SDI、AES信號(hào)的故障檢測(cè)機(jī)制在山西地球站的具體應(yīng)用

+ 石永錄 劉春輝 劉鵬 （山西廣播電視臺(tái)衛(wèi)星傳輸中心）

SDI、AES信號(hào)的故障檢測(cè)機(jī)制在山西地球站的具體應(yīng)用

+ 石永錄 劉春輝 劉鵬 （山西廣播電視臺(tái)衛(wèi)星傳輸中心）

針對(duì)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(wèn)題，測(cè)試與調(diào)試了SDI、AES信號(hào)源切換的條件設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了前級(jí)信源平穩(wěn)切換的目標(biāo)。本文針對(duì)信號(hào)源各項(xiàng)故障檢測(cè)機(jī)制進(jìn)行了闡述。

信源；SDI；AES；平穩(wěn)切換；條件設(shè)置

0 引言

山西廣播電視臺(tái)衛(wèi)星傳輸中心于2017年4月10日至2017年6月25日，對(duì)山西衛(wèi)視上行站的系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)改造，系統(tǒng)改造包括前端信源、碼流切換處理、上行調(diào)制變頻、功放輸出等重要的鏈路改造，同時(shí)也對(duì)傳輸中心內(nèi)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也做了大幅度的更新與改造。

系統(tǒng)改造完成后，整個(gè)地球站上行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從前端信源一直到天線輸出整條鏈路各個(gè)環(huán)節(jié)的冗余備份鏈路系統(tǒng)，提高了整體上行鏈路的系統(tǒng)可用性。

在實(shí)施改造的過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)鏈路中前端音視頻輸入信源自動(dòng)切換的功能，實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)源切換的平穩(wěn)、安全性，針對(duì)信號(hào)源切換的條件設(shè)置均進(jìn)行了細(xì)心的測(cè)試與調(diào)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(shù)配置，使SDI數(shù)字視頻源及AES數(shù)字音頻源的切換都可以按照設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)；下面我就針對(duì)系統(tǒng)改造中信源切換中切換條件的設(shè)置做一個(gè)比較詳細(xì)的闡述，供同行們?cè)谟龅较嗤膯?wèn)題時(shí)參考。

1 正文

一、山西地球站前端信號(hào)源連接方式

圖1

山西地球站前端輸入信號(hào)源主要換包含SDI視頻信號(hào)源與AES信號(hào)源；SDI信號(hào)包含山西衛(wèi)視節(jié)目，AES信號(hào)包含山西綜合廣播節(jié)目，該兩路節(jié)目在地球站內(nèi)完成數(shù)據(jù)編碼，從輸入信號(hào)源到編碼器的系統(tǒng)連接圖見(jiàn)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(hào)；同樣AES數(shù)字音頻信號(hào)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(guò)兩個(gè)級(jí)聯(lián)的二選一切換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)三路信號(hào)源的冗余備份。

SDI和AES信號(hào)的輸入均需要不間斷輸入到后端編碼器，從而發(fā)送給調(diào)制器等地球站上行鏈路進(jìn)行發(fā)射；在信號(hào)源切換開(kāi)關(guān)的兩級(jí)切換上均應(yīng)該采取正確的檢測(cè)機(jī)制，來(lái)識(shí)別包括音視頻格式錯(cuò)誤、黑場(chǎng)、靜幀/靜音、左右聲道不匹配等故障狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，

二、SDI信號(hào)源切換器的切換條件設(shè)置：

SDI信源切換開(kāi)關(guān)具有多項(xiàng)檢測(cè)機(jī)制，可以對(duì)兩個(gè)SDI輸入信號(hào)進(jìn)行多項(xiàng)檢測(cè)，并根據(jù)輸入信號(hào)的告警狀態(tài)，進(jìn)行自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)SDI信號(hào)的切換輸出，保證正常的SDI音視頻傳輸；如果參數(shù)設(shè)置不正確，或不完全，會(huì)出現(xiàn)SDI信號(hào)故障不切換、黑場(chǎng)不切換、靜幀故障不切換等各種不正常的工作狀態(tài)，從而導(dǎo)致上行播出系統(tǒng)出現(xiàn)視頻中斷的情況；下面就如何正確進(jìn)行SDI信源切換開(kāi)關(guān)的切換設(shè)置，進(jìn)行詳細(xì)的分析。

