地球站某多路节目源系统7780码流保护开关改造的设计与实现

陈涛 孟钧 侯蒙学

(国家新闻出版广电总局呼和浩特地球站)

 

摘要:本文分析了7780码流切换保护开关的切换原理,针对怎样才能更好的更可靠的将多路节目源全都利用起来的问题进行分析,对3路节目源节目的7780码流切换保护开关的改造方案进行设计和实施。并对改造后具有的优点进行了介绍。

关键词:7780   码流保护   改造

 

1、前言

现在,全国的卫星广播电视系统基本都是数字化系统,为了保证广播电视节目信号的正常传输发射,节目源系统均传输使用2路或者以上的节目源信号。节目源系统的码流切换设备的设计安装在上行系统中起到非常关键的作用。如何充分利用现有的各种设备,充分分析设备的功能,完善传输发射系统,使系统更加的稳定、高效是我们维护人员的重要责任。

卫星上行站使用的节目源系统一般有两路节目源信号,分别是由光纤通路传输的SDH光源信号和有微波通路传输的SDH微波信号。节目源信号经过光端机以及微波机接收后,经过码流适配器或者码流解复用设备还原成节目码流信号。光源码流信号和微波源码流信号,接入7780码流切换保护开关板卡(7780R21-ASI-CS Compressed TS Automatic Smart Switch),输出接入调制器调制成上行用的中频信号。具体连接线路如图1所示。

连接线路

图1所示的上行通路方式,是一个上行节目的最基本的链路,这个链路能够保障正常上行节目信号的可靠、稳定,但是也有一些缺陷。当节目源信号为3路信号或者3路信号以上时,由于7780码流切换保护开关输入信号最多为两路信号,如果按照原来的设计连接,将出现有一路节目源信号空闲,出现故障时需要进行手动连接恢复上行链路。

2、7780码流切换保护开关改造方案的确定

上行节目的光源和微波源可能会出现同时闪断甚至中断的情况,为了避免这种影响,地球站可以引入第三路码流信号作为第三信号源。为了保障节目的有效、可靠上行,需要重新设计7780码流切换开关以及调制器的连接方案。

2.1 7780码流切换保护开关以及调制器分析

下面详细对7780码流切换保护开关以及我站使用的调制器的连接方式、接口类型、切换方式等的研究分析以及探讨。

7780码流切换保护开关是一个基于MPEG-2码流溢出切换的硬件。通过提供主信号到备用信号的自动的快捷切换,7780码流切换保护开关能够对数字压缩信号提供切换保护。

7780的原理框图

图2是7780的原理框图,从图中可以清楚的看到7780码流切换保护开关有两路输入信号,4路输出信号。其中1路输出有旁路保护功能。2、3、4路输出是一样的信号。设备带有以太网口,可以对7780板卡进行参数配置等操作。

(1) 7780码流切换保护开关有三种工作模式:

1)“Auto”工作模式:在这种工作模式下,当输入1路出现码流中断时会自动切换至输入2路,当输入1路正常时,会自动切换至输入1路。在这种工作模式下,任何的手动操作切换都是无效的。

2)“Auto-Manual Return”工作模式:在这种工作模式下,开关处于半自动控制状态。即当输入1路出现码流中断时会自动切换至输入2路,当输入2路有故障或者1路恢复时,不会自动切换至输入1路,此时需要先将开关的工作模式改为“Manual”然后通过手动操作切换回输入1路。

3)“Manual”工作模式:这种工作模式下,开关不能自动切换。一般是需要检查某一路输入信号线路时,或者某一路信号不稳定时使用这种工作模式,它能起到很好的保护作用。

(2)7780码流切换保护开关有“Packet Matching”、“GOP boundary”和“Packet Switch”三种切换方法。我们要选择合适的切换方法。这三种切换方法有不同的影响,具体的选择需要看输入信号的情况。

1)“Packet Matching”:可以用于MPTS(Multi-program transport stream,多节目传输流)或者SPTS(Single-program transport stream,单节目传输流),而且输入的两路信号是相同的。这种模式下的开关的切换输出可以达到无缝切换。码流必须包括一个PCR(Program Clock Reference,节目时钟基准)和视频流。

2)“GOP Boundary”:用于SPTS(Single-program transport stream,单节目传输流)流,来源相同或几乎相同的流。切换输出会达到或接近无缝切换。码流必须包括一个PCR(Program Clock Reference,节目时钟基准)和视频流。

3)“Packet Switch”:这种模式是为了切换不同的码流或者码流只包含音频或数据,而且输出切换达不到无缝切换。

7780码流切换保护开关软件设置时,可以加入解码检测切换,当设置的解码信息检测错误时进行码流的切换保护输出。这些解码检测包括:TS_sync_loss、Sync_byte_error、PAT_error、Continuity_count_error、PMT_error、PID_error。这种解码检测保护常用于节目码流本身出现问题时进行码流的切换保护。

