引言

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    保證廣播電視安全播出是至關(guān)重要的，如今廣電總局、電臺(tái)、電視臺(tái)對(duì)安全播出的要求是零秒停播，特別是重大事件安全播出的要求更高，其責(zé)任可謂是重于泰山。隨著有線前端系統(tǒng)數(shù)字化改造的步伐加快，數(shù)字電視前端安全播出的復(fù)雜性越來越明顯，除了要考慮到人為的因素，還要考慮設(shè)備故障和自然災(zāi)害對(duì)安全播出造成的影響。

    一直以來，播出單位都是通過增加人員值班，24小時(shí)不間斷工作的方式來保證安全播出，但是很多事故是突發(fā)的，比如設(shè)備故障是不可避免的。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，怎樣以最快的時(shí)間切換到備用設(shè)備或系統(tǒng)，以保證不出現(xiàn)停播現(xiàn)象，這些是需要完善的監(jiān)測系統(tǒng)來保障。

    一個(gè)完善的數(shù)字前端系統(tǒng)，除了要對(duì)系統(tǒng)中的核心設(shè)備、唯一設(shè)備、易發(fā)故障設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)備份外，必要的監(jiān)測手段也是不可缺少的。廣電總局對(duì)各個(gè)播出單位的要求是至少要對(duì)三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測：1.節(jié)目輸入信號(hào)監(jiān)測；2.節(jié)目輸出信號(hào)監(jiān)測；3.受眾接收端的接收監(jiān)測。通過監(jiān)測可以迅速有效的確定故障源，對(duì)其進(jìn)行快速處置。但是如何對(duì)數(shù)字電視前端系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測呢？

    一般數(shù)字電視前端系統(tǒng)的監(jiān)測分為兩個(gè)層次：

    （1）碼流分析：側(cè)重點(diǎn)是碼流深度分析，需完成MPEG2和DVB標(biāo)準(zhǔn)各個(gè)層次的分析，甚至要求精確到BIT位，以便在必要時(shí)候按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)碼流進(jìn)行逐位分析，以定位和解決問題，保障前端系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)性和開放性。

    （2）TS流監(jiān)測：重點(diǎn)是系統(tǒng)的安全播出，要求做到快速反應(yīng)，快速定位故障點(diǎn)，縮短排除故障時(shí)間。

    對(duì)于多數(shù)數(shù)字電視前端系統(tǒng)而言，碼流分析這一層次較易達(dá)到，而TS（傳輸）流監(jiān)測則較為困難，理論上衛(wèi)星接收機(jī)、編碼器、復(fù)用器、加擾器、適配器、調(diào)制器的輸出信號(hào)都需要被監(jiān)測，監(jiān)測點(diǎn)較多。考慮到監(jiān)測設(shè)備的價(jià)格較為昂貴，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常對(duì)系統(tǒng)中重要的通道、重要的設(shè)備輸出信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、監(jiān)測和自動(dòng)應(yīng)急切換，而其他通道只做簡單的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并自動(dòng)應(yīng)急切換，不對(duì)其進(jìn)行深層次的分析，這樣可以控制系統(tǒng)建設(shè)成本，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加合理。

    在數(shù)字電視前端系統(tǒng)中信源和復(fù)用是最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，從安全的角度考慮，必須對(duì)其進(jìn)行設(shè)備備份，并對(duì)輸出的TS流（傳輸流）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦TS流出現(xiàn)錯(cuò)誤，應(yīng)立即切換到備用設(shè)備，保證安全播出。

    TS流的監(jiān)測應(yīng)符合TR101-290監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)分為三級(jí)錯(cuò)誤檢測：第一級(jí)監(jiān)測（第一級(jí)錯(cuò)誤包括：同步丟失錯(cuò)誤、同步字節(jié)錯(cuò)誤、PAT 錯(cuò)誤、連續(xù)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤、PMT錯(cuò)誤及 PID錯(cuò)誤）集中了所有基本的參數(shù)，這些參數(shù)保證TS流能夠被解碼；第二級(jí)（第二級(jí)錯(cuò)誤包括：傳輸錯(cuò)誤、CRC 錯(cuò)誤、PCR 間隔錯(cuò)誤、PCR 抖動(dòng)錯(cuò)誤、PTS 錯(cuò)誤及CAT 錯(cuò)誤）集中了一些附加參數(shù)，這些參數(shù)推薦用來進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測；第三級(jí)（第三級(jí)錯(cuò)誤包括：NIT 錯(cuò)誤、SI重復(fù)率錯(cuò)誤、緩沖器錯(cuò)誤、非指定 PID錯(cuò)誤、SDT錯(cuò)誤、EIT 錯(cuò)誤、RST 錯(cuò)誤、TDT 錯(cuò)誤、空緩沖器錯(cuò)誤及數(shù)據(jù)延遲錯(cuò)誤）是依賴于應(yīng)用的幾個(gè)參數(shù)。其中第一級(jí)錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致下游設(shè)備無法對(duì)TS流進(jìn)行正常解碼，該錯(cuò)誤屬于致命錯(cuò)誤，會(huì)影響播出機(jī)構(gòu)的安全播出，而第二、三級(jí)錯(cuò)誤是不會(huì)影響到下游設(shè)備的正常解碼，不會(huì)導(dǎo)致播出事故。

