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太原微波站传输编码器扩容改造方案及实施

张 勇

  摘要:我站为保证传输的安全,设计了编码器备份扩容方案,可实现对信号切换的快速与安全,为太原微波站的安全传输提供了更可靠的信号快速安全切换。

  关键词:编码器;扩容改造

  1 需求分析

  太原微波站现有的实际情况是编码器四备一(编码传输前端由5台Ellipse编码器和2台Prostream1000复用器组成,系统架构为编码器4+1热备份,复用器1+1热备份),这样就存在两个问题,一是节目切换时由于参数倒换,所以切换时间长;二是如果两套节目同时或者一前一后出现问题需要切换时,一台备用编码器是无法解决问题的。按照总局62号令,信号切换设备应具有主备路自动选择功能和告警功能,分配、切换设备应具有断电直通功能。所有信号处理设备应纳入网管监控系统。微波站应禁用不承担业务的端口。所以必须对编码器进行备份扩容改造。改造初期,我站的方案有两套分别是:一是对编码系统进行备份设备扩容改造,增加备份设备,使编码器能够达到1+1热备份的规模,降低切换时间;二是在改造方案1的基础上,增加一台IP切换设备,复用器输出到主备核心数据交换机中的码流经IP切换器后再送入微波设备。由于编码器在备份切换时网管需要向备机加载进行切换的主设备的参数,因此切换时间较长。为了降低切换时间,保障安全播出,因此建议对编码系统进行备份设备扩容改造,增加备份设备,使编码器能够达到1+1热备份的规模,降低切换时间。

  同时,原有系统中,由于微波设备仅具有一路IP输入端口,因此在系统中仅从主核心数据交换机连接到微波设备,系统存在单点故障,本次改造增加一台IP切换设备,复用器输出到主备核心数据交换机中的码流经IP切换器后再送入微波设备,提高了系统的安全性。

  2 技术方案

  本方案要实现两大功能:一是前端电视信号源降低切换时间,二是提高数据交换机中码流经IP切换后的系统安全性。

  2.1 系统架构图


图1 系统架构图

 

  2.2 方案描述

  如图1所示,原系统共5台Ellipse编码器,现新增3台Ellipse编码器(橙色)后,与原系统的编码系统形成1+1热备份。原系统信号源经SDI分配器后,备路通过SDI矩阵切换后送入备份编码器,改造后,SDI分配器的主备路输出可以同时接到主备编码器输入端。

  Ellipse具有双路IP输出接口,编码后的信号通过IP输出送入主备的数据交换机,原系统的复用器从主备交换机中选取主备信源进行复用输出。Ellipse的1+1热备份通过设备间的心跳协议来实现,无需额外控制SDI矩阵。正常运行时,主备编码器同时接收信号,但在网管和心跳协议的控制下,只有主编码器正常输出信号,备份编码器处于待机状态,仅接收输入信号并内部编码,并不进行输出。当主用编码器出现问题造成输出中断后,备份编码器检测到心跳协议数据错误,在此情况下会开启输出接管主编码器的工作,由于不涉及到管理矩阵切换输入信号和加载参数的两个流程,信号中断恢复时间可大大减少。

  原复用器采用1+1热备份的方式,复用后的码流分别送入主备核心交换机,由于微波输入只有一个IP端口,因此我们配置了一台methyst III切换器,该切换器支持IP切换,分别从主备交换机中提取码流,经过切换后输出一路信号送至微波设备。切换器支持断电直通功能。

  3 设备配置


表1 设备配置表

 

  3.1 哈雷Ellipse编码器

  (1)HD/SD-SDI和模拟输入,支持高标清H.264编码,3个ASI和双路IP输出。

  (2)进入页面时,根据IP地址在网页IE登陆,无密码直接登陆。

  (3)设置音视频参数,Video和Audio内设置参数。

  (4)输出流(IP outputs和Transport)的设置。

  (5)节目的添加配置,此处注意General内Activation一定要为激活状态。

  (6) 节目输出完成后,查看节目的输出是否正确。

  3.2 哈雷Amethyst III切换器

  双电源,1块IP切换板卡,1组TS流切换标准授权。

  (1)对于需要快速、密集、可靠2∶1 MPEG-2传输流冗余切换的应用,Harmonic的Amethyst III是同类最佳解决方案,可确保数字电视信号的全天候可用性。

  如果不允许停机,您可以部署Amethyst III。紧凑独立系统可连续监视MPEG-2 TS,在检测到主用流出现故障时无缝切换为备用流。无论是用于设备冗余还是网络链路冗余,Amethyst III都发挥其性能、灵活性和延迟补偿等特点,最大程度延长广播及传输链路的鲁棒性及最大正常工作时间。