圖2

A.SDI信號(hào)源切換器的檢測(cè)項(xiàng)目截圖見(jiàn)圖2：

B.SDI信號(hào)源切換器的檢測(cè)項(xiàng)目具體含義：

Input Video Error:輸入視頻錯(cuò)誤

Input Format Mismatch:輸入格式不匹配

Input Timing Error:輸出信號(hào)與視頻輸入信號(hào)的時(shí)間偏移超過(guò)2線

Input Black：輸入黑場(chǎng)；

Input FreezeDetect:靜幀檢測(cè)，數(shù)字視頻應(yīng)和音頻靜音檢測(cè)將該項(xiàng)檢測(cè)的門(mén)限值設(shè)為0；

除了對(duì)視頻信號(hào)的故障檢測(cè)之外，其中還有對(duì)SDI信號(hào)中嵌入音頻的檢測(cè)項(xiàng)，對(duì)音頻的檢測(cè)項(xiàng)包括Input Audio Group Presence、Input Audio CH Silence兩項(xiàng)，分別是輸入音頻組丟失和靜音檢測(cè)，用戶可以根據(jù)自己的需求，開(kāi)啟嵌入數(shù)字音頻的告警檢測(cè)項(xiàng)；

Input Audio Grp X Presence: 輸入音頻組丟失檢測(cè)

Input Audio CH Silence: 輸入音頻通道靜音監(jiān)測(cè)

C.檢測(cè)項(xiàng)推薦參數(shù)設(shè)置：

1.Input Video Error：

錯(cuò)誤級(jí)別：1級(jí)（最高級(jí)別）；

檢測(cè)時(shí)間：0.05秒；

2. Input Format Mismatch：

檢測(cè)時(shí)間：0.5秒

視頻格式：SD

3.Input Timing Error：

激活該項(xiàng)檢測(cè)，無(wú)具體參數(shù)設(shè)置；

4. Input Black：黑場(chǎng)檢測(cè)

threshold(黑場(chǎng)檢測(cè)的信號(hào)電平值): 10mV

Set Duration（黑場(chǎng)檢測(cè)時(shí)間）:1秒

5. Input FreezeDetect：靜幀檢測(cè)

門(mén)限參數(shù)（Threshold）：0

Set Duration（告警檢測(cè)時(shí)間）：10秒

Clear Duration（告警恢復(fù)時(shí)間）：2秒

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

Level: 2（SDI嵌入數(shù)字音頻，電視伴音，告警級(jí)別比視頻低）

Duration: 10秒

7. Input Audio CH Silence: 輸入音頻通道靜音監(jiān)測(cè)

Level: 2

Threshold: -80dB

Duration: 10秒

圖3

三、AES數(shù)字音頻信號(hào)源切換器的切換條件設(shè)置：

A.AES數(shù)字音頻信號(hào)檢測(cè)項(xiàng)

AES數(shù)字音頻切換器的輸入告警檢測(cè)項(xiàng)較多，分為了AES、LEVELS、DYN、META、GLOBAL等幾個(gè)檢測(cè)類別，如圖3，在每個(gè)類別下均有一些檢測(cè)項(xiàng)。

B.數(shù)字音頻告警檢測(cè)項(xiàng)的具體含義：

1.AES ------ AESCarrierAlarm：AES載波告警檢測(cè)，該項(xiàng)為最基本檢測(cè)項(xiàng)，始終處于開(kāi)啟檢測(cè)的狀態(tài)；另外載波檢測(cè)可以開(kāi)啟或關(guān)閉奇偶校驗(yàn)、CRCC校驗(yàn)、有效性和是否48KHz的詳細(xì)檢測(cè)內(nèi)容；

2.AES ----- Audio Type alarm：音頻類型告警檢測(cè)；切換開(kāi)關(guān)可以檢測(cè)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(hào)過(guò)負(fù)荷檢測(cè)，用來(lái)檢測(cè)削波失真；

4.Levels ------ Max Level alarm：最大電平檢測(cè)，用來(lái)檢測(cè)過(guò)高的平均電平值；

5.Levels ------ Min Level alarm：最小電評(píng)檢測(cè)，用來(lái)檢測(cè)過(guò)低的平均電平值；

6.Levels ------ Silence alarm：靜音檢測(cè)；

7.DYN ------ Low Dynamics alarm：低動(dòng)態(tài)檢測(cè)（最大值和最小值的差），可以用來(lái)檢測(cè)強(qiáng)噪聲、持續(xù)測(cè)試音和信號(hào)過(guò)調(diào)；

