引言

　　“三網(wǎng)融合”是發(fā)展的趨勢，它的推進將給國內(nèi)電信和廣電兩大相關(guān)行業(yè)帶來巨大變革，徹底打破了各自壟斷的局面。對廣電運營商而言，除了豐富節(jié)目內(nèi)容和進行新業(yè)務(wù)運營以迎接挑戰(zhàn)之外，穩(wěn)固傳統(tǒng)有線電視業(yè)務(wù)，建立一套完善的數(shù)字有線前端系統(tǒng)，提高播出安全性，以保證服務(wù)水平和質(zhì)量也是非常必要的。

　　在數(shù)字電視有線前端系統(tǒng)中，包括編碼器、衛(wèi)星接收機、復(fù)用加擾器、調(diào)制器、混合器等設(shè)備，每個設(shè)備都是一個獨立的環(huán)節(jié)，其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)不同程度的播出事故。為了避免出現(xiàn)播出事故、縮短事故的處理時間、最大降低事故的影響，針對系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)應(yīng)采取必要的備份。在系統(tǒng)建設(shè)之初，務(wù)必結(jié)合自身情況，充分考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和實用性。

　　數(shù)字有線前端系統(tǒng)備份思路

　　要想建設(shè)一套性價比合理的數(shù)字有線前端備份系統(tǒng)，首先必須分析系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)、重點環(huán)節(jié)，有針對性的設(shè)計備份系統(tǒng)。優(yōu)先考慮備份的一般法則為：①對業(yè)務(wù)影響較大的通道優(yōu)先考慮備份(如中央臺節(jié)目、增值服務(wù)業(yè)務(wù)通道);②設(shè)備故障恢復(fù)時間較長的節(jié)點優(yōu)先考慮備份;③穩(wěn)定性較差的設(shè)備優(yōu)先考慮備份。

　　備份系統(tǒng)一般用于故障排除和系統(tǒng)檢修，系統(tǒng)檢修是有計劃的正常工作內(nèi)容，不會涉及到播出事故。而當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，備份系統(tǒng)就顯得至關(guān)重要。衡量備份系統(tǒng)的優(yōu)劣，一般考慮兩點：①備份系統(tǒng)響應(yīng)時間：指系統(tǒng)出現(xiàn)故障、檢測分析故障、啟用備份系統(tǒng)至故障恢復(fù)全過程所需時間;②備份系統(tǒng)性價比：備份系統(tǒng)占整個系統(tǒng)的資金投入比例、備份系統(tǒng)的使用率。

　　系統(tǒng)備份方式

　　系統(tǒng)備份有冷備份(人工備份)、熱備份之分，所謂冷備份是指人工手動用好的設(shè)備替換故障設(shè)備，需要完成設(shè)備上架、接線、配置等一系列操作，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。這種備份方式所需時間較長，一般不被用戶所采用;所謂熱備份是指利用網(wǎng)管自動啟用在線的備份設(shè)備，替換故障設(shè)備，使系統(tǒng)恢復(fù)正常，一般采用矩陣或應(yīng)急切換開關(guān)來實現(xiàn)，這種備份方式投資較大。

　　熱備份又分為1+1備份和N+P(1≤P

　　下面詳細介紹幾種常見的數(shù)字有線前端系統(tǒng)熱備份架構(gòu)

　　N+P （1 ≤P ＜N ）熱備份方案

　　圖1數(shù)字有線前端N+P備份框圖

　　該方案通過系統(tǒng)網(wǎng)管對復(fù)用加擾器、調(diào)制器進行自動參數(shù)配置，同時對ASI矩陣進行控制，從而實現(xiàn)衛(wèi)星接收機、復(fù)用加擾器、調(diào)制器等設(shè)備的N+P熱備份。

　　工作原理：

　　網(wǎng)管系統(tǒng)配合數(shù)字有線前端監(jiān)控系統(tǒng)，對系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備(復(fù)用加擾器、調(diào)制器)進行實時監(jiān)控，當發(fā)現(xiàn)主設(shè)備故障，網(wǎng)管系統(tǒng)自動調(diào)用故障設(shè)備的配置文件，并下載到備用設(shè)備，同時通過對ASI矩陣的切換控制排除故障。整個過程全部通過系統(tǒng)網(wǎng)管自動配置、自動切換實現(xiàn)。

　　由于復(fù)用器重新配置，大約需要10s的啟動時間，在機頂盒輸出時仍然會出現(xiàn)幾秒鐘的黑屏，這種，因此這種方案仍然不夠完善。

　　方案優(yōu)點：

　　實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備熱備份

　　主備倒換可由系統(tǒng)網(wǎng)管自動完成，無需人工操作

　　備份設(shè)備共用，系統(tǒng)建設(shè)成本較低

　　方案缺點：

　　網(wǎng)管及監(jiān)測系統(tǒng)要求較高

　　主備倒換時，機頂盒輸出會出現(xiàn)幾秒鐘的黑屏

　　凡事有利，必有弊，在降低系統(tǒng)建設(shè)成本的同時，必然要承擔一些風(fēng)險，這個問題目前沒有更好的解決方法。

　　ASI矩陣為單一崩潰點

　　數(shù)字有線前端ASI矩陣規(guī)模一般都在64×64以上，雖說矩陣前后常配跳線盤，用來跳開矩陣的故障通道，然而當矩陣供電或控制異常導(dǎo)致矩陣整體癱瘓時，通過跳線將矩陣的所有通道跳開至少需要半個小時，而且一般用戶并不會配有如此之多的跳線。

