杨贵峰++刘传奇++孙璐

摘要： 当今传输发射台站正朝着复合型台站发展，台站同时承担中波、调频、电视、微波等多种传输发射任务，实现传输发射的科学管理、自动监控是系统设置的追求目标。本文结合台站实际，运用计算机和网络通信技术，实现了“有人留守，异地值机” 的运转模式。

关键词： 传输发射台站； 远程监控； 异地值机

中图分类号：TP393

文献标志码：A

文章编号：2095-2163（2017）04-0051-05

0引言

广播电视台传输发射台站承担着中波广播、调频广播、电视、CMMB、地面数字电视、微波等多种传输发射任务，为确保广播电视节目的安全播出，建立一套广播电视传输发射台站远程监控系统[1-3]，实现广播电视节目的优质播出，使广播电视转播工作智能化、系统化、数字化，成为传输发射台站的必然选择[4]。本文为实现广播电视台总控机房和广播电视监测台对台站进行科学的监管监看[5-6]，提出了几种远程监控解决方案场景和设计目标，致力于设计研发“异地值机”的运转模式，使得传输发射台站也可以像移动通信基站[7]一样工作，把值机员从机械枯燥的“人工值机”模式中解放出来。

1远程监控解决方案场景

远程监控系统可以实现异地对传输发射设备与环境的监测和控制功能，传输发射系统常见的场景有：

1）无人值守机房。

2）“有人留守、异地无人值机”台站。

3）传输发射管理机构监管传输发射台站。

2远程监控解决方案设计目标

远程监控是利用计算机和网络技术实现对远端进行监看和控制的方法，其中的监控内容主要包括：

1）前端信号源监控。包括信号源信号质量监测和信源切换控制。

2）发射机设备监控。包括发射机运行参数显示与记录、发射机定时开关机和主备机倒换功能。

3）发射信号质量监测和录音。能够以发射信号场强、调幅度、音频质量评级等多种方式构建形成结果表示。

4）设备供电情况监测。主要监测各供电线路电压、电流参数和供电方式自动切换与恢复，光伏电站运行参数等。

5）环境监测。包括机房温湿度控制、台区内烟感报警、电子围栏报警等。

6）视频监测。实时记录台区内运行状态，当出现异常时可自动报警，并提供回溯查询功能。

远程监控旨在将值机员从机械的“人工值机”模式中解放出来，为传输发射台站安全播出服务，因此监控方案需要满足以下基本要求：

1）远程操作简单，自动化程度高。

2）远程数据准确，可信度高。

3）报警功能齐全、灵敏、及时。

4）远程监控通信链路可靠性高，故障时收敛时间短。

5）在容量和性能上预留扩展空间。

6）监控方案具备高性价比。

7）控制功能可靠，有纠错机制。

3远程监控解决方案设计方法

3.1设计总论

为了展开远程监控在不同应用场景的差异性设计研究，本文参考计算机网络模型思路将远程监控分为3层，可参见图1所示。其中，第一层是物理层，用于设计支持监控端和被监控端的物理链路连接；第二层是网络层，用于设计支持两端的网络连接和互通，为上层构建好网络平台；第三层是应用层，用于设计支持不同应用系统的搭建和维护。

3.2物理层设计

物理层为数据传输提供可靠的环境，尽可能地屏蔽掉设备、传输介质、通信方式的不同，使网络层与其形成隔离。目前，广播电视行业采用的通信方式主要有：

1）光纤通信。传输带宽大、抗干扰性高、信号衰减性小、传输可靠性高，多将其作为主要链路投入使用。

2）数字微波通信。广电系统有自建的微波专网，其频带宽、容量大、具备良好的抗灾性能。

3）移动通信。网络容量带宽容量低、速度慢，其主要优点在于移动性，可作为其他通信方式的补充链路交付使用。

4）卫星通信。通信质量好、可靠性佳、容量大、成本低、不受地理条件和气象影响，在广电行业中普遍作为节目信号传输发射使用，而不作为2个台站之间的通信链路。

广播电视的远程通信要求物理链路具备高可靠性，因此常采用多链路设计。假设有光纤链路、微波链路、移动通信网络三种通信链路，链路的切换与恢复方案（如图2所示）主要有以下3种：

1）1主N备链路。通常情况下将光纖链路作为主用线路，微波链路作为第一备用线路，移动通信网络作为第二备用线路。当主用线路异常时，依次切换到第一备用线路和第二备用线路，当主用线路恢复后，再恢复到主用线路。

2）互为备份链路。光纤链路、微波链路、移动通信链路不分主备，当光纤链路异常时切换到微波链路，光纤链路恢复后不必切换光纤线路，只有当微波链路异常时才切换到光纤线路。

3）聚合链路。将光纤链路、微波链路、移动通信链路的2种或3种聚合为单一信道，该信道以一个更高带宽的逻辑链路生成标识。当聚合链路中的其中一条物理链路断开时，系统会自动将流量分配给其他物理链路，提供了一定的冗余和容错机制。链路聚合后还可通过内部控制措施，实现负载均衡，将数据合理地分配到不同的物理链路上展开传输。链路聚合能减少拥塞，提高总吞吐量。

