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摘要：本文對南岳高山發射臺傳統的信號傳輸與監測系統存在的問題進行了分析，闡述了基于ip信號的傳輸與檢測系統的設計方案，介紹了方案的主要功能以及實際應用的情況。

關鍵詞：廣播電視信號；方案；存在問題；IP信號的傳輸與監測系統應用

1引言

南岳電視調頻發射臺是湖南省高山骨干臺之一，自建臺以來，承擔著中央、省、市廣播電視節目的轉播任務，為全省三分之一的人民提供服務。同時，南岳電視調頻發射臺還是湖南省重要的微波中繼站。南岳發射臺在2014年開始啟動新鐵塔新機房建設工作，于2018年破土動工，2019年9月整體完工。在南岳高山環境下，傳統的信號傳輸監測系統已無法滿足現有的業務需求，主要存在如下四個問題。（1）受極端天氣影響較大。臺站碰到雷雨天氣，尤其是遭遇強雷電時，容易造成電壓波動，造成設備損壞、信號源惡化或中斷，給安全優質播出帶來嚴峻挑戰。（2）傳統監測系統可靠性差，容易造成錯播、插播、誤判，主要表現在：技監手段單一，僅局限于監測視音頻，且監測環節少；湖南廣播與電視模數轉換步調不一致，短時期仍處于模數共存的過渡期，由于基帶信號不同，導致監測不便；環境、電力、機房設備關鍵數據無法實現集中智能監控。（3）信號系統靈活性差，不利于業務的拓展。傳統的監測系統新增節目時，必須新增相關的配套設備、線路，成本高，處理復雜。（4）與未來發展趨勢不符，無法與5G廣播、CDR數字音頻廣播實現無縫對接。基于上述原因和《廣播電視安全播出管理規定》（第62號令）的要求，立足當前，著眼未來，建設一個適合新時代廣播電視傳輸的發射機房，建設一套融合全IP信號處理與監測系統已刻不容緩。

2基于IP信號的傳輸與監測系統的實現

2.1IP信號的傳輸系統

2.1.1主備IP加非IP的災備基帶信號傳輸保障系統

根據臺站某一時間段持續遭受強雷擊的實際情況，專家組評估了自然災害等極端天氣的破壞強度，經設計人員反復研討，在前期搭建的外部、內部安全物理防雷系統的基礎上，根據臺情設計出確保IP信源安全傳輸的新方案，不僅對傳輸鏈路關鍵單節點設備重點防護，還通過碼流、設備、端口、信號源等多重備份機制，提升系統的可靠性。省臺DTMB信號傳輸處理流程如圖1所示。目前，湖南臺DTMB采用電信光纖、聯通光纖和數字微波這3路無交叉節點的組播信源、3路組播IP，經IP切換，作為主路IP進入發射機激勵器；同時從核心交換機取一路微波組播IP，通過SFP光模塊直通輸入至接入交換機，作為發射機激勵器備路IP信號。考慮到強雷擊對設備的影響，我們還將一路IP信號源在源頭適配成ASI碼流信號，作為災備信號，送到發射機激勵器的ASI端口。在遭遇持續強雷擊時，如單一節點IP切換開關損壞，可切斷該設備電源，這樣激勵器主IP口輸入信號中斷，激勵器會立即將直通IP信號自動倒換至激勵器備IP口，確保安全播出。如果主備IP都中斷，直通ASI碼流信號自動倒換至激勵器ASI口播出，既避免了IP域崩潰對安全播出造成的影響，又確保了關鍵設備的安全。

2.1.2基帶信號的傳輸保障

為確保信號傳輸過程中優質無損，采用既隔離電力波動又防雷的光纖傳輸，是較好的選擇。信號源傳輸系統方面，我們考慮采用數字發射信號，根據總設計原則，將所有IP信號源經IP切換后，通過SFP光模塊傳輸至發射機房的數據交換機。在光發端，SFP光模塊實現IP信號的光電轉換；丞播光端機實現ASI碼流信號光電轉換，對于AES數字音頻信號則采用AES光端機完成光電轉換；而模擬音頻信號，則采用模擬光端機完成光電轉換，通過光纖傳輸后，接收端由對應的光收設備將其轉換成電信號，再送入主備激勵器。臺站各基帶信號采用電光傳輸的示意如圖2所示。根據臺站業務可拓展性需求，在臺站IP化信號系統設計時做了帶寬冗余設計，預留一定帶寬余量的同時，還為以后新增數字廣播電視頻點預留了接口，在線路不改變的情況下，通過軟件配置收流，即可靈活滿足新增頻點信號的接入。

