SDI、AES信号的故障检测机制在山西地球站的具体应用

+ 石永录 刘春辉 刘鹏 （山西广播电视台卫星传输中心）

SDI、AES信号的故障检测机制在山西地球站的具体应用

+ 石永录 刘春辉 刘鹏 （山西广播电视台卫星传输中心）

针对地球站遇到的前端信源冗余切换部分和码流切换部分的问题，测试与调试了SDI、AES信号源切换的条件设置，实现了前级信源平稳切换的目标。本文针对信号源各项故障检测机制进行了阐述。

信源；SDI；AES；平稳切换；条件设置

0 引言

山西广播电视台卫星传输中心于2017年4月10日至2017年6月25日，对山西卫视上行站的系统进行了系统改造，系统改造包括前端信源、码流切换处理、上行调制变频、功放输出等重要的链路改造，同时也对传输中心内的监测系统也做了大幅度的更新与改造。

系统改造完成后，整个地球站上行系统实现了从前端信源一直到天线输出整条链路各个环节的冗余备份链路系统，提高了整体上行链路的系统可用性。

在实施改造的过程中，为了实现链路中前端音视频输入信源自动切换的功能，实现输入信号源切换的平稳、安全性，针对信号源切换的条件设置均进行了细心的测试与调试，最终选择了一种比较适用于地球站上行链路工作条件的参数配置，使SDI数字视频源及AES数字音频源的切换都可以按照设计要求实现；下面我就针对系统改造中信源切换中切换条件的设置做一个比较详细的阐述，供同行们在遇到相同的问题时参考。

1 正文

一、山西地球站前端信号源连接方式

图1

山西地球站前端输入信号源主要换包含SDI视频信号源与AES信号源；SDI信号包含山西卫视节目，AES信号包含山西综合广播节目，该两路节目在地球站内完成数据编码，从输入信号源到编码器的系统连接图见图1，其中SDI视频输入源包括电视光缆接收A、电视光缆接收B和电视微波接收三条路由的输入信号；同样AES数字音频信号也包含广播光缆接收A、广播光缆接收B和微波广播接收三路，具体的切换方式是通过两个级联的二选一切换开关实现三路信号源的冗余备份。

SDI和AES信号的输入均需要不间断输入到后端编码器，从而发送给调制器等地球站上行链路进行发射；在信号源切换开关的两级切换上均应该采取正确的检测机制，来识别包括音视频格式错误、黑场、静帧/静音、左右声道不匹配等故障状态，实现自动切换，

二、SDI信号源切换器的切换条件设置：

SDI信源切换开关具有多项检测机制，可以对两个SDI输入信号进行多项检测，并根据输入信号的告警状态，进行自动切换，实现SDI信号的切换输出，保证正常的SDI音视频传输；如果参数设置不正确，或不完全，会出现SDI信号故障不切换、黑场不切换、静帧故障不切换等各种不正常的工作状态，从而导致上行播出系统出现视频中断的情况；下面就如何正确进行SDI信源切换开关的切换设置，进行详细的分析。

图2

A.SDI信号源切换器的检测项目截图见图2：

B.SDI信号源切换器的检测项目具体含义：

Input Video Error:输入视频错误

Input Format Mismatch:输入格式不匹配

Input Timing Error:输出信号与视频输入信号的时间偏移超过2线

Input Black：输入黑场；

Input FreezeDetect:静帧检测，数字视频应和音频静音检测将该项检测的门限值设为0；

除了对视频信号的故障检测之外，其中还有对SDI信号中嵌入音频的检测项，对音频的检测项包括Input Audio Group Presence、Input Audio CH Silence两项，分别是输入音频组丢失和静音检测，用户可以根据自己的需求，开启嵌入数字音频的告警检测项；

