衛(wèi)星地球站智慧運(yùn)維平臺建設(shè)

拜娟娟

（河南廣播電視臺衛(wèi)星傳輸中心，河南 鄭州 450000）

0 引 言

為了貫徹落實(shí)國家新發(fā)展理念和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略要求，國家廣播電視總局積極推進(jìn)“智慧廣電建設(shè)”。根據(jù)國家廣播電視總局62 號令中關(guān)于衛(wèi)星地球站的相關(guān)運(yùn)維要求可知，衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)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(wèi)星地球站不斷迎接高速發(fā)展的數(shù)字化、信息化、智能化時代帶來的挑戰(zhàn)，需緊跟時代發(fā)展步伐，積極探索地球站智慧化運(yùn)維平臺的建設(shè)[1]。衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備集成度高、鏈接節(jié)點(diǎn)眾多、運(yùn)行數(shù)據(jù)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(zhǔn)確排查到故障點(diǎn)和及時處理故障，從而嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，組建一套設(shè)備自動化程度高、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測實(shí)時性強(qiáng)、故障點(diǎn)分析判斷準(zhǔn)確、故障告警及時、故障自動處理響應(yīng)速度快、整體運(yùn)維管理智能性強(qiáng)的衛(wèi)星地球站智慧運(yùn)維平臺很有必要。

1 衛(wèi)星地球站智慧運(yùn)維平臺建設(shè)目標(biāo)

衛(wèi)星地球站傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)覆蓋范圍廣、影響面積大，對傳輸設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和維護(hù)等級要求較高。一旦因為運(yùn)行穩(wěn)定性不夠、維護(hù)不力、故障排除不及時等問題造成節(jié)目劣播、錯播、停播等情況出現(xiàn)，將會形成大面積的惡劣影響，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。以保障地球站運(yùn)行智能化為導(dǎo)向，以高新技術(shù)為支撐，以所在地球站實(shí)際情況為基準(zhǔn)，建設(shè)一套標(biāo)準(zhǔn)化、一體化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的智慧運(yùn)維平臺十分必要。

該平臺可從衛(wèi)星傳輸設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行層面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)自動化收集、自動巡檢、故障預(yù)測預(yù)警智能化、故障準(zhǔn)確定位和自愈等功能；從衛(wèi)星傳輸設(shè)備和系統(tǒng)維護(hù)層面，可實(shí)現(xiàn)自動抄表、定期自檢、智能決策、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能；從衛(wèi)星地球站運(yùn)維管理層面，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、流程規(guī)范化、人員專業(yè)化、管理移動化等效果，從而加強(qiáng)衛(wèi)星地球站運(yùn)維和安全傳輸保障的能力，為安全播出提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

2 衛(wèi)星地球站智慧運(yùn)維平臺總體設(shè)計

從底層邏輯出發(fā)，智慧運(yùn)維平臺總體設(shè)計主要包含物理層、信息層、網(wǎng)絡(luò)層、管控層及顯示層，從設(shè)備自動切換、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)在線采集、鏈路系統(tǒng)運(yùn)行情況監(jiān)管、數(shù)據(jù)流標(biāo)準(zhǔn)化檢測，到分類監(jiān)控、統(tǒng)一顯示管理，全面實(shí)現(xiàn)上行傳輸業(yè)務(wù)的自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，完成衛(wèi)星地球站的智慧運(yùn)行，借助智能化的設(shè)備和工具，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星地球站的智慧維護(hù)[3]。

物理層主要實(shí)現(xiàn)全鏈路的自動切換，從關(guān)鍵設(shè)備到系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)自動化切換和遠(yuǎn)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(jiān)測和管理。網(wǎng)絡(luò)層的主要任務(wù)是將從設(shè)備和系統(tǒng)采集來的數(shù)據(jù)信息以IP數(shù)據(jù)流的形式匯集到專屬服務(wù)器進(jìn)行整理、分析和存儲等處理后，形成化統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的數(shù)據(jù)信息，便于實(shí)現(xiàn)對設(shè)備和系統(tǒng)的遠(yuǎn)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(jiān)測管控、動環(huán)、供配電、模擬演練培訓(xùn)和媒資料管理等各個系統(tǒng)進(jìn)行管控，將管理任務(wù)細(xì)化到子系統(tǒng)，便于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理。顯示層主要用于對監(jiān)控數(shù)據(jù)的可視化展示、視音頻監(jiān)測對象的實(shí)時呈現(xiàn)、管控界面的實(shí)時展示等方面[4]。

