卫星地球站全自动播出传输系统
【摘要】播出传输设备自动化控制是所有广播电视发射台站的发展趋势，而对卫星地球站来说其自动化的应用不仅仅是提升了正常的传输业务的的质量和可靠性，更重要的是在面对非法干扰时能够保证设备系统能以最大的可靠性来提升功率压制非法信号。本文介绍了广东卫星地球站的卫星上行全自动播出传输系统，包括信号源、编码复用、调制、上变频、高功放、上行天线等环节的自动监测控制，以及相配套的设备计算机网管系统。
【关键词】 信号源 上行链路 自动切换 设备网管
一.概述
卫星广播电视自上世纪九十年代在我国蓬勃发展，目前已经成为广播电视主要的传输覆盖手段，卫星地球站设备系统也日益完善，各项硬件、软件设施也是得到极大的提升，朝着数字化、自动化、网络化、信息化方向大步迈进。广东地球站也经历了一个从设备系统单一到备份手段充足、设备离散控制到网络综合自动化控制发展的历程。目前播出传输系统已实现自动化、设备监控网络化。
卫星地球站全自动播出传输系统，就是实现信号源传输和上行链路系统的自动化，即是从信号源、编码复用、调制、上变频、高功放、天线几个环节实现信号和设备状态监测及自动切换。每个环节均能做到信号异常或中断能立即切换正常的备份信号、设备出现故障报警能立即切换备机投入使用，确保传输“不间断、高质量”，并能立即发出报警声音和语音提示。自动控制系统简单可靠，操作简便有效，做到“既经济、又安全”。并配备相应的设备网络监控系统，实时掌握设备的工作情况，实现设备运行和管理的自动化、科学化，提高设备维护管理的质量和效率。
二.信号源的监测自动切换系统
目前广东地球站承担4套电视和9套广播节目上星覆盖。这些节目通过专用光纤、SDH、PDH三个路由送到地球站，通过处理打包后用MCPC方式进行卫星传输。如何给这些不同服务对象提供的不同格式的源信号建立一个安全、可靠、简洁、实用的信号源自动切换系统，实现对各套节目的实时监测、准确判别和有效切换，成为提高安全播出可靠性的关键。我们的设想是：1.每一套节目能实现监测和自动/手动切换；2.任一节目的切换不对MCPC系统内其他节目造成影响；3.配备带台标应急信号源并能自动切入；4.系统尽可能简单。经过反复的讨论、试验、比较，决定在复用器环节采取对复用后的ASI信号内各套节目监测与整体切换的方法来实施。
针对MCPC系统复用后的ASI码流，使用一款具有PID识别分析能力的TS流智能监测三选一切换开关。该切换开关能够实时同时监测三个输入口的ASI信号，对任一输入信号的中断、同步字节丢失实时检测并报警。同时可以解析TS流中所有节目的PID，对码流中指定的视、音频节目PID进行实时监测，当信号出现异常时，可以按照预先设定的节目PID优先级的逻辑顺序，自动切换到信号正常的或相对正常的输入端，最大限度的保证系统的安全播出。
我站使用的TS流智能切换开关组建的多路信号源自动切换系统，采用两个TS流智能切换开关（主、备）对专用光缆1、2两个路由的节目复用以及SDH、PDH复用节目共四个TS流进行监测选择。一个TS流智能切换开关就能对复用和编码或ASI信号源传输两个环节的4套电视和9套广播节目的监测和自动/手动切换，而毋需每套节目单独配置，使得系统配置更为简单而操作更加可靠。为确保TS流切换开关判别的准确性和切换的有效性，需对所有节目的PID进行统一设置，一个节目在不同的路由不同的环节均只有一个PID。同时要求上游编码设备在无视、音频信号输入时设置无输出（无PID）。系统配备了与对应节目参数一致的带台标的ASI信号格式的应急信号源，并通过智能切换开关接入。
该系统实现了：1.主用复用信号中断或异常，自动切换备份复用信号；2.主用复用信号中的某一节目中断或异常，切换开关能迅速选择切换到该节目正常的输入口TS流，同时不会影响其他节目；3.不同路由的不同节目同时异常，可根据预先设定的PID优先顺序选择（优先保障重要节目），设置在同一优先级别的多个节目异常根据正常节目PID的多少选择进行切换；4.任一节目（视频）所有源信号丢失，对应该节目应急信号源能够自动切换替代播出，不会中断或黑场。
TS流智能监测切换开关配备网管系统，可实时的检测智能切换开关的码流情况，进行设备参数的配置，节目PID的设置，信号回切的时间，优先级的选择，记录报警和操作信息等。在不违反预先设定的切换逻辑顺序的前提下，可以通过网管手动切换信号源。
三.上行链路监测自动切换
对于上行链路，我们考虑：1.调制器、上变频器、高功放每个环节均配置在线热备份并能自动/手动切换；2.上行系统能够有效辨别非法干扰并能自动提升功率实现有效压制。3.利用网管实现设备的远程监测和控制、报警声音和语音提示，记录分析运行数据，方便值班人员能够随时调阅设备工作参数，掌握运行情况，力求更加准确迅速的判断和操作。
