杨娜

（中央广播电视塔管理中心 北京市 100036）

1 引言

近些年来，随着广播电视数字化、网络化、智能化及新媒体的快速发展，广播电视安全播出面临着新的形势、遭遇新的挑战。根据总局62 号令要求，为卫星提供信号源的业务系统、信号覆盖全国的业务系统、中央和省级重要节目覆盖的业务系统应达到一级业务系统保障要求，对技术系统配置、运行维护、预防突发事件、应急处置等方面应提升安全播出保障等级，为加强广播电视安全播出管理，保障广播电视信号安全优质传输，故而建设了卫星广播节目再复用平台技术系统，该系统涉及的广播节目多、业务单位多、地域分布比较广泛，在核心的再复用环节采用了设备冗余技术、网络双链路冗余来保证系统节点的安全性以及可靠性。

广播节目再复用平台包括：节目源传输分配系统、再复用系统、监测系统、电力系统等。总体设计如图1所示。

图1：广播节目总体设计图

2 广播节目再复用平台系统设计方案

2.1 工作内容

（1）从节目源前端分别接收两套节目的主、备ASI 信号广播节目并送至我处。

（2）通过OTN 传输网络将传来的广播节目主、备两路信号进行再复用后送至后级单位。

（3）对卫星广播节目再复用平台通过节目源接收、节目源切换、ASI 信号复用、复用后信 号的切换等环节进行监测，并对每一路节目进行节目音频的监测。同时将设备纳入综合网管系统进行全面监测。

2.2 设计要求

（1）平台技术系统配置、监测系统配置、供电配置满足广电总局62 号令及总局相关文件的实施细则和要求。

（2）平台专用网管系统可实现设备和码流切换的一键操作，操作更便捷，处理性能更强。可以更为直观的查看设备状态和报警信息。

（3）平台系统网管采用1+1 心跳保护双网管配置，可支持节目直接拖拽式配置。

（4）平台系统具有多节点监测手段，在设备运行状态、信号质量、码流状态出现异常时能自动进行声光告警，有效的保障了节目播出的安全。

3 再复用平台系统构成

平台负责接收传输来自两套节目码流分为主、备两路，平台按照主、备两路各使用两台节目源分配器、一台节目源码流切换器、两台复用器、一台输出码流切换器配置，其中平台复用器按照主、备1+1 配置，即主路复用器分为主1、主2，备路复用器分为备1、备2。

3.1 节目源传输分配系统

由节目源单位通过编码复用打包后生成两套节目ASI 码流，每套节目码流分为主、备两路，分别通过OTN 网络传输到节目调度中心，由节目调度中心对两套节目的主、备路码流分别进行分配，将两套节目主路码流分配后的信号送入再复用主路系统的节目源切换器作为主用输入同时送入再复用备路系统的节目源切换器作为备用输入。将两套节目备路码流分配后的信号送入再复用备路系统的节目源切换器作为主用输入同时送入再复用主路系统的节目源切换器作为备用输入。

3.2 再复用系统

主路：节目源切换输出两路信号，其中一路断电直通，送入复用器主1 进行复用，无断电直通的另一路输出送入复用器主2 进行复用。主1、主2 节目输出信号送入输出码流切换器进行切换保护后，将输出信号作为整个系统的主路信号最终输出。

备路：节目源切换输出两路信号，其中一路断电直通，送入复用器备1 进行复用，无断电直通的另一路输出送入复用器备2 进行复用。备1、备2 节目输出信号送入码流切换器进行切换保护后，将输出信号作为整个系统的备路信号最终输出。

3.3 监测系统

平台监测系统采用先进的技术手段，多角度、多节点、全方位对系统从设备层面及信号层面进行全面的监测。

3.3.1 平台设备监测

对于核心的码流复用环节，平台设备采用专业网管，具有1+1心跳保护双网管配置，直观的节目及网络配置模式，支持拖拽式节目配置。能够兼顾系统配置及设备管理功能，具有声光告警功能。

对于分配、切换、适合等其他环节的设备，综合网管将其设备的通用SNMP 协议纳入，对设备的运行状况进行实时监测，其同样具备声光告警功能。

3.3.2 节目信号监测

对再复用平台的信号监测主要从四个环节切入，分别是：节目源接收；节目源切换；ASI 信号复用；以及复用后信号的切换。一共选取了N 码流监测节点，并对其中的主、备源；主、备复用输出等节点进行码流解码，对每一路节目进行节目音频的监测。对码流的故障及各环节节目音频丢失等问题，系统会自动进行声光告警以便及时发现和判断故障点。同时系统会全程录制节目源端及输出端全部码流，录制码流保留不少于十五天。

3.4 电力系统

为满足广电总局62 号令及广播节目再复用平台相关实施细则的要求，考虑到再复用平台的供电安全，采用两路供电方式，设备主、备采用不同的UPS 系统供电，确保节目传输万无一失。

4 系统主要技术特性

4.1 1+1心跳保护模式

在平台中，主服务器和备份服务器是对等的，服务器之间通过一个持续的消息传递机制（心跳消息协议）相互监视。当其中一个服务器没有收到心跳消息时，主、备服务器会自动连接自己的网关，以确保它们已经连接到网络。如果备服务器已经连接到网络，并且丢失了来自主服务器的连续3 条心跳消息，那么它将通过成为动态服务器来获得控制权。这个状态被认为是由故障原因导致的控制权转移。备份服务器成为主服务器。如果主服务器已经连接到网络中，并且丢失了备份服务器的连续3 条心跳消息，则它将保留控制权。一旦备份恢复，它就开始向主服务器发送心跳消息，并且检测主服务器可以将备服务器置于Standby 模式，而无需主服务器前端的任何干预。一旦备份服务器获得控制，它会将数据库重新命名并准备为标准数据库名称，这些数据库名称可以最初在主服务器上为它们命名。所有连接的客户端应用程序都超时并关闭，直到重新连接。

