數(shù)字微波編解碼播出系統(tǒng)IP化升級改造

摘? 要：根據(jù)IP化數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)對廣播電視信號傳輸、編碼、解碼和監(jiān)測的要求，微波首站重新規(guī)劃設(shè)計播出系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案進行升級改造，升級改造后，整個系統(tǒng)實行二級切換、三級監(jiān)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(tǒng)也做了相應(yīng)的升級改造。改造后，新系統(tǒng)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(guān)鍵詞：IP數(shù)字播出系統(tǒng)；二級切換；三級監(jiān)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(shù)字微波改造施工，微波首站在原播出監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對播出系統(tǒng)中的編解碼設(shè)備、切換設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備做了相應(yīng)的升級改造，播出設(shè)備采用主、備、輔三路不同信號，并實行二級切換和三級監(jiān)測的方案。播出信號的傳輸在設(shè)備備份的基礎(chǔ)上，添加端口備份和節(jié)目備份功能，選用更加安全的編碼和切換方案，并添加新網(wǎng)管系統(tǒng)。各下傳信號臺站為了解碼IP微波信號，更新改造解碼系統(tǒng)，在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計更加安全的解碼方案。升級改造后，傳輸信號由SDH格式轉(zhuǎn)變?yōu)镮P格式，播出設(shè)備滿足IP微波對傳輸?shù)男枨螅瑑?yōu)化了播出設(shè)備，使播出環(huán)節(jié)更完備更安全。下文簡單介紹一下該系統(tǒng)的方案設(shè)計和具體的施工情況。

1? 系統(tǒng)方案設(shè)計

為了實現(xiàn)安全播出，整體規(guī)劃播出系統(tǒng)，并實現(xiàn)全鏈路監(jiān)測，各環(huán)節(jié)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(zhí)行，上節(jié)目的微波站每套節(jié)目應(yīng)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(tǒng)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(shù)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(tǒng)如圖2所示，適配器1下傳地面數(shù)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(shè)備下傳所有正傳信號。

1.2? 二級切換

按照規(guī)定，上節(jié)目的微波站應(yīng)按1+1熱備份方式配置信號的分配、切換、編解碼、復(fù)用及適配設(shè)備。并在相關(guān)重要節(jié)點配置人工跳線端口。由圖1可見，上游來的三路信號經(jīng)過初級切換，編碼復(fù)用后的信號經(jīng)過末級切換。圖1中IP碼流切換板卡實現(xiàn)手動切換和自動切換相結(jié)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(jù)需求設(shè)置切換條件，并具有斷電直通的功能。

1.3? 三級監(jiān)測

兩種格式信號經(jīng)過編碼復(fù)用和切換后分別經(jīng)由復(fù)用器6和復(fù)用器7傳輸至線路交換機和微波系統(tǒng)。監(jiān)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(jiān)測，經(jīng)編碼復(fù)用器后為二級監(jiān)測，進入線路交換機后的信號為三級監(jiān)測。由于編碼復(fù)用設(shè)備的千兆網(wǎng)口有限，某些播出環(huán)節(jié)的監(jiān)測信號需要經(jīng)由交換機轉(zhuǎn)接后再監(jiān)測，比如復(fù)用器6和復(fù)用器7的播出信號經(jīng)由線路交換機后由復(fù)用器10監(jiān)測。

1.4? 四級安全備份

信號編碼復(fù)用的過程中實現(xiàn)除電源備份外的四級安全備份：設(shè)備級備份、網(wǎng)口級備份、端口級備份和節(jié)目級備份。如圖1所示，復(fù)用器1、復(fù)用器2和復(fù)用器3互為設(shè)備級備份，并配置了輸入節(jié)目備份（復(fù)用器2、復(fù)用器3、復(fù)用器4、復(fù)用器5）、輸入端口備份（復(fù)用器6、復(fù)用器7）、輸出端口備份（復(fù)用器6、復(fù)用器7），并在末級的復(fù)用器6和復(fù)用器7處設(shè)置了應(yīng)急跳線，使傳輸系統(tǒng)更加安全可靠。下信號系統(tǒng)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(tǒng)方案實施

2019年底，依據(jù)前期制定的系統(tǒng)方案正式啟動改造，IP微波改造后，播出監(jiān)測信號變?yōu)镮P信號，播出、監(jiān)測和切換設(shè)備都需要作出相應(yīng)更改。為使施工順利有序進行，施工前期在播出方案制定、設(shè)備連線、IP地址規(guī)劃、圖紙繪制方面做了大量的工作。下面從設(shè)備布局布線、IP地址規(guī)劃、編碼復(fù)用設(shè)備配置、監(jiān)測設(shè)置幾個方面說明。