2.2IP信號的監測系統

IP信號監測系統包括碼流、視音頻監測單元和智能維護管理單元等。

2.2.1碼流、視音頻監測單元

新機房的信號監測系統IP化后，主路采用多畫面監測系統碼流分析儀與矩陣調度碼流輔助監測系統相結合，由多畫面監測系統實時監測整個傳輸系統所有信號的傳輸與質量；在播出空收信號監測方面，按主路和輔路并行監測兩條線，同時主輔路相互佐證思路設計，給信號傳輸發射提供更可靠的監測依據與保障。不同環節的信號監測如圖3所示。設計時，充分考慮監測人性化與智能化，要求主路按被動監測需求，取各信源信號、切換器切換后信號、近端空中接收、遠端空中接收等4個環節的信號送入板卡，各類采集板卡則完成信號采集、編碼并轉換成統一的TSoverIP格式，送入博匯多畫面監測系統，通過軟件實現IP解碼后，實時監測并顯示在大屏上。考慮大屏空間有限，無法滿足所有節目內容都上大屏顯示，以及極端天氣空收信號電平偏低等造成監測誤告警，因此要求備路按主動監測的需求，依照主路的設計，同樣將4個環節的信號送至IP矩陣進行調度，當主路被動監測發現某環節信號告警故障時，采用手動調度的形式，把IP信號調度輸出送入（非軟件解碼）IP碼流分析儀和柯維新IP解碼器，進行碼流分析和信號監聽監看；同時，還通過機頂盒接收射頻信號解碼出SDI信號，直接送入大屏監測顯示，通過雙重手段來檢驗主路被動監測的準確性。其次，根據臺站實際，加入了遠程監測的設計。我們在衡陽市區辦公樓增設了空中信號監測系統，在屋頂安裝了空收天線，接收空中射頻信號送入采集板卡，轉換成IP信號后，通過公網回傳到高山機房，與其他環節信號實時比對，通過微變化，幫助臺站提前預判發射系統和天饋系統的隱形故障。

2.2.2智能維護管理單元

智能維護管理單元包括設備與信號智能管理、故障智能分析和無紙化辦公APP。

（1）設備與信號智能管理

設備和信號信息化管理引入了二維碼管理體系，通過二維碼，實現對機架、設備、線纜的添加、修改與刪除；數字電視前端可將每臺設備、每根線纜、每個機柜等全部賦予二維碼，并在每個二維碼中填入各參數信息，通過二維碼傳輸介質，將所有系統信息自動傳至核心數據庫。通過各環節數據的特點，可以實現自動生成節目路由，形成信號流可視化拓撲圖。線纜二維碼包括此線纜兩端名稱、線纜內信號的名稱及去向；設備二維碼包含此設備的網管信息和設備的運行狀態。

（2）故障智能分析

新機房監測系統IP化后，除監測信號流數據外，還可監測機房內各類設備以及環境系統數據。因數字化設備開放了網管協議，運維人員既能通過網管IP在內網電腦登錄設備進行管理，又能使所有設備通過接口協議，實時自動獲取數據及告警信息。綜合網管平臺主界面在大屏中，可集中分類顯示設備的關鍵數據，包括電視/廣播各發射系統功率、電力系統電壓電流、多工系統功率駐波、機房環境溫濕度數據等。故障智能分析單元通過采集整條傳輸鏈路上的設備網管告警，可智能分析此設備輸入、輸出信號是否正常，并結合設備與信號進行統計、分析、判斷。以組播2號流的“中央少兒頻道節目信號靜幀”為例，綜合網管平臺通過故障智能分析統計，在主界面“設備、節目層監測”的餅形區內，監測設備紅色告警，同時在底部黃色三角形區監測高亮告警，值班員可通過點擊“高亮三角形”，進入綜合網管告警查詢二級界面，即可查詢到具體告警信息，幫助維護人員精準定位故障部位，快速處理。

（3）無紙化辦公APP

根據高山臺站的實際與未來發展需求，結合信號監測系統和設備網管系統，建立了數字機房值班管理系統和移動APP，主要包括資產管理、臺站辦公管理、播出監測管理、維修跟單4大模塊。資產管理分為機房管理、設備物資管理（含資產信息、運行故障記錄、維修記錄、資產流動記錄等）和二維碼掃描管理；臺站辦公管理主要用于辦公室文件發布、會議通知、假期管理等；播出監測管理分值班員機房巡查記錄考勤、數據采集、設備報警；維修跟單主動推送系統告警，全面描述報警的原因和可能造成的影響，同時提供解決方案和操作建議，在系統生成問題處理流程單后，主動推送給相關人員跟進、處理故障。播出數據和辦公管理通過防火墻和外網隔離，各功能根據訪客權限進行管理，引入雙重認證安全機制。無紙化辦公的應用，經濟且實時高效，簡化了流程，提升了臺站維護管理水平。

3結語

伴隨5G新時代的來臨，應急通信業務日益重要，湖南廣電無線公益事業秉承優質深度覆蓋目標，助推各骨干高山臺站新時期全數字化轉型。南岳臺機房IP化改造后，節目信號傳輸實現信源、碼流、端口多重備份，采用光纖傳輸防雷、隔離電力波動；監測系統實現主輔監測互證，全鏈路監測，通過微變化提前預判故障；綜合網管平臺堅持智能化和節能環保原則，借助二維碼技術和數據存儲技術，實現機房可視化集中管理和智能維護。項目運行一年多來，系統安全可靠，維護智能高效，值班運維壓力大幅減小。在安全優質播出等級大幅提升的同時，為高山臺站向大數據、5G數據廣播等增值業務的拓展創造了有利條件。

作者：許娟 何雨 單位：南岳電視調頻發射臺