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浅析DTMB监测平台系统的设计与实现

2018-05-03刘东亮张涵宇

电子制作 2018年7期
关键词:发射机机房传输

刘东亮,张涵宇

(河南省广播电视发射台,河南郑州,450000)

0 引言

随着广播电视技术的发展,广播电视原有的无线传输信号是模拟信号,这种模拟信号传输的画面质量远远不能满足人民群众对文化生活的需求,这就需要对原有的模拟电视无线传输系统,逐步更改为数字地面电视(DTMB),DTMB具有:传输效率高、抗多径干扰能力强、信道估计性能良好、适于移动接收等优点。为了保障DTMB信号的有效传输和终端用户接收,就必须建立一套系统对重要传输节点和运行参数进行实时监测,保证DTMB信号无差错、不间断、高质量的正常安全播出。

1 系统设计的总体思路

DTMB监测平台系统分为两部分:分别对卫星信号的监测和对光纤信号的监测。

系统主要实现的功能有:实现对央广节目的信源信号和解调信号监听监看、对解调信号进行数据监测。对央广节目发射机数据进行采集和监测,实现自动开关机和故障报警。实现两套央广发射机内部温湿度采集,烟感和浸水报警监测,馈管温度监测;对监控室和节传室进行环境监测,对节传信号市电停电报警监测,对稳压器UPS一体机数据监测,对央广节目信源流程进行监测和故障报警。所有的监测和报警最终将通过机房电视墙和控制台电脑显示出来。

2 系统模块论述

■2.1 信号源构成

每套节目都有两路信源,一路卫星信源,一路光纤信源。

卫星接收主要是从中星6B卫星上面把所需要的电视信号接收下来,该卫星波束可覆盖亚洲、太平洋及大洋洲,投入使用后,将为中国及亚太地区卫星通信广播市场提供优质、可靠的通信和广播传输服务。本设计主要接收的的有CCTV-1、 CCTV-2、 CCTV-4、 CCTV-5、CCTV-7 CCTV-9、CCTV-10、 CCTV-12、 CCTV-13、CCTV-15 等电视节目。

光纤信号主要接收的是大象融媒体所发射至SDH环网内的光纤信号。简单介绍一下SDH环网的基本工作原理:SDH(同步数字体系),根据ITU-T的建议定义,是不同速度数位信号的传输提供相应等级的信息结构,包括复用方法和映射方法,以及相关的同步方法组成的一个技术体制。

SDH网络具有链型、星型、环型、树型和网孔型等结构形式,其中双环结构是一种常用的形式,因为其具有自愈功能,所以能提供较高的可靠性。常用的有双光纤单向通道保护环和双光纤双向复用段保护环。 SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络,SDH不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。它可实现网络的有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能,能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护,因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点。

由于SDH环网的优越性,本台站的信号源也并入本地的SDH环网,这样就保证了光纤信号有效的、不间断的传输,同时也保证了对大象融媒体传输信号的实时监测。

■2.2 信号监测方式

卫星天线将卫星信号接收下来通过射频光端机传输到机房,通过无源功分器分为四路信号,送到四个卫星接收,分别是25CH主备接收机和40CH主备接收机。通过卫星接收机解扰,输出ASI信号到码流智能切换器。光纤信号通过IP/ASI适配器,将光纤网络信号转换为ASI信号输出到码流智能切换器。

码流智能切换器对应的每一路信源输入都有一路环出监测,信源环出的ASI信号输出到多画面监测前端,到电视墙监看。码流切换器的输出到编码复用器,再到发射机。

DTMB中关于复用技术在这里稍加介绍一下:在数字电视广播系统中,节目复用器和传输流再复用器是必不可少的。节目复用器的作用是将编码后的视频基本流(ES)、音频基本流、节目描述信息(Program Speci fi cation Information,PSI)和辅助数据按MPEG-2系统层标准规定的格式复用成为一个传输流。同时,为了使收发端同步工作,系统时钟(STC)计数器的值将被插入到相应包的PCR字段中去。按照输出传输流中所含的节目数,传输流分为单节目传输流(SPTS)和多节目传输流(MPTS),相应地节目复用器也被分为单节目复用器和多节目复用器。在传输流最终被送到信道设备进行信道发送之前,需要一台设备将不同来源的传输流合成为一个新的传输流,即传输流再复用器。同时,数据广播、电子节目指南(Electrical Program Guide,EPG)、条件接收(Conditional Access CA)等服务信息(SI)一般也通过再复用器插入到输出传输流。

发射机发射出去的开路信号通过DTMB解调解扰设备接收回来,通过UDP组播地址传输到多画面监测服务器,到电视墙监信号源流程见图1所示。

图1

■2.3 发射机数据信号监测

发射机数据采集需要对央广的两个频点发射机进行监测,由于两台央广发射机不具备施工监测条件,所以文中主要介绍的是对两台省广的全波发射机的监测,全波发射机的通讯方式是网口通讯,将发射机的主控和两台激励器的网口通过网线连接到交换机,在通过交换机连接到0803SE发射机数据采集器的下行通讯串口,由发射机数据采集器对发射机数据进行采集和分析,通过发射机数据采集器的上行通讯串口到多通道协议网关转换为网口通过交换机传输到数据服务器,通过网页将发射机的所以数据显示出来。具体信号流程如图2所示。