3 衛(wèi)星地球站智慧運(yùn)維平臺具體實(shí)現(xiàn)

衛(wèi)星地球站技術(shù)系統(tǒng)由信號源、上行傳輸、天饋線、信號監(jiān)測、動環(huán)及輔助等系統(tǒng)組成，涉及的設(shè)備種類繁多，銜接環(huán)節(jié)眾多，運(yùn)維工作繁重。一旦運(yùn)維不力，造成的后果極其嚴(yán)重。建設(shè)重點(diǎn)在完成設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行的智能化設(shè)計、維護(hù)管理的智能化建設(shè)兩個方面。智慧運(yùn)維平臺的實(shí)現(xiàn)由全鏈路自動化系統(tǒng)、綜合監(jiān)測系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)和數(shù)字化運(yùn)維管理系統(tǒng)等四個方面統(tǒng)一完成，各部分之間既相互獨(dú)立又有機(jī)統(tǒng)一。

3.1 全鏈路自動化系統(tǒng)

全鏈路自動化系統(tǒng)從底層邏輯實(shí)現(xiàn)運(yùn)維對象的自動化，主要在上行播出系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動化，是智慧運(yùn)行的硬件基礎(chǔ)[5]。

在上行播出系統(tǒng)中，通過對適配器、復(fù)用器、調(diào)制器、上變頻器、高功放及天線等關(guān)鍵播出設(shè)備，以及信源、中頻、波導(dǎo)等切換開關(guān)的參數(shù)配置，實(shí)現(xiàn)單機(jī)出現(xiàn)問題時能自動切換至備用設(shè)備且正常運(yùn)行。此外，上行傳輸系統(tǒng)采用雙系統(tǒng)雙鏈路，即1 ∶4 的鏈路設(shè)計方案，通過系統(tǒng)切換可真正實(shí)現(xiàn)1 ∶4 的全鏈路自動切換。而在供配電系統(tǒng)中，兩路外電可以實(shí)現(xiàn)自動切換，關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)的供電可通過靜態(tài)切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動切換，主備不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）供配電系統(tǒng)也可自動切換。

3.2 綜合監(jiān)測系統(tǒng)

綜合監(jiān)測系統(tǒng)的重點(diǎn)在于全鏈路和多維度監(jiān)測，是運(yùn)維數(shù)據(jù)采集的重要環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)通過對衛(wèi)星傳輸全鏈路各個環(huán)節(jié)的監(jiān)聽監(jiān)看，對關(guān)鍵設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)自動偵測異常，智能定位故障點(diǎn)，自動記錄故障信息、自動處理和存儲視音頻數(shù)據(jù)，及時觸發(fā)告警。具體實(shí)現(xiàn)是通過同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）環(huán)網(wǎng)監(jiān)測、視音頻信號多畫面監(jiān)測、信號調(diào)度監(jiān)測和功率自動增益監(jiān)測等系統(tǒng)一起完成全鏈路數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測與預(yù)警。各種監(jiān)測系統(tǒng)在邏輯上相互關(guān)聯(lián)，功能上相互補(bǔ)充、互為備份。

3.2.1 SDH 環(huán)網(wǎng)監(jiān)測

目前，衛(wèi)星地球站的節(jié)目信號多采用SDH 光纖環(huán)網(wǎng)完成傳輸。建立SDH 環(huán)網(wǎng)監(jiān)測，能實(shí)時監(jiān)看環(huán)網(wǎng)線路通斷及光端機(jī)運(yùn)行情況，及時給出相應(yīng)的告警，確保信號源能通過安全的傳輸線路傳輸至衛(wèi)星地球站。

3.2.2 視音頻多畫面監(jiān)測

視音頻多畫面監(jiān)測使用BHA31 和BHQP41兩塊監(jiān)測板卡、四臺專屬服務(wù)器、一臺千兆交換機(jī)、視音頻解碼器、大屏顯示器等硬件設(shè)備和一套TrinityAres 軟件，形成一套TrinityAres 多畫面監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對13 路ASI 信號、15 路QPSK信號和1 路頻譜儀VGA 信號進(jìn)行可視化監(jiān)聽監(jiān)看。同時，該系統(tǒng)支持碼流表格深度解析、數(shù)據(jù)廣播和EPC信號解析，具有總帶寬、空包率、有效帶寬、PID 帶寬統(tǒng)計等功能，可對TS 流進(jìn)行TR101-290三級錯誤監(jiān)測及告警，實(shí)現(xiàn)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(diào)度監(jiān)測

