河北地球站高清信号源切换及跳线策略

韩 冬

(河北省广播电视局卫星地球站 卫视机房，河北 石家庄 050011)

目前，河北地球站承担了河北卫视节目的上星播出工作，负责部分信号源的处理.前端部门给地球站送来的4路内容相同的电视信号：光纤1、光纤2、微波1、微波2，地球站只选一路进行上星播出.正常状况下默认选择光纤1，发生信号源故障时，4路信号源只要有1路正常，就可以保证正常播出.因此，及时快速地切换信号源是上星播出中的重点，也是难点.河北地球站高清节目配备了科迪切换器，切换时间均在毫秒级，发生故障的绝大部分情况下切换器会自动切换，极个别情况下未切换或其自身发生故障无法切换时，就要用到本文所述的跳线方案了.

1 河北地球站高清系统结构及原理

河北地球站高清系统结构如图1所示.该图直观显示出信号源配置情况，实线框内为不同的设备单元信号，带箭头直线为信号走向，×为信号取出/输入点，虚线椭圆内为对该点的注释.

图1 河北地球站高清系统结构示意图

1.1 光纤和微波信号

最左边的4个单元为来路的4个信源，分别为光纤1、光纤2、微波1、微波2.光纤1、光纤2指光端机收端，负责接收节目制作中心通过光纤发送过来的光信号；微波1、微波2为微波适配器，负责接收节目制作中心通过微波发送过来的信号.光纤传输与微波传输相互备份.由于微波传输属于无线传输，光纤传输属于有线传输，正常情况下光纤受到外界环境的影响是很小的，而微波传输常常受到天气、微波衰落等外部条件影响，因而选择光纤传输作为主用信号，微波传输作为备份信号.

1.2 切换器

本系统包含3块科迪切换器切换板，分别为切换器1、切换器2以及切换器3.切换器的工作原理为：Main(主用)信号正常时保持其信号输出，Main不正常时自动选择Slav(备用)信号输出，Slav信号也不正常时选择Aux(垫路)信号输出，信号选择优先级为：Main>Slav>Aux.切换器在正常工作情况下只要Main信号正常，随时自动切换回Main信号播出.

1.3 分配器

分配器位于光纤微波模块和切换器之间，由上到下的排列序号为分配器3、分配器1、分配器4、分配器2.分配器负责将某一信号分成多路相同的信号.因为除了图1所示的播出设备外，还有很多附属设备需要监测信源，需要引出更多条信号使用.分配器1和分配器4均有2路输出，其中分配器4的2路输出给了切换器1与切换器2作为交叉备份；分配器1的第2路输出给复用器3作为清流节目播出.

1.4 复用器

河北地球站使用了2种复用器，分别为带加扰与不带加扰.加扰复用器功能是将信号进行复用加扰操作后再将信号输送给调制器.多路复用器基于PID(Proportion，Integral，Differential)包交换技术，能够对所有输入口的TS(Transport Stream)流以PID包为单位进行任意的过滤[1].简单来说,就是过滤掉不需要的内容，并进行加密.不带加扰的复用器顾名思义只有复用功能，不对信号加密，输出的自然是清流信号.

1.5 调制器

本系统包含3个调制器,分别是：调制器1、调制器2、调制器3.调制器的功能是将信号做QPSK调制，QPSK即四相相移键控调制，其本质也是利用前后码元之间载波震荡相位的相对变化来传递信息[2].简单来说，进行了QPSK调制处理的信号更适合卫星传输通讯.信号传输到调制器这里很明显地分成了3路，3路信号互相备份，相互之间可进行切换.

1.6 垫播信号

图1最下面可以看到一条独立的信号通道：垫播—复用器4—切换器3.垫播信号是机房制作的独立于4路常规信源之外的第5路信源，仅用于4路信源同时发生故障、节目黑屏时的应急处理.垫播信号未进行加密，是清流信号.信号在切换器2输出至复用器后再加入一个切换器3,目的是在切换使用调制器2或调制器3时可以优先使用加密的复用器2信号(此时应将复用器2信号放置在Main位置)，同时有需要时也可以自由地切换清流与垫播信号.

2 河北地球站高清信号源跳线方案

河北地球站高清系统在对信号源处理过程中，若出现信号源未切换或切换器出现故障，导致信号无法正常输送时，应对措施就是采用跳线方案.该方案可应对多种不同的设备、信源故障，从而保障上星节目的正常播出.河北地球站选用的是CANARE公司的高清跳线排.高清视频跳线排内部采用了佳耐美自主研发的旋转开关,不仅提高了传输带宽，而且跳线排的可靠性也大大提高.[3]

2.1 跳线排结构

跳线排实现的是上下两行各选取1孔插入短接线后即可连通，从而跳过了切换器环节.跳线排下面为输出行，上面为输入行，只能进行上下两行之间跳线操作.跳线排在高清系统中连接情况如图2所示.图中自上而下，第一排为4路来路信源，微波信源需要经过第2排适配器做转换后再使用.第3排较大的矩形模块为4个分配器，不同信源需要分出的路数是不同的，分配器上部为输入模块，用以输入4路信源，下部为分配输出单元.其中，第3路均输出到BH31模块，该模块负责采集信号交给监测分析软件使用.图2的下半部分为跳线排串接入分配器—切换器—复用器之间的连接示意图.正常情况下，经过跳线排的信号是直通的，不做任何处理.需要跳线时，使用专用信号线连接输入、输出两端后，原直通线路中断，信号经过跳线直接连通输出端.其中左下部输出点分别为微波1输出、微波2输出、光纤1输出、光纤2输出、复用加扰2输出、复用加扰清流输出.右上部输入点分别为复用器1输入、复用器2输入、调制器2输入、调制器3输入.“→”符号是指跳线连接.使用时，需注意可同时将连接线插入选取好的输出、输入端口，也可先插入输入端口，再插入输出端口，若先插输出端，则该输出环节会暂时黑屏，影响播出效果.

2.2 跳线方案

数字①～⑩对应系统中不同环节节点，已在图1中标识.

(1)信号源故障

1)切换器1故障(需跳过切换器1)时，用连接线从信号源③、④、①中任选一个，连接至信号源⑦输入，即③/④/①→⑦(以下表示方法相同).

2)切换器2故障(需跳过切换器2)时，④/② →⑧.

3)切换器3故障(需跳过切换器3)时，⑤→⑨,⑥→⑩.

注意2)和3)有可能需配合调制器进行切换操作.

(2)复用器故障

1)复用加扰1故障，切换调制器1至调制器2(或切备系统)，不正常(可能为切换器3故障)时⑤→⑨,⑥→⑩，仍不正常(切换器2故障)时④/②→⑧.

2)复用加扰2故障，若1路正常，不用操作.

3)复用加扰1和2均故障，切换器3若未切换清流，⑥→⑨/⑩.

(3)调制器故障

1)调制器1故障处理，同复用加扰1故障.

2)调制器2故障处理，同复用加扰2故障.

3)调制器1、2故障，切备系统不正常(切换器3故障)，⑤→⑩，仍不正常(切换器2故障)，③/④/①/②→⑧.

(4)若无法判断哪个切换器故障或3路切换器均故障时，③/④/①→⑦，⑤→⑩，②→⑧.

3 结语

目前，跳线排技术广泛应用于各省地球站，河北站高清系统的跳线策略相对来说比较复杂，也比较新颖.经过多次实践检验证明，跳线排配合完备的跳线方案同时使用，可以最大程度地发挥跳线排的功能，基本可以解决信号源环节易出故障.该方案可以更加有力地保障电视节目的正常播出和广电收视用户的收看权益.