Input Audio Grp X Presence: 输入音频组丢失检测

Input Audio CH Silence: 输入音频通道静音监测

C.检测项推荐参数设置：

1.Input Video Error：

错误级别：1级（最高级别）；

检测时间：0.05秒；

2. Input Format Mismatch：

检测时间：0.5秒

视频格式：SD

3.Input Timing Error：

激活该项检测，无具体参数设置；

4. Input Black：黑场检测

threshold(黑场检测的信号电平值): 10mV

Set Duration（黑场检测时间）:1秒

5. Input FreezeDetect：静帧检测

门限参数（Threshold）：0

Set Duration（告警检测时间）：10秒

Clear Duration（告警恢复时间）：2秒

6. Input Audio Grp X Presence: 输入音频组丢失检测

Level: 2（SDI嵌入数字音频，电视伴音，告警级别比视频低）

Duration: 10秒

7. Input Audio CH Silence: 输入音频通道静音监测

Level: 2

Threshold: -80dB

Duration: 10秒

图3

三、AES数字音频信号源切换器的切换条件设置：

A.AES数字音频信号检测项

AES数字音频切换器的输入告警检测项较多，分为了AES、LEVELS、DYN、META、GLOBAL等几个检测类别，如图3，在每个类别下均有一些检测项。

B.数字音频告警检测项的具体含义：

1.AES ------ AESCarrierAlarm：AES载波告警检测，该项为最基本检测项，始终处于开启检测的状态；另外载波检测可以开启或关闭奇偶校验、CRCC校验、有效性和是否48KHz的详细检测内容；

2.AES ----- Audio Type alarm：音频类型告警检测；切换开关可以检测音频输入是否是以下格式：PCM、Dolby-E、Dolby Digital AC3、Non PCM；

3.Levels ------ Overload alarm：信号过负荷检测，用来检测削波失真；

4.Levels ------ Max Level alarm：最大电平检测，用来检测过高的平均电平值；

5.Levels ------ Min Level alarm：最小电评检测，用来检测过低的平均电平值；

6.Levels ------ Silence alarm：静音检测；

7.DYN ------ Low Dynamics alarm：低动态检测（最大值和最小值的差），可以用来检测强噪声、持续测试音和信号过调；

8.DYN------AES Imbalance alarm：不平衡检测；可检测立体声源的两通道的不平衡。该故障的发生一般是由于接线问题，或者是不正确的强度调节。

9.DYN------AESPhase alarm：两声道相位连续不匹配告警，错误的接线和录制问题会引起此告警；

10.DYN------AES Stereo Width alarm：当立体声带宽在门限值以下，持续时间超过一个指定的时间时，产生此告警，一般用于单声道检测（实际信号是立体声）。由于噪声通道可以增加信号额外的带宽，所以要根据音频传输链路的实际情况来精确的设定门限值。

C.检测项推荐参数设置：

1.AES ------ AESCarrierAlarm：

告警级别：级别1（最高级） 检测时长：5秒

2.AES ----- Audio Type alarm：用户根据自己的音频格式进行选择；

3.Levels ------ Overload alarm：

门限:-2 dBFS Duration:5秒

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

门限（dBFS）：-17（设置信号强度在-20dB到0dBFS之间） 检测时间：5

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

门限（dBFS）：-30（设置信号强度在-40dB到-20dBFS之间）； 检测时间：5

6.Levels ------ Silence alarm

门限(dBFS)：-60（设置静音告警的信号强度门限值-80到-40dBFS） 检测时间：5

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

门限：8dB 检测时间：5秒

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

门限：5dB 检测时间：5秒

9.DYN------AESPhase alarm

门限：120度 检测时间：5秒

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

门限：7 检测时间：5秒

2 结论

综上所述，可以看出无论是SDI信号还是AES信号，切换器均具有对各种故障情况的检测机制，其中最重要的检测项包括：

SDI信号/AES信号状态

视频黑场

电视伴音静音

AES输入静音

只要在切换开关上开启以上SDI与AES信号的检测设置，系统就可以很好地完成SDI信号源与AES信号源的自动切换功能。

因为各地的节目不同，前端信号源的制作、链路传输设备均不同，所以各地球站需根据自身实际输入信号源的情况，决定是否全部开启以上故障检测项或仅开启部分重要的检测，同时各告警检测项的具体门限值和检测时长也要根据实际输入信号源的情况做出相应地调整。

3 结束语

以上卫星上行站信号源切换的具体实现办法和参数配置是我卫星传输中心在实际的信号传输链路中经过验证和测试的，实践证明效果良好，可有效避免各种音视频输入源的问题，完成信号源的自动切换功能，仅供同行和兄弟台站参考。