(3)值班中发现7780偶尔出现“死机”的情况,当出现这种情况时,7780切换为“Bypass”旁路输出,由图2可以看到,此时,7780只有输出1口有信号输出,输出的信号为ASI  INPUT1口的输入信号,如果此时ASI  INPUT1的信号出现闪断或者中断时,会直接造成上行节目出现闪断或中断。

(4)调制器使用的型号是NEWTEC110,该调制器有A、B两个输入端口,A、B之间可自动或手动切换,在设定自动切换后,当A路输入信号中断时调制器会自动切换为B路;当A路恢复后,调制器自动切换回A路。

2.2 改造方案

如何在3路节目源的系统中,充分的利用所有的节目源以及考虑设备的功能,更好的保证安全播出工作的顺利进行,保证上行信号稳定、可靠。在经过仔细的研究后,确定方案如下(如图3所示)

3路节目源的系统

使用2个7780码流切换保护开关,主用的7780码流切换保护开关输入1接入光源信号,输入2接入微波源信号,另外的7780码流切换保护开关输入1接入4.5M天线接收的信号,输入2接入光源信号,同时主用调制器的2路接入4.5M天线接收的信号。当该节目的光路以及微波路节目源同时中断时,主用调制器自动切换为备路源,即4.5M接收信号,用于正常的传输信号,如果此时主用调制器故障切换至备用调制器,由于备用调制器前端的7780此时输出为4.5M天线接收信号,仍然可以保障安全传输发射工作的正常进行。7780码流切换保护开关的设置中增加节目PID_error以及PMT_error检测切换,确保传输节目码流正常。

3、 方案的具体实施过程以及效果

7780码流切换保护开关的改造方案确定后,具体实施过程中,需要进行以及工作的准备:准备2个功分器对该节目的光源以及4.5M天线接收信号分路;制作信号传输使用的线缆,按照图 3所示的方式进行连接。

该7780码流切换保护开关与调制器的连接改造后,工作时可以应对各种节目源故障,分析情况如下:

(1) 节目光源信号中断,此时主调制器信号的7780码流切换保护开关会自动切换至微波源输出,如果此7780此时故障,主调制器可以进行调制器信号的A/B输入的切换,使用4.5M天线接收信号作为上行信号,保障正常上行,如果此时主调制器故障,则会立即切换至备调制器上行,而此时备调制器使用的是4.5M接收信号,仍然可以可靠的保障传输发射工作。

(2) 节目微波源信号中断,此时主、备调制器均能正常工作。

(3) 节目4.5M接收信号中断,此时主调制器信号正常,备用调制器使用的7780码流切换保护开关自动切换至备路源即光源,可以保证通路正常。

(4) 节目光源以及微波源全部中断时,此时主、备调制器的节目源均为4.5M接收信号,仍可以保证节目的可靠上行。、

(5) 节目使用的7780码流切换保护开关“死机”,且光节目源中断时,此时主调制器可以自动切换至B路,使用4.5M的接收信号,保障节目的可靠上行。

(6)该3路节目源的系统改造后,充分利用了设备的功能和所有的节目源,提高了传输保障能力,与原系统比较,性能得到了很大的提高。

(6) 充分利用了调制器为双路输入的特点,提高了设备使用的可靠性。

(8)充分利用了所有的传输节目源,做到节目源的切换过程自动化。

4、7780码流切换保护开关使用中应注意的问题

在使用过程中发现7780码流切换保护开关偶尔出现“死机”的情况。当出现这种情况时,7780码流切换保护开关切换为“Bypass”旁路输出。此时,7780码流切换保护开关只有输出1口有信号输出,其它的输出口无输出,此时输出的信号为ASI INPUT1口的输入信号。

如果主、备调制器分别从7780码流切换保护开关的不同输出口取信号,则此时只有7780码流切换保护开关输出1口相连的调制器有信号,其它的调制器没有输入信号。最坏的情况是与7780码流切换保护开关配合使用的调制器在输入码流异常时自动切到了备机,但备机没有输入信号,这样就会造成停播事故。

这种情况多次对安全播出造成影响。通过观察分析出现这种现象是由于早期使用250W的电源造成的,更换最新的450W电源后“死机”现象就不会发生了。

5、小结

我站3路节目源的前端7780码流切换保护开关以及调制器系统的改造,实现了将所有保障传输发射工作资源的合理利用,实现了多路节目源系统的自动切换,减少了手动操作的环节,更加可靠的保障地球站的安全传输发射工作。

通过一个阶段的实际使用和观察,目前改造后的系统使用情况良好,能够满足保障日常安全传输发射工作的需要。