衛(wèi)星傳輸備份上行系統(tǒng)方案設計與實現(xiàn)

田世軍

內蒙古新聞出版廣電局501臺 內蒙古 呼和浩特市 010050

引 言

2017年，為保障“十九大”及自治區(qū)70 周年大慶期間廣播電視的安全播出，按照《廣播電視安全播出管理規(guī)定》衛(wèi)星廣播電視地球站實施細則的要求，配置能獨立承擔上行播出任務的備份上行系統(tǒng)，實現(xiàn)了與主用上行系統(tǒng)1：1+1：1 的備份模式，并設置了應急開關，實現(xiàn)了一鍵切換的應急處置。

1 需求分析

1.1 相關規(guī)定

根據《廣播電視安全播出管理規(guī)定》衛(wèi)星廣播電視地球站實施細則的要求，501 臺安全播出保障等級一級，為最高保障等級，在技術系統(tǒng)配置、運行維護、預防突發(fā)事件、應急處置等方面的保障要求較高。細則第十二條規(guī)定：一級應配置能獨立承擔上行播出任務的備份上行系統(tǒng)；二級應配置公共備份上行系統(tǒng)，對所承擔的備份任務具備同時上行的能力，且備份上行系統(tǒng)的安全運行EIRP 值應不低于主用上行系統(tǒng)正常播出時的上行EIRP 值。

1.2 播出要求

501 臺承擔著內蒙古廣播電視臺蒙、漢語衛(wèi)視兩套電視節(jié)目和內蒙古廣播電視臺及盟市廣播電視臺的15 套廣播節(jié)目的衛(wèi)星傳輸任務，信號覆蓋中國及周邊國家和地區(qū)。為全國各地有線臺站提供節(jié)目源。全年24 小時不間斷播出，除周三凌晨三小時的檢修時間外（重要播出時段停止檢修），均實現(xiàn)有載波播出。

501 臺為一級技術保障系統(tǒng)，安全播出年度運行指標停播率≤5 秒/百小時，即地球站衛(wèi)星廣播電視信號傳輸可用度≥99.9986%；全年累計停播時間不超過7.3 分鐘。

根據安全播出事件事故管理實施細則中，安全播出重大事故界定標準的要求，衛(wèi)星傳輸中在重要保障期的重點時段停播時長≥3 秒鐘；日常重點時段/重要保障期停播時長≥10 秒鐘；日常停播時長≥30 秒鐘為重大停播事故。

2 方案設計

2.1 設計原則

備份上行系統(tǒng)需要符合國家技術標準，減少中間故障環(huán)節(jié)，維護管理界面清晰，維護操作簡單方便，應急配置靈活可靠等特點。

2.2 設計思路

信源采用與主用上行系統(tǒng)不同路由的信源，上行鏈路為獨立鏈路，與主用上行系統(tǒng)無交叉，互不干擾。當主用上行系統(tǒng)出現(xiàn)故障、檢修維護、升級改造以及業(yè)務培訓需要進行演練操作時，能夠獨立完成播出任務。

采用一鍵式切換模式，遇到突發(fā)事件，可在最短時間內完成主用上行系統(tǒng)與備用上行系統(tǒng)的切換，可有效保障安全播出。

2.3 系統(tǒng)組成

圖1 為501 臺播出系統(tǒng)鏈路圖，虛線的部分為備份上行系統(tǒng)。

3 信號引接系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)方案

內蒙古廣播電視臺將蒙、漢語視頻信號編碼、復用后，通過光纜和微波兩種形式傳輸。光纜通路將廣播電視臺傳輸?shù)腄S3 信號直接上光發(fā)機，通過光纜傳到衛(wèi)星地球站播出機房；微波采用雙向環(huán)路自愈網和點對點傳輸方式，對501 臺提供了環(huán)路、正向兩種不同路由的信號，確保信號源的質量，提高了信號源的可靠性。