图2

■2.4 机房环境、馈管温度和电力监测

本监测系统可以实时的对机房环境和发射机系统设备的参数状态进行实时监测、设备故障报警、短信报警、设备机房视频监控、发射机系统环境质量监测、发射机设备参数信息网络传输集,这样有助于对整个机房及发射系统参数的掌握并实现全自动控制。

监控机房和发射机发射系统对工作环境有明确的要求,机房良好的温度湿度和清洁度及周边环境,是确保设备安全正常工作,发挥效率和延长寿命的关键,同时机房供电设备是否正常运行同样关乎整套监测系统的运行。随着各种精密仪器设备在发射台的增加,对机房环境也提出新的条件。在当前加快实现发射台站数字化自动化的形势下,实现机房环境的集中监控管理自动化也成当务之急。现代计算机网络的发展,先进的计算机软硬件技术及数据采集与传输技术,为实现监测机房环境和发射机设备的集中监控、集中管理,代替人工巡视检查记录控制,提供了良好的条件。为此必须建议一整套的监测系统用于对监测机房环境、发射机馈管温度和电力进行系统有效的监测,同时还可以了解机房的安全消防状况。

环境监测的位置为25CH、40CH发射机内部和电视墙后面分别放置一套烟感和温湿度传感器,分别在发射机房、节传室和监控室地板下面方正一套浸水传感器,这些设备所有的数据和状态传输到第一台动态环境监测仪。

发射机的馈管温度分别采集25CH和40CH发射机顶部的两组馈管的温度数据,由发射机顶部放置的温度传感器将数据传输到第二台动态环境监测仪。

电力监测是对电力稳压器和UPS一体机的数据进行采集,通过一体机的RS232通讯,将数据传输到电力数据采集器。

以上三台设备是RS422通讯方式,经过多通道协议网关,将串口传输转换成网口传输,将数据传输到数据服务器进行采集,具体流程如图3所示。

图3

3 多画面信号显示

监测机房所有的监测结果最终都将在电视墙和控制台计算机上面以电视画面和网页IP方式显示出来,为此需要建立一整套合理完善的多画面监测平台,下面就多画面显示做一下简单介绍。

■3.1 多画面显示设计

多画面显示业务主要显示两个DTMB频点的多画面图像。一台多画面服务器实现中央八套节目卫星信道、大象融媒信道的TS流构成一个十六画面的展现(非加密信号)。

中央八套节目编码复用器输出的TS流、空收解调的TS流需要进行解扰,通过TS流解扰终端(双路)后,用一台多画面服务器实现十六画面展现。

一台多画面服务器实现中央四套+省+CCTV5+六套节目的卫星信道(中央4套)、大象融媒信道(中央4套)、切换器输出的TS流(中央4套),编码复用前的河南卫视、CCTV5+的TS流,共计十四个画面展现(非加密信号)。

中央四套+省+CCTV5+节目的编码复用后、空收解调的TS流需要进行解扰,通过TS流解扰终端(双路)后,用一台多画面服务器实现十四画面展现。

■3.2 信号工作流程解析

信号流程监测显示界面是整个DTMB监测系统中重要的环节,它从卫星接收机接收信号开始一直到空收解调TS流同步报警,通过采集卫星接收机的参数获取同步信号以表示卫星信号的是否存在,通过ASI码流切换器通道锁定信号表示卫星接收机以及IP信道的TS流是否正常,切换器输出采用与通道输入颜色一致的流水线。通过编码复用器输入TS流同步报警以确定切换器输出是否正常,通过发射机激励器的TS ERR报警量确定编码复用器输出是否正常,通过空收监测前端的同步报警来确定发射机工作是否正常。

信号流程采用流水线的显示方式,一旦信号异常则以红色X代替。该程序为服务程序,通过网络获取各个设备的相关参数通过WEB SERVER方式展现。

4 结束语

通过对监测机房的设计与建设,该系统整体上还是能满足机房要求,能较为完善的对机房环境和各项设备做到及时有效的实时监测,通过实际测试和实用检验,该系统功能虽然不复杂,但是由于在设计采用了较为完善的新的技术。主要创新点在:

①工作方式较为智能化,打破了以往依靠人对设备的多点监测,这套监测系统基本上脱离的传统的巡机模式。

②系统组成方式采用的是模块化设计,所有数据监测和参数修改只需要几台电脑即可完成,免去了去单个设备上修改数据的繁琐。

③所有数据最终都可以通过控制台电脑和电视墙得以显示,更加直观有效。

* [1]娜孜拉.哈比.基于MPEG—2的标清数字编码复用技术在有线数字电视中的应用[J].有线电视技术.2008(12):43—45.

* [2]靳小宁.广播电视发射台发射机房温度监测系统的设计与实现[J].科教导刊.2012(24):175—176.

* [3]武旸.发射台电视机房自动化监测系统设计与应用[J].电视技术 .2012(6):71—74.

* [4]徐蜀苏.SDH传输网建设设计解析[J].西部广播电视 .2016(8):247—247.

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