数字微波编解码播出系统IP化升级改造

摘  要：根据IP化数字微波传输系统对广播电视信号传输、编码、解码和监测的要求，微波首站重新规划设计播出系统和监测系统的设计方案进行升级改造，升级改造后，整个系统实行二级切换、三级监测的保护方案，建立完善的保护机制；各微波台站下传信号解码系统也做了相应的升级改造。改造后，新系统更大程度提高了安全播出保障能力，并有效减轻值班员的工作压力。

关键词：IP数字播出系统；二级切换；三级监测；安全备份

中图分类号：TN943.2  文献标识码：A  文章编号：2096-4706（2023）10-0026-04

Abstract： According to the requirements of IP-based digital microwave transmission system for radio and TV signal transmission， coding， decoding and monitoring， the design scheme of broadcasting system and monitoring system of the first microwave station are re-planned and re-designed to upgrade. After the upgrading， the protection scheme of two-level switching and three-level monitoring is implemented in the whole system， and a perfect protection mechanism is established. The download signal decoding system of each microwave station has also been upgraded. After the upgrading， the new system improves the capacity of broadcast safely to a greater extent， and effectively reduces the work pressure of the duty officers.

Keywords： IP-based digital broadcast system; two-level switching; three-level monitoring; security backup

0  引  言

为配合IP数字微波改造施工，微波首站在原播出监测系统的基础上，对播出系统中的编解码设备、切换设备和监测设备做了相应的升级改造，播出设备采用主、备、辅三路不同信号，并实行二级切换和三级监测的方案。播出信号的传输在设备备份的基础上，添加端口备份和节目备份功能，选用更加安全的编码和切换方案，并添加新网管系统。各下传信号台站为了解码IP微波信号，更新改造解码系统，在原系统的基础上，设计更加安全的解码方案。升级改造后，传输信号由SDH格式转变为IP格式，播出设备满足IP微波对传输的需求，优化了播出设备，使播出环节更完备更安全。下文简单介绍一下该系统的方案设计和具体的施工情况。

1  系统方案设计

为了实现安全播出，整体规划播出系统，并实现全链路监测，各环节完全自动化。

1.1  信号组成

本次改造严格按照总局第62号令的标准来执行，上节目的微波站每套节目应配置不少于两路不同路由的信号源。微波首站为上信号台站，其播出系统信号如图1所示，微波首站传输两种封装格式的信号，图1上半部分为来自新媒体机房和中星6B的AVS+格式的地面数字电视信号，有三种不同路由的信号源组成；图1下半部分为来自播控中心和中星6A的MPEG-2格式的模拟电视信号，有三种不同路由的信号源组成。各下信号台站的解码系统如图2所示，适配器1下传地面数字电视AVS+信号，综合解碼器1下传正传方向的正传MPEG-2模拟电视信号，综合解码器2下传回传方向的回传MPEG-2模拟电视信号，适配器3和适配器4作为备用设备下传所有正传信号。

1.2  二级切换

按照规定，上节目的微波站应按1+1热备份方式配置信号的分配、切换、编解码、复用及适配设备。并在相关重要节点配置人工跳线端口。由图1可见，上游来的三路信号经过初级切换，编码复用后的信号经过末级切换。图1中IP码流切换板卡实现手动切换和自动切换相结合的切换方式，具有主备辅路自动选择和告警功能，可以根据需求设置切换条件，并具有断电直通的功能。

1.3  三级监测

两种格式信号经过编码复用和切换后分别经由复用器6和复用器7传输至线路交换机和微波系统。监测信号线如图1中蓝色线标识，上游信号传入微波首站后即进行一级监测，经编码复用器后为二级监测，进入线路交换机后的信号为三级监测。由于编码复用设备的千兆网口有限，某些播出环节的监测信号需要经由交换机转接后再监测，比如复用器6和复用器7的播出信号经由线路交换机后由复用器10监测。

1.4  四级安全备份

信号编码复用的过程中实现除电源备份外的四级安全备份：设备级备份、网口级备份、端口级备份和节目级备份。如图1所示，复用器1、复用器2和复用器3互为设备级备份，并配置了输入节目备份（复用器2、复用器3、复用器4、复用器5）、输入端口备份（复用器6、复用器7）、输出端口备份（复用器6、复用器7），并在末级的复用器6和复用器7处设置了应急跳线，使传输系统更加安全可靠。下信号系统如图2所示，其中适配器1、适配器3和适配器4都采用输入端口备份。

2  系统方案实施

2019年底，依据前期制定的系统方案正式启动改造，IP微波改造后，播出监测信号变为IP信号，播出、监测和切换设备都需要作出相应更改。为使施工顺利有序进行，施工前期在播出方案制定、设备连线、IP地址规划、图纸绘制方面做了大量的工作。下面从设备布局布线、IP地址规划、编码复用设备配置、监测设置几个方面说明。

2.1  机房设备布局布线

施工前，AVS+系统和MPEG-2系统的设备分散在不同的机柜中，为了保证播出监测设备便于集中管理、利于布局布线、利于设备散热，清除不用设备和连线，将所有设备重新规划机柜位置、重新连线。这项工作看似简单，却花费了大量的人工和时间。

IP微波改造后，IP码流监测板卡替换原先的ASI监测板卡，IP码流切换板卡替换原先的DS3切换器，原先这些旧设备分散于几个机柜之中，连线错综复杂，在清除连线的时候，要注意小心仔细，不要破坏在用设备及其连线。

