衛星地球站監控系統現狀與發展

文/王磊

隨著現今廣播電視事業的高速發展，越來越多數字化、網絡化、智能化的設備投入使用。相較于過去而言，播出系統看似變得更為復雜，但大量新設備的應用使得整個信號流程變得更為清晰、對故障節點的識別也更快捷，這很大程度上提高了安全播出的可靠性。為了進一步保障播出安全，我們認識到，監控系統必須向數字化、網絡化與智能化方向發展。而衛星地球站作為廣播電視節目信號調制與傳輸的重要環節，再加上衛星廣播電視信號覆蓋面積極廣，所以更要重視其在保障節目信號安全方面的作用。基于此，文章以此入手，對衛星地球站的監控系統現狀與發展進行分析，從而找到最佳設計方案。

1.衛星地球站監控系統的現狀分析

現階段的衛星地球站監控系統主要可分為監測與控制兩部分，前者負責設備與信號的數據采集、報警、呈現等工作；后者則負責處理監測數據與報警信息，對系統設備進行控制而達到正常輸出。其中，控制部分可自動化，也可手動，還可由監看人員確認再自動完成。

1.1 監測對象

衛星地球站監控系統的主要功能在于對被監控系統的狀態進行有效監測，而完整系統主要有設備和連接線構成，所以，具體的監測工作包含對設備與信號的監測。其中，設備監測主要通過對接口輪詢讀取的方式實現；而信號監測則采取旁路監聽或是存儲轉發方式，通過對通過數據的被動監聽，復制其中數據信息。[1]在廣播電視行業中，無論是設備的監測還是信號的監測，都需要重點關注。

由于信號的監測需要看具體信號類型、碼率、接口以及監測需求，難以詳細進行描述，文章便不做深入討論。設備的監測同樣要看設備的接口協議，具體來講有如下幾種連接方式。（1）串口設備連接方式。該方式也被稱作為COM口方式，屬于早期數據通信接口，憑借其極易實現的物理特性，在通信、計算機等設備中有著廣泛應用。在后續的發展中，該接口也出現了RS323、RS422、RS485等種類，并且速率各不相同，在具體使用中只需雙方設備設置統一模式與參數便可實現正常通信；[2]（2）RJ45以太網網口連接方式。該連接方式廣泛用于設備與信號的監控中，基于TCP/IP協議網絡應用，該端口的使用極為便捷。缺點在于TCP/IP協議主要基于操作系統，所以低級設備的設計較為復雜。當然，現今該接口衍生品存在，通過簡單網絡管理協議，提供能夠直接從網絡設備中收集管理信息的方法，該協議可以輪詢方式向設備索求數據，從而實現設備數據的主動提供。（3）其他連接方式。不屬于上述兩種連接方式的統稱其他方式，比如有SCSI接口，可通過ASPI協議訪問；又如光纖兼容TCP/IP協議，可通過socket訪問。[3]

1.2 監控目標

在廣播電視行業中，最終用戶接收到的節目影像與聲音優劣是判斷信號正常與否的兩個標準，一旦出現某一時間點的信號錯誤，無法采取重新傳送的方式彌補。所以，在廣播電視系統中，如何保障影像與聲音的正常是關鍵問題。基于現階段衛星地球站特點來看，監控目標主要可分為如下幾點：（1）監看。將數據實時呈現給值班人員，信號監看有實時信號和后臺查詢緩存圖像兩種，還有多點分布同時監看等。（2）保存備查。系統正常運行狀態下的數據并不十分重要，數據保存的目的在于一旦出現問題能夠進行故障數據查看，從而分析成因。（3）統計分析。比較分析設備狀態、信號狀態、內部邏輯結構、協議，查看是否與標準和協議要求相符。（4）報警提示。通過對信號分析察覺異常，作出報警提示，并根據信號異常的程度劃分嚴重等級。（5）應急策略。當播出主用信號發生故障的時候，檢測設備應具備聲音報警和圖文顯示功能，并通過應急代播或信號源自動切換等功能實現恢復播出。

2.衛星地球站監控系統的未來發展需求與具體設計

2.1 衛星地球站監控系統的未來發展需求

隨著廣播電視節目數字化發展快速推進，越來越多高清節目信號得以輸出，對于高清節目的制作而言，其投入的成本更高，對節目的監控要求也更高。因此，衛星地球站監測設備需要向智能化方向發展，同時要綜合考慮其穩定性、先進性及未來可拓展性。具體來講，需滿足如下需求。

