SDI、AES信號的故障檢測機制在山西地球站的具體應用

+ 石永錄 劉春輝 劉鵬 （山西廣播電視臺衛(wèi)星傳輸中心）

SDI、AES信號的故障檢測機制在山西地球站的具體應用

+ 石永錄 劉春輝 劉鵬 （山西廣播電視臺衛(wèi)星傳輸中心）

針對地球站遇到的前端信源冗余切換部分和碼流切換部分的問題，測試與調(diào)試了SDI、AES信號源切換的條件設置，實現(xiàn)了前級信源平穩(wěn)切換的目標。本文針對信號源各項故障檢測機制進行了闡述。

信源；SDI；AES；平穩(wěn)切換；條件設置

0 引言

山西廣播電視臺衛(wèi)星傳輸中心于2017年4月10日至2017年6月25日，對山西衛(wèi)視上行站的系統(tǒng)進行了系統(tǒng)改造，系統(tǒng)改造包括前端信源、碼流切換處理、上行調(diào)制變頻、功放輸出等重要的鏈路改造，同時也對傳輸中心內(nèi)的監(jiān)測系統(tǒng)也做了大幅度的更新與改造。

系統(tǒng)改造完成后，整個地球站上行系統(tǒng)實現(xiàn)了從前端信源一直到天線輸出整條鏈路各個環(huán)節(jié)的冗余備份鏈路系統(tǒng)，提高了整體上行鏈路的系統(tǒng)可用性。

在實施改造的過程中，為了實現(xiàn)鏈路中前端音視頻輸入信源自動切換的功能，實現(xiàn)輸入信號源切換的平穩(wěn)、安全性，針對信號源切換的條件設置均進行了細心的測試與調(diào)試，最終選擇了一種比較適用于地球站上行鏈路工作條件的參數(shù)配置，使SDI數(shù)字視頻源及AES數(shù)字音頻源的切換都可以按照設計要求實現(xiàn)；下面我就針對系統(tǒng)改造中信源切換中切換條件的設置做一個比較詳細的闡述，供同行們在遇到相同的問題時參考。

1 正文

一、山西地球站前端信號源連接方式

圖1

山西地球站前端輸入信號源主要換包含SDI視頻信號源與AES信號源；SDI信號包含山西衛(wèi)視節(jié)目，AES信號包含山西綜合廣播節(jié)目，該兩路節(jié)目在地球站內(nèi)完成數(shù)據(jù)編碼，從輸入信號源到編碼器的系統(tǒng)連接圖見圖1，其中SDI視頻輸入源包括電視光纜接收A、電視光纜接收B和電視微波接收三條路由的輸入信號；同樣AES數(shù)字音頻信號也包含廣播光纜接收A、廣播光纜接收B和微波廣播接收三路，具體的切換方式是通過兩個級聯(lián)的二選一切換開關(guān)實現(xiàn)三路信號源的冗余備份。

SDI和AES信號的輸入均需要不間斷輸入到后端編碼器，從而發(fā)送給調(diào)制器等地球站上行鏈路進行發(fā)射；在信號源切換開關(guān)的兩級切換上均應該采取正確的檢測機制，來識別包括音視頻格式錯誤、黑場、靜幀/靜音、左右聲道不匹配等故障狀態(tài)，實現(xiàn)自動切換，

二、SDI信號源切換器的切換條件設置：

SDI信源切換開關(guān)具有多項檢測機制，可以對兩個SDI輸入信號進行多項檢測，并根據(jù)輸入信號的告警狀態(tài)，進行自動切換，實現(xiàn)SDI信號的切換輸出，保證正常的SDI音視頻傳輸；如果參數(shù)設置不正確，或不完全，會出現(xiàn)SDI信號故障不切換、黑場不切換、靜幀故障不切換等各種不正常的工作狀態(tài)，從而導致上行播出系統(tǒng)出現(xiàn)視頻中斷的情況；下面就如何正確進行SDI信源切換開關(guān)的切換設置，進行詳細的分析。

圖2

A.SDI信號源切換器的檢測項目截圖見圖2：

B.SDI信號源切換器的檢測項目具體含義：

Input Video Error:輸入視頻錯誤

Input Format Mismatch:輸入格式不匹配

Input Timing Error:輸出信號與視頻輸入信號的時間偏移超過2線

Input Black：輸入黑場；

Input FreezeDetect:靜幀檢測，數(shù)字視頻應和音頻靜音檢測將該項檢測的門限值設為0；

除了對視頻信號的故障檢測之外，其中還有對SDI信號中嵌入音頻的檢測項，對音頻的檢測項包括Input Audio Group Presence、Input Audio CH Silence兩項，分別是輸入音頻組丟失和靜音檢測，用戶可以根據(jù)自己的需求，開啟嵌入數(shù)字音頻的告警檢測項；