圖1 播出系統(tǒng)連路圖

501 臺將光纜信號作為主用，微波正向信號作為備用，對其進行切換選擇，然后送至主用上行系統(tǒng)播出。

將微波環(huán)路信號作為主用，光纜信號作為備用，對其進行切換選擇，然后送至備用上行系統(tǒng)播出。

3.2 系統(tǒng)安全保障措施

傳輸鏈路采用光纜和微波的構架。微波鏈路采用點對點傳輸方式和雙向環(huán)路自愈網，提供了正向、反向、環(huán)路三個方向的信號，保證傳輸鏈路的可用性。

信號源的選擇切換具有雙電源、斷電直通特點，保證不會因設備損壞出現(xiàn)斷信號的現(xiàn)象。

在信號處理環(huán)節(jié)設置跳線排。

備份上行系統(tǒng)信號源部分設備和主用上行系統(tǒng)完全獨立。

3.3 主要設備功能要求

3.3.1 ASI 切換器

具有碼流監(jiān)測功能。監(jiān)測信號是否中斷，監(jiān)測同步字節(jié)、PAT 和PMT 丟失或錯誤，同時監(jiān)測多路PID；

應急切換時無黑場，主路掉電直通；

切換延時時間越小越好，并能自由設定；

具有遠程控制面板；

具有雙電源，電源的通斷不影響主路信號；

具有自動電纜均衡功能；

四路分配信號輸出。

3.3.2 復用器

具有節(jié)目復用、PID映射及過濾、PSI/SI插入；

具有多路ASI 信號輸入/輸出；

實時復用本地節(jié)目的MPEG-2 傳輸流；

支持PID 重新映射和過濾；

支持PID 優(yōu)先級設置；

支持每個頻道獨立的PCR 校正，支持共用PCR 的重新生成；

支持冗余千兆以太網輸出，支持端口備份、節(jié)目備份等多重備份機制，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

4 上行系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)方案

上行系統(tǒng)符合總局對播出系統(tǒng)驗收要求的規(guī)范。系統(tǒng)中的主要設備，如調制器、上變頻器均按照1+1 配置，高功放采用固態(tài)功放，模塊1:3 的方式，單元設備和系統(tǒng)可以互相自動倒換。主用上行系統(tǒng)功放為CPI 3.35kW 速調管高功放，備用上行系統(tǒng)采用PARDISE 1000W 固態(tài)功放。

4.2 系統(tǒng)安全保障措施

每件設備1+1 配置，切換器采用雙電源，具有自動手動切換，最好具有遠程手動控制面板；

無論有無輸入信號，調制器均能輸出調制載波信號；

調制器含有L 段輸出，便于監(jiān)測；高功放輸出有相應的耦合監(jiān)測；

備用上行系統(tǒng)（不含上行天線）與主用的上行系統(tǒng)之間，通過波導切換開關進行切換，以便設置應急開關，使值班員可一鍵切換，保證應急播出。

4.3 鏈路計算

主用上行系統(tǒng)的高功放采用的3.35W 速調管高功放，1:1 配置，并具備自動倒換功能。

按照上行波導損耗為3dB，主用上行系統(tǒng)高功放法蘭盤輸出功率按2897W （34.62dBW） 計算，上行系統(tǒng)EIRP 能達到87.7dBW。

備用上行系統(tǒng)的高功放采用1000W 固態(tài)高功放。

按照上行波導損耗為3dB，備用上行系統(tǒng)的高功放法蘭盤輸出功率按1000W（30.0dBW）計算，上行系統(tǒng)EIRP 能達到83.08dBW，符合《廣播電視安全播出管理規(guī)定》衛(wèi)星地球站實施細則中的相關要求，即備用上行系統(tǒng)的安全運行EIRP 值應不低于主用上行系統(tǒng)正常播出時的上行EIRP 值（76.52dBW）。

故備份上行系統(tǒng)選用1000W SSPA 系統(tǒng)滿足日常備份和應急要求。

4.4 主要設備功能要求

4.4.1 調制器

無論有無正常輸入信號，總有載波輸出，有L 段輸出。

獨立可上機柜切換器，可以自動切換，最好含有遠程控制面板。

4.4.2 上變頻器

獨立可上機柜切換器，可以自動切換，最好含有遠程控制面板。

4.4.3 高功放

系統(tǒng)滿足日常備份和應急要求。

4.4.4 波導開關

有自動切換功能，有遠程控制面板。

5 天饋線系統(tǒng)

衛(wèi)星天線系統(tǒng)采用兩套獨立天饋線系統(tǒng)運行。口徑為12 米的主用天線和11 米的備用天線各一副。主備上行天線系統(tǒng)均配置天線自動跟蹤控制系統(tǒng)及自動增益控制系統(tǒng)等配套設施。

天饋線系統(tǒng)能夠在高功放最大輸出功率狀態(tài)下持續(xù)正常工作2 小時以上。主備系統(tǒng)均配置波導充氣機。設計相應口面和饋源口除雪設備，保障冰雪天氣期間播出安全。天線場區(qū)設置防雷設施和安防監(jiān)控設施。

6 應急切換

通過波導切換開關的遠程控制裝置，將開關引線至值班大廳控制臺，采用自復位按鈕開關進行控制，方便值班員遇到緊急情況時進行應急切換。

結 論

備份上行系統(tǒng)采用微波、光纖作為主備路信號源，所傳輸?shù)男盘柧蛇m配、復用、調制、上變頻、高功放等設備，組成信源和上行系統(tǒng)，放大至核定的功率后經波導切換開關送至假負載。

當主用上行系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，值班員可以立即進行一鍵式切換，切換到備份上行系統(tǒng)進行應急播出，可有效預防重大停播事故的發(fā)生。