哈雷編碼復(fù)用設(shè)備在山東地球站的應(yīng)用

韓國棟

(山東廣播電視臺，山東 濟南 250062)

2002年10月，山東電視臺地球站建成了數(shù)字衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)使用美國哈雷公司生產(chǎn)的編碼器MV12、復(fù)用器MN20和Radyne公司的調(diào)制器DM240，傳輸1套電視節(jié)目和7套廣播節(jié)目。為了提高地球站的安全播出保障系數(shù)，2007年山東電視臺地球站進行了系統(tǒng)升級和擴展，擴展后主播系統(tǒng)使用原設(shè)備。增加了備播系統(tǒng)設(shè)備，備播系統(tǒng)的復(fù)用器仍采用MN20，編碼器和調(diào)制器分別采用哈雷公司的MV45和Newtec公司的NTC2277。同時，主備播系統(tǒng)的網(wǎng)管系統(tǒng)都升級為哈雷公司最新的NMX4.4.4。在哈雷編碼復(fù)用設(shè)備使用過程中，遇到了一些難題，通過探索和試驗，最終解決了這些問題。目前哈雷編碼復(fù)用設(shè)備在國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)公司、電視臺、地球站多有應(yīng)用，在此愿將應(yīng)用體會和同行們一起分享。

1 PCR抖動的分析及解決

在完成主備播系統(tǒng)升級和擴展后，對傳輸節(jié)目進行了視音頻主觀評價和客觀指標測試，結(jié)果滿足設(shè)計要求，不過在對下行接收節(jié)目傳輸流進行碼流分析，發(fā)現(xiàn)PCR抖動特別厲害，在幾分鐘的間隔內(nèi)，就會出現(xiàn)一次約100000 ns的PCR抖動，而正常的抖動門限要求是±500 ns。

1.1 PCR抖動成因探究

通過查閱技術(shù)資料，發(fā)現(xiàn)傳輸流在傳輸過程中，傳輸碼率變化、再復(fù)用修改PCR、傳輸網(wǎng)絡(luò)抖動及時鐘變化等情況都可能造成PCR抖動。了解到其他地球站也出現(xiàn)過PCR抖動過大的情況，解決的方法是把調(diào)制器和編碼器的傳輸碼率設(shè)置一致。分析認為:正常傳輸時，碼流均勻地從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩耍總€碼流數(shù)據(jù)包的傳輸時延都一致;如果設(shè)置不一致，可能使得碼流數(shù)據(jù)包到達解碼器的時延不同，造成PCR抖動過大。

山東電視臺地球站編碼器輸出模式為Fixed ASI，更改了編碼器的輸出碼率，使其與復(fù)用器輸出碼率一致，PCR抖動出現(xiàn)了明顯變化，抖動過大的間隔延長至20多分鐘，但還沒有根本解決。在復(fù)用器輸出進行測試，發(fā)現(xiàn)PCR抖動只有30多納秒，屬正常值，可以確定是調(diào)制器環(huán)節(jié)造成了PCR抖動過大。通過多次試驗，發(fā)現(xiàn)是調(diào)制器與復(fù)用器接口不匹配，造成PCR抖動過大。針對主播系統(tǒng)和備播系統(tǒng)用的調(diào)制器型號不同，采取了不同的方法解決，下面分別介紹設(shè)置方法。

1.2 調(diào)制器NTC2277設(shè)置方法

1)直接更改調(diào)制器NTC2277本機參數(shù)

在沒有連接網(wǎng)管的情況下，在調(diào)制器本機選單上，逐層找到Modulator-Control-Main-Baseband processing，將基帶處理的參數(shù)由Stuffing改為MPEG-RA，調(diào)制器就會根據(jù)復(fù)用器輸出碼率，自適應(yīng)填充空包，保持PCR穩(wěn)定，從而解決了調(diào)制器輸出PCR抖動過大問題。依照此方法改變參數(shù)設(shè)置后，系統(tǒng)PCR抖動測試值在-111～+111 ns之間。

2)在網(wǎng)管上更改調(diào)制器NTC2277參數(shù)

如圖1所示，在網(wǎng)管調(diào)制器輸出屬性視圖中，在TSSD-QPSK-IF上點鼠標右鍵，打開屬性窗口，先后點擊Delivery和 Advanced，找到選項 Baseband Processing，選擇MPEG-RA，點擊OK，保存退出即可。

