主备模式

主备模式（精选7篇）

主备模式 篇1

0 引言

国家电网公司电视电话会议系统[1]主要用于召开大规模、高规格电视电话会议, 通过实时传送各级单位会议画面、声音以及会议资料的形式为公司各级异地交流互动带来便利。

目前, 国家电网公司电视电话会议系统已在公司行政管理、决策部署、工作推进、培训座谈、抗灾救援、应急指挥等应用场景中发挥了重要作用。随着国家电网公司“三集五大”体系建设深入推进, 公司集团化运作程度不断加强, 各层级间联系更加紧密, 公司对跨层级、多层级的多组会议召开需求也大幅提高。面对电视电话会议系统音视频质量要求不断提高以及会议时长和频次不断增加的情况, 保障电视电话会议系统的稳定性、安全性和可靠性变得尤为重要。

国家电网公司电视电话会议具有“两大一高”[1] (大系统、大场面、高规格) 的显著特点, 在功能性和可靠性方面需求[2]如下。

1) 实现较高的音视频质量和丰富的会议功能。国家电网行政电视电话会议会场较大, 为保证每个参与人员都能够正常地收听收看视频会议图像与声音, 各会场的音视频信号都要达到一定的要求。此外, 行政电视电话会议对多点控制单元 (Multipoint Control Unit, MCU) 的功能需求较多, 包括会议群呼、主席控制以及分会场图像的轮巡、预监和分屏显示等, 以达到优质的会议效果。

2) 保证视频会议的可靠性。行政电视电话会议由于规格较高, 会议的完整性在这里体现得尤为重要, 这就要求系统具有较高的可靠性。为此, 在设计行政电视电话会议系统时, 除选用质量较好、性能较高的设备来保证会议系统可靠性外, 更应考虑系统的冗余和备份。一旦主用系统出现故障, 确保备用系统可迅速切换, 不影响会议正常召开。

1 系统主备模式设计

行政电视电话会议系统由“一主两备”3套系统组成, 具体包括2套会议电视系统和1套电话会议系统, 2套会议电视系统形成一主一备, 电话会议系统作为行政电视电话会议的第二音频备用[3]。

1.1 会议电视系统

行政会议电视系统采用2套独立系统并行方式, 一套为专线方式[4], 即在总部、分部分别设置MCU, 通过E1或MSTP传输通道实现两级级联方式;另一套为网络方式, 即在总部设置一级MCU, 分部、省公司终端通过国家电网综合数据网专用VPN直接接入总部MCU。国家电网公司行政会议电视系统组网方式如图1所示。

在召开电视电话会议期间, 2套系统同时运行, 如一套系统的任何一个环节出现功能异常, 可快速切换到另一套系统, 进而缩减故障处理时间, 保证会议正常召开。

此外, 为提高主会场技术保障可靠性, 以及满足会议视频监控需求, 主会场侧2套系统终端配置均为主备用方式。4台会议终端视频输出均接入特效机, 一旦主用终端出现问题, 可快速切换至备用终端。

1.2 电话会议系统

由于电话会议系统可靠性较高, 所以很多单位都将电话会议系统作为会议电视系统的音频备用, 即在电话汇接机配置一组交互式电话会议。交互式电话会议主要存在以下问题。

1) 如果与会不发言单位未采取静音措施, 有可能将会场声音上传至电话会议里, 进而干扰电话会议。

2) 由于交互式电话会议是双向的, 在调音台设置不当的情况下, 会议电视的声音会通过电话系统回传, 出现回声甚至啸叫现象。

为避免电视电话会议出现上述问题, 国家电网公司电话会议系统采用的是2组电话会议方式, 把电话会议主会场下传音频信号与分会场向主会场上传音频信号分开。一组为广播式, 所有分会场均为听众, 主会场专线方式接入汇接机;另一组为交互式, 只允许发言分会场拨入。广播式电话会议用于分会场收听音频第二备用方式, 交互式电话会议用于发言分会场上传音频第二备用方式。

国家电网公司行政电视电话会议系统“一主两备”模式示意如图2所示。

2 会场音视频系统关联设计

以主会场和一个分会场为例, 描述“一主两备”3套系统的会场音视频系统关联设计 (文中不涉及除调音台、视频矩阵、特效机以外的外围设备) 。

2.1 会场音频系统关联设计

依据行政电视电话会议系统“一主两备”模式, 在主会场可通过调音台对3套系统的音频信号进行切换, 会场音频关联模式示意如图3所示。

其中, 会议终端和电话会议终端输出的远端分会场音频信号分别与调音台各路的Line口相连;主会场本地音频信号分别通过调音台的辅助输出Aux与会议终端和电话会议终端音频输入端口相连。因调音台的辅助输出Aux路数有限, 需通过一台音频分配器将调音台的Aux口扩容。

电话会议方面, 因为电话汇接机在总部主会场, 所以主会场调音台通过“四线”方式与电话汇接机直接相连。主会场电话会议连接方式如图4所示。

在分会场, 可使用电话会议终端VTX1000[5], 通过公网拨入主会场电话汇接机, 同时VTX1000与调音台互连, 分会场电话会议连接方式如图5所示。

2.2 会场视频系统关联设计

依据电视电话会议系统主备用模式, 在主会场可通过特效机和视频矩阵对2套会议电视系统的视频信号进行切换, 形成视频系统主备模式, 会场视频系统关联模式如图6所示。

其中, 会议终端输出的远端分会场视频信号分别与特效机的各路输入口相连;主会场本地视频信号通过视频矩阵的输出口与会议终端视频输入端口相连。

3 系统主备模式切换

基于电视电话会议系统主备用模式, 正常情况下系统运行方式为:主会场通过“一主两备”3套系统同时向分会场输送3路音频信号和2路视频信号, 分会场也可同时向主会场输送3路音频信号和2路视频信号。鉴于主、分会场的音视频传输方式相同、切换方式相同, 以下将以主会场为例, 阐述音频系统和视频系统切换方式。

3.1 音频系统主备切换

正常情况下, 主会场在调音台选用主用会议电视系统输送的远端分会场音频信号, 其他2路远端分会场音频信号静音。

如主用会议电视系统任意环节出现故障, 导致此系统输送音频信号不可用, 则在调音台可选用备用会议电视系统输送的远端分会场音频信号, 其他2路远端分会场音频信号设置为静音。

如2套会议电视系统均出现故障, 导致2路音频信号均不可用, 则在调音台选用电话会议系统输送的远端分会场音频信号, 其他2路远端分会场音频信号静音。

专线平台会议系统、网络平台会议系统、电话会议系统3路音源通过调音台形成互备, 确保会议音频信号的高可靠性, 同时调音台的操作应用确保3套系统之间的切换过程方便快捷。

