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太原微波站傳輸編碼器擴容改造方案及實施
來源:未知   作者:張 勇   添加時間:2018-11-26 09:37
我站為保證傳輸的安全,設計了編碼器備份擴容方案,可實現對信號切換的快速與安全,為太原微波站的安全傳輸提供了更可靠的信號快速安全切換
  1 需求分析
 
  太原微波站現有的實際情況是編碼器四備一(編碼傳輸前端由5臺Ellipse編碼器和2臺Prostream1000復用器組成,系統架構為編碼器4+1熱備份,復用器1+1熱備份),這樣就存在兩個問題,一是節目切換時由于參數倒換,所以切換時間長;二是如果兩套節目同時或者一前一后出現問題需要切換時,一臺備用編碼器是無法解決問題的。按照總局62號令,信號切換設備應具有主備路自動選擇功能和告警功能,分配、切換設備應具有斷電直通功能。所有信號處理設備應納入網管監控系統。微波站應禁用不承擔業務的端口。所以必須對編碼器進行備份擴容改造。改造初期,我站的方案有兩套分別是:一是對編碼系統進行備份設備擴容改造,增加備份設備,使編碼器能夠達到1+1熱備份的規模,降低切換時間;二是在改造方案1的基礎上,增加一臺IP切換設備,復用器輸出到主備核心數據交換機中的碼流經IP切換器后再送入微波設備。由于編碼器在備份切換時網管需要向備機加載進行切換的主設備的參數,因此切換時間較長。為了降低切換時間,保障安全播出,因此建議對編碼系統進行備份設備擴容改造,增加備份設備,使編碼器能夠達到1+1熱備份的規模,降低切換時間。
 
  同時,原有系統中,由于微波設備僅具有一路IP輸入端口,因此在系統中僅從主核心數據交換機連接到微波設備,系統存在單點故障,本次改造增加一臺IP切換設備,復用器輸出到主備核心數據交換機中的碼流經IP切換器后再送入微波設備,提高了系統的安全性。
 
  2 技術方案
 
  本方案要實現兩大功能:一是前端電視信號源降低切換時間,二是提高數據交換機中碼流經IP切換后的系統安全性。
 
  2.1 系統架構圖
 
  
圖1 系統架構圖
 
  2.2 方案描述
 
  如圖1所示,原系統共5臺Ellipse編碼器,現新增3臺Ellipse編碼器(橙色)后,與原系統的編碼系統形成1+1熱備份。原系統信號源經SDI分配器后,備路通過SDI矩陣切換后送入備份編碼器,改造后,SDI分配器的主備路輸出可以同時接到主備編碼器輸入端。
 
  Ellipse具有雙路IP輸出接口,編碼后的信號通過IP輸出送入主備的數據交換機,原系統的復用器從主備交換機中選取主備信源進行復用輸出。Ellipse的1+1熱備份通過設備間的心跳協議來實現,無需額外控制SDI矩陣。正常運行時,主備編碼器同時接收信號,但在網管和心跳協議的控制下,只有主編碼器正常輸出信號,備份編碼器處于待機狀態,僅接收輸入信號并內部編碼,并不進行輸出。當主用編碼器出現問題造成輸出中斷后,備份編碼器檢測到心跳協議數據錯誤,在此情況下會開啟輸出接管主編碼器的工作,由于不涉及到管理矩陣切換輸入信號和加載參數的兩個流程,信號中斷恢復時間可大大減少。
 
  原復用器采用1+1熱備份的方式,復用后的碼流分別送入主備核心交換機,由于微波輸入只有一個IP端口,因此我們配置了一臺methyst III切換器,該切換器支持IP切換,分別從主備交換機中提取碼流,經過切換后輸出一路信號送至微波設備。切換器支持斷電直通功能。
 
  3 設備配置
 
  
表1 設備配置表
 
  3.1 哈雷Ellipse編碼器
 
  (1)HD/SD-SDI和模擬輸入,支持高標清H.264編碼,3個ASI和雙路IP輸出。
 
  (2)進入頁面時,根據IP地址在網頁IE登陸,無密碼直接登陸。
 
  (3)設置音視頻參數,Video和Audio內設置參數。
 
  (4)輸出流(IP outputs和Transport)的設置。
 
  (5)節目的添加配置,此處注意General內Activation一定要為激活狀態。
 
  (6) 節目輸出完成后,查看節目的輸出是否正確。
 
  3.2 哈雷Amethyst III切換器
 
  雙電源,1塊IP切換板卡,1組TS流切換標準授權。
 
  (1)對于需要快速、密集、可靠2∶1 MPEG-2傳輸流冗余切換的應用,Harmonic的Amethyst III是同類最佳解決方案,可確保數字電視信號的全天候可用性。
 
  如果不允許停機,您可以部署Amethyst III。緊湊獨立系統可連續監視MPEG-2 TS,在檢測到主用流出現故障時無縫切換為備用流。無論是用于設備冗余還是網絡鏈路冗余,Amethyst III都發揮其性能、靈活性和延遲補償等特點,最大程度延長廣播及傳輸鏈路的魯棒性及最大正常工作時間。
 