1.3 調(diào)制器DM240設(shè)置方法

設(shè)置調(diào)制器DM240參數(shù)需在網(wǎng)管上進行，步驟分為2步:

1)在網(wǎng)管系統(tǒng)上將1，2號編碼器的輸出接口由Fixed ASI改為 Variable ASI，速率為 7.464706 Mbit/s，復(fù)用器的輸出接口設(shè)置與編碼器相同。

2)在網(wǎng)管圖中(Network View)找到調(diào)制器DM240，雙擊鼠標左鍵，找到PSK點擊鼠標右鍵，選擇屬性，打開PSK屬性窗口，更改接口類型(Interface)，由原來的Advanced ASI改為ASI，如圖2所示。

通過上面方法，成功地解決了PCR抖動過大的問題，順利通過了國家廣電總局對地球站的驗收測試，系統(tǒng)測試結(jié)果為:PCR抖動為-50～+42 ns，PCR間距為0.40～34.4 ms。符合國家廣電總局對地球站驗收的測試指標要求。

2 哈雷網(wǎng)管語音告警設(shè)置

2.1 問題提出

山東電視臺地球站在系統(tǒng)升級和擴展后，編碼器、復(fù)用器、調(diào)制器配置哈雷網(wǎng)管系統(tǒng)NMX4.4.4，該網(wǎng)管系統(tǒng)可以實現(xiàn)設(shè)備的全面管理，能夠進行參數(shù)設(shè)置、設(shè)備告警、主備機器倒換等功能。但在使用過程中，發(fā)現(xiàn)由于沒有在NMX網(wǎng)管中安裝聲音告警系統(tǒng)，設(shè)備出現(xiàn)故障，只有畫面告警，沒有聲音告警，值班員很難及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)管提示的設(shè)備故障。通過詢問哈雷辦事處得知目前國內(nèi)安裝的網(wǎng)管都未曾使用語音告警系統(tǒng)，通過研究設(shè)備資料，進行試驗，最終完成了NMX網(wǎng)管語音告警的安裝設(shè)置。

2.2 語音告警的設(shè)置

首先在網(wǎng)管工控機上安裝聲卡和驅(qū)動以及播放軟件，如媒體播放器Windows Media Player。然后在網(wǎng)管軟件NMX Digital Service Manager窗口下對每一個設(shè)備的告警進行設(shè)置，設(shè)置方法如下:

1)選中設(shè)備，點擊右鍵。

2)點擊Configure Alarm選項，顯示如圖3所示。

圖3 設(shè)備告警設(shè)置(截圖)

3)圖3中所有告警類型都要進行設(shè)置，選中告警類型后，點擊Alarm Actions選項，然后點擊Apply應(yīng)用。

4)點擊Alarm Action選項，在Other Actions選項中打“√”(在綜合報警窗口顯示聲音告警)。

打開報警管理器，雙擊桌面上的Consolidate Alarms，打開Consolidate Alarms窗口如圖4所示，在File選項中打開 Consolidated Alarm Audible Notification，如圖 5所示。把NMX網(wǎng)管語音告警設(shè)置為兩種，重要設(shè)備的告警語音提示為“哈雷網(wǎng)管緊急告警”，一般設(shè)備的告警提示為“哈雷網(wǎng)管告警”。在圖5中分別找到告警的語音文件，并在后面的方框中打“√”，這樣告警聲音就會連續(xù)播放。

圖4 報警管理器界面(截圖)

出現(xiàn)聲音告警后，需要在圖4窗口中點擊右鍵會出現(xiàn)F11，F(xiàn)12，通過點擊F12選擇All Severities，點擊ok來確認報警，報警語音停止(關(guān)掉媒體播放器是不能消除聲音告警的)。

圖5 告警聲音設(shè)置(截圖)

NMX網(wǎng)管語音告警系統(tǒng)安裝使用后，網(wǎng)管同時具備了聲光告警，值班人員能夠更加迅速地發(fā)現(xiàn)故障，處理故障，縮短了事故判斷和處理時間，避免了惡性停播事故的發(fā)生，為安全播出提供了更加可靠的保障。

