端信源一直到天線輸出整條鏈路各個環節的冗余備份鏈路系統，提高了整體上行鏈路的系統可用性。

在實施改造的過程中，為了實現鏈路中前端音視頻輸入信源自動切換的功能，實現輸入信號源切換的平穩、安全性，針對信號源切換的條件設置均進行了細心的測試與調試，最終選擇了一種比較適用于地球站上行鏈路工作條件的參數配置，使SDI數字視頻源及AES數字音頻源的切換都可以按照設計要求實現；下面我就針對系統改造中信源切換中切換條件的設置做一個比較詳細的闡述，供同行們在遇到相同的問題時參考。

1 正文

一、山西地球站前端信號源連接方式

圖1

山西地球站前端輸入信號源主要換包含SDI視頻信號源與AES信號源；SDI信號包含山西衛視節目，AES信號包含山西綜合廣播節目，該兩路節目在地球站內完成數據編碼，從輸入信號源到編碼器的系統連接圖見圖1，其中SDI視頻輸入源包括電視光纜接收A、電視光纜接收B和電視微波接收三條路由的輸入信號；同樣AES數字音頻信號也包含廣播光纜接收A、廣播光纜接收B和微波廣播接收三路，具體的切換方式是通過兩個級聯的二選一切換開關實現三路信號源的冗余備份。

SDI和AES信號的輸入均需要不間斷輸入到后端編碼器，從而發送給調制器等地球站上行鏈路進行發射；在信號源切換開關的兩級切換上均應該采取正確的檢測機制，來識別包括音視頻格式錯誤、黑場、靜幀/靜音、左右聲道不匹配等故障狀態，實現自動切換，

二、SDI信號源切換器的切換條件設置：

SDI信源切換開關具有多項檢測機制，可以對兩個SDI輸入信號進行多項檢測，并根據輸入信號的告警狀態，進行自動切換，實現SDI信號的切換輸出，保證正常的SDI音視頻傳輸；如果參數設置不正確，或不完全，會出現SDI信號故障不切換、黑場不切換、靜幀故障不切換等各種不正常的工作狀態，從而導致上行播出系統出現視頻中斷的情況；下面就如何正確進行SDI信源切換開關的切換設置，進行詳細的分析。

圖2

A.SDI信號源切換器的檢測項目截圖見圖2：

B.SDI信號源切換器的檢測項目具體含義：

Input Video Error:輸入視頻錯誤

Input Format Mismatch:輸入格式不匹配

Input Timing Error:輸出信號與視頻輸入信號的時間偏移超過2線

Input Black：輸入黑場；

Input FreezeDetect:靜幀檢測，數字視頻應和音頻靜音檢測將該項檢測的門限值設為0；

除了對視頻信號的故障檢測之外，其中還有對SDI信號中嵌入音頻的檢測項，對音頻的檢測項包括Input Audio Group Presence、Input Audio CH Silence兩項，分別是輸入音頻組丟失和靜音檢測，用戶可以根據自己的需求，開啟嵌入數字音頻的告警檢測項；

Input Audio Grp X Presence: 輸入音頻組丟失檢測

Input Audio CH Silence: 輸入音頻通道靜音監測

C.檢測項推薦參數設置：

1.Input Video Error：

錯誤級別：1級（最高級別）；

檢測時間：0.05秒；

2. Input Format Mismatch：

檢測時間：0.5秒

視頻格式：SD

3.Input Timing Error：

激活該項檢測，無具體參數設置；

4. Input Black：黑場檢測

threshold(黑場檢測的信號電平值): 10mV

Set Duration（黑場檢測時間）:1秒

5. Input FreezeDetect：靜幀檢測

門限參數（Threshold）：0

Set Duration（告警檢測時間）：10秒

Clear Duration（告警恢復時間）：2秒

6. Input Audio Grp X Presence: 輸入音頻組丟失檢測

Level: 2（SDI嵌入數字音頻，電視伴音，告警級別比視頻低）

Duration: 10秒

7. Input Audio CH Silence: 輸入音頻通道靜音監測

Level: 2

Threshold: -80dB

Duration: 10秒

圖3

三、AES數字音頻信號源切換器的切換條件設置：

A.AES數字音頻信號檢測項

AES數字音頻切換器的輸入告警檢測項較多，分為了AES、LEVELS、DYN、META、GLOBAL等幾個檢測類別，如圖3，在每個類別下均有一些檢測項。

B.數字音頻告警檢測項的具體含義：

1.AES ------ AESCarrierAlarm：AES載波告警檢測，該項為最基本檢測項，始終處于開啟檢測的狀態；另外載波檢測可以開啟或關閉奇偶校驗、CRCC校驗、有效性和是否48KHz的詳細檢測內容；

