數字微波編解碼播出系統IP化升級改造

摘? 要：根據IP化數字微波傳輸系統對廣播電視信號傳輸、編碼、解碼和監測的要求，微波首站重新規劃設計播出系統和監測系統的設計方案進行升級改造，升級改造后，整個系統實行二級切換、三級監測的保護方案，建立完善的保護機制；各微波臺站下傳信號解碼系統也做了相應的升級改造。改造后，新系統更大程度提高了安全播出保障能力，并有效減輕值班員的工作壓力。

關鍵詞：IP數字播出系統；二級切換；三級監測；安全備份

中圖分類號：TN943.2? 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）10-0026-04

Abstract： According to the requirements of IP-based digital microwave transmission system for radio and TV signal transmission， coding， decoding and monitoring， the design scheme of broadcasting system and monitoring system of the first microwave station are re-planned and re-designed to upgrade. After the upgrading， the protection scheme of two-level switching and three-level monitoring is implemented in the whole system， and a perfect protection mechanism is established. The download signal decoding system of each microwave station has also been upgraded. After the upgrading， the new system improves the capacity of broadcast safely to a greater extent， and effectively reduces the work pressure of the duty officers.

Keywords： IP-based digital broadcast system; two-level switching; three-level monitoring; security backup

0? 引? 言

為配合IP數字微波改造施工，微波首站在原播出監測系統的基礎上，對播出系統中的編解碼設備、切換設備和監測設備做了相應的升級改造，播出設備采用主、備、輔三路不同信號，并實行二級切換和三級監測的方案。播出信號的傳輸在設備備份的基礎上，添加端口備份和節目備份功能，選用更加安全的編碼和切換方案，并添加新網管系統。各下傳信號臺站為了解碼IP微波信號，更新改造解碼系統，在原系統的基礎上，設計更加安全的解碼方案。升級改造后，傳輸信號由SDH格式轉變為IP格式，播出設備滿足IP微波對傳輸的需求，優化了播出設備，使播出環節更完備更安全。下文簡單介紹一下該系統的方案設計和具體的施工情況。

1? 系統方案設計

為了實現安全播出，整體規劃播出系統，并實現全鏈路監測，各環節完全自動化。

1.1? 信號組成

本次改造嚴格按照總局第62號令的標準來執行，上節目的微波站每套節目應配置不少于兩路不同路由的信號源。微波首站為上信號臺站，其播出系統信號如圖1所示，微波首站傳輸兩種封裝格式的信號，圖1上半部分為來自新媒體機房和中星6B的AVS+格式的地面數字電視信號，有三種不同路由的信號源組成；圖1下半部分為來自播控中心和中星6A的MPEG-2格式的模擬電視信號，有三種不同路由的信號源組成。各下信號臺站的解碼系統如圖2所示，適配器1下傳地面數字電視AVS+信號，綜合解碼器1下傳正傳方向的正傳MPEG-2模擬電視信號，綜合解碼器2下傳回傳方向的回傳MPEG-2模擬電視信號，適配器3和適配器4作為備用設備下傳所有正傳信號。

1.2? 二級切換

按照規定，上節目的微波站應按1+1熱備份方式配置信號的分配、切換、編解碼、復用及適配設備。并在相關重要節點配置人工跳線端口。由圖1可見，上游來的三路信號經過初級切換，編碼復用后的信號經過末級切換。圖1中IP碼流切換板卡實現手動切換和自動切換相結合的切換方式，具有主備輔路自動選擇和告警功能，可以根據需求設置切換條件，并具有斷電直通的功能。

1.3? 三級監測

兩種格式信號經過編碼復用和切換后分別經由復用器6和復用器7傳輸至線路交換機和微波系統。監測信號線如圖1中藍色線標識，上游信號傳入微波首站后即進行一級監測，經編碼復用器后為二級監測，進入線路交換機后的信號為三級監測。由于編碼復用設備的千兆網口有限，某些播出環節的監測信號需要經由交換機轉接后再監測，比如復用器6和復用器7的播出信號經由線路交換機后由復用器10監測。

1.4? 四級安全備份

信號編碼復用的過程中實現除電源備份外的四級安全備份：設備級備份、網口級備份、端口級備份和節目級備份。如圖1所示，復用器1、復用器2和復用器3互為設備級備份，并配置了輸入節目備份（復用器2、復用器3、復用器4、復用器5）、輸入端口備份（復用器6、復用器7）、輸出端口備份（復用器6、復用器7），并在末級的復用器6和復用器7處設置了應急跳線，使傳輸系統更加安全可靠。下信號系統如圖2所示，其中適配器1、適配器3和適配器4都采用輸入端口備份。

2? 系統方案實施

2019年底，依據前期制定的系統方案正式啟動改造，IP微波改造后，播出監測信號變為IP信號，播出、監測和切換設備都需要作出相應更改。為使施工順利有序進行，施工前期在播出方案制定、設備連線、IP地址規劃、圖紙繪制方面做了大量的工作。下面從設備布局布線、IP地址規劃、編碼復用設備配置、監測設置幾個方面說明。

2.1? 機房設備布局布線

施工前，AVS+系統和MPEG-2系統的設備分散在不同的機柜中，為了保證播出監測設備便于集中管理、利于布局布線、利于設備散熱，清除不用設備和連線，將所有設備重新規劃機柜位置、重新連線。這項工作看似簡單，卻花費了大量的人工和時間。

IP微波改造后，IP碼流監測板卡替換原先的ASI監測板卡，IP碼流切換板卡替換原先的DS3切換器，原先這些舊設備分散于幾個機柜之中，連線錯綜復雜，在清除連線的時候，要注意小心仔細，不要破壞在用設備及其連線。

