探析上行站同步信号源的自动切换及监控措施

李韫秋

（河南省广播电视发射台，河南 郑州 450002）

探析上行站同步信号源的自动切换及监控措施

李韫秋

（河南省广播电视发射台，河南 郑州 450002）

在电视广播信号上星传输中，为保证传输系统的安全、稳定，需要在进入编码器前端应用码流切换器进入到上行系统，经卫星向各同步站提供同步信号源。如其出现问题将对整个同步系统运行造成直接影响。为此，必须重视和加强同步信号源的监控。文章基于电视广播信号传输情况，分析上行站同步信号源自动切换，并提出了针对性的监控措施。

电视广播卫星；上行站；同步信号源；自动切换

1 关于电视广播的信号传输

在电视广播音频传输系统中一般涵盖数字音频、传输网络及传输流（Transport Stream，TS）3类信号[1]。基于发射功率层面，电视广播数字卫星系统相比传统的卫星通信系统更大[2]。在一般情况下，该系统的发射功率在100～250 W卫星通信系统一般在8～20 W。

在电视广播的数字卫星系统中，最为重要的组成就是地面引接电路及地球站。这两个是确保信号稳定和传输质量重要环节。另外，电视广播数字卫星系统还有广播电视控制中心、卫星、信号接收站及卫星控制站等。总之，和以往信号传输系统相比，数字卫星系统的信号传输更稳、质量更优、功率也小、且传输容量大，并且具有较强的抗干扰性能。

2 上行站同步信号源的音频编码前自动切换

2.1 关于音频编码前端系统

音频编码前端的功用主要是完成音频信号压缩编码、TS配置、节目再用等操作，是整个信号传输系统的一个核心，为有效提升系统的稳定性、安全性通常应用主备编码TS流的自动切换方式，其构造如图1所示。

图1 音频编码前端系统的构造

而为了更好地达成同步信号员的切换，需要保证判断信号（即AES与TS）的正常。在此系统中，主要通过同步TS流编码设备来监测音频的异常情况；而TS的异常则是通过ASI切换分配设备来实现，这两者一同配合来达成音频编码前端切换。

2.2 异常监测

2.2.1 音频方面

准确判断异常。如果符合以下情况中的1个就可判定音频存在异常：一是AES载波中断时间长于中断门限时间；二是音量要低于最小值，同时持续时间长于最长静音时间。可以看出，在音频的异常监测中涉及AES载波中断时间、最小音量值及最长静音时间3个参数。

确定好参数。一是AES载波中断时间，这一参数值设定在100 ms内为佳。二是最小音量值：通常电视广播数字音频信号参数设定为高于-40 dBFS的数值。三是最长静音时间，从实践情况下，在电视广播的语言类节目中如有停顿，会有较短时间为静音，根据实际情况一般设定在6～8 s。

2.2.2 TS流方面

（1）准确判断异常。如出现以下情况之一就可判定TS流存在异常：一是TS载波中断时间长于中断门限时间；二是在TS流中特定的PID传输间隔大于其最大传输间隔。

（2）确定好参数。一是TS载波中断时间，通常TS信号传输率在270 Mb/s左右，在1 ms内能够监测到27万多个载波周期，所以通常确定为几毫秒值。二是PID，TS流中涵盖多个PID值，但是在频率上是有所差异的，通常选取频率相对要高的予以监测，也就是音频或者视频PID[3]。三是PID最大传输间隔，依照PID监测到的速率来确定，假如所监测到的PID编码速率是256 kb/s，那么其平均传输间隔大约是5.8 ms，且要考虑到最大可能提升监测准确性，通常确定为50倍的平均传输间隔。

2.3 自动切换

在此系统中，主要有这几个信号监测点：一是主AES信号（节点1）；二是备AES信号（节点2）；三是主TS流信号（节点3）；四是备TS流信号（节点4）。对这4个点的运行状态进行监测来达成上行站同步信号源的自动切换，如均为正常状态，那么系统就会输出主编码设备发出的信号。

节点1异常。如果监测到节点1存在异常，而其余节点正常。那么系统运行流程就是：主编码设备对异常情况进行判断，本机发出告警提示→主编码设备修改输出主TS流待进行PID监测，故意引起主TS流异常→ASI切换分配器无法提取主TS流中待监测PID（编码设备已修改），并发出告警提示→因备TS流无异常，ASI切换分配设备达成自动切换，输出备TS流信号。

节点2异常。倘若节点2出现异常，其余节点无异常。这时不会进行切换，备编码设备和ASI切换分配设备会发出告警提示[3]。其流程为：备编码设备判断出现异常，并发出告警提示→备编码设备修改备TS流带进行PID检测，故意引起备TS流异常→ASI切换分配设备不能提取TS流中的待监测PID（编码设备已修改），并发出告警提示，不予以切换。