3.2 视频系统主备切换

正常情况下, 主会场用特效机选用主用会议电视系统输送的远端分会场视频信号, 同时将备用会议电视系统输送的远端分会场视频信号设在预置位。

如主用会议电视系统任意环节出现故障, 导致此系统输送视频信号不可用, 则用特效机切换至预置位的备用视频信号。

专线平台会议系统、网络平台会议系统2路视频源通过特效机形成互备, 确保会议视频信号的高可靠性, 同时特效机的操作应用确保2套系统之间的切换过程方便快捷。

4 应用对比

在应用过程中, 本方案与传统单平台单系统方案相比具有诸多优势。若会议进行过程中主会场突发故障, 导致远端视频图像突然黑屏, 远端音频信号中断, 传统单平台单系统需第一时间检查会议系统状态, 排查并确定故障点位置。若MCU应用系统宕机, 则需采取重启操作, 并重新执行召集会议、广播主会场画面、轮训分会场等一系列操作。整个操作过程从系统重启到会场音视频恢复至少需要5 min, 必然导致会议中断。若传输通道故障, 则需要联系相关支撑系统运维人员, 涉及一系列排查、抢修、更换等操作, 会议恢复时间不可保证。

相同情况下, 对于本方案设计的电视电话会议系统而言, 只需保障人员第一时间切换至备用系统即可, 操作时间不大于5 s。出现故障后, 不需要现场判断故障点, 就可快速实现音视频传输的恢复。

5 结语

文章介绍了高可靠性的国家电网公司行政电视电话会议系统设计方案, 以及系统故障发生时的切换策略。该系统已在国家电网公司行政电视电话会议中得到良好的应用, 使得系统应对突发事件、防范安全隐患的能力显著提高。

不论是主用会议系统还是主用传输通道出现故障, 均可采用相同操作, 实现会议音视频的快速切换。当2套会议系统均出现故障时, 仍可在调音台切换到电话会议的音频输出, 使用音频方式参会, 最大限度保证会议的正常召开。

摘要：电视电话会议可实现异地会场之间“零距离”沟通和交流, 目前已成为国家电网公司开展行政宣贯、调度指挥的有效方式, 但是电视电话会议系统容易受传输通道不稳定、设备单点故障的影响造成中断, 影响会议正常召开, 文章提出一种高可靠性的电视电话会议系统主备设计模式。介绍了电视电话会议系统主备模式的设计方案, 并且通过案例介绍了故障应急切换方式, 结果证明采用这种模式, 可在确保电视电话会议功能需求的基础上, 不断加强系统的安全性和可靠性。

关键词：电视电话会议,主备切换,高可靠性

参考文献

[1]曹慧彬.国家电网公司电视电话会议系统技术管理研究[J].电力系统通信, 2007, 28 (1) :1–7.CAO Hui-bin.Research on SGCC teleconference system technology and management[J].Telecommunications for Electric Power System, 2007, 28 (1) :1–7.

[2]国家电网公司.国家电网公司“十二五”通信发展规划[R].2010.

[3]国家电网公司.国家电网公司一体化电视电话会议系统建设项目初步设计[R].2013.

[4]孙淑萍.国家电网公司会议电视系统[J].电力系统通信, 2006, 27 (3) :5–7.SUN Shu-ping.Teleconference system of SGCC[J].Telecommunications for Electric Power System, 2006, 27 (3) :5–7.

[5]VTX1000.Soundstation user guide[EB/OL].[2014-10-20].http://www.polycom.com.cn.

主备双冗余网络交换机研究 篇2

关键词：信息技术,云计算,主备双冗余,网络交换机

1 引言

我国对于云计算的定义:网格计算、并行计算与分布式计算的发展,换言之,云计算就是上述这些概念商业化的实现。而云计算的特点则包括服务性,即对用户而言,实现服务的机制是透明的,用户并不需要对云计算进行具体了解就能够获得服务;可靠性,云计算利用计算机集群提供数据的处理服务给用户,考虑到计算机数量的加大,系统错误率也相应增加,此时数据的可靠性依靠的是分布式存储与数据冗余;高可用性,云计算系统能够对失效节点进行自动检测,同时将其排除,对系统运行不构成影响;编程模型层次高,通过简单的学习,用户就能够编写出云计算程序,使自身需求得到满足;经济性,组建起一个满足云计算需求的商业计算机集群,所需要的花费要大大少于同级性能的超级计算机;服务多样性,通过用户支付费用的不同,为用户提供的服务级别也相应不同。

2 系统硬件结构设计

两块相同性能与功能指标的单板组成了本设备,其中控制面的工作方式为主备方式,而交换面的工作方式则为负荷分担方式,两块单板分别经各自背板的管理通道使主备间配置同步、业务平滑、数据备份得以实现。

各单板的组成则包括了交换模块、时钟模块与主控模块,如图1所示。

(1)主控模块

本系统中的主控模块主处理器为飞思卡尔的MPC83XX系列的Power PC,以e300c4s内核为基础,主频为667MHz,其最高处理能力达2310MIPS;其处理器的内存空间则包括了32K字节L1指令Catche与32K字节L1数据Cache,对多种内存寻址的管理模式予以支持;DDR控制器集成于片上,对ECC校验支持,最高支持内存512M;处理器的接口速度大于133MHz,对32位增强Local Bus予以支持;片内提供增强型两路三速以太网控制器,利用软件配置即可在SGMII/RTBI/RMII/MII/RGMII工作,MII接口的实现需要通过外部PHY。另外,还集成了PCIExpress控制器两路,其作用是对PCIe-X1.0总线标准进行支持。外围I/O接口与处理器的实现则经由PCIe与Localbus接口。

作为系统控制核心,主控模块的CPU管理与配置交换网则经由PCIe接口实现,配置数据向交换网模块传输的物理通道则是三速的以太网接口,通过软件配置为SGMII,使故障诊断与系统维护得以同时实现。I2C接口则负责配置电压监控器件与分立锁相环的实现。增强型32位Local Bus通过控制逻辑CPLD转换为MPI,作为控制器JTAG、时钟逻辑FPGA、FLASH的接口,使数据通讯与控制外设得以实现。除了MPI接口的转换要由控制逻辑CPLD实现以外,控制工作指示灯、看门狗屏蔽与提前通知、从串加载接口FPGA、主备倒换逻辑等功能也由其实现。

(2)交换模块

Broad Com芯片实现了本设计中的单板交换模块。其PHY芯片与以太网交换芯片对软件API全面兼容,完备封装SDK,对IPV4/IPV6协议完全支持,可直面API进行软件开发。交换网片则包括了流分类模块、安全模块、L3转发模块、L2转发模块、MMU模块、输入输出修改/匹配模块、CPU接口模块、GE/XE接口模块等。其中PHY芯片主要负责数据还原、数码编码、线路时钟提取、线路状态指示、数据传送等,其接口与IEEE802.3标准相符。

本设计中的交换模块主要负责系统业务交换,CPU则经由PCIe接口实现配置管理交换网。交换网片为BCM56330与BCM56820,BCM54980与BCM8727则为PHY交换网模块提供实现。22个XAUI端口、24个GE自适应网口由交换网负责向外送出,通过XAUI端口2个将BCM56330与BCM56820捆绑为一个交换网芯片,XAUI端口的分配则由单板背板管理通道实现,通信由CPU与1GE端口完成。