（1）設備模塊設計標準化。現今，廣播電視監控系統所采用的設備種類繁多，并且內部構造均較為復雜，所以，在未來發展中，衛星地球站的智能化監控系統應當遵循設計標準化原則，對其中的結構、模塊、驅動等都要求標準化，從而有效提升未來系統功能的拓展需求。

（2）顯示界面人性化。人性化、直觀化的監控顯示界面能夠讓監看人員更為直接地了解情況；同時，未來發展中還應實現用戶自定義設置，具有查詢功能，能夠直接從圖形化的界面中了解監控系統中不同設備的實時狀態。

（3）監測報警與運行管理智能化。未來監測報警系統需要實現智能化，包括對設備與信號的監測中出現故障都會直接通過聲音和影像發出報警信號，不僅確定故障發生點，且能夠給出應急處理方案。同時，該時刻數據會被自動儲存，為后續備查提供依據。

2.2 未來發展中衛星地球站監控系統具體技術設計

我們以某廣播電視衛星地球站舉例。該站設備總共有500多個，種類高達60多種，為保證能夠對設備及信號的實施采集與報警，并且能夠匹配應急策略具體發送到工作人員手中，同時保證“一秒報警，三秒處理”的原則，應當從如下幾方面進行系統技術設計。

（1）系統模型。結合廣播電視衛星地球站監控系統的具體情況，可將該模型分為數據采集、數據控制、數據保存以及信息發布四個模塊。其中，數據采集主要負責對設備與信號數據進行采集且發出報警，并且將兩者數據及時傳送到綜合處理模塊當中。這一模塊當中的報警主要有兩種實現方式：一種為直接讀取到設備或信號發出的報警信息；還有一種是對讀取的狀態數據超出預設閾值，進而產生報警。正如前文所述，由于設備多樣性演變，導致對設備與信號的監測都需要通過多種接口才能讀出數據，甚至需要通過接口控制設備改變數據狀態。所以，為了保證監控效率，我們可針對具體設備制作動態鏈接庫充當紐帶作用，實現數據接口的統一，進而解決現今監控設備種類不斷增多以及數據采集任務不斷繁重的問題。[4]綜合處理模塊主要負責結合所讀數據匹配應急策略，為用戶提供確認界面，決定是否實行應急操作，所以對于處理的時效性要求較高，并且肩負著中轉數據傳輸的作用。系統呈現成作為用戶直接接觸的界面，該模塊可采用客戶端/服務器結構，也可采取瀏覽器/服務器結構，前者操作便捷但需安裝專用程序，后者直接通過WEB瀏覽器訪問，但操作靈敏度不高。

（2）數據傳輸。系統模塊確定，還需要對不同模塊間的數據傳輸問題進行研究分析，尤其是數據采集模塊與綜合處理模塊間的數據傳輸。以該電視臺衛星地球站監控系統中的500臺設備舉例，要想實現“一秒報警”，則意味著每一臺設備每秒要至少讀取3-5次，倘若讀取1次便生成1個數據包，則表明1秒鐘讀取數據產生的數據包便高達1500-2500個；假設單臺設備讀取狀態為50字節，每秒通過流量便是73-122K。由于數據包個數眾多，所以會導致系統運行效率降低。為解決這一問題，則需要將分配至該程序設備動態鏈接庫所讀取的狀態數據進行一次性生成，并且集中發送到綜合處理服務器中進行統一處理，進而便可在數據流量總量不變的情況下大幅減少數據包的個數。

（3）應急策略。應急策略是衛星地球站監控系統的核心，也是實現“一秒報警，三秒處理”的關鍵所在。首先，由報警觸發應急策略。倘若在系統運轉正常的情況下定時匹配報警信號會導致整體性能下降，所以，應急策略應當在報警發出時匹配。其次，提前預設應對策略優先級。在處理報警緊急情況時，應當自動匹配到相應級別的策略，并且按照優先級從大到小匹配；最后，由于廣播電視領域中不同設備與信號間的耦合度較強，因此往往發出報警會帶來連鎖反應，進而帶來報警的連續性發生，所以，在應急策略匹配方面要保證簡單高效。

結語

綜上所述，隨著廣播電視技術的不斷升級且向復雜化方向演變，傳統的人工操作方式早已無法適應時代需求。衛星地球站作為廣播電視節目信號發送與覆蓋的關鍵崗位，要采取更為先進的技術手段應對各種信號的攻擊與破壞，保障廣播電視的播出安全。從目前衛星地球站的監控系統現狀來看，未來發展應當向數字化、網絡化、智能化方向發展，不僅要提升監測精準度與響應時間，還要提高抗干擾技術，進而全面保障廣播電視播出的安全性，助力我國廣播電視事業的穩健發展。