  (2)可靠性和灵活性:AmethystIII可采用千兆以太网或ASI接口,适合任何类型架构:从广泛部署的ASI接口到新的以IP为中心的网络。切换开关配备双电源/插头,实现节目传输安全性最大化,千兆以太网和ASI接口具备智能可配置旁通机制,即使在电源故障的情况下,仍可维持节目传输。

  (3)延迟补偿功能:Amethyst III同时分析存在延迟输入流(从数毫秒到数秒),提供延迟补偿功能。如果检测到一路输入故障,装置将补充时间差异,并无缝切换为另一路正常的传输流,丝毫不影响终端用户。典型应用包括链路分发冗余切换。

  (4)效果与展望:这次扩容升级改造之后,由于减去了切换时网管需要向备机加载进行切换的主设备的参数的过程;增加一台IP切换设备,复用器输出到主备核心数据交换机中的码流经IP切换器后再送入微波设备,大大提高了系统的安全性。经过试运行一个半月时间,在稳定性方面,切换速度方面都有了显著的提升,为我站安全传输打下了坚实的基础。未来的工作中,我们还将紧紧围绕62号令,贯彻总局“不间断、高质量、既经济、有安全”的方针,把高质量的节目安全传送到千家万户。

  3.3 日常维护注意事项

  可以通过观察设备前面板等来看有无报警(fault灯亮,红色)。

  网管拓扑图上会实时显示当前的报警状态(绿色为正常,红色为严重报警,可能导致信号中断,黄色为一般报警,存在隐患)。

  在拓扑图上可以直接点击在报警的模块,右键选择Alarm-Current(当前)或History(历史)。

  Upstream Cable Disconnected或Link Down(线缆中断,检查报警标识的是input或output,来确定是输入SDI或输出网线中断)。

  Loss of signal (信号中断,此时如无上面报警,可以判断为线缆正常,需检查输入信号)。

  Bitrate Overflow(带宽溢出,检查输入或输出码率是否正常)。

  Device Timeout(设备失去连接,检查设备的网管连接口网线是否松动)。

  ASI Card HW Failure,ASI板卡硬件错误,断电重新插拔后如继续出现需更换板卡。

  ASI Card Initializing,ASI板卡初始化未完成,如此报警不能自动消失需更换板卡。

  ASI Input Signal Loss,ASI端口输入信号中断,检查信号源或信号线缆。

  ASI Input Sync Loss,ASI端口无法锁定信号,检查信号源。

  GbE Card HW Failure,GBE板卡硬件错误,断电重新插拔后如继续出现需更换板卡。

  GbE Card Initializing,GBE板卡初始化未完成,如此报警不能自动消失需更换板卡。

  GbE Auto-Negotiation Failed,GBE端口与交换机间握手协议失败,检查交换机。

GbE Input Error,GBE端口输入问题,检查SFP模块、与交换机间的物理连接,以及端口的网络参数配置。

  GbE Link Down-Cable Disconnect,GBE端口线缆连接中断,检查线缆及接头。

  GbE Output MPEG Buffer Overflow,GBE输出溢出,检查配置。

  GbE SFP Missing,GBE端口SFP模块状态异常,检查SFP安装状态。

  GbE Slave Channel Activated,GBE备份端口启用(在设置端口为互备模式时)。

  GbE Input Backup Socket Not Active,GBE输入TS流的备份源丢失,检查备份输入源。

  GbE Input Primary Socket Not Active,GBE输入TS流主路丢失,检查主路输入源。

  GbE Input Socket Buffer Overflow,GBE输入码流溢出,检查输入源。

  GbE Input Socket CBR Rate Changed,输入TS流的码率发生变化,检查输入源。

  GbE Input Socket Max. Jitter Exceeded,输入TS流在不是CBR状态时会出现此警告。

  GbE Socket Failed,输入组播问题,检查输入组播设置的地址及端口号。

  GbE Output Socket-Buffer Overf low Level=High,GBE输出组播码率溢出,检查输出组播的总码率设置。

  TsIn CC Error Detected,输入TS流出现连续计数错误,检查输入源25。

  PID Missing,输出PID丢失,检查输入源。

  Service Failure,输出节目丢失,检查输入源。

  Slate Service Failure,备份节目丢失,检查输入源。

  通过半年的运行试验,节目信号切换速度加快,安全性提高,今后还将就该系统的网管部分升级改造,为微波站传输信号的安全稳定工作打下更坚实的基础。

 
 
 
 
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