(3)时钟模块

主要由时钟逻辑FPGA、分立锁相环组成了时钟模块,其作用为系统时钟同步、时钟发送、时间信息跟踪与时钟锁相。时钟模块能够接收对板与面板的时钟源作为本板时钟的参考源,同时以时钟逻辑频偏配置与检测为依据实现时钟的选源,时钟信号完成选源后,再经锁相环,向单板其他模块输出以作线路时钟与工作时钟之用,并向备用单板输送以作帧同步信号。另外,时钟模块还需要对时钟源的有无进行实时检测,如丢失时钟源,单板则需要具备短期时钟保持功能,确保设备板时钟的连续与平滑,当时钟源丢失大于所设置的阀值时,系统将会完成倒换主备单板操作。

从时钟逻辑实现的主要功能上进行分析,其主要功能的实现主要包括几个方面。

1)地址线检测。利用寄存器实现,寄存器的主要作用是使CPU访问寄存器的地址得以保持,从而提供CPU检测地址的途径。

2)时钟保持功能。丢失时钟参考源时,单板仍可使时钟短期的输出稳定得以继续保持。

3)时钟分发功能。在经锁相后向单板其他模块输出,以作线路时钟与工作时钟之用,同时向备用单板输送,以作帧同步信号之用。

4)时钟鉴相功能。使分立锁相环鉴相的部分功能得以实现。

5)跟踪输出帧同步相位。备用单板对主用单板所输出的帧同步信号进行跟踪,以确保主备倒换的时候相位平滑性。

6)时钟检测功能。对参考时钟源进行实时检测,如丢失时钟源,则发出警告。

3 软件需求与实现主备倒换功能

(1)软件需求

本设计的软件操作系统为风河公司VxWorks系统,具备可裁剪、微内核的实时、高性能操作系统,其主要优点在于VxWorks为嵌入式。除了包括BSP、基本芯片驱动以及操作系统之外。该软件操作系统的功能需求还包括几个方面。

1)通信处理功能。调试网口、调试串口、交换网接口支持。

2)主备倒换功能。强制单板降备,单板升主使能控制。

3)更新Truking组。当链路故障被检测到时,会将故障链路剔除出Truking组。

4)链路检测。检测报文由软件负责定时发送,并对链路畅通性进行周期性检测。

5)配置同步功能。从逻辑上将主备单板捆绑为一块单板,确保交换网配置更改的统一性与同步性。

6)Port Turking。对必要的Port Turking予以实现,并对其更新予以支持。

7)配置交换网。对交换网的广播、多播、单播表项进行配置,从而使系统交换得以完成。

8)跟踪帧同步信号的相位。在时钟逻辑的配合下,使备用单板对主用单板的帧同步信号跟踪得以实现。

9)检测时钟源。实现时钟丢失与频偏检测的功能,负责时钟切换与时钟选源。

10)管理时钟源。经由时钟逻辑寄存器对时钟源选择、告警与切换进行配置。

(2)实现主备倒换功能

主控模块负责智能故障诊断、系统维护与配置管理交换网,两块单板间配置同步、业务平滑、数据备份则由带外2*10Ge管理通道完成,从逻辑上将两块单板交换网捆绑为一片交换网;链路检测报文则软件定时发送,并对链路进行周期性检测。将Trunking组中故障的10G链路、GE及时剔除,确保交换网间的Trunking状态保持一致性,对10G链路、GE故障状态进行实时通知,当错误报文满足倒换要求时,主控模块就会由CPLD逻辑对主用单板的复位进行控制,使备用单板升主得以实现。

4 执行标准与工作环境

(1)长期工作湿度5至85%,温度5至45摄氏度。

(2)标准SFP+接口、10GE光/电接口。

(3)总线标准PCIExpress X1.0。

(4)XAUI:CML电平,IEEE802.3ae标准。

(5)GESerdes:CML电平,IEEE802.31000Base-X标准。

5 结束语

综上所述,在云计算中,网络计算、数据存储传输对于网络连接的可靠性有着极高的要求。而本设计中的主备双冗余网络交换机则能够将高速连接、网络可靠、稳定的问题进行解决。

参考文献

[1]李超选.主备双冗余网络交换机研究.[J].计算机光盘软件与应用,2012(24).

[2]陈全,邓倩妮.云计算及其关键技术.[J].计算机应用,2009,29(9).

[3]李平.云环境下虚拟服务器的安全性研究[J].中国科技信息,2012(14).

[4]刘新华.双交换机冗余网络智能切换的设计及应用[J].自动化博览,2011-05-15.

[5]王隆杰.虚拟网络交换机技术[J].通信技术.2009(04)

[6]刘立.交换机链路聚合的理论与实验研究[J].信息安全与技术,2010(09).

[7]常艳,王冠.网络安全渗透测试研究[J].信息网络安全,2012,(11):3-4.

[8]向永谦,陈建华.一种基于身份的三方认证密钥交换协议[J].信息网络安全,2012,(11):32-35.

GPS系统主备冗余技术改造 篇3

随着自动化水平的不断提高, 电力系统对统一对时提出了更高的要求, 有了统一时钟, 可以实现DCS系统、SOE、故障录波器、其它保护装置等各种记录事件时序的统一, 有利于事故原因的分析, 同时也为电厂的能耗计算、生产成本核算提供准确依据, 为生产系统提供必要的控制调整指导措施和事故分析数据。统一时钟是保证电力系统安全经济运行、提高运行水平一个重要措施。

阜阳华润电厂#1、#2机组GPS由北京日立控制系统有限公司随DCS系统成套供货, 两台机组GPS互相独立, 分别安装在机组集控室#1、#2机组控制卧盘内, 且灰尘较大, 空间小, 散热效果差, 难以布线, 且不能实现全厂GPS同步。

2007年4月, 由华东电监局、华东网调、华东电科院、安徽省调等组成的专家在对阜阳华润电厂涉网设备技术监督检查中, 对现状提出了要求: (1) 按并网安全性评价10.4.2要求:GPS应实现全厂统一对时功能; (2) 接一路小时脉冲信号至RTU系统并远传至省调。

二、GPS系统对时原理和方式

GPS (Global Positioning System) 是美国的全球卫星导航系统, 由24颗在空间运行的GPS卫星和地面控制站组成, 在地球表面任一地点、任一时刻GPS卫星信号接收器都可收到足够多数量的GPS卫星信号, 精确计算接收器所在当前空间位置和时间, 其时间精确度可达纳秒级。

1、GPS装置结构

阜阳华润电厂所用的BSS-3系列GPS同步时钟装置是应用全球定位系统 (GPS) 技术的标准时间显示和发送装置, 由标准机箱、接收模块、接收天线、电源模块、时间信号输出模块构成。