    在數(shù)字電視前端系統(tǒng)的重要通道中，既要保證對(duì)TS流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，又要保證監(jiān)測發(fā)現(xiàn)問題后，立即切換到備用設(shè)備，保證安全播出。基于PC硬件平臺(tái)來完成TS流監(jiān)測的設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)TR101-290的三級(jí)錯(cuò)誤監(jiān)測，但是無法滿足長期安全穩(wěn)定的工作，而且價(jià)格不菲；以FPGA為基礎(chǔ)的純硬件平臺(tái)可以對(duì)TR101-290的第一級(jí)錯(cuò)誤進(jìn)行完全檢測，其檢測和應(yīng)急切換的時(shí)間可以縮短到毫秒等級(jí)，唯一缺點(diǎn)是無法實(shí)現(xiàn)TR101290的第二、三級(jí)檢測，但是由于TR101290的第二、三級(jí)錯(cuò)誤不會(huì)影響到安全播出。綜合考慮，依靠硬件來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和切換更加適合系統(tǒng)安全播出的要求。

    大連捷成在其i-MOD智能信號(hào)處理平臺(tái)上新推出一款TDS-5103 TS流智能監(jiān)測應(yīng)急切換模塊，它是基于FPGA來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的TS流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和自動(dòng)應(yīng)急切換，此功能模塊不僅具有較好的系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性，同時(shí)還具有較高的性價(jià)比。其功能框圖如下：

TDS-5103TS流智能監(jiān)測應(yīng)急切換模塊的功能特點(diǎn)

TDS-5103 TS流智能監(jiān)測應(yīng)急切換模塊的功能特點(diǎn)

    A. TDS-5103 TS流智能監(jiān)測應(yīng)急切換模塊的切換規(guī)模為3×1和4×1可選，支持手動(dòng)、自動(dòng)應(yīng)急切換， 還可以通過控制計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制。當(dāng)主路TS流出現(xiàn)錯(cuò)誤后，模塊會(huì)自動(dòng)切換到備路信號(hào)源，當(dāng)主路信號(hào)恢復(fù)后，可以自動(dòng)返回主路信號(hào)，也可以保持備路信號(hào)輸出不變。是否返回到主路取決于模塊的設(shè)置。

    B. TDS-5103 TS流智能監(jiān)測應(yīng)急切換模塊分為兩種切換模式：整流切換、單節(jié)目切換。當(dāng)主、備、輔路的TS流完全相同時(shí)，可采用整流切換，這是一種常規(guī)的切換模式，實(shí)現(xiàn)起來較為容易；當(dāng)主、備、輔路的TS流不相同時(shí)，我們采用把備路信號(hào)解復(fù)用，再復(fù)用到主路TS流進(jìn)行單節(jié)目的SPTS切換，我們稱之為單節(jié)目切換，這是一種創(chuàng)新的切換模式，具有較高的技術(shù)難度。

    之所以提出單節(jié)目切換模式，有以下幾個(gè)原因：

    1. 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到系統(tǒng)安全，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)設(shè)想最壞的可能性。在有線前端系統(tǒng)中最壞的可能性是當(dāng)主、備、輔路TS流全部出現(xiàn)錯(cuò)誤（TS流的各種參數(shù)完全一致），且出現(xiàn)錯(cuò)誤的節(jié)目各不相同，此時(shí)模塊不得不將一路有錯(cuò)誤的TS流進(jìn)行輸出，雖然會(huì)有相應(yīng)的報(bào)警作為提醒，但是技術(shù)人員無法立即解決故障，直至信號(hào)源恢復(fù)正常。如果模塊支持單節(jié)目切換，則可以將主路有錯(cuò)誤的節(jié)目用備路對(duì)應(yīng)的節(jié)目進(jìn)行替換，將一個(gè)正常的TS流輸出到下級(jí)。