　　在此之前，這個問題是資金不足的用戶不得不去忍受的，如今這個問題在無需增加太多資金的前提下，有了更好的解決方案。數(shù)字有線前端系統(tǒng)對ASI矩陣的需求一般為方形(即矩陣有N路輸入，就有N路輸出)，2009年底大連捷成發(fā)布一款全球獨一無二的，支持BY-PASS旁通功能的ASI切換矩陣(X-PLUS系列多格式矩陣)，支持ASI碼流信號和DS3碼流信號。該矩陣有兩種工作模式——電子切換模式、BY-PASS旁通模式。當矩陣一切正常，其工作在電子切換模式下，與國內(nèi)外主流的ASI矩陣工作模式并無差異;當矩陣某個通道故障，則可通過遙控面板或網(wǎng)管軟件將此通道切換為BY-PASS旁通模式，使得信號可以跳過矩陣內(nèi)部的切換單元，保證信號不間斷，不在需要值班人員跑到設(shè)備間，手動插入跳線解決問題;當矩陣整體癱瘓時，亦可通過遙控面板或網(wǎng)管軟件一鍵式觸發(fā)，或給予矩陣斷電處理，即可實現(xiàn)所有通道自動BY-PASS旁通，當確認矩陣故障排除，則可通過遙控面板或網(wǎng)管軟件設(shè)置為電子切換模式。三種工作方式的組合，使得N+P備份的數(shù)字有線前端系統(tǒng)再無單一崩潰點。

　　圖2 X-PLUS 矩陣BY-PASS原理框圖

　　圖3數(shù)字有線前端N+P備份框圖(無需跳線盤)

　　通道路由1+1 熱備份方案

　　圖4數(shù)字有線前端1+1備份框圖(通道路由備份)

　　該方案針對通道路由進行整體1+1備份，當通道路由中的任何一個設(shè)備或節(jié)點出現(xiàn)故障時，便需要通道末級的RF應(yīng)急切換器將主通道切換至備份通道。

　　工作原理：

　　網(wǎng)管系統(tǒng)配合數(shù)字有線前端監(jiān)控系統(tǒng)，對系統(tǒng)中通道路由進行實時監(jiān)控，當發(fā)現(xiàn)主通道異常，網(wǎng)管系統(tǒng)自動切換通道末級的RF應(yīng)急切換器，調(diào)用備份通道輸出。整個過程全部通過系統(tǒng)網(wǎng)管自動配置、自動切換實現(xiàn)，由于主備通道的參數(shù)和配置完全一致，啟用備份通道(響應(yīng)時間)時間較短。

　　方案優(yōu)點：

　　實現(xiàn)通道路由主備熱備份

　　主備通道切換響應(yīng)時間短

　　主備倒換可由系統(tǒng)網(wǎng)管自動完成，無需人工操作

　　如需人工干預(yù)，一鍵操作即可完成主備通道切換

　　系統(tǒng)架構(gòu)簡潔

　　方案缺點：

　　備份系統(tǒng)建設(shè)成本較高

　　主備通道設(shè)備或環(huán)節(jié)交叉出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰

　　通道設(shè)備1+1 熱備份方案

　　圖5數(shù)字有線前端1+1備份框圖(通道設(shè)備備份)

　　該方案在b方案的基礎(chǔ)上，增加了TS流應(yīng)急切換器，實現(xiàn)通道設(shè)備的1+1備份方案。

　　工作原理：

　　網(wǎng)管及監(jiān)測系統(tǒng)針對關(guān)鍵主備設(shè)備輸出的TS流進行監(jiān)測，當發(fā)現(xiàn)某主設(shè)備輸出的TS流異常，網(wǎng)管會自動控制相應(yīng)的TS流應(yīng)急切換器倒換至備路，啟用備份設(shè)備工作，當主設(shè)備恢復(fù)正常，可根據(jù)網(wǎng)管設(shè)置，選擇是否將應(yīng)急切換器倒換至主路，啟用主設(shè)備工作。