⑴机箱采用19吋4U标准机箱, 内部采用母板总线、模块后插式结构。前面板设有LED数码, 显示年、月、日、时、分、秒;LED发光管指示状态;“同步”指示灯表示已找到4颗以上卫星, 能够确定正确的时间, 即通常所说的“定位”了;“秒讯”指示灯表示GPS接收板正常工作;“对钟”指示灯亮时表示发出对时信号。

⑵电源模块为装置工作提供电源, 采用高性能、大功率开关电源, 电源输入电压100V~260V交、直流两用, 功率为50W, 内有3组电压:5V/5A、+12V/1A和-12V/1A。

⑶标准接收模块是接收GPS天线信号单元, 该单元装有GPS接收板和相应接口电路;BSS-3系列GPS同步时钟采用具有8个并行接收通道的Motorola GPS接收器和有源天线;接收器在搜索锁到4颗卫星后, 能计算出精确的时间信号。

⑷接收天线为100米电缆有源天线, 天线输出接口为BNC, 接口外经20mm, 天线线外经为10.5mm。

⑸输出模块有脉冲输出 (PULSE) 模块、串行口输出 (SERIAL) 模块、IRIG-B码输出模块。

脉冲输出 (PULSE) 模块:模块有12路脉冲输出, 1PPS或1PPM可根据需要设置, 设置方法:将模块上下固定螺丝松开, 拔出模块, 电路板上有12个跳针, 编号与面板上输出端子编号对应, 可根据需要将短路子插在PPM或PPS位置。

串行口输出 (SERIAL) 模块:有4路串行口输出, 可分别输出两种不同格式的对时报文。

IRIG-B码输出模块有B01和B02两种, B01为直流IRIG-B码输出, TTL电平, 每单元有8路输出, 各路相互隔离。输出接口为接线端子。B02为交流1KHz调制IRIG-B码输出, 调制信号高电平峰峰值10V, 低电平峰峰值3.3V, 有8路相互隔离输出, 输出阻抗600欧。输出接口为接线端子。

2、GPS系统对时方式

⑴脉冲对时 (硬对时) 。常采用空接点方式, 主要用于电气故障录波器、微机保护和主机SOE模件对时, 脉冲信号有1PPS、1PPM、1PPH。

⑵串行口对时方式。被对时装置通过串行口接收卫星时钟发送的串行时间信息, 按照相同的对时规约, 经过解码后对时。该方式主要用于DCS系统POC站对时。

⑶IRIG-B码对时方式。IRIG-B为IRIG委员会的B标准, 是专为时钟的传输制定的时钟码, 信号有直流偏置 (TTL) 电平和交流1kHz正弦调制信号等形式, 常用于国外进口保护装置对时。

三、主备冗余方案及实施

1、主备冗余方案

⑴将机组集控室#1、#2机组控制卧盘内GPS装置, 通过组屏方式移至定制的机柜内, 安装于#1机组13.7米电子设备间;

⑵将G01信号接收模块更换为光纤主备接收模块G07, 并通过光纤跳线连接两模块;

⑶增加PPH脉冲对时模块S02;

⑷更换#1、#2GPS主机芯片 (因增加G07和S02模块, 芯片程序需要升级) ;

⑸因GPS装置从卧盘中移置机柜后, 距离变长, 原至POC站 (操作员站) 使用的串口电缆不能使用, 采用RS232-485转换方式连接GPS和POC站, 其它接口用户直接施放电缆至GPS;

2、主备冗余接线示意图:

3、主备冗余测试方法及问题解决

(一) 测试前检查

⑴将两台GPS的2根天线放置在户外合适位置并与装置连接好, 然后将2台GPS装置的主备光缆互相连接起来即将一台GPS的输出接口连接到另一台GPS的输入接口, 然后再按同样方式连接回来。此时2台GPS的信号互备连接就建立了, 最后将每台GPS的主备电源线连接好。

⑵G07模块除GPS天线接口外, 还有主备光缆输入、输出接口, 上排为输入接口, 下排为输出接口, 左侧的为秒信号 (PPS) , 右侧的为串行信号 (TXD) , 另外还有2个指示灯M灯亮表示本机接受GPS信号正常, S灯亮表示备用光纤输入信号正常。

⑶正面板上共有3个指示灯分别是“同步”“秒讯”“对钟”。“同步”指示灯表示已找到4颗以上卫星, 能够确定正确的时间, 即通常所说的“定位”了。“秒讯”指示灯表示GPS接收板正常工作。“对钟”指示灯亮时表示发出对时信号。

(二) 测试过程及现象

打开GPS装置的电源开关, 前面板上的LED开始显示年/月/日/时/分/秒, 前面板上秒讯灯随之闪动, 经过10-15分钟左右, 同步灯亮, 主机灯亮, 备用灯亮, 说明GPS已经和卫星对时成功且同时收到了天线信号和光缆时钟信号。对钟信号灯在每分钟零秒的时候闪亮一下, 后面板上的M灯和S灯都亮, 表示接收主备信号均正常。此时拔掉其中一台GPS的天线输入, 来模拟失去天线信号的情况, 拔掉天线的GPS的主机灯熄灭, 后面板M灯也熄灭, 另一台GPS的备用灯熄灭, 后面板S灯熄灭。但2台GPS的同步灯, 对钟灯仍正常, 说明在失去一个天线信号的情况下, 2台GPS仍能正常输出对时信号。然后将天线恢复, 2台GPS的信号灯在3分钟左右恢复正常状态。接着拔掉另外一台GPS的天线输入, 所观察到的现象同上, 就是在恢复时间上略有差异。最后, 将2台GPS的天线都恢复好, 待GPS恢复到正常状态的时候, 把后面板的电源输入分别切断一路观察发现2台GPS在各只有一路电源的情况下仍能进行正常对时, 说明电源双冗余已达到要求。

(三) 测试中出现的问题及对策

⑴GPS接收板中间偏上位置上有一个跳针JP1, 通常JP1“开路”时为开机冷启动, 是省缺设置。这时时钟重新查找卫星信息, 定位时间较长。JP1“短路”时, 在开机时由于采用以前的GPS信息, 因此定位较快, 所以在测试时候, 如对时时间过长, 可检查该跳线的设置, 如果仍存在对时时间过长的问题, 应该考虑是否是GPS接收模块本身的问题。

⑵GPS对时成功后, 若后面板的M灯正常而S灯未亮, 可检查光缆连接的是否正确, 以及光缆本身是否有问题。

四、GPS接口用户及接口方式

两套互备冗余装置接口用户及接口方式如下, 并留有备用接口。

五、结束语

GPS系统主备冗余改造实现了全厂统一对时功能, 给事故分析和运行管理带来了方便, 冗余化配置保证了GPS同步系统的可靠性, 同时将GPS装置组屏在机柜内, 改善GPS装置的运行环境, 提高系统的稳定性, 便于维护和管理。

摘要：本文介绍了阜阳华润电厂GPS对时系统的对时原理和方式, 为了实现全厂统一对时功能, 对GPS系统进行技术改造, 实现主备冗余功能, 有利于事故的分析, 并提高GPS系统的可靠性。

关键词：GPS,冗余,技术改造

参考文献

[1]华东电网统一时钟系统技术规范.