AVS+系统的三台编码复用器原先在5号机柜，将其移至7号机柜，其与前级新媒体交换机的连线重新铺设；MPEG-2系统原先的适配器和复用器由新的编码复用器8和编码复用器9代替。并添加几台编码复用设备专用于监测信号，为便于集中管理，所有新添加的编码复用设备都放置于7号机柜。

重新布设一组堆叠式交换机（31-6），用于连接31楼播出系统的设备与和微波设备。

2.2  IP地址规划

各个设备之所以能够在整个系统中稳定有序的运行，是因为他们有唯一的IP地址，为了使有限的IP地址得到高效合理的使用，并且便于后期维护，我们按照同类设备之间IP地址相连、并且留有余量的原则，监测设备的IP地址为192.168.15.*，编码复用设备的IP地址为192.168.11.*，组播流的IP地址为224.10.10.*，给总共140多台设备设置了合理的IP地址。

2.3  监测设置

监测系统在原画面云监测系统的基础上，做了相应的增删设备修改，并且根据需要重新规划板卡端口、重新规划IP配置。为保障信号监测需求，我们添加了2台编码复用器作为信号发出和环回监测。如图1中的解码监测部分所示，由于编码复用设备的千兆网口有限，不能在满足播出的前提下满足监测的需求，添加复用器10为发出监测设备，其网口3从线路交换机得到复用器6和复用器7的数据流，通过复用到网口1将其推向画面云监测系统，由于该设备端口数量很大，一个网口可以同时监测多个数据流实现对微波首站所有发出信号流的监测；添加复用器11为环回监测设备，其网口3从线路交换机得到所有环回信號的数据流，通过复用到网口1将其推向画面云监测系统；和原监测相比，在节省设备和接线的同时，系统更稳定、维护更方便。同时也添加4台解码设备，分别监测AVS+发出和环回的单节目，MPEG-2发出和环回的单节目，将其推向小屏监测，其线路撇开交换机系统，使其值班人员在交换机系统故障情况下仍然能正常监测发出和环回信号。

2.4  编码复用设备配置

编码复用设备主要用于接收前级设备提供的广播电视信号流，对信号进行编码、解码、复用、更改IP地址等操作，以便于微波线路各台站信号传输、发射、监测等。微波首站主要使用解码器（D8120）、复用器（EMR3.0）这两种编解码设备，D8120是多功能解码器，主要负责将接收的信号进行格式转换、广播节目解码，EMR3.0是新一代的多媒体交换平台，主要用于信号格式转换、复用、备份、IP输入输出等功能。

2.4.1  节目备份设置

进入设备背板的满足一定条件的两个节目，可以进行1+1的节目备份切换。当主路节目出现异常，节目有效码率在设定的节目码率上下限之外时，设备会自动切换使用备路节目复用输出，以保证输出不受影响。

复用器3、复用器4、复用器5分别设置了节目备份，图4以复用器4为例说明设置节目备份的具体步骤，复用器4的卡3和卡6分别为接收两路不同的ASI信号，卡3和卡6做了节目备份，卡3为主节目、卡6为备节目。

2.4.2  输入端口备份设置

进入设备背板的任意两个端口，可以进行1+1的端口备份切换。当主路端口出现异常，端口有效码率在设定的码率上下限之外时，设备会自动切换使用备路端口节目复用输出，以保证输出不受影响。

图1中复用器6、复用器7，图2中的数码微波适配器3/4，分别设置了输入端口备份，其中复用器6的网口3和网口4分别为接收两路不同的IP信号，并做了输入端口备份，网口3的端口为主、网口4的端口为备。

2.4.3  输出端口备份设置

两个网口之间互相通信，获取对方的工作状态，然后主网口根据状态进行仲裁，给自己和备网口发送命令控制开关实现备份。当主路设备端口异常后，会通知备路设备，按照设置的切换模式进行主备切换。复用器6、复用器7设置了输出端口备份。

2.4.4  编解码网管系统

为了便于对编解码设备进行统一管理，在编解码网管主机上安装eManager监测控制系统，EMR后台软件嵌入在网络管理软件eManager中，同网络管理软件使用同一SNMP通信协议，可以在安装网络管理软件的同时，达到管理EMR的目的，编码网管系统界面如图3所示。

2.4.5  设备图纸整理

为了便于所有相关工作人员进一步学习掌握整个线路运行的情况、便于后期设备维护、故障排查，我们整理出整个线路中每一台设备及连线的命名并且打印粘贴相应的标签，如图1、图2、图3所示。图表便于工作人员进一步学习掌握整个线路运行的情况、便于后期设备维护、故障排查，为保障安全播出打下了坚实的基础。

3  结  论

施工完成后，更新了编解码复用设备和切换设备，所有播出监测的传输码流和下信号台站解码信号变为IP信号流，满足了IP微波对传输与监测的需求，并且添加一些新的输入备份和输出备份的功能，使播出系统更加安全可靠。项目组的各位同志从初期设计规划、中期设备安装、到最后的功能测试方面都做了大量细致的工作，技术水平和业务能力均得到了较大的提升。在此系统的实施过程中，我们对微波首站全部相关的设备重新进行了更加科学合理的布局、连线，并添加数码网管系统，做到对编码复用设备进行统一监控管理、业务管理、配置管理等，从而使微波首站的编解码设备管理做到更加系统、专业，提高了安全播出保障能力。

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作者简介：刘成广（1966.04—），男，汉族，山东济南人，高级工程师，本科，研究方向：广播电视传输覆盖工程。