　　TS流應(yīng)急切換器分為兩種：一種是以TS流有無作為判斷依據(jù)(不支持TR101-290監(jiān)測,如大連捷成自主開發(fā)的IM-DVS-5103模塊);另外一種針對TS流進行監(jiān)測(如大連捷成自主開發(fā)的IM-TDS-5103模塊)。TS流的監(jiān)測應(yīng)符合TR101-290監(jiān)測標準，該標準分為三級錯誤檢測：第一級監(jiān)測(第一級錯誤包括：同步丟失錯誤、同步字節(jié)錯誤、PAT錯誤、連續(xù)計數(shù)錯誤、PMT錯誤及PID錯誤)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(第二級錯誤包括：傳輸錯誤、CRC錯誤、PCR間隔錯誤、PCR抖動錯誤、PTS錯誤及CAT錯誤)集中了一些附加參數(shù)，這些參數(shù)推薦用來進行連續(xù)性監(jiān)測;第三級(第三級錯誤包括：NIT錯誤、SI重復(fù)率錯誤、緩沖器錯誤、非指定PID錯誤、SDT錯誤、EIT錯誤、RST錯誤、TDT錯誤、空緩沖器錯誤及數(shù)據(jù)延遲錯誤)是依賴于應(yīng)用的幾個參數(shù)。其中第一級錯誤會導(dǎo)致下游設(shè)備無法對TS流進行正常解碼，該錯誤屬于致命錯誤，會影響播出機構(gòu)的安全播出，而第二三級錯誤是不會影響到下游設(shè)備的正常解碼，不會導(dǎo)致播出事故。

　　如系統(tǒng)中沒有TS流監(jiān)測設(shè)備，則需要采用支持三級監(jiān)測的TS流自動應(yīng)急切換器。如果采用普通的TS流應(yīng)急切換器(不支持TR101-290監(jiān)測)，當TS流中的某個節(jié)目參數(shù)異常，切換器因為無法檢測而將該TS流作為正常信號輸出，到終端機頂盒輸出時，就會出現(xiàn)節(jié)目異常，影響播出質(zhì)量。

　　下面以簡單介紹一下IM-TDS-5103特點：

　　切換規(guī)模為3×1和4×1可選，支持手動、自動應(yīng)急切換，還可以通過控制計算機對其進行控制。當主路TS流出現(xiàn)錯誤后，模塊會自動切換到備路信號源，當主路信號恢復(fù)后，可以自動返回主路信號，也可以保持備路信號輸出不變。是否返回到主路取決于模塊的設(shè)置。

　　支持兩種切換模式：整流切換、單節(jié)目切換。當主、備、輔路的TS流完全相同時，可采用整流切換，這是一種常規(guī)的切換模式，實現(xiàn)起來較為容易;當主、備、輔路的TS流不相同時，我們采用把備路信號解復(fù)用，再復(fù)用到主路TS流進行單節(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。

　　支持當前路斷電直通傳統(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，不管主路信號是否正常，輸出的只能是主路信號，這樣難免會出現(xiàn)將故障信號輸出給下級設(shè)備的情況，影響節(jié)目正常播出。而TDS-5103模塊對斷電直通進行重新定義，將其斷電之前，最后輸出的信號作為斷電之后的直通輸出，確保將正常信號進行輸出，提高系統(tǒng)的安全性。

　　依靠FPGA實現(xiàn)對TS流實時監(jiān)測，具有較高的穩(wěn)定性;其監(jiān)測時間可以精確到毫秒級，用最短的時間發(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。

　　內(nèi)置彩條信號發(fā)生，當切換到最后一路輸入無信號時自動輸出彩條。

　　模塊與平臺的以太網(wǎng)控制卡進行通訊，可以實現(xiàn)詳細的操作及故障日志記錄和查詢。可通過控制計算機對模塊進行監(jiān)控。

　　圖6 TDS-5103原理框圖

　　方案優(yōu)點：

　　實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備主備熱備份

　　主備設(shè)備切換響應(yīng)時間短

　　主備倒換可由系統(tǒng)網(wǎng)管自動完成，無需人工操作

　　如需人工干預(yù)，一鍵操作即可完成主備設(shè)備切換

　　系統(tǒng)架構(gòu)簡潔

　　方案缺點：

　　所有信源設(shè)備都需要1+1備份，系統(tǒng)建設(shè)成本較高

　　N+P 與1+1 備份完美結(jié)合

　　綜合上述a、c方案，將信源設(shè)備通過矩陣實現(xiàn)N+P備份，矩陣采用大連捷成X-PLUS系列ASI矩陣，其BY-PASS功能可避免矩陣成為系統(tǒng)的單一崩潰點。由于采用N+P備份方式，可以降低信源設(shè)備的資金投入，達到節(jié)約成本的目的。針對復(fù)用加擾器及QAM調(diào)制器采用1+1備份方式，確保當系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)故障，可以快速啟用備份設(shè)備，提高系統(tǒng)響應(yīng)時間，為了加強重要通道的TS流監(jiān)測，這里采用TDS-5103實現(xiàn)TS流的三級監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)TS流異常，通過切換器將前級主設(shè)備倒換至備份設(shè)備，排除故障。

　　圖7數(shù)字有線前端雙備份框圖(1+1與N+P備份結(jié)合)

　　小結(jié)

　　由于各地有線電視運營商的設(shè)備狀況、財務(wù)能力、人員素質(zhì)不盡相同，各運營商應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)用、自身資源情況，采取合理的備份方式確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)，在三網(wǎng)融合的大背景下不斷鞏固自身的市場地位，為日后擴大業(yè)務(wù)范圍打下堅實的基礎(chǔ)。