青海卫星地球站主备系统整合改造 篇4

根据国家广电总局的要求, 我站于2007年7月24日完成了备播系统的安装调试工作, 并顺利上星 (中星6B) , 而我站的主播系统是2005年10月上星 (亚太6A) , 2007年8月4日转星至 (中星6B) , 两套独立系统一直并发至2008年8月, 期间发现了很多问题。如:两套系统线路互相交叉, 这给值班人员对故障的判断以及解决造成了很大的困难。两套独立系统之间如遇突发事件还容易造成两路同时上星, 造成同频干扰的现象发生。电源互不独立, 没有具体指定哪套系统由哪台UPS供电 (我站配有两台UPS) , 这就造成每台UPS所带负载极不平衡, 并且电缆互相交叉, 空开没有明显标识, 随着上行站发射节目与附属设备的增加, 以及841台集中监控系统的建成, 用电设备大大增加, 所带来的问题就突显出来。为了解决这些问题, 我站决定组织工程技术人员针对以上问题对两套系统进行整合和改造。从目前看系统整合改造后还没有出现问题, 总的效果还不错, 具体实施方案如下。

1 信号源部分

电视台用两路光缆、两路微波将ASI码流信号送至我站, ASI码流信号中有4路电视信号 (青海卫视、青海综合、东盟藏印) , 两路广播 (新闻综合、藏语) , 而我们的上星节目只需要青海卫视、青海综合两路广播, 这就需要我们在系统中加入解复用器, 为了避免一级切换矩阵和解复用器出现问题, 我们将微波信号的一路直接接入二级切换矩阵, 以防万一。信号源示意图见图1。

原来备播系统的信源是从主播系统光A、光B、微波解码器中分出来的, 中间环节较多, 线路互相交叉, 一旦各播信源出现问题, 要查找的地方太多耽误时间, 影响正常播出。为了避免两套系统线路互相交叉, 我们将主备系统设备统一归到各自的机架, 机架也从原来的6个减少至4个, 设备之间的连线都做了标识并分类捆扎。

2 机房供电系统

地球站的各类播出发射工艺设备、设备配置的再好, 都无一例外地依赖电源, 一时一刻都离不开电, 就像张海涛局长说的:“没了电, 一失全无。”因此针对配电存在的问题, 841台对设备配电进行了改造。由于我站有2台UPS (50kVA科华、30kVA山特) , 而在安装两套上星系统过程, 由于周期短, 任务较繁忙, 没有具体指定哪套系统由哪台UPS供电, 这就造成每台UPS所带负载极不平衡, 并且电缆互相交叉, 空开没有明显标识, 发生事故无法判断去断哪路空开, 容易再造成停电停播事故。2006年由于外电停电, 而一时又无法修复, UPS电源在坚持了一个小时后, 电量耗尽导致设备全部断电, 造成停播。2007年由于天控器插座绝缘出现问题, 导致短路, 而连接天控器的空开并没有跳闸, 使山特30kVA UPS受到冲击, 造成死机无法工作, 整个设备全部断电, 造成停播。为了杜绝此类事故, 我们把主备播系统的供电分别指定UPS来担负, 主播系统由50kVA UPS供电, 备播系统由30kVA UPS供电。配电示意图如图2所示。

此次配电改造UPS电源及配电框都留有扩充的富裕量, 为以后设备的增加和改造打下了基础, 大大提高了配电的安全性和可靠性, 延长了每台UPS电源电池的使用寿命, 改造完后经历了几次意外停电和设备电源故障, 整个配电系统都运行正常, 确保了在不间断供电状况下, 每单台UPS可以退出运行进行检修。

3 监播系统

监播系统由画面分割器和大屏幕显示的组成, 系统整合增加了3个画面分割器, 画面分割器采用奥视DMW-160VGA输出, 分别监看信源, 下行同转发器, 并且把备播系统的上行、下行的主要监看接入主播服务器, 使主播、备播系统的监看能在一个大屏幕上同时监看, 减少了值班员的视觉疲劳, 对事故的判断和排除提供了保障。

4 网管系统

为了提高系统的监视功能、操作功能以及管理功能, 我站采用了非凡公司卫星地球站网管系统, 把主备两套系统纳入一个网管系统统一管理.网管系统对发射及接收用受控设备远程发送指令, 使设备参数时实达到目标值.定时检测设备数据, 设备数据不正常时通知用户.保存设备的报警历史数据系统日志历史数据。

5 天馈线系统

鉴于2008年4月发生的青海地球站上星节目出现主备播系统同时上星造成同频干扰的现象, 我站对两套天馈线系统也进行整合改造, 如图3。

由于四台高功放所用的信源或由主播或由备播系统提供, 此次改造后不再会出现4月份发生的事故.即便两个天线同时发射信号也不会发生同频干扰。功率会互相叠加不会影响正常播出, 如出现此类问题, 值班人员只须将主备播系统中的任一高功放功率降下来即可, 我站做过此类实验, 完全可行。

广电设备主备机倒换系统改造探究 篇5

关键词：广电设备,技术革新,电视发射机,同轴开关

一、同轴开关的主要应用类型

同轴开关是电视发射机和调频发射机实现主备机倒换、天线和假负载之间切换的设备。同轴开关主要有以下几种类型:U型同轴管, 人工或电动插拔;利用1/4波长线实现通断;用刀状的接触机构, 实现内导体或外导体转接;利用电容实现转接

二、同轴开关的主要技术指标

同轴开关是一种全通式的射频元件。它应该无损耗地传输射频功率, 适应宽带信号的切换。同轴开关的主要技术指标有:功率容量、工作频带 (有1KW到10KW至30KW) ;插入损耗 (一般应小于0.1db) ;隔离度 (不通的通道之间的泄漏一般应为60db) ;切换时间 (自动倒换约1秒钟)

三、同轴开关的主要技术革新应用

一些发射机厂家主要都是使用刀式同轴开关, 使用刀式同轴开关来切换主备机比较合理, 节约时间, 利于安全播出。它由两个会旋转的刀形内导体、一个公共外导体、一个隔离板组成。圆柱形外导体的侧面装有四个同轴端子, 同轴端子的内导体伸进圆柱面, 其顶部装有夹状的弹簧片。圆柱体的轴线上有个传动轴, 金属片状的隔离板安装在该轴上, 随其同时转动。隔离板将圆柱体内部空间分隔成两半。为保证有良好的隔离, 隔板的四周有导电的弹簧片与圆柱体的内表面接触。两个刀状内导体由良好的绝缘体固定在轴上, 随其一同转动。刀状内导体与外导体之间的阻抗为50欧姆。转轴由特殊机构带动, 每次只能旋转90°, 且保证刀形内导体正好切入四个端子内导体的夹形弹簧片内, 使四个端子中两两相连。传动机构还带有控制接点 (即常闭、常开接点) , 以便旋转到位后, 切断电动机电源。

