卫星地球站业务演练系统模拟故障分析

2018-02-22徐明月

西部广播电视 2018年4期

徐明月

在广播电视的传输发射工作中，卫星地球站担负着将节目信号发送到卫星，使其覆盖到全国乃至全世界的每一个家庭的神圣使命。安全传输发射工作对于卫星地球站来说至关重要，传统的工作培训采用授课模式和问答模式，然而这些模式只能让一线工作人员储备更为丰富的业务理论知识，对提高处理播出异态的应急处置水平的效果并不十分显著。建立了业务演练系统后，值班员通过与工作环境完全一致的演练系统直面真实异态，可以迅速进入状态，综合判断，处理故障，值班员的工作能力得到了有效提升。

1 业务演练系统可以模拟的故障

业务演练系统由五个子系统组成，分别是模拟主播子系统，模拟备播子系统，模拟网络控制子系统，模拟监测子系统以及模拟业务仿真演练子系统。业务演练系统可以实现多种多样的异态模拟，在地球站日常工作中，对安全播出构成威胁的常见异态分别是卫星转发器受到干扰导致的异态、节目源故障导致的异态、设备故障导致的异态，下面介绍演练系统如何实现对这些异态的模拟，从而实现对一线技术人员进行培训、演练的功能。

1.1 干扰信号的模拟

阻塞式干扰和插播式干扰是卫星广播电视通信领域人为恶意干扰的主要形式。阻塞式干扰会导致接收黑场，插播式干扰会令接收电视直接接收到非法信号。

干扰方通过大功率干扰信号对我方卫星转发器的某一路电视载波进行的恶意干扰称为阻塞式干扰，频谱表现形式通常为一个单载波叠加在正常信号上。阻塞式干扰会使信号质量严重下降，误码率升高，造成载波信噪比Eb/N0低于接收机的解调门限，让下行接收的监看点出现黑场。当干扰信号功率足够高到强占了转发器的功率，将转发器推向功放的非线性区甚至饱和区，就会令该转发器上的所有载波受到干扰进而出现黑场现象。阻塞式干扰信号通常不携带伴音、图像信号，不会让下行监看出现非法画面。

阻塞式干扰的模拟通过模拟干扰单元来实现。将模拟干扰单元输出载波模式设置为单载波，开启模拟干扰信号，适当调整模拟干扰设备的衰减即提升干扰信号的功率，使模拟正常上行的节目载波信号信噪比低于接收机的解调门限值，下行接收监看黑场。

插播式干扰利用“功率掠夺”来插播非法信号，使下行接收端出现非法画面。插播式干扰使用调制波，其调制波携带一定的伴音、图像内容。

干扰方发射一个调制波信号，这个调制波信号与正常上行节目参数相同，然而携带的内容码流是非法信号，当这个非法信号的功率高于正常上行信号功率一定值甚至可以露出非法信号的时候，正常上行节目载波被淹没在噪声中，载噪比会恢复正常，误码率告警就会消失，此时接收机会锁定到非法信号上解出非法图像、声音，也就是干扰信号已经高于接收机解调门限值，于是下行接收会接收到非法信号。

插播式干扰的模拟，通过模拟干扰模块来实现。引入一路与模拟正常上行的节目源不同的节目作为模拟非法节目，将模拟干扰设备的衰减置为最大功率上行，其功率压制模拟正常节目功率实现了插播式干扰的模拟。

1.2 节目源故障的模拟

在地球站的工作系统，节目源作为最前端的传输起点，一旦中断会直接造成传输信号中断，无法实现信号的上行，产生播出事故。节目源分一主一备，主要作用就是保障当主路节目源中断时，备路节目源能立即切换代替主路节目源。当主路节目源中断时，主路节目源监看点、调制器中频输出监看点、下行监看点均会中断，因为在地球站的链路系统中所有一主一备的设备均默认为主路输出。当备路节目源中断时，仅本路节目源监看点会中断。若主、备节目源均中断，则主路节目源监看点、备路节目源监看点、调制器中频输出监看点、下行监看点均中断。日常工作中，会遇到节目源中断或闪断的现象。

要模拟节目源中断，则需中断节目源的输入信号。演练系统的主备路节目源均引自地球站某一套节目的监看，则应断开该套节目通过功分器分给演练系统的那一路信号输入，即可成功实现节目源的中断。

1.3 设备故障的模拟

设备故障主要是指上行链路上的重要设备，播出环节的设备一旦产生故障其后果影响是非常严重的。常见的故障点是码流保护切换开关、上变频器和高功率放大器。

码流保护开关的正常运行保证了节目源信号的正常稳定，它主要对输入的主备信号源进行实时监测，当主路信号出现异态时，能够零秒切换至备路输出。码流保护切换开关可能发生的故障是无输出信号，即没有输出信号给调制器，导致调制器无输入。此时，需要断开码流保护切换开关的主路节目源、备路节目源的输入，令其无输出。在监看点的具体表现为调制器中频输出监看点中断、下行监看点中断，实现对故障的模拟。

上变频器是上行链路中的重要设备，根据上变频器属性和实际工作经验总结，上变频器故障分为两种。第一种是通讯故障，即主用上变频器与网控系统突然失联，无法通过网控系统对主用上变频器进行状态查询以及任何操作。通讯故障的实现需要中断上变频器与网控系统通信的串口服务器的信息传输。通讯故障对节目监看没有影响，因为上行通路依然正常工作，只是用以控制设备的网控系统与其联络不上，此时模拟网控系统操作界面上会发出声、光告警。上变频器第二种故障是工作人员通过网控系统对上变频器下达射频开启的指令时，上变频器故障没有执行射频开启命令，也没有切备机，或备用上变频器也发生故障，没有输出信号，导致上行信号中断，载波跌落。这种故障通过给主用上变频器和备用上变频器同时断电来实现。

在地球站上行系统中，高功率放大器的作用是传输射频信号。高功率放大器的常见故障主要分两种：一种是主用高功率放大器通信告警，即与网控系统失联；另一种是失去上行能力，无法输出信号，导致节目载波跌落。

高功率放大器通信告警故障通过切断高功率放大器与网控系统通信的线路来实现。通讯告警不会对电视墙的监看造成任何影响，因为此时高功率放大器还在正常工作，上行链路依然正常，只是高功率放大器与网控系统的数据传输出了故障，此时网控系统会发出声、光告警。

高功率放大器失去上行能力故障需要对高功率放大器进行射频禁止操作。首先将高功率放大器的控制模式改为手动，然后执行射频禁止命令。此时，电视墙监看上的下行大天线监看、下行小天线监看均中断。

在地球站日常工作中，一线工作人员通过网控系统进行诸多操作，如设备状态的查看、对设备的远程操作等等，网控系统一旦出现故障，就意味着工作人员只能到设备本地去执行操作，十分不便，同时也大大增加了操作时间，对以秒计的安全播出构成了影响，而且本地操作的话误操作风险巨大，一旦操作失误，其后果不堪设想。网控系统最常见的异态是通信故障，表现为无法在浏览器界面上对设备发出指令。此异态实现的方法有两种：一种是直接将网控通讯设备断电，另一种是断开网控通讯设备LAN口输出网线，直接切断通讯。