衛星地球站智慧運維平臺建設

拜娟娟

（河南廣播電視臺衛星傳輸中心，河南 鄭州 450000）

0 引 言

為了貫徹落實國家新發展理念和高質量發展戰略要求，國家廣播電視總局積極推進“智慧廣電建設”。根據國家廣播電視總局62 號令中關于衛星地球站的相關運維要求可知，衛星傳輸系統的安全性和可靠性要求極高。作為重要的廣播電視傳輸覆蓋單位，衛星地球站不斷迎接高速發展的數字化、信息化、智能化時代帶來的挑戰，需緊跟時代發展步伐，積極探索地球站智慧化運維平臺的建設[1]。衛星傳輸系統具有結構復雜、設備集成度高、鏈接節點眾多、運行數據量大等特征，會增大故障排查難度，加大工作難度和頻度，且不利于快速準確排查到故障點和及時處理故障，從而嚴重影響系統的穩定運行。因此，組建一套設備自動化程度高、系統運行狀態監測實時性強、故障點分析判斷準確、故障告警及時、故障自動處理響應速度快、整體運維管理智能性強的衛星地球站智慧運維平臺很有必要。

1 衛星地球站智慧運維平臺建設目標

衛星地球站傳輸的業務覆蓋范圍廣、影響面積大，對傳輸設備和系統的運行穩定性和維護等級要求較高。一旦因為運行穩定性不夠、維護不力、故障排除不及時等問題造成節目劣播、錯播、停播等情況出現，將會形成大面積的惡劣影響，造成巨大的經濟損失[2]。以保障地球站運行智能化為導向，以高新技術為支撐，以所在地球站實際情況為基準，建設一套標準化、一體化、數字化、網絡化、智能化的智慧運維平臺十分必要。

該平臺可從衛星傳輸設備和系統運行層面實現系統運行狀態自動化收集、自動巡檢、故障預測預警智能化、故障準確定位和自愈等功能；從衛星傳輸設備和系統維護層面，可實現自動抄表、定期自檢、智能決策、遠程監控等功能；從衛星地球站運維管理層面，可實現設備業務標準化、流程規范化、人員專業化、管理移動化等效果，從而加強衛星地球站運維和安全傳輸保障的能力，為安全播出提供強有力的技術支撐。

2 衛星地球站智慧運維平臺總體設計

從底層邏輯出發，智慧運維平臺總體設計主要包含物理層、信息層、網絡層、管控層及顯示層，從設備自動切換、設備運行數據在線采集、鏈路系統運行情況監管、數據流標準化檢測，到分類監控、統一顯示管理，全面實現上行傳輸業務的自動化、數字化、網絡化，完成衛星地球站的智慧運行，借助智能化的設備和工具，實現衛星地球站的智慧維護[3]。

物理層主要實現全鏈路的自動切換，從關鍵設備到系統均能實現自動化切換和遠程控制功能。信息層主要完成對DS3、ASI、L 波段、信源碼流、頻譜等信號的采集、分析、監測和管理。網絡層的主要任務是將從設備和系統采集來的數據信息以IP數據流的形式匯集到專屬服務器進行整理、分析和存儲等處理后，形成化統一、標準和規范的數據信息，便于實現對設備和系統的遠程管控。管控層主要完成對臺站整體的智能管控，主要對上行播出、監測管控、動環、供配電、模擬演練培訓和媒資料管理等各個系統進行管控，將管理任務細化到子系統，便于實現精準管理。顯示層主要用于對監控數據的可視化展示、視音頻監測對象的實時呈現、管控界面的實時展示等方面[4]。

3 衛星地球站智慧運維平臺具體實現

衛星地球站技術系統由信號源、上行傳輸、天饋線、信號監測、動環及輔助等系統組成，涉及的設備種類繁多，銜接環節眾多，運維工作繁重。一旦運維不力，造成的后果極其嚴重。建設重點在完成設備和系統運行的智能化設計、維護管理的智能化建設兩個方面。智慧運維平臺的實現由全鏈路自動化系統、綜合監測系統、網管系統和數字化運維管理系統等四個方面統一完成，各部分之間既相互獨立又有機統一。

3.1 全鏈路自動化系統

全鏈路自動化系統從底層邏輯實現運維對象的自動化，主要在上行播出系統和供配電系統中實現自動化，是智慧運行的硬件基礎[5]。

在上行播出系統中，通過對適配器、復用器、調制器、上變頻器、高功放及天線等關鍵播出設備，以及信源、中頻、波導等切換開關的參數配置，實現單機出現問題時能自動切換至備用設備且正常運行。此外，上行傳輸系統采用雙系統雙鏈路，即1 ∶4 的鏈路設計方案，通過系統切換可真正實現1 ∶4 的全鏈路自動切換。而在供配電系統中，兩路外電可以實現自動切換，關鍵設備和系統的供電可通過靜態切換開關實現自動切換，主備不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）供配電系統也可自動切換。