3种链路切换方案有不同的特点，可以满足不同的应用场景需要，用户可以根据实际需要进行选择，参见表1所示。

3.3网络层设计

网络层主要用于向应用层提供可靠的、透明的数据传送基本服务，包含传统OSI参考模型中的数据链路层和网络层。通常情况下，可研发得到2种网络规划方案。在此，给出对应的设计论述如下。

3.3.1交换设计

本地与远端计算机处于同一局域网内，IP地址在同一网段，计算机通过ARP协议封装数据报文，交换机通过MAC地址表寻址转发数据帧。endprint

使用交换设计时，2端有多条链路的情况下，会出现MAC地址表震荡和网络环路现象，数据帧在2端不断地转发，形成网络风暴。基于此，可得3种解决办法，概述如下。

1）手动切断冗余链路，使2端只有一条链路连通；当该线路出现故障时，再手动切换到冗余链路。

2）[JP2]使用STP（Spanning Tree Protocol， 生成树协议）或MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol， 多生成树协议）阻断冗余链路，使一个有回路的桥接网络修剪成一个无回路的树形拓扑结构，当该线路出现故障时，该线路接口将自动切断，之前断开的接口将自动激活，重新构建无回路树形拓扑，恢复通信。[JP]

3）链路聚合，将多个链路整合为一个符合链路，还可以实现负载均衡功能，提高传输可靠性和传输效率。

3.3.2网络路由设计

本地与远端之间使用3层交换机或路由器连接，2端计算机设置在不同的网段内，报文通过路由转发，核心在于根据不同的通信链路规划构建路由表，路由表是报文转发的依据。每条路由都有2个参数：管理距离（AD）和度量值（Metric）两个属性，2个属性均是越小、优先级越高，这2个属性共同决定了一条路由的优先级。在比较2条路由的优先级时，是先比较2条路由的管理距离，管理距离越小、优先级越高；当管理距离相同时，再比较2条路由的度量值，度量值越小、优先级越高。路由协议的默认管理距离及特点则详如表2所示。

在设计路由时，应考虑到2端设备对于路由协议的支持情况、不同物理链路对于路由协议报文的透传、协议配置复杂程度、链路故障收敛时间长短情况等。

微波链路和租用光纤线路均支持OSPF协议报文的透传。根据这一特性，可以在本地端和远程端对应配备路由器，运行OSPF协议，微波和光纤线路因为有Metric值，而只生成一条主路由信息，网络报文按照主路由信息转发。当该链路故障时，OSPF协议能自动发现，删除主路由信息，重新生成一条备份路由，网络报文切换到备份链路上传输，实现了路由信息的快速收敛和备份线路的自动切换，充分保障了整个网络系统的稳定、可靠和安全的运行。

3.4应用层设计

应用层直接为远程应用进程服务，实现远程端到本地端的业务监控应用，其监控方式主要有以下3种：

1）远程端直接获取设备数据。设备直接连接到远程网络，远程端设备运行监控应用软件，通过网络地址和网络端口直接获取设备相关信息，甚至可以通过直接发送数据对设备进行控制。监控软件支持多用户登录，可以在远程端和本地同时实时获取信息，实现数据同步发布。

2）B/S或C/S架构获取数据。本地端设置监控服务器，服务器负责数据的集中存储和访问控制，远程端通过浏览器访问（B/S架构方式）或客户端访问（C/S架构方式）。此种方式支持多用户同时访问。

3）远程端登录本地端计算机。设备监控只能通过RSR485/232或USB方式接入计算机，监控软件只能安装在本地端计算机，远程端获取设备信息时只能通过Windows系统自带的“远程登录”应用程序。

3种远程监控方式，在数据访问方式和多用户操作上有差异，研究可得如表3所示。因此适用场景也不同，但在同一个应用系统中并不是完全互斥的，可以同时存在。

3.5设计方案比选

不同的台站对于远程监控网络的需求存在差异，设计人员要结合台站实际情况来整合需求分析，明确远程监控功能需求，依次从物理层、网络层、应用层分层定制研发策略，开拓思路，利用现有成熟技术组合应用或创新思维，设计多种方案，并从经济性、可扩展性、操控性等多个方面进行评价优选，最终确定最合适的设计方案。

4远程监控网络实例

安徽廣播电视台宿州发射台屏山台区是安徽省第一个“异地值机、有人留守”的台站，距离宿州发射台东二铺台区90 km，承担60套地面数字电视节目、13套调频广播播出任务。本次研究设计提出该远程监控网络的各层规划技术方案，详情论述如下。