  (2)可靠性和靈活性:AmethystIII可采用千兆以太網或ASI接口,適合任何類型架構:從廣泛部署的ASI接口到新的以IP為中心的網絡。切換開關配備雙電源/插頭,實現節目傳輸安全性最大化,千兆以太網和ASI接口具備智能可配置旁通機制,即使在電源故障的情況下,仍可維持節目傳輸。
 
  (3)延遲補償功能:Amethyst III同時分析存在延遲輸入流(從數毫秒到數秒),提供延遲補償功能。如果檢測到一路輸入故障,裝置將補充時間差異,并無縫切換為另一路正常的傳輸流,絲毫不影響終端用戶。典型應用包括鏈路分發冗余切換。
 
  (4)效果與展望:這次擴容升級改造之后,由于減去了切換時網管需要向備機加載進行切換的主設備的參數的過程;增加一臺IP切換設備,復用器輸出到主備核心數據交換機中的碼流經IP切換器后再送入微波設備,大大提高了系統的安全性。經過試運行一個半月時間,在穩定性方面,切換速度方面都有了顯著的提升,為我站安全傳輸打下了堅實的基礎。未來的工作中,我們還將緊緊圍繞62號令,貫徹總局“不間斷、高質量、既經濟、有安全”的方針,把高質量的節目安全傳送到千家萬戶。
 
  3.3 日常維護注意事項
 
  可以通過觀察設備前面板等來看有無報警(fault燈亮,紅色)。
 
  網管拓撲圖上會實時顯示當前的報警狀態(綠色為正常,紅色為嚴重報警,可能導致信號中斷,黃色為一般報警,存在隱患)。
 
  在拓撲圖上可以直接點擊在報警的模塊,右鍵選擇Alarm-Current(當前)或History(歷史)。
 
  Upstream Cable Disconnected或Link Down(線纜中斷,檢查報警標識的是input或output,來確定是輸入SDI或輸出網線中斷)。
 
  Loss of signal (信號中斷,此時如無上面報警,可以判斷為線纜正常,需檢查輸入信號)。
 
  Bitrate Overflow(帶寬溢出,檢查輸入或輸出碼率是否正常)。
 
  Device Timeout(設備失去連接,檢查設備的網管連接口網線是否松動)。
 
  ASI Card HW Failure,ASI板卡硬件錯誤,斷電重新插拔后如繼續出現需更換板卡。
 
  ASI Card Initializing,ASI板卡初始化未完成,如此報警不能自動消失需更換板卡。
 
  ASI Input Signal Loss,ASI端口輸入信號中斷,檢查信號源或信號線纜。
 
  ASI Input Sync Loss,ASI端口無法鎖定信號,檢查信號源。
 
  GbE Card HW Failure,GBE板卡硬件錯誤,斷電重新插拔后如繼續出現需更換板卡。
 
  GbE Card Initializing,GBE板卡初始化未完成,如此報警不能自動消失需更換板卡。
 
  GbE Auto-Negotiation Failed,GBE端口與交換機間握手協議失敗,檢查交換機。
 
  GbE Input Error,GBE端口輸入問題,檢查SFP模塊、與交換機間的物理連接,以及端口的網絡參數配置。
 
  GbE Link Down-Cable Disconnect,GBE端口線纜連接中斷,檢查線纜及接頭。
 
  GbE Output MPEG Buffer Overflow,GBE輸出溢出,檢查配置。
 
  GbE SFP Missing,GBE端口SFP模塊狀態異常,檢查SFP安裝狀態。
 
  GbE Slave Channel Activated,GBE備份端口啟用(在設置端口為互備模式時)。
 
  GbE Input Backup Socket Not Active,GBE輸入TS流的備份源丟失,檢查備份輸入源。
 
  GbE Input Primary Socket Not Active,GBE輸入TS流主路丟失,檢查主路輸入源。
 
  GbE Input Socket Buffer Overflow,GBE輸入碼流溢出,檢查輸入源。
 
  GbE Input Socket CBR Rate Changed,輸入TS流的碼率發生變化,檢查輸入源。
 
  GbE Input Socket Max. Jitter Exceeded,輸入TS流在不是CBR狀態時會出現此警告。
 
  GbE Socket Failed,輸入組播問題,檢查輸入組播設置的地址及端口號。
 
  GbE Output Socket-Buffer Overf low Level=High,GBE輸出組播碼率溢出,檢查輸出組播的總碼率設置。
 
  TsIn CC Error Detected,輸入TS流出現連續計數錯誤,檢查輸入源25。
 
  PID Missing,輸出PID丟失,檢查輸入源。
 
  Service Failure,輸出節目丟失,檢查輸入源。
 
  Slate Service Failure,備份節目丟失,檢查輸入源。
 
  通過半年的運行試驗,節目信號切換速度加快,安全性提高,今后還將就該系統的網管部分升級改造,為微波站傳輸信號的安全穩定工作打下更堅實的基礎。

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