信號調(diào)度系統(tǒng)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(jiān)測調(diào)度。該系統(tǒng)將所監(jiān)測的信號通過視音頻解碼器按需分配給大電視墻主監(jiān)視器、監(jiān)聽音響、碼流分析儀和頻譜分析儀，可監(jiān)聽監(jiān)看任意節(jié)點(diǎn)的視音頻信號，還可為頻譜儀選擇監(jiān)測信號。同時，頻譜儀的監(jiān)測信息也會送入博匯監(jiān)測系統(tǒng)。

3.2.4 功率自動增益系統(tǒng)

為有效降低非法干擾，廣播電視衛(wèi)星地球站均配備功率自動增益系統(tǒng)，主要通過自動及時的功率提升實(shí)現(xiàn)抗干擾的效果。該系統(tǒng)通過監(jiān)測高功放實(shí)時運(yùn)行參數(shù)、異地接收載噪比和自環(huán)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(wǎng)管系統(tǒng)

網(wǎng)管系統(tǒng)主要對上行鏈路中的每個節(jié)點(diǎn)、設(shè)備狀態(tài)和信號流程，供配電系統(tǒng)實(shí)時運(yùn)行情況，及機(jī)房環(huán)境實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測和管控，具有高度集成化、全鏈路監(jiān)控自動化和故障處理智能化的特點(diǎn)。該系統(tǒng)采用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)，以IP 流的形式，將每臺設(shè)備的參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、控制狀態(tài)和告警信息等，通過網(wǎng)管交換機(jī)送至網(wǎng)管服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一匯總，最終通過網(wǎng)管管理軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、數(shù)據(jù)顯示、日常監(jiān)測、故障判斷及告警、故障自動處理和設(shè)備遠(yuǎn)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(qū)。

（1）上行鏈路監(jiān)測控制區(qū)，主要完成上行全鏈路的監(jiān)測和自動化控制操作。上行鏈路采用雙路雙系統(tǒng)交叉式鏈路設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了多路信號源切換、中頻設(shè)備交叉鏈接、主備鏈路各環(huán)節(jié)設(shè)備自動切換、主備系統(tǒng)自動切換（未使用）等功能。尤其是遇到鏈路上出現(xiàn)交叉故障，系統(tǒng)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(yùn)用不同色彩區(qū)分設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)用不同的告警聲音區(qū)分告警級別。

（2）信息顯示區(qū)，主要完成對市電、UPS 電源、機(jī)房環(huán)境和同轉(zhuǎn)發(fā)器頻譜信號的實(shí)時動態(tài)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時告警并處理，還可對上行鏈路各設(shè)備參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程完成查看、記錄和修改等基本操作。

（3）告警信息記錄區(qū)，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(fù)的時間。同時，也為日后設(shè)備維護(hù)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(jī)，使其可隨時隨地知悉故障情況。

3.4 數(shù)字化運(yùn)維管理系統(tǒng)

數(shù)字化運(yùn)維管理系統(tǒng)側(cè)重于維護(hù)管理，本著節(jié)約、好用、易實(shí)現(xiàn)的原則，借助強(qiáng)大的釘釘企業(yè)版平臺，通過深度挖掘釘釘模塊功能，實(shí)現(xiàn)掌上智慧化的運(yùn)維功能。具體包含：掌上交接班功能，可充分劃分交接班責(zé)任，遠(yuǎn)程查詢交接班情況；定制檢修卡功能，能實(shí)現(xiàn)定時定人接收檢修任務(wù)，使業(yè)務(wù)落實(shí)到人；水印相機(jī)巡檢機(jī)功能，能使巡檢機(jī)結(jié)果帶有個人專屬水印，確保巡檢機(jī)制度落實(shí)到人；遠(yuǎn)程檢修功能，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時檢修指導(dǎo)，確保及時完成檢修；檢修記錄智能統(tǒng)計存儲功能，交接班提交的日常運(yùn)行數(shù)據(jù)、檢修維護(hù)的記錄數(shù)據(jù)和技術(shù)操作手冊電子數(shù)據(jù)等可分類實(shí)現(xiàn)云存儲。

4 結(jié) 語

衛(wèi)星地球站智慧運(yùn)維平臺建設(shè)有效解決了運(yùn)維過程的痛點(diǎn)問題，有效提升了衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的運(yùn)維能力和管理水平，大大提高了衛(wèi)星地球站的安全播出水平，為全面實(shí)現(xiàn)“智慧廣電”做出了一份貢獻(xiàn)。