为防止正常工作时值机员误动作, 使用同轴开关连锁原理应遵循以下原则: (一) 主、备机都不工作时, 同轴开关才能倒换; (二) 主或备机工作时, 同轴开关单机锁定, 电机不能加电倒换, 以保设备运行安全; (三) 天线倒至主机主机工作, 备机不工作;反之天线倒至备机, 备机工作。

为实现上述原理, 利用同轴开关的控制接点 (常开、常闭接点) 接入主备机开机电路、同轴开关的电机控制电路即可实现。例一, 固态与电子管发射机的倒换, 以36CH发射机为例, 称北广电子管发射机为主机, 吉兆固态发射机为备机, 叙述一下主备机改动后的连锁电路。由于主机控制电路设计时已实现上述功能, 故电路无需变动。

图1为备机开机控制接线图, 图中实线为原机接线图, 将220伏至Tc接点实线断开, 沿虚线接入T常闭接点, 当天线倒至备机, T接点闭合, 备机工作, 当天线倒至主机, T接点断开, 备机不工作。

T:天线至备机时, 同轴开关常闭接点

Tc、Tb、Ta为相位保护器控制接点, 缺相时, Tc、Tb导通, 正常时, Tc、Ta导通

图2为主机同轴开关电机控制线路图, 将图中K6′备机连锁常闭接点 (短接线) 断开, 沿虚线接入常闭接点X6即可实现上述原则1、2。当备机工作时, X6断开, 同轴开关就无法加电;同理当主机工作时, K6断开, 同轴开关也无法加电。

K6:主机高压二档常闭接点

K6′:备机联锁常闭接点 (无备机时为短接线)

X6:备机功放电源交流接触器常闭接点

K14:当天线在主机时, 同轴开关由主机倒换至备机时, K14闭合

K15:当天钱在备机时, 同轴开关由备机倒换至主机时, K15闭合

例2, 固态与固态发射机之间的倒换以1CH发射机为例, 由于吉兆固态发射机没有连锁、同轴开关以及倒换电路, 因此要增加电路利用外购同轴开关实现主备机的倒换及连锁。外购的同轴开关没有配备常闭、常开接点, 要用主机的风机交流接触器常闭接点串入备机的开机电路中, 备机的风机交流接触器常闭接点串入主机开机电路中, 实现主备机互为连锁, 电路原理图如图3。

J:备 (主) 机的风机交流接触器常闭接点

外购的同轴开关没有电机控制电路, 我们要自己制作电路来实现同轴开关联锁原理1、2, 220伏交流电取自主机一相交流电源, 电动按钮S安装在主机面板上, 便于操作。电路原理图如图4。

S:电动按钮

K1:主机功放电源交流接触器常闭接点

K2:备放机功电源交流接触器常闭接点

K3:当天线在主机时, 同轴开关由主机倒换至备机时, K3闭合

K4:当天线在备机时, 同轴开关由备机倒换至主机时, K4闭合

四、结语

经过上述改动, 缩短了主备机的倒换时间, 减少了停播, 节约了资金, 为有人留守无人值班打下良好基础, 有利于今后远程监控的实施。同时, 也避免了因天线不到位开机而造成功放故障, 主或备机工作时误动倒换开关而造成停播故障, 坚决杜绝了人为事故的发生, 保证了广播电视的安全播出。

参考文献

[1].周涛, 季明丽, 李赛辉.基于DSP的无人机数据采集系统的设计[J].制造业自动化, 2010

卫星通信系统主备网控中心设计 篇6

在基于资源按需分配策略的卫星通信系统中, 网控中心是实施各种应用策略并实现系统智能化、自动化运行的核心, 其维护着通信网的各种应用资源, 负责监视和控制各地球站内设备的工作状态和参数, 负责频率、功率等可控信道资源的分配和回收[1,2,3]。为保证卫星通信系统不间断的可靠运行, 一般都配置多个网控中心, 各网控中心之间通过预定义的策略分时或者协同完成网络管理和控制工作。

1 网控中心备份方式

在卫星通信系统中, 网控中心备份方式主要有冷备份、热备份以及介于两者之间的弱热备份3种常用方式[4]。

冷备份是指网控中心设备独立配置, 之间没有任何自动化信息交互的接口, 数据的同步靠人工拷贝复制等手段完成。主用网控中心出现问题后, 备用网控中心由人工干预启动运行, 重新对管理过程初始化。其特点是软件复杂度和开发成本低, 但由于网控中心间缺乏数据的实时同步, 备用网控中心启动时, 原主用网控中心记录的实时信息会丢失, 整个卫星通信系统恢复时间较长, 而且带来通信业务中断。

热备份是指网控中心设备之间建立有自动化信息交互的接口, 各网控中心设备之间一直保持着数据的实时同步。网控中心间通过握手信令等手段实时检测工作状态, 并根据检测到的状态及预定策略自动进行角色切换。其特点是软件复杂度及开发成本高, 数据同步及切换控制策略复杂, 但实时的数据同步保持了主备网控中心之间的数据一致性, 从而使主备切换时不影响现有卫星通信系统的状态, 特别是不会中断正在进行的通信业务, 提高了系统可用度。

弱热备份策略介于上述2种之间, 在有些系统中被称为温备[5,6], 即主备网控中心之间具备自动化信息交互的接口, 但该接口传递的数据只包括握手信息和各种与数据库存储相关的配置信息, 而不包含入退网、资源分配回收等实时的运行变化过程信息, 在主用网控中心出现异常时, 备用网控中心能自动检测并加载运行, 接替主用网控中心的工作, 但由于未记录通信系统的实时状态信息, 因此会导致地球站重新入网和通信过程的中断。

2 管理系统架构

该卫星通信系统主要由一个中央站和若干远端地球站组成。中央站配置大量的业务信道设备、2台网控中心计算机以及由网控中心控制的多路网络管理信道;远端站除配置少量业务信道设备外还配置了网控代理软件[7]和一路网管信道设备[8], 网控中心通过网络管理信道与远端站的网控代理构成一个星形网络管理系统[9,10], 网络管理系统组成如图1所示。

网控中心之间通过以太网连接, 网控中心软件主要由5部分组成, 主备网控中心软件组成相同。网控中心内及相互间的软件组成关系如图2所示。

链路控制层:主要负责网控中心主机与各网管信道设备之间的信息交互、网管信道状态检测、信令的可靠传输控制等功能。

资源控制层:主要负责对网控中心可调度的各种资源信息 (地球站、信道设备、频率、速率、功率等) 按各种应用策略进行计算分析处理, 主要包括地球站的入退网认证、信道设备的可用性 (根据状态监测可分析出信道设备的可用性) 控制、电话及数据业务对资源占用的调度和回收等。