3.2 綜合監測系統

綜合監測系統的重點在于全鏈路和多維度監測，是運維數據采集的重要環節。該系統通過對衛星傳輸全鏈路各個環節的監聽監看，對關鍵設備及系統運行狀態的實時監測，實現自動偵測異常，智能定位故障點，自動記錄故障信息、自動處理和存儲視音頻數據，及時觸發告警。具體實現是通過同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）環網監測、視音頻信號多畫面監測、信號調度監測和功率自動增益監測等系統一起完成全鏈路數據采集、監測與預警。各種監測系統在邏輯上相互關聯，功能上相互補充、互為備份。

3.2.1 SDH 環網監測

目前，衛星地球站的節目信號多采用SDH 光纖環網完成傳輸。建立SDH 環網監測，能實時監看環網線路通斷及光端機運行情況，及時給出相應的告警，確保信號源能通過安全的傳輸線路傳輸至衛星地球站。

3.2.2 視音頻多畫面監測

視音頻多畫面監測使用BHA31 和BHQP41兩塊監測板卡、四臺專屬服務器、一臺千兆交換機、視音頻解碼器、大屏顯示器等硬件設備和一套TrinityAres 軟件，形成一套TrinityAres 多畫面監測系統。該系統可以對13 路ASI 信號、15 路QPSK信號和1 路頻譜儀VGA 信號進行可視化監聽監看。同時，該系統支持碼流表格深度解析、數據廣播和EPC信號解析，具有總帶寬、空包率、有效帶寬、PID 帶寬統計等功能，可對TS 流進行TR101-290三級錯誤監測及告警，實現了畫面靜幀、黑場、視頻丟失、視頻解碼異常、音頻解碼異常等檢測功能。

3.2.3 信號調度監測

信號調度系統采用16×4 矩陣和13×3 矩陣完成對11 路L-Band 信號和13 路ASI 信號的監測調度。該系統將所監測的信號通過視音頻解碼器按需分配給大電視墻主監視器、監聽音響、碼流分析儀和頻譜分析儀，可監聽監看任意節點的視音頻信號，還可為頻譜儀選擇監測信號。同時，頻譜儀的監測信息也會送入博匯監測系統。

3.2.4 功率自動增益系統

為有效降低非法干擾，廣播電視衛星地球站均配備功率自動增益系統，主要通過自動及時的功率提升實現抗干擾的效果。該系統通過監測高功放實時運行參數、異地接收載噪比和自環載噪比情況，判斷是否有干擾。一旦載噪比異常，將立即提升功率來排除干擾。

3.3 網管系統

網管系統主要對上行鏈路中的每個節點、設備狀態和信號流程，供配電系統實時運行情況，及機房環境實現全面監測和管控，具有高度集成化、全鏈路監控自動化和故障處理智能化的特點。該系統采用數字化網絡傳輸結構，以IP 流的形式，將每臺設備的參數、運行狀態、控制狀態和告警信息等，通過網管交換機送至網管服務器進行統一匯總，最終通過網管管理軟件實現人機交互、數據顯示、日常監測、故障判斷及告警、故障自動處理和設備遠程控制等功能。其中，管理軟件的顯示主界面共劃分為以下三個功能區。

（1）上行鏈路監測控制區，主要完成上行全鏈路的監測和自動化控制操作。上行鏈路采用雙路雙系統交叉式鏈路設計，實現了多路信號源切換、中頻設備交叉鏈接、主備鏈路各環節設備自動切換、主備系統自動切換（未使用）等功能。尤其是遇到鏈路上出現交叉故障，系統能瞬間完成切換，排除故障。上行鏈路的信號流程指示采用信號流程圖來完成，運用不同色彩區分設備運行狀態，運用不同的告警聲音區分告警級別。

（2）信息顯示區，主要完成對市電、UPS 電源、機房環境和同轉發器頻譜信號的實時動態監測，一旦發現異常，及時告警并處理，還可對上行鏈路各設備參數進行遠程控制，遠程完成查看、記錄和修改等基本操作。

（3）告警信息記錄區，主要完成告警信息的記錄、查詢和存儲。通過對故障信息查詢，可以有效縮短故障排查和修復的時間。同時，也為日后設備維護檢修提供了詳盡的資料。此外，告警信息可同步抄送至指定人員手機，使其可隨時隨地知悉故障情況。

3.4 數字化運維管理系統

數字化運維管理系統側重于維護管理，本著節約、好用、易實現的原則，借助強大的釘釘企業版平臺，通過深度挖掘釘釘模塊功能，實現掌上智慧化的運維功能。具體包含：掌上交接班功能，可充分劃分交接班責任，遠程查詢交接班情況；定制檢修卡功能，能實現定時定人接收檢修任務，使業務落實到人；水印相機巡檢機功能，能使巡檢機結果帶有個人專屬水印，確保巡檢機制度落實到人；遠程檢修功能，能實現遠距離實時檢修指導，確保及時完成檢修；檢修記錄智能統計存儲功能，交接班提交的日常運行數據、檢修維護的記錄數據和技術操作手冊電子數據等可分類實現云存儲。

4 結 語

衛星地球站智慧運維平臺建設有效解決了運維過程的痛點問題，有效提升了衛星傳輸系統的運維能力和管理水平，大大提高了衛星地球站的安全播出水平，為全面實現“智慧廣電”做出了一份貢獻。