引言

　　“三網(wǎng)融合”是發(fā)展的趨勢，它的推進(jìn)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(yùn)營商而言，除了豐富節(jié)目內(nèi)容和進(jìn)行新業(yè)務(wù)運(yùn)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(jī)、復(fù)用加擾器、調(diào)制器、混合器等設(shè)備，每個(gè)設(shè)備都是一個(gè)獨(dú)立的環(huán)節(jié)，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都會(huì)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(shí)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(shí)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(jià)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(diǎn)環(huán)節(jié)，有針對性的設(shè)計(jì)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(tái)節(jié)目、增值服務(wù)業(yè)務(wù)通道);②設(shè)備故障恢復(fù)時(shí)間較長的節(jié)點(diǎn)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(jì)劃的正常工作內(nèi)容，不會(huì)涉及到播出事故。而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，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(diǎn)：①備份系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)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(shí)間;②備份系統(tǒng)性價(jià)比：備份系統(tǒng)占整個(gè)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)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(xì)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(jìn)行自動(dòng)參數(shù)配置，同時(shí)對ASI矩陣進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星接收機(jī)、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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)主設(shè)備故障，網(wǎng)管系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用故障設(shè)備的配置文件，并下載到備用設(shè)備，同時(shí)通過對ASI矩陣的切換控制排除故障。整個(gè)過程全部通過系統(tǒng)網(wǎng)管自動(dòng)配置、自動(dòng)切換實(shí)現(xiàn)。

　　由于復(fù)用器重新配置，大約需要10s的啟動(dòng)時(shí)間，在機(jī)頂盒輸出時(shí)仍然會(huì)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(diǎn)：

　　實(shí)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(dòng)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(diǎn)：

　　網(wǎng)管及監(jiān)測系統(tǒng)要求較高

　　主備倒換時(shí)，機(jī)頂盒輸出會(huì)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(shí)，必然要承擔(dān)一些風(fēng)險(xiǎn)，這個(gè)問題目前沒有更好的解決方法。

　　ASI矩陣為單一崩潰點(diǎn)

　　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(dāng)矩陣供電或控制異常導(dǎo)致矩陣整體癱瘓時(shí)，通過跳線將矩陣的所有通道跳開至少需要半個(gè)小時(shí)，而且一般用戶并不會(huì)配有如此之多的跳線。

　　在此之前，這個(gè)問題是資金不足的用戶不得不去忍受的，如今這個(gè)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(dú)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(hào)和DS3碼流信號(hào)。該矩陣有兩種工作模式——電子切換模式、BY-PASS旁通模式。當(dāng)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(dāng)矩陣某個(gè)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(hào)可以跳過矩陣內(nèi)部的切換單元，保證信號(hào)不間斷，不在需要值班人員跑到設(shè)備間，手動(dòng)插入跳線解決問題;當(dāng)矩陣整體癱瘓時(shí)，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(shí)現(xiàn)所有通道自動(dòng)BY-PASS旁通，當(dāng)確認(rèn)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(diǎn)。

　　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(jìn)行整體1+1備份，當(dāng)通道路由中的任何一個(gè)設(shè)備或節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，便需要通道末級(jí)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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)主通道異常，網(wǎng)管系統(tǒng)自動(dòng)切換通道末級(jí)的RF應(yīng)急切換器，調(diào)用備份通道輸出。整個(gè)過程全部通過系統(tǒng)網(wǎng)管自動(dòng)配置、自動(dòng)切換實(shí)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(shí)間)時(shí)間較短。

　　方案優(yōu)點(diǎn)：

　　實(shí)現(xiàn)通道路由主備熱備份

　　主備通道切換響應(yīng)時(shí)間短

　　主備倒換可由系統(tǒng)網(wǎng)管自動(dòng)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(diǎn)：

　　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(huì)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(shí)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(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某主設(shè)備輸出的TS流異常，網(wǎng)管會(huì)自動(dòng)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(dāng)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(jìn)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(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。

　　如系統(tǒng)中沒有TS流監(jiān)測設(shè)備，則需要采用支持三級(jí)監(jiān)測的TS流自動(dòng)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(dāng)TS流中的某個(gè)節(jié)目參數(shù)異常，切換器因?yàn)闊o法檢測而將該TS流作為正常信號(hào)輸出，到終端機(jī)頂盒輸出時(shí)，就會(huì)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(diǎn)：

　　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。

　　支持兩種切換模式：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。

　　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TDS-5103模塊對斷電直通進(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。

　　依靠FPGA實(shí)現(xiàn)對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。

　　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。

　　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?？赏ㄟ^控制計(jì)算機(jī)對模塊進(jìn)行監(jiān)控。

　　圖6 TDS-5103原理框圖

　　方案優(yōu)點(diǎn)：

　　實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備主備熱備份

　　主備設(shè)備切換響應(yīng)時(shí)間短

　　主備倒換可由系統(tǒng)網(wǎng)管自動(dòng)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(diǎn)：

　　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(shí)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(diǎn)。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(dá)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(dāng)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(shí)間，為了加強(qiáng)重要通道的TS流監(jiān)測，這里采用TDS-5103實(shí)現(xiàn)TS流的三級(jí)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)TS流異常，通過切換器將前級(jí)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(yùn)營商的設(shè)備狀況、財(cái)務(wù)能力、人員素質(zhì)不盡相同，各運(yùn)營商應(yīng)根據(jù)實(shí)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(kuò)大業(yè)務(wù)范圍打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。