事物控制层:主要负责网控中心内各软件单元间共享资源的调度、配置和存储, 协调网控中心内各软件单元之间的数据同步。

主备角色控制层:主要负责网控中心状态的监测、数据的同步转发和控制, 并负责控制所属主机内其他软件单元的角色切换。

操作终端层:提供网控中心软件与网控中心维护人员之间进行信息交互的操作界面, 用于各种参数的配置、网络运行过程及状态的展示等。

3 网控中心热备份设计

在卫星通信系统运行过程中, 主用网控中心负责对整个系统进行管理控制, 包括网络和地球站参数的配置、地球站的入退网控制、卫星信道资源配置和分配、网管信道的切换、链路性能的监视和调整、网络运行状态的监视以及故障管理等功能。

备用网控中心处于静默值守状态, 保持与主用网控中心间的数据同步, 并实时监视主用网控中心的运行状态。在检测到主用网控中心运行异常时, 能够根据预定策略升级为主用角色, 接管网络管理和控制功能, 从而最大可能地保证卫星通信系统的业务不间断运行。

备用网控中心同主用网控中心一样, 可实时接收来自各外围地球站通过网管信道向网控中心发送的信令, 但备用网控中心在链路控制层收到这些信令后, 并不向上转发到资源调度或者事物调度层进行处理, 而只是将其作为收支路状态检测的参考。

网控中心计算机之间通过IP网络连接在一起, 为了灵活地增加或者剔除某网控中心主机及确保网络规划的变化不影响网控中心的运行, 在网控中心之间采用组播协议进行信息交互。

主备网控中心的实现有2个重要的环节:一个是网控中心间的数据同步;另一个是主备切换策略[11]。

3.1 数据同步

数据同步是指备用网控中心从主用网控中心获取当前网络的运行及配置信息, 以保持各网控中心记录的一致性, 根据数据类型来分主要包括以下3个方面:

(1) 配置数据的同步

配置数据主要存储在数据库中, 主要包括网络参数、电话号码、设备参数、用户信息等保证网络运行的各种预定义参数。这类信息对网络运行有着至关重要的影响, 必须保证主备网控中心间的一致, 且实时性要求较高。该类型数据的同步方式有3种:①网控中心首次启动并在确认自己为备用时, 主动向主用网控中心发送申请, 获取这些信息;②操作员通过备用网控中心操作界面手动发起同步请求, 获取信息;③操作员通过主用网控中心操作界面发起的网络参数配置变更命令后, 主用网控中心主动向各备用网控中心发送同步更新命令。

(2) 状态数据的同步

状态数据主要是指卫星通信系统运行过程中发生的各种实时过程状态数据, 主要包括地球站入退网过程、资源占用申请及释放过程[11,12]以及通信系统运行过程中主用网控中心分析生成的各种异常信息等。这类数据变化往往较配置数据快, 实时性和一致性要求较高, 主用网控中心在状态数据变化时, 需要及时向备用网控中心同步信息, 如图3所示。

(3) 日志数据的同步

日志数据主要指网络运行时产生的各种事件记录, 包括:终端在线记录、终端话音通信记录、操作员操作记录等。这类信息相对次要, 也不需要实时性, 可以定时进行数据同步。

3.2 主备切换策略

主备切换策略涉及网控中心初始角色确认和运行中主备角色切换两个过程。这两个过程都可以由操作员进行人工配置完成, 主备角色由人工决定。本设计提供一种基于故障检测和自动协商的主备角色切换策略。

在网控中心启动运行初期, 各个网控中心通过一定策略, 自动协商获知自己的角色和启动顺序, 本设计中以网控中心所在计算机配置的IP地址 (在同一个网段的IP网络中, 每台计算机或其他网络终端的IP地址是唯一的) 作为角色协商的参考值, IP地址越小则优先级越高, IP地址越大则优先级越低。网控中心初始启动后, 首先以组播的方式向网络上发送心跳信令, 该信令中携带着本机的当前角色 (在协商过程完成前都为:备用) 、本机的IP地址等, 各网控中心在接收到该信令后, 存储到当前网控中心的有序列表中, 经过一定时间协商后, 进行角色确定, 优先级最高的切换为主用状态, 其他维持备用状态。

在卫星通信系统运行过程中, 当主用网控中心出现故障时, 备用网控中心可根据一定策略切换为主用网控中心, 这一过程的核心是主备切换准则。对于一个热备份网络控制系统, 切换判据必须准确可信, 因此不能采用单一条件作为判断准则, 而应定义两个以上的切换条件。在本设计中, 以主备网控中心间心跳状态、网控中心传输通道状态两个方面来定义主备切换的判断条件。备用网控中心将接收不到主用网控中心的握手信令作为主备切换的必要条件, 但传输通道状态正常是该准则可执行的充分条件。两个条件的判断流程如图4所示。

(1) 心跳检测策略

备用网控中心 (标识为B) 在启动后开启心跳检测定时器Thb, 在本机网络正常时, 如果在超时时间内接收到心跳信息或者其他来自主用网控中心 (标识为A) 计算机的信令信息, 则将超时计数器heartbeat_count清零;如果在超时时间内没有收到任何信令信息, 则将该计数器加1;若超时计数大于预先配置的阈值, 则认为心跳中断。

(2) 传输通道检测策略

所有在线的网控中心都实时检测所在计算机的网络连接状态, 判断本机的网络是否正常。备用网控中心在检测到所在计算机网络异常时, 仍保持自己为备用状态;主用网控中心在检测到所在计算机网络异常时, 自动将自己转换为备用状态, 并通知其他各软件服务单元转入静默值守状态。

备用网控中心不需检测与主用网控中心之间的IP网络是否正常, 因为IP网络的中断一定会带来心跳的中断, 完全可以与主用网控软件异常带来的结果归为一类, 不用单独检测。

4 结束语

网控中心承担着卫星通信系统运行、维护工作, 是保证各信道设备、通信链路以及系统有效运行的重要组成部分。介绍了一种网控中心热备份的方法, 给出了网控中心之间数据同步设计和主备切换的准则以及流程。

网控中心之间通过数据同步、自动检测及协商等机制实现了主备角色的快速切换。网控中心的主备切换不影响网络当前运行状态和通信过程, 实现了网控中心各种管理功能的连续性, 保证了卫星通信系统的不间断运行。可有效解决卫星通信网络管理控制的可靠性需求。

参考文献

[1]马刈非.卫星通信网络技术[M].北京:国防工业出版社, 2003.

[2]陈振国, 杨鸿文, 郭文彬.卫星通信系统与技术[M].北京:北京邮电大学出版社, 2003.

[3]许星辰, 张迎春, 郭巍.基于FSM技术的地球站网控设计与实现[J].无线电通信技术, 2011, 37 (4) :10-11.

[4]朱建红, 陈柯.数据服务多节点主备切换设计方法[J].指挥信息系统与技术, 2012, 3 (6) :55-57.

[5]王刚.网络管理系统温备份的切换检测技术[J].光通信研究, 2008 (4) :28-29.

[6]柳鹏, 何潇锐.备份技术研究[J].中国科技信息, 2011 (8) :124-125.

[7]李想.嵌入式SNMP卫星网管代理软件设计[J].无线电工程, 2011, 41 (1) :5-6.