我们选用的NTC2177调制器具有A、B两个输入口，具有自动/手动切换的功能，与主备ASI智能切换开关的两个输出口交叉对接，实现对ASI切换开关或前级复用的ASI信号的主、备自动切换，但不具备对TS流中具体节目分析能力，只在输入的ASI信号中断时发生自动切换动作。中频切换开关2185具有检测70MHz中频信号监测调制器的报警状态的功能。主、备调制器报警接口与中频切换开关的监测接口对接，当主用IF信号中断或检测调制器主机故障报警，如输入信号异常、调制模块故障、ASI编码错误、频调率合成器故障、电源故障报警等，中频切换开关自动切换备机。
上变频器主、备机的自动/手动切换通过1：1射频切换开关实现，1：1射频切换开关具有射频信号检测和监测上变频器报警的能力，上变频器主、备机报警信号接入1：1切换开关，当检测到主用RF信号中断或上变频主机故障发出报警时自动切换备机，保证信号不中断。
高功放也同样采用1：1配置，当主用功放发生故障时，系统能自动/手动倒换到备用功放工作。上行链路通过严格的系统调测，保证高功放有足够的激励，确保功率提升时，主、备功放单机均可实现额定功率输出。同时应设置调制、上变频主备机输出信号电平在各自的最佳线性工作区内并严格一致，保证切换时高功放的工作平稳，输出功率恒定。功放切换要保证备机功率跟随，保证切换前后载波平稳，避免给同转发器的其他载波带来影响，或造成自身信号中断。
四.上行天线遥控倒换
主、备上行天线的倒换采用同轴波导开关来完成，同轴波导开关是一个微波四端口网络，常用在功放的1：1备份或在天线与假负载之间的切换。我们选用波导开关使用的是SECTOR MICROWAVE INDUSTRIES公司的WR 137手动/电动一体波导开关，由微波通道、转换驱动器、位置指示和切换电路组成，其信号检测、控制通过航空接头（ms3112E12-10P）与外部控制电路连接。
我们采用分布式远程I/O模块泓格I7060D来实现波导开关的遥控，I7060D可提供4个DI检测和4个DO（干继电器输出），具备RS-485通信接口，通过串口服务器接入设备网管，与航空接头的连接及各针脚功能如图所示。设备网管通过I7060D读取波导开关的当前状态，向I7060D发出指令，控制波导开关的动作，从而实现对波导开关的远程检测和控制，实现主备天线的倒换。对于主、备天线的自动倒换我们还在继续完善。
五.上行系统设备网管
上行链路设备系统结构比较简单，需要做的是配备完善的计算机网管系统，采用了工控机、交换机、串口服务器、分布式远程I/O模块等设备组成网管监控网络对设备进行监控，为简化监控系统，提高传输可靠性，方便扩容和升级，我们统一将监控信号转换成TCP/IP网络传输。
根据日常工作中设备实际操作情况和抗干扰的需要，将调制器、上变频器、以及中频、射频自动切换设计由一个网管软件监控运行，在一个界面上操作。使用设备的RS-485通信借口经串口服务器转换接入网管TCP/IP网络。根据设备说明书提供的通信协议和指令代码、语句格式编写监控软件。为使得网管系统尽可能简洁实用、运行可靠，只设置设备必须的操作功能，如调制器的输入自动/手动切换、电平增减、单载波切换；中频自动/手动切换；上变频器衰减控制；射频自动/手动切换等。对设备的报警、切换设置声音语音提示。
网管使用微软的VB 6.0+SP6中文企业版作为软件的开发平台。软件运行分为四个部分：一是设备参数的采集，二是数据分析处理，三是参数记录，四是遥控设备运行。
网管系统使用微软的SQL SERVER 2000数据库存储设备运行参数和报警等信息，VB6.0和SQL SERVER 2000数据库的连接使用了Adodc控件，日志查询使用DataGrid控件。
高功放采用总局配置的自动功率增益系统控制运行。通过对大天线、小天线、异地三个接收信号误码率监测，可以准确有效地辨别非法干扰并自动提升功率至最大，对非法攻击可以进有效压制。
通过这几年的不断地完善，我们建立了目前这样一个从信号源接入到天线输出所有环节的全自动播出传输系统。该系统能够应对所有环节的信号中断和设备故障的应急自动切换；能够准确辨别非法干扰并自动提升功率压制，上行雨衰较大时自动提升功率加以补偿；值班员在控制室就可以观察掌握所有的设备运行状态，可以灵活地操作设备、调整参数，对信号传输流程各环节设备故障或信号中断、异常均可准确判断，从容应对。
结束语
地球站设备系统控制的自动化、网络化给我们的工作带来很多优势，也有一些不足，如网络设备故障引发的网络通信障碍导致播出控制故障等，总的来说还是优点远大于缺点。至少在目前来看体现了以下三个方面的优势：1.提高了传输系统运行的可靠性和信号传输质量；2.有效抗击非法干扰；3.减轻值班员的劳动强度。B&P
参考文献：
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