节点1，2同时异常而其余节点正常。那么这时不会进行信号源切换，主备编码设备和ASI切换分配设备都会告警提示。可以看出，倘若系统音频存在异常时，编码设备会通过修改输出TS流的PID提示ASI切换设备异常出现，进而达成自动切换。节点3异常而其余节点正常，则ASI切换分配设备会自行切换，并发出告警提示。节点4异常，其余节点正常，此时ASI切换分配不会自行切换，发出告警提示。在节点3和4一同发生异常，其余节点无异常时，ASI切换分配设备不会进行切换操作，同样是只发出告警提示。此种情况通常是编码设备的输出接口或者连接线缆受到损坏引起的。

3 上行站同步信号源的台站解码器自动切换

台站解码设备引输链路热备份自动切换机制，应用1台解码器接收多个传输网络的信号，同时进行信号状态的实时性监测，依照监测结果来达成信号的自动切换，可有效提升整个系统运行的稳定性和可靠性[4]。

输入信号监测切换模块通常是对不同接口适配后所输出并行TS流信号予以监测，倘若信号的同步持续时间不能超出时间门限，那么就会判定该链路已失效，监测模块就会依照设定的输入链路的主从备完成相应信号切换。

4 上行站同步信号源的监控

4.1 监测要求

电视广播数字信号的卫星传输监测的目的在于保证广播电视播出。在其上行站同步信号源的监控上，主要从这几方面进行：

（1）码流层及视频层。这两层所体现的环节主要是电视广播节目的编码、复用及信号传输复用。如果在这些方面出现传输误差，那么就需要应用码流分析仪予以监测。应用此种具备深度、全面分析功能的设备，能够快速找到错误所在的层次和位置，并进行确认，此外还可对传输流信号有无满足标准予以检验，确保信号可靠、安全。

（2）信道层。如果电视广播数字信号在卫星传输上行信道中发生异常，那么信道层中的监测系统就可在最短时间内作出针对性反应。

4.2 监控方法

4.2.1 常规监控技术及方法

在常规监控方式上，仍是以干扰信号采用为主要的观察方式，也就是通过人眼进行观察。此种监控方式存在不足，通常会造成信号源传输监测的疏忽。

4.2.2 信道监控技术

从当前实行的电视广播数字卫星信号传输标准看，我国在电视广播卫星信号传输系统中主要应用信道监测方法是针对这两个标准进行的。

（1）基于DVB-S标准的监控技术。该监控方法就是在DVB-S系统中应用内外码构成的两级联信道编码方式。其中，外码，就是“里德一索罗门”编码。如果电视广播数字卫星信号切换及传输中突然产生误码，那么就需要依靠外码予以纠正，有着重要作用。而内码，就是“卷积码”，它的功能相对更大，除可对本组内产生的误码予以纠正，倘若其他组也产生了误码，那么就可通过内码予以纠正。如果连续产生误码，能更为及时、有效地纠错，可应用交织设备把内、外码连接一块，进而对连续误码妥善分开，以达到接收端在接收信号时，如存在干扰信号，就能够及时有效的纠错。

（2）基于ABS-S标准的监控技术。该系统是我国设计的一个监控电视广播数字卫星信号传输标准系统。这是我国首个享有完全知识产权的电视广播卫星信号传输标准，且科技水平已经达到国际先进标准。其在技术设计上主要应用了信道编码，是相对低密度的奇偶校验码。在信号传输大幅提升信号传输能力，且对载噪比门限的要求不高。

5 结语

总而言之，为确保电视广播数字信号传输的准确稳定切换，须对整个上行站同步信号异常情况进行准确判断，这就需要对信号载波及内容进行有效监控。

[1]车晴，张文杰，王京玲.数字卫星广播与微波技术[M].北京：中国广播电视出版社，2003.

[2]刘洪才.广播电视卫星数字传输技术[M].北京：中国广播电视出版社，2003.

[3]杨刚，杨霏，刘晋，等.基于MPEG-TS技术的音频同步传输系统[J].广播与电视技术，2010（6）：96，98-100.

[4]刘凤霞.山西广播电视卫星地球站上行传输系统技术改造工程[J].广播电视信息，2012（5）：58-62.

Analysis on the automatic switching and monitoring measures of the synchronous signal source of the uplink station

Li Yunqiu
（Henan Provincial Radio and Television Transmitting Station, Zhengzhou 450002, China）

In the transmission process of television broadcast signal being sent to satellite, in order to ensure the safety and stability of transmission system, it is necessary to apply the video switcher onto the front-end of encoder to get into the uplink system, via satellite providing synchronous signal source to the synchronous station. If there are problems, it will directly affect the operation of synchronous system. Therefore, importance must be attached to and strengthen the monitoring of the synchronous signal source. Based on television broadcast signal transmission, this paper carried on the analysis of the upstream station synchronization signal source automatic switching, and put forward targeted monitoring measures.

television broadcasting satellite; uplink station; synchronous signal source; automatic switching

李韫秋（1983—），女，河南郑州，硕士；研究方向：广播电视覆盖。