    2. 當(dāng)主、備路的TS流參數(shù)完全一致，主路TS流內(nèi)一個(gè)節(jié)目出現(xiàn)錯(cuò)誤后，采用整流切換到備路TS流時(shí)，通常會(huì)使流內(nèi)所有節(jié)目出現(xiàn)靜幀、黑場、馬賽克等現(xiàn)象，肉眼可以明顯看出變化。如果采用單節(jié)目切換，只將錯(cuò)誤的節(jié)目用備路TS流中的相應(yīng)節(jié)目替換，則主路其它正常的節(jié)目不需要被替換，也就不會(huì)出現(xiàn)靜幀、黑場等現(xiàn)象。

    3. 如果主、備路TS流參數(shù)不一致，當(dāng)主路TS流發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，對(duì)其進(jìn)行整流切換是不現(xiàn)實(shí)的，這樣會(huì)將流內(nèi)沒問題的節(jié)目也進(jìn)行切換，而且是不同節(jié)目之間進(jìn)行切換，這樣就會(huì)造成播出混亂的現(xiàn)象。此時(shí)需要用單節(jié)目切換來解決這個(gè)問題，將有錯(cuò)誤的節(jié)目用備路指定的節(jié)目替代，雖然也會(huì)引起部分節(jié)目混亂，但是將影響降到了最低。

    當(dāng)主備路節(jié)目不一致，其PID值也不會(huì)相同，如果不修改PID值，直接對(duì)單節(jié)目進(jìn)行置換，后級(jí)設(shè)備怎么能對(duì)TS流進(jìn)行正確解碼呢？

    在模塊進(jìn)行正常工作狀態(tài)之前，我們會(huì)將主路TS流內(nèi)的PID值與備路TS流內(nèi)的PID值做一個(gè)映射關(guān)系。當(dāng)主路TS流內(nèi)某個(gè)節(jié)目出現(xiàn)錯(cuò)誤，模塊會(huì)按照預(yù)先設(shè)定好的PID映射關(guān)系，在主路與備路的TS流內(nèi)對(duì)應(yīng)的節(jié)目之間進(jìn)行置換。眾所周知，在復(fù)用的過程中是可以對(duì)節(jié)目的PID值進(jìn)行修改的，也就是說我們?cè)谶M(jìn)行單節(jié)目切換、再復(fù)用的同時(shí)，將其PID值置換為主路對(duì)應(yīng)的PID值，這樣就不會(huì)影響到后級(jí)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行正確解碼。

     C. TDS-5103 TS流智能監(jiān)測應(yīng)急切換模塊支持當(dāng)前路斷電直通

傳統(tǒng)的應(yīng)急切換器都是支持主路斷電直通，即設(shè)備斷電后，不管主路信號(hào)是否正常，輸出的只能是主路信號(hào)，這樣難免會(huì)出現(xiàn)將故障信號(hào)輸出給下級(jí)設(shè)備的情況，影響節(jié)目正常播出。而大連捷成的TDS-5103功能模塊，對(duì)斷電直通進(jìn)行重新定義，將其斷電之前最后輸出的信號(hào)作為斷電之后的直通輸出，確保將正常信號(hào)進(jìn)行輸出，提高系統(tǒng)的安全性。

     D. 依靠FPGA實(shí)現(xiàn)對(duì)TS流實(shí)時(shí)監(jiān)測，具有較高的穩(wěn)定性；其監(jiān)測時(shí)間可以精確到毫秒級(jí)，用最短的時(shí)間發(fā)現(xiàn)并解決系統(tǒng)故障，將系統(tǒng)故障造成的影響降到最低。

     E. 模塊內(nèi)置彩條信號(hào)發(fā)生，當(dāng)切換到最后一路輸入無信號(hào)時(shí)自動(dòng)輸出彩條。

     F. 模塊與平臺(tái)的以太網(wǎng)控制卡進(jìn)行通訊，可以實(shí)現(xiàn)詳細(xì)的操作及故障日志記錄和查詢。可通過控制計(jì)算機(jī)對(duì)模塊進(jìn)行監(jiān)控。

總結(jié)：

     大連捷成作為國內(nèi)為數(shù)不多的具有工廠的研發(fā)型企業(yè)，大連捷成擁有一流的生產(chǎn)線，全套泰克的先進(jìn)測試設(shè)備，產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝在業(yè)內(nèi)首屈一指。大連捷成已從單一矩陣產(chǎn)品制造商，發(fā)展為播總控、演播室、有線前端、會(huì)議電視、監(jiān)控系統(tǒng)的周邊設(shè)備專業(yè)制造商。