2.1? 機房設(shè)備布局布線

施工前，AVS+系統(tǒng)和MPEG-2系統(tǒng)的設(shè)備分散在不同的機柜中，為了保證播出監(jiān)測設(shè)備便于集中管理、利于布局布線、利于設(shè)備散熱，清除不用設(shè)備和連線，將所有設(shè)備重新規(guī)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(jiān)測板卡替換原先的ASI監(jiān)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(shè)備分散于幾個機柜之中，連線錯綜復(fù)雜，在清除連線的時候，要注意小心仔細，不要破壞在用設(shè)備及其連線。

AVS+系統(tǒng)的三臺編碼復(fù)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(shè)；MPEG-2系統(tǒng)原先的適配器和復(fù)用器由新的編碼復(fù)用器8和編碼復(fù)用器9代替。并添加幾臺編碼復(fù)用設(shè)備專用于監(jiān)測信號，為便于集中管理，所有新添加的編碼復(fù)用設(shè)備都放置于7號機柜。

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

2.2? IP地址規(guī)劃

各個設(shè)備之所以能夠在整個系統(tǒng)中穩(wěn)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(shè)備之間IP地址相連、并且留有余量的原則，監(jiān)測設(shè)備的IP地址為192.168.15.*，編碼復(fù)用設(shè)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(shè)備設(shè)置了合理的IP地址。

2.3? 監(jiān)測設(shè)置

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

2.4? 編碼復(fù)用設(shè)備配置

編碼復(fù)用設(shè)備主要用于接收前級設(shè)備提供的廣播電視信號流，對信號進行編碼、解碼、復(fù)用、更改IP地址等操作，以便于微波線路各臺站信號傳輸、發(fā)射、監(jiān)測等。微波首站主要使用解碼器（D8120）、復(fù)用器（EMR3.0）這兩種編解碼設(shè)備，D8120是多功能解碼器，主要負責(zé)將接收的信號進行格式轉(zhuǎn)換、廣播節(jié)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(zhuǎn)換、復(fù)用、備份、IP輸入輸出等功能。

2.4.1? 節(jié)目備份設(shè)置

進入設(shè)備背板的滿足一定條件的兩個節(jié)目，可以進行1+1的節(jié)目備份切換。當(dāng)主路節(jié)目出現(xiàn)異常，節(jié)目有效碼率在設(shè)定的節(jié)目碼率上下限之外時，設(shè)備會自動切換使用備路節(jié)目復(fù)用輸出，以保證輸出不受影響。

復(fù)用器3、復(fù)用器4、復(fù)用器5分別設(shè)置了節(jié)目備份，圖4以復(fù)用器4為例說明設(shè)置節(jié)目備份的具體步驟，復(fù)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(jié)目備份，卡3為主節(jié)目、卡6為備節(jié)目。

2.4.2? 輸入端口備份設(shè)置

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

圖1中復(fù)用器6、復(fù)用器7，圖2中的數(shù)碼微波適配器3/4，分別設(shè)置了輸入端口備份，其中復(fù)用器6的網(wǎng)口3和網(wǎng)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(wǎng)口3的端口為主、網(wǎng)口4的端口為備。

2.4.3? 輸出端口備份設(shè)置

兩個網(wǎng)口之間互相通信，獲取對方的工作狀態(tài)，然后主網(wǎng)口根據(jù)狀態(tài)進行仲裁，給自己和備網(wǎng)口發(fā)送命令控制開關(guān)實現(xiàn)備份。當(dāng)主路設(shè)備端口異常后，會通知備路設(shè)備，按照設(shè)置的切換模式進行主備切換。復(fù)用器6、復(fù)用器7設(shè)置了輸出端口備份。

2.4.4? 編解碼網(wǎng)管系統(tǒng)

為了便于對編解碼設(shè)備進行統(tǒng)一管理，在編解碼網(wǎng)管主機上安裝eManager監(jiān)測控制系統(tǒng)，EMR后臺軟件嵌入在網(wǎng)絡(luò)管理軟件eManager中，同網(wǎng)絡(luò)管理軟件使用同一SNMP通信協(xié)議，可以在安裝網(wǎng)絡(luò)管理軟件的同時，達到管理EMR的目的，編碼網(wǎng)管系統(tǒng)界面如圖3所示。

2.4.5? 設(shè)備圖紙整理

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

3? 結(jié)? 論

施工完成后，更新了編解碼復(fù)用設(shè)備和切換設(shè)備，所有播出監(jiān)測的傳輸碼流和下信號臺站解碼信號變?yōu)镮P信號流，滿足了IP微波對傳輸與監(jiān)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(tǒng)更加安全可靠。項目組的各位同志從初期設(shè)計規(guī)劃、中期設(shè)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(shù)水平和業(yè)務(wù)能力均得到了較大的提升。在此系統(tǒng)的實施過程中，我們對微波首站全部相關(guān)的設(shè)備重新進行了更加科學(xué)合理的布局、連線，并添加數(shù)碼網(wǎng)管系統(tǒng)，做到對編碼復(fù)用設(shè)備進行統(tǒng)一監(jiān)控管理、業(yè)務(wù)管理、配置管理等，從而使微波首站的編解碼設(shè)備管理做到更加系統(tǒng)、專業(yè)，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。