8.DYN------AES Imbalance alarm：不平衡檢測(cè)；可檢測(cè)立體聲源的兩通道的不平衡。該故障的發(fā)生一般是由于接線問(wèn)題，或者是不正確的強(qiáng)度調(diào)節(jié)。

9.DYN------AESPhase alarm：兩聲道相位連續(xù)不匹配告警，錯(cuò)誤的接線和錄制問(wèn)題會(huì)引起此告警；

10.DYN------AES Stereo Width alarm：當(dāng)立體聲帶寬在門(mén)限值以下，持續(xù)時(shí)間超過(guò)一個(gè)指定的時(shí)間時(shí)，產(chǎn)生此告警，一般用于單聲道檢測(cè)（實(shí)際信號(hào)是立體聲）。由于噪聲通道可以增加信號(hào)額外的帶寬，所以要根據(jù)音頻傳輸鏈路的實(shí)際情況來(lái)精確的設(shè)定門(mén)限值。

C.檢測(cè)項(xiàng)推薦參數(shù)設(shè)置：

1.AES ------ AESCarrierAlarm：

告警級(jí)別：級(jí)別1（最高級(jí)） 檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)：5秒

2.AES ----- Audio Type alarm：用戶根據(jù)自己的音頻格式進(jìn)行選擇；

3.Levels ------ Overload alarm：

門(mén)限:-2 dBFS Duration:5秒

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

門(mén)限（dBFS）：-17（設(shè)置信號(hào)強(qiáng)度在-20dB到0dBFS之間） 檢測(cè)時(shí)間：5

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

門(mén)限（dBFS）：-30（設(shè)置信號(hào)強(qiáng)度在-40dB到-20dBFS之間）； 檢測(cè)時(shí)間：5

6.Levels ------ Silence alarm

門(mén)限(dBFS)：-60（設(shè)置靜音告警的信號(hào)強(qiáng)度門(mén)限值-80到-40dBFS） 檢測(cè)時(shí)間：5

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

門(mén)限：8dB 檢測(cè)時(shí)間：5秒

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

門(mén)限：5dB 檢測(cè)時(shí)間：5秒

9.DYN------AESPhase alarm

門(mén)限：120度 檢測(cè)時(shí)間：5秒

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

門(mén)限：7 檢測(cè)時(shí)間：5秒

2 結(jié)論

綜上所述，可以看出無(wú)論是SDI信號(hào)還是AES信號(hào)，切換器均具有對(duì)各種故障情況的檢測(cè)機(jī)制，其中最重要的檢測(cè)項(xiàng)包括：

SDI信號(hào)/AES信號(hào)狀態(tài)

視頻黑場(chǎng)

電視伴音靜音

AES輸入靜音

只要在切換開(kāi)關(guān)上開(kāi)啟以上SDI與AES信號(hào)的檢測(cè)設(shè)置，系統(tǒng)就可以很好地完成SDI信號(hào)源與AES信號(hào)源的自動(dòng)切換功能。

因?yàn)楦鞯氐墓?jié)目不同，前端信號(hào)源的制作、鏈路傳輸設(shè)備均不同，所以各地球站需根據(jù)自身實(shí)際輸入信號(hào)源的情況，決定是否全部開(kāi)啟以上故障檢測(cè)項(xiàng)或僅開(kāi)啟部分重要的檢測(cè)，同時(shí)各告警檢測(cè)項(xiàng)的具體門(mén)限值和檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)也要根據(jù)實(shí)際輸入信號(hào)源的情況做出相應(yīng)地調(diào)整。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上衛(wèi)星上行站信號(hào)源切換的具體實(shí)現(xiàn)辦法和參數(shù)配置是我衛(wèi)星傳輸中心在實(shí)際的信號(hào)傳輸鏈路中經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和測(cè)試的，實(shí)踐證明效果良好，可有效避免各種音視頻輸入源的問(wèn)題，完成信號(hào)源的自動(dòng)切換功能，僅供同行和兄弟臺(tái)站參考。