AVS+系統的三臺編碼復用器原先在5號機柜，將其移至7號機柜，其與前級新媒體交換機的連線重新鋪設；MPEG-2系統原先的適配器和復用器由新的編碼復用器8和編碼復用器9代替。并添加幾臺編碼復用設備專用于監測信號，為便于集中管理，所有新添加的編碼復用設備都放置于7號機柜。

重新布設一組堆疊式交換機（31-6），用于連接31樓播出系統的設備與和微波設備。

2.2? IP地址規劃

各個設備之所以能夠在整個系統中穩定有序的運行，是因為他們有唯一的IP地址，為了使有限的IP地址得到高效合理的使用，并且便于后期維護，我們按照同類設備之間IP地址相連、并且留有余量的原則，監測設備的IP地址為192.168.15.*，編碼復用設備的IP地址為192.168.11.*，組播流的IP地址為224.10.10.*，給總共140多臺設備設置了合理的IP地址。

2.3? 監測設置

監測系統在原畫面云監測系統的基礎上，做了相應的增刪設備修改，并且根據需要重新規劃板卡端口、重新規劃IP配置。為保障信號監測需求，我們添加了2臺編碼復用器作為信號發出和環回監測。如圖1中的解碼監測部分所示，由于編碼復用設備的千兆網口有限，不能在滿足播出的前提下滿足監測的需求，添加復用器10為發出監測設備，其網口3從線路交換機得到復用器6和復用器7的數據流，通過復用到網口1將其推向畫面云監測系統，由于該設備端口數量很大，一個網口可以同時監測多個數據流實現對微波首站所有發出信號流的監測；添加復用器11為環回監測設備，其網口3從線路交換機得到所有環回信號的數據流，通過復用到網口1將其推向畫面云監測系統；和原監測相比，在節省設備和接線的同時，系統更穩定、維護更方便。同時也添加4臺解碼設備，分別監測AVS+發出和環回的單節目，MPEG-2發出和環回的單節目，將其推向小屏監測，其線路撇開交換機系統，使其值班人員在交換機系統故障情況下仍然能正常監測發出和環回信號。

2.4? 編碼復用設備配置

編碼復用設備主要用于接收前級設備提供的廣播電視信號流，對信號進行編碼、解碼、復用、更改IP地址等操作，以便于微波線路各臺站信號傳輸、發射、監測等。微波首站主要使用解碼器（D8120）、復用器（EMR3.0）這兩種編解碼設備，D8120是多功能解碼器，主要負責將接收的信號進行格式轉換、廣播節目解碼，EMR3.0是新一代的多媒體交換平臺，主要用于信號格式轉換、復用、備份、IP輸入輸出等功能。

2.4.1? 節目備份設置

進入設備背板的滿足一定條件的兩個節目，可以進行1+1的節目備份切換。當主路節目出現異常，節目有效碼率在設定的節目碼率上下限之外時，設備會自動切換使用備路節目復用輸出，以保證輸出不受影響。

復用器3、復用器4、復用器5分別設置了節目備份，圖4以復用器4為例說明設置節目備份的具體步驟，復用器4的卡3和卡6分別為接收兩路不同的ASI信號，卡3和卡6做了節目備份，卡3為主節目、卡6為備節目。

2.4.2? 輸入端口備份設置

進入設備背板的任意兩個端口，可以進行1+1的端口備份切換。當主路端口出現異常，端口有效碼率在設定的碼率上下限之外時，設備會自動切換使用備路端口節目復用輸出，以保證輸出不受影響。

圖1中復用器6、復用器7，圖2中的數碼微波適配器3/4，分別設置了輸入端口備份，其中復用器6的網口3和網口4分別為接收兩路不同的IP信號，并做了輸入端口備份，網口3的端口為主、網口4的端口為備。

2.4.3? 輸出端口備份設置

兩個網口之間互相通信，獲取對方的工作狀態，然后主網口根據狀態進行仲裁，給自己和備網口發送命令控制開關實現備份。當主路設備端口異常后，會通知備路設備，按照設置的切換模式進行主備切換。復用器6、復用器7設置了輸出端口備份。

2.4.4? 編解碼網管系統

為了便于對編解碼設備進行統一管理，在編解碼網管主機上安裝eManager監測控制系統，EMR后臺軟件嵌入在網絡管理軟件eManager中，同網絡管理軟件使用同一SNMP通信協議，可以在安裝網絡管理軟件的同時，達到管理EMR的目的，編碼網管系統界面如圖3所示。

2.4.5? 設備圖紙整理

為了便于所有相關工作人員進一步學習掌握整個線路運行的情況、便于后期設備維護、故障排查，我們整理出整個線路中每一臺設備及連線的命名并且打印粘貼相應的標簽，如圖1、圖2、圖3所示。圖表便于工作人員進一步學習掌握整個線路運行的情況、便于后期設備維護、故障排查，為保障安全播出打下了堅實的基礎。

3? 結? 論

施工完成后，更新了編解碼復用設備和切換設備，所有播出監測的傳輸碼流和下信號臺站解碼信號變為IP信號流，滿足了IP微波對傳輸與監測的需求，并且添加一些新的輸入備份和輸出備份的功能，使播出系統更加安全可靠。項目組的各位同志從初期設計規劃、中期設備安裝、到最后的功能測試方面都做了大量細致的工作，技術水平和業務能力均得到了較大的提升。在此系統的實施過程中，我們對微波首站全部相關的設備重新進行了更加科學合理的布局、連線，并添加數碼網管系統，做到對編碼復用設備進行統一監控管理、業務管理、配置管理等，從而使微波首站的編解碼設備管理做到更加系統、專業，提高了安全播出保障能力。

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作者簡介：劉成廣（1966.04—），男，漢族，山東濟南人，高級工程師，本科，研究方向：廣播電視傳輸覆蓋工程。