3 串行數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸

哈雷編碼復(fù)用系統(tǒng)功能強大，不但能傳輸視音頻信號，還能夠傳輸多種方式的數(shù)據(jù)信號。經(jīng)過試驗，成功地應(yīng)用該系統(tǒng)進行了串行數(shù)據(jù)傳輸，取得了很好的運行效果。串行數(shù)據(jù)傳輸通過復(fù)用器MN20實現(xiàn)，復(fù)用器MN20符合中華人民共和國GB/T 17700—1999國家標準，是一種功能強大的MPEG-2網(wǎng)絡(luò)、切換和復(fù)用平臺，可支持多路音頻輸入，具備數(shù)據(jù)傳輸能力。

MN20的數(shù)據(jù)傳輸模塊(DIM)允許輸入3路串行數(shù)據(jù)和1路以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，每路串行數(shù)據(jù)速率支持300～38400 bit/s。數(shù)據(jù)傳輸模塊將輸入的數(shù)據(jù)加入PES包頭后，按照184 byte 1個數(shù)據(jù)包進行劃分，不足184 byte的加入空字節(jié)組成數(shù)據(jù)包，最后每個數(shù)據(jù)包增加帶有PID信息的4 byte包頭組成TS傳輸流。哈雷公司雖有數(shù)據(jù)傳輸模塊能夠?qū)崿F(xiàn)串行數(shù)據(jù)的傳輸，但由于國內(nèi)此種類型的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)沒有開展，通過多次摸索試驗，筆者掌握了設(shè)置方法。串行數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸設(shè)備連接如圖6所示。

圖6 串行數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸設(shè)備連接圖

筆者讓工控機通過程序產(chǎn)生不斷變化的4位隨機碼數(shù)字(十進制)，該串行數(shù)據(jù)的速度為19.2 kbit/s，經(jīng)以太網(wǎng)傳輸至串口服務(wù)器，串口服務(wù)器為串口設(shè)備、工控機提供多串口連接，這樣工控機產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就能按照串行方式同時傳送主備復(fù)用器的數(shù)據(jù)傳輸模塊。數(shù)據(jù)傳輸模塊由NMX網(wǎng)管進行管理控制。需要在NMX網(wǎng)管中添加數(shù)據(jù)源信號，參數(shù)設(shè)置為:

數(shù)據(jù)PID設(shè)置為39(10進制)或27(16進制)，然后重建PSI表。上述參數(shù)中塊的大小(Block Size)定義尤其重要，TS流的字節(jié)固定為188 byte，包頭占4 byte，第1個字節(jié)為同步字節(jié)。當(dāng)發(fā)隨機碼為2046 時，通過碼流分析儀對下行接收數(shù)據(jù)進行分析，如果設(shè)置塊的大小為4，則188 byte的TS流數(shù)據(jù)包最后4 byte為3230 3436 ，其他字節(jié)都填充為ff，多次試驗結(jié)果證明，塊不能定義太小，否則傳輸?shù)馁|(zhì)量無法保證。塊的大小定義不能小于64，也就是一個隨機碼在一個TS數(shù)據(jù)包中要傳輸16遍。但塊也不能定義太大，不能超過180，這樣字節(jié)會溢出。

數(shù)據(jù)接收使用帶數(shù)據(jù)功能的衛(wèi)星接收機，接收機應(yīng)當(dāng)正確地設(shè)置參數(shù)，首先要接收到一同打包傳輸電視或廣播節(jié)目，然后進入菜單，將私有PID設(shè)為0×27(16進制)，私有數(shù)據(jù)格式設(shè)為0×0，最后將接收機與串口服務(wù)器相連，就能通過工控機進行串行數(shù)據(jù)接收。

衛(wèi)星串行數(shù)據(jù)的成功傳輸拓展了山東電視臺地球站的業(yè)務(wù)范圍，這將有利于將山東衛(wèi)視節(jié)目傳輸平臺打造成為一個融電視、廣播、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為一體的綜合性業(yè)務(wù)傳輸平臺。

4 結(jié)束語

PCR抖動分析及解決、哈雷網(wǎng)管語音告警設(shè)置和串行數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸是山東電視臺地球站近年來在實際應(yīng)用哈雷編碼復(fù)用系統(tǒng)過程中遇到主要問題。筆者通過多次試驗，摸索到了其中的規(guī)律，解決這些問題，在山東電視臺地球站的實際應(yīng)用中取得了滿意的運行效果，為安全播出和拓展業(yè)務(wù)范圍打下了良好的基礎(chǔ)。