2.AES ----- Audio Type alarm：音頻類型告警檢測；切換開關可以檢測音頻輸入是否是以下格式：PCM、Dolby-E、Dolby Digital AC3、Non PCM；

3.Levels ------ Overload alarm：信號過負荷檢測，用來檢測削波失真；

4.Levels ------ Max Level alarm：最大電平檢測，用來檢測過高的平均電平值；

5.Levels ------ Min Level alarm：最小電評檢測，用來檢測過低的平均電平值；

6.Levels ------ Silence alarm：靜音檢測；

7.DYN ------ Low Dynamics alarm：低動態檢測（最大值和最小值的差），可以用來檢測強噪聲、持續測試音和信號過調；

8.DYN------AES Imbalance alarm：不平衡檢測；可檢測立體聲源的兩通道的不平衡。該故障的發生一般是由于接線問題，或者是不正確的強度調節。

9.DYN------AESPhase alarm：兩聲道相位連續不匹配告警，錯誤的接線和錄制問題會引起此告警；

10.DYN------AES Stereo Width alarm：當立體聲帶寬在門限值以下，持續時間超過一個指定的時間時，產生此告警，一般用于單聲道檢測（實際信號是立體聲）。由于噪聲通道可以增加信號額外的帶寬，所以要根據音頻傳輸鏈路的實際情況來精確的設定門限值。

C.檢測項推薦參數設置：

1.AES ------ AESCarrierAlarm：

告警級別：級別1（最高級） 檢測時長：5秒

2.AES ----- Audio Type alarm：用戶根據自己的音頻格式進行選擇；

3.Levels ------ Overload alarm：

門限:-2 dBFS Duration:5秒

4.Levels ------ Max Level alarm

門限（dBFS）：-17（設置信號強度在-20dB到0dBFS之間） 檢測時間：5

5.Levels ------ Min Level alarm

門限（dBFS）：-30（設置信號強度在-40dB到-20dBFS之間）； 檢測時間：5

6.Levels ------ Silence alarm

門限(dBFS)：-60（設置靜音告警的信號強度門限值-80到-40dBFS） 檢測時間：5

7.DYN ------ Low Dynamics alarm

門限：8dB 檢測時間：5秒

8.DYN------AES Imbalance alarm

門限：5dB 檢測時間：5秒

9.DYN------AESPhase alarm

門限：120度 檢測時間：5秒

10.DYN------AES Stereo Width alarm

門限：7 檢測時間：5秒

2 結論

綜上所述，可以看出無論是SDI信號還是AES信號，切換器均具有對各種故障情況的檢測機制，其中最重要的檢測項包括：

SDI信號/AES信號狀態

視頻黑場

電視伴音靜音

AES輸入靜音

只要在切換開關上開啟以上SDI與AES信號的檢測設置，系統就可以很好地完成SDI信號源與AES信號源的自動切換功能。

因為各地的節目不同，前端信號源的制作、鏈路傳輸設備均不同，所以各地球站需根據自身實際輸入信號源的情況，決定是否全部開啟以上故障檢測項或僅開啟部分重要的檢測，同時各告警檢測項的具體門限值和檢測時長也要根據實際輸入信號源的情況做出相應地調整。

3 結束語

以上衛星上行站信號源切換的具體實現辦法和參數配置是我衛星傳輸中心在實際的信號傳輸鏈路中經過驗證和測試的，實踐證明效果良好，可有效避免各種音視頻輸入源的問題，完成信號源的自動切換功能，僅供同行和兄弟臺站參考。