4.1物理层设计

“异地值机”台站要求物理链路稳定可靠，需要选择2种以上互不相干的链路；而且远程监控中的视频监控会占用大量带宽，因此采取电信光纤+微波链路传输。链路切换采用了1主1备方案，微波链路为广电系统建设维护的链路，无线发射不易受到破坏，可作为主链路，光纤链路作为备份链路，主备切换采取手动切换模式。

4.2网络层设计

为了方便管理和链路切换，需要将2种物理链路接入同一网络设备，考虑到租用光纤和微波链路对于路由协议报文的透传、配置复杂度、设备成本等问题，决定采用2层交换设计，2个台区规划到同一局域网内，计算机IP地址处于同一网段，具体设计则如图3所示。屏山台区2种物理链路同时接入2层交换机，东二铺台区只将主链路接入到2层交换机，正常情况下使用主链路通信，当主链路异常时，网络断开，值机人员将备份链路接入到2层交换机，恢复通信，同时将主链路断开，防止形成网络环路。

4.3应用层设计

如图4所示，对于调频广播发射机监控、地面数字电视发射机监控、调频信号源及解调信号监控、地面数字电视解调信号监控、环境监控均设计采用C/S结构方式，远程端设置服务器，本地端和远程端都可以利用监控客户端与服务器端实现通信，以获取状态信息及控制指令。

如图5所示，光伏电站监控软件要求使用硬件加密狗，只有在安装了硬件加密狗的计算机上才能获取光伏逆变器相关数据，因此只能在本地端安装光伏监控服务器，在远程端采用远程登录方式监看光伏发电数据。

光伏发电站只在白天有太阳时运行，因此监控只需在白天开启监控即可，设计实现光伏监控服务器定时自动开关机。在服务器BIOS中设置每天定时开机，开机后光伏监控客户端使用Windows系统自带的远程登录程序自动登录到光伏监控服务，光伏监控服务器开机后光伏监控软件系统自动运行，默认进入全屏模式；晚上光伏监控服务器再使用Windows系统的“任务计划”实现定时关机。其中，光伏监控客户端远程登录光伏监控服务器，采用脚本一键自动输入用户名/密码登录方式，使用Windows系统的“任务计划”定时运行脚本程序，设置界面如图6所示。光伏监控服务器关闭后，由于远程端计算机关闭，网络连接断开，则远程登录程序也会自动关闭。endprint

4.4定时运行脚本程序

screen mode id：i：0 /*全屏幕模式*/

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session bpp：i：24 /*选项显示卡颜色色深为24*/

winposstr：s：2，3，188，8，1062，721

compression：i：1[JP3] /*数据传输到客户端计算机使用压缩*/[JP]

keyboardhook：i：2[JP6] /*只在全屏模式下应用Windows组合键*/[JP]

audiomode：i：0 /*允许在客户端主机上播放声音*/

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displayconnectionbar：i：1

autoreconnection

enabled：i：1

domain：s： /*远程桌面连接对话框显示的域名*/

alternate shell：s： /*设置自动启动的程序*/

shell working directory：s： /*自动启动程序路径*/

disable wallpaper：i：1 /*远程登录不显示桌面墙纸*/

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bitmapcachepersistenable：i：1 /*将位图缓存在本地计算机上*/

autoreconnection enable：i：1 /*远程计算机断开连接后自动尝试重新连接*/

full address：s：192.168.2.135 /*远程计算机IP地址*/

username：s：admin /*远程计算机登录用户名*/

password 51：b：01000000D08C9DDF0115D1118C7A00C04 FC297EB0100000000594FD638C1CE45A44492470DB6BCA4040 0000008000000700073007700000003660000A800000010000000 FEF2A99EAD09FA1284BB7741A68CFFFB0000000004800000A 00000001000000037E291BAE6EBAE0E240323FEC2CD5670100 000008CF621344C515333631AD2F3C7CEB9E3140000003FAF2 56DE0803ECC9DA52C9B1C8

5结束语

安全播出是广电系统设计运行的生命线，传输发射台远程监控有利于台站安全播出工作，而且极大地减少了台站工作人员的工作量。台站技术人员不但要有效维护远程监控系统，保证系统可靠性，同时还必须掌握远程监控的设计思路和方法，在原系统做出调整或新增设备和应用时能够对原有监控方案进行完善，确保设备始终处于安全可控状态。

参考文献：

[1]李富强. 广播电视发射台远程监控系统设计与实现[D]. 厦门： 厦门大学，2013.

[2] 汤琳. 发射台远程监控系统的设计与实现[J]. 广播电视与技术，2016，43（10）：90-92.

[3] 何小林. 广播发射机远程监控系统研究与设计[D]. 昆明：云南大学，2015.

[4] 朱恒飞. 广播电视无线发射台站远程监控系统设计[J]. 中国有线电视，2014（2）：174-180.

[5] 武惠宁，刘煜. 宁夏无线发射台站远程自动化监控系统建设思路[J]. 数字通信世界，2015（10）：32-36.

[6] 杨小波. 广播电视无线发射臺远程自动化监控系统的使用[J]. 新媒体研究，2016（7）：16-17.

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