当备份服务器在由故障原因导致的控制权转移后作为动态服务器接管时，它会判断两个报警条件，一个表示主动态服务器失败，另一个表示备份服务器成功接管并成为动态服务器。

两台服务器交互心跳信息的频率设置为5 秒。

4.2 传输业务多手段全景监测

广播节目再复用平台从信号前端到传输通路，再到复用系统均采用数字化技术，通过OTN 传送网络、再复用监测系统、节传综合大网管的综合应用实现对传输通路、平台状态、广播节目状态的全程实时监测。

4.3 平台安全级别高

平台所使用的复用器支持不同模式的备份功能，设备首先支持1+1 热备份，即主、备复用器均被加电并接收输入，当主复用器发生故障时，备复用器在线，随时准备代替主复用器进行工作。

同时复用器的端口也支持备份功能，即主、备路信号连接在设备的两个端口上，当其中一个端口出现故障时，设备的另一个端口会自动替换进行工作。在复用器的GbE 模块具有两个SFP 插口，可根据需要接入RJ45 网口模块或光纤接口模块。在端口使用模式中，缺省状态下，两个物理接口为独立使用状态，GbE1 与GbE2端口各自输入或输出IP 码流。以下为不同模式下的备份功能：

4.3.1 端口镜像模式

当设置双端口为镜像模式时，两个接口的配置为镜像状态，输出的IP码流也完全一致。可将相同的码流送至不同的下级处理单元。

4.3.2 端口手动备份模式

当设置双端口为手动备份时，系统运行期间主端口出现报警信息，不会自动倒换到备端口运行。需要管理员手动确认操作后才会倒换备端口运行。

4.3.3 端口单次倒换备份模式

当设置端口为单次倒换备份模式时，系统运行期间主端口出现报警信息，会自动倒换到备端口运行。倒换之后在备端口运行状态下，如果此时备端口再出现错误报警，则不会自动倒换回主端口运行。需要管理员手动确认操作后才会倒换主端口运行。

4.3.4 端口自动备份模式

当设置端口为自动备份模式时，系统系统运行期间主端口出现报警信息，会自动倒换到备端口运行。倒换之后在备端口运行状态下，如果此时备端口再出现错误报警，系统会自动倒换回主端口运行。无需管理员手动干预操作。

4.3.5 端口自动恢复主用备份模式

当设置端口为自动恢复主用备份模式时，系统系统运行期间主端口出现报警信息，会自动倒换到备端口运行。当主端口信号恢复正常时，系统判断主端口报警信息状态恢复后，会自动切换回主端口运行。

其次复用器可支持节目备份，在复用器中可设置为某个节目或多个节目设置一个节目做为该节目的备份节目，备份节目可在任意输入码流中选择与播出节目相同节目或不同节目。当播出的广播节目因信号源异常或带宽为0 时，系统会触发切换机制使用备份节目替换该播出节目进行传输。

复用器支持输入码流备份，在复用器中可为输入的IP 码流设置一个备份码流，用于当主用码流因中断或带宽过低等因素提示报警时，触发切换。该备份码流的使用前提是，该码流必须为主用码流的镜像码流。

复用器还可定义PID 优先级设置，定义输出码流溢出时删除PID 的优先级。定义为低优先级的PID 首先被删除，高优先级的PID 最后被删除。可用的优先次序是：As Parent > High > Normal >Medium>Low。

平台所使用的切换器可根据使用需求支持多种切换条件。可以通过易于使用的图形化用户界面单独选择和配置这些切换条件。可根据选择和设置错误严重性标准以及容错时间，避免发生因为临时报警信息而触发不必要的切换。

此外，还支持TR 101 290 监测标准（优先级1/2/3），可对数字DVB 网络进行完整的健康状态检查。它还支持为ATSC 环境提供相同级别的综合信息的测试和监视模型。为了提高冗余度，可以对各类节目码流结构及内容进行分析，包括PSI/SI 信息、PID 信息、码流速率阈值和节目加扰状态进行模板检测。

其次，还具有千兆以太网接口或ASI 接口，适合任何类型的前端系统结构，包括以IP 为主要结构的网络前端以及广泛部署的基于ASI 的传统前端。

为了最大限度地提高设备安全稳定性，还配备了双电源模块，并通过千兆以太网和ASI 接口上的智能和可配置的旁路机制保持无缝切换机制，即使在断电的情况下也支持断电直通输出。

通过同步分析延迟（从几毫秒到几秒）的输入流提供延迟补偿功能。若检测到一个错误的输入码流，切换器会补偿时间差，并无缝切换到另一路状态正常的码流，而不会对安全播出造成任何影响。

设备还具有一个嵌入式以太网10/100Base‐T 端口，以及一个完整的Web 服务器，可以通过任何标准浏览器远程访问的方式，对设备进行控制和监看。它还提供对切换配置的完整显示，以及显示直观的码流输入/输出状态信息、错误日志数据和码流带宽比特率图形。同时支持 SNMP 协议，为接入综合网管同一管理提供了接口。

此外，本平台所有设备均支持双电源模式，支持电源热插拔模式，保证了设备的安全平稳运行。

5 结论

再复用平台系统的使用使广播节目传输的安全性得到了显著提高，不仅解决了信号的安全稳定性也提高了运维管理水平，是保证广播节目平稳运行的重要手段。