Input Audio Grp X Presence: 輸入音頻組丟失檢測

Input Audio CH Silence: 輸入音頻通道靜音監(jiān)測

C.檢測項推薦參數(shù)設置：

1.Input Video Error：

錯誤級別：1級（最高級別）；

檢測時間：0.05秒；

2. Input Format Mismatch：

檢測時間：0.5秒

視頻格式：SD

3.Input Timing Error：

激活該項檢測，無具體參數(shù)設置；

4. Input Black：黑場檢測

threshold(黑場檢測的信號電平值): 10mV

Set Duration（黑場檢測時間）:1秒

5. Input FreezeDetect：靜幀檢測

門限參數(shù)（Threshold）：0

Set Duration（告警檢測時間）：10秒

Clear Duration（告警恢復時間）：2秒

6. Input Audio Grp X Presence: 輸入音頻組丟失檢測

Level: 2（SDI嵌入數(shù)字音頻，電視伴音，告警級別比視頻低）

Duration: 10秒

7. Input Audio CH Silence: 輸入音頻通道靜音監(jiān)測

Level: 2

Threshold: -80dB

Duration: 10秒

圖3

三、AES數(shù)字音頻信號源切換器的切換條件設置：

A.AES數(shù)字音頻信號檢測項

AES數(shù)字音頻切換器的輸入告警檢測項較多，分為了AES、LEVELS、DYN、META、GLOBAL等幾個檢測類別，如圖3，在每個類別下均有一些檢測項。

B.數(shù)字音頻告警檢測項的具體含義：

1.AES ------ AESCarrierAlarm：AES載波告警檢測，該項為最基本檢測項，始終處于開啟檢測的狀態(tài)；另外載波檢測可以開啟或關(guān)閉奇偶校驗、CRCC校驗、有效性和是否48KHz的詳細檢測內(nèi)容；

2.AES ----- Audio Type alarm：音頻類型告警檢測；切換開關(guān)可以檢測音頻輸入是否是以下格式：PCM、Dolby-E、Dolby Digital AC3、Non PCM；

3.Levels ------ Overload alarm：信號過負荷檢測，用來檢測削波失真；

4.Levels ------ Max Level alarm：最大電平檢測，用來檢測過高的平均電平值；

5.Levels ------ Min Level alarm：最小電評檢測，用來檢測過低的平均電平值；

6.Levels ------ Silence alarm：靜音檢測；

7.DYN ------ Low Dynamics alarm：低動態(tài)檢測（最大值和最小值的差），可以用來檢測強噪聲、持續(xù)測試音和信號過調(diào)；

8.DYN------AES Imbalance alarm：不平衡檢測；可檢測立體聲源的兩通道的不平衡。該故障的發(fā)生一般是由于接線問題，或者是不正確的強度調(diào)節(jié)。

9.DYN------AESPhase alarm：兩聲道相位連續(xù)不匹配告警，錯誤的接線和錄制問題會引起此告警；

10.DYN------AES Stereo Width alarm：當立體聲帶寬在門限值以下，持續(xù)時間超過一個指定的時間時，產(chǎn)生此告警，一般用于單聲道檢測（實際信號是立體聲）。由于噪聲通道可以增加信號額外的帶寬，所以要根據(jù)音頻傳輸鏈路的實際情況來精確的設定門限值。

C.檢測項推薦參數(shù)設置：

1.AES ------ AESCarrierAlarm：

告警級別：級別1（最高級） 檢測時長：5秒

2.AES ----- Audio Type alarm：用戶根據(jù)自己的音頻格式進行選擇；

3.Levels ------ Overload alarm：

門限:-2 dBFS Duration:5秒

4.Levels ------ Max Level alarm

門限（dBFS）：-17（設置信號強度在-20dB到0dBFS之間） 檢測時間：5

5.Levels ------ Min Level alarm

門限（dBFS）：-30（設置信號強度在-40dB到-20dBFS之間）； 檢測時間：5

6.Levels ------ Silence alarm

門限(dBFS)：-60（設置靜音告警的信號強度門限值-80到-40dBFS） 檢測時間：5

7.DYN ------ Low Dynamics alarm

門限：8dB 檢測時間：5秒

8.DYN------AES Imbalance alarm

門限：5dB 檢測時間：5秒

9.DYN------AESPhase alarm

門限：120度 檢測時間：5秒

10.DYN------AES Stereo Width alarm

門限：7 檢測時間：5秒

2 結(jié)論

綜上所述，可以看出無論是SDI信號還是AES信號，切換器均具有對各種故障情況的檢測機制，其中最重要的檢測項包括：

SDI信號/AES信號狀態(tài)

視頻黑場

電視伴音靜音

AES輸入靜音

只要在切換開關(guān)上開啟以上SDI與AES信號的檢測設置，系統(tǒng)就可以很好地完成SDI信號源與AES信號源的自動切換功能。

因為各地的節(jié)目不同，前端信號源的制作、鏈路傳輸設備均不同，所以各地球站需根據(jù)自身實際輸入信號源的情況，決定是否全部開啟以上故障檢測項或僅開啟部分重要的檢測，同時各告警檢測項的具體門限值和檢測時長也要根據(jù)實際輸入信號源的情況做出相應地調(diào)整。

3 結(jié)束語

以上衛(wèi)星上行站信號源切換的具體實現(xiàn)辦法和參數(shù)配置是我衛(wèi)星傳輸中心在實際的信號傳輸鏈路中經(jīng)過驗證和測試的，實踐證明效果良好，可有效避免各種音視頻輸入源的問題，完成信號源的自動切換功能，僅供同行和兄弟臺站參考。