[8]梁金山.卫星网络管理系统控制信道设计[J].无线电工程, 2010, 40 (4) :52-53.

[9]崔姝.Ku频段卫星通信网网络管理系统的研究与设计[D].北京:北京邮电大学, 2007:35-39.

[10]梁金山, 刘薇.一种卫星通信网络管理系统设计[J].无线电通信技术, 2010, 36 (2) :11-12.

[11]王金海.MF-TDMA卫星通信系统网管研究与设计[D].西安:西安电子科技大学, 2011:40-43.

主备模式 篇7

江西电视台数字播控中心系统按照七个播出频道设计建设,全部采用硬盘播出形式,江西卫视、都市频道、经济生活频道、影视频道、红色经典频道、少儿家庭频道和风尚购物频道等七个频道在播控机房进行节目的播出和信号传输,采用播出与上载分离的二级组网方式。系统运行以来稳定可靠,维护便利,播出信号指标有了质的飞跃,取得了良好的安全播出成绩和经济效应。

二结合总局62号令进行技改自查

为了更好地保障安全播出,按照“不间断、高质量、既经济、又安全”的要求,江西电视台数字播控中心结合总局62号令对系统进行技改自查,在查改中发现以下问题;

●主备422矩阵切换器为同一路电源;

播出系统中的一些重要设备如切换台与切换器、主备硬盘服务器由同一台422矩阵切换器进行控制。

下面就这次技术查改一一进行论述。

三播出控制系统关键点422矩阵切换器的改造

1. 播出系统的工作原理

播出控制软件是播出系统中的核心之一,它负责控制视频服务器播放硬盘素材,控制录像机播放录像带,控制切换台及切换器切换、台标字幕上下键等,以实现电视台的自动播出功能。播出控制软件控制计算机通过RS422接口与备控制机(或者主控制机)、上载终端、切换台、切换器、键控器、播控矩阵、总控矩阵、主硬盘、备硬盘、录像机(可能有多台)等设备进行连接,即各设备的工作通过RS422接口受播出工控机自动控制。

在播出控制中,受控设备基本上都是通过串口进行控制的,因此为了能够正常控制受控设备,必须对所有的受控设备设置串口控制参数,以实现设备处于受控状态。

播出工作站采用主备热备份的方式,422控制命令通过播出工作站的MOXA卡(串口扩展卡)发送到受控设备。播出控制指令信号只能由一台播出工作站发出,备播出工作站处于备份状态,如主播出工作站出现故障,则立刻接管播出任务,播出命令就由它发出,因此这里就有一个422控制命令的切换,切换过程由422矩阵切换器来完成。播出控制系统如图1所示。

2.Kramerm422切换器的倒换原理

江西台数字硬盘播出系统采用了Kramer16口的422矩阵切换器作为播出相关周边设备控制2选1倒换中枢。其面板如图2所示。

422切换器是播出工作站发出控制命令的枢纽,主或备播出工作站发出的控制命令经过422切换器输出后,再去控制主备硬盘服务器、切换台、切换器、录像机等播出设备。江西台播出系统设计由备播出工作站来管理两台422切换器,在主播出工作站与备播出工作站之间实现自动倒换,备播出工作站的COM1口与第一台Kramer切换器的232控制口相连实现对Kramer 422切换器的通信控制,第一台Kramer切换器再环出一路232控制信号到第二台Kramer422切换器232控制口,随着主播出与备播出控制权的倒换,播出周边设备也随之完成了在主、备之间的倒换。

3.原Kramer422切换器的接法

原Kramer422切换器的接法如图3所示(以江西卫视为例)。图3中,紫色方块代表主播出控制端;黄色方块代表备播出控制端;绿色方块所代表的含义为:第1个Kramer中,自左至右分别代表主硬盘、备硬盘、切换台、切换器、1号录像机,第2个Kramer中,自左至右分别代表2号录像机、3号录像机、4号录像机。

4. 原接法存在的安全播出隐患

原接法将主备硬盘服务器、切换台、切换器等重要的播出设备都接到第一台Kramer422切换器上,当这台切换器出现故障时,如果主备播出工作站这个时点要倒换播出,422控制命令就无法发出,重要的播出设备都无法受控,就会造成安全播出事故。另外,技术人员查改中还发现两台422切换器接在同一路电源上,一旦电源发生故障时,那就会出现所有播出设备失去控制,造成重大播出事故。

5. 技改后的接法

技改后的接法如图4所示。图3中,紫色方块代表主播出控制端;黄色方块代表备播出控制端:绿色方块所代表的含义:第1个Kramer中,从左至右分别代表主硬盘、切换台、1号录像机、2号录像机、3号录像机,第2个Kramer中,分别代表备硬盘、切换器、4号录像机。

改造后,把主备硬盘服务器、切换台、应急切换器、播出录像机分开接至不同的422切换器上,把422切换器出故障而影响安全播出的隐患消除了。

6.422切换器电源改造

查改前两台422切换器都接到了同一路电源上,这次查改时,把两台422切换器分别接到主备电源上,真正做到了主备冗余备份,消除了一路电源发生事故而影响到安全播出的单一故障点。

7.技改后的效果

改造后,播出系统的安全性和可靠性都得到了极大的提高,播出系统真正做到了重要设备主备备份,控制系统主备备份,电源主备备份,完全可以避免设备出故障影响到安全播出,当一台硬盘服务器出故障,另一台可以替代播出,切换台出故障时,应急切换器可以切换播出,主备播出工作站倒换时422切换器可以自动倒换,一路电源出现断电等情况也不会造成播出事故。

四结合技改谈谈播出系统主备设备的接入和原则

面对日益严峻的安全播出形势和不断强化的安全播出要求,除了不断加强人员责任心的培养,完善播出管理制度外,还应完善健全系统的应急备份。下面就播控系统一些常见的主备设备接入进行分析。

1.电源系统的接入

总局62号令要求播出系统具备主备UPS电源供电,江西台播出系统采用两台UPS独立供电方式,立柜采用双排独立式配电柜,A、B路的配置方式。重要播出设备如切换台、矩阵、硬盘服务器、光传输设备等都是双电源供电,采用A、B路接入方式,避免了电源的单节点故障隐患造成播出事故的风险。单台单电源的设备接在A路电源上,主备架构的单电源设备分别接在A、B路电源上,有多台配置的单电源设备(如卫星接收机)要均衡分配到A、B路电源上。

2.同步系统的接入

切换台在切换外来信号或演播室信号时,都必须保证各信号之间的严格同步,否则会出现图像翻滚等失锁现象,因此同步系统对播出是非常重要的。同步系统一般由主同步机、备同步机、自动倒换器组成,当自动倒换器侦测到主同步机输出的同步信号异常或丢失时,会自动倒换到备同步机上,整个系统接收备同步机输出的同步信号和测试信号,使系统内的播出设备依旧处于同步锁定状态。江西台的同步源信号是由两台泰克SPG422同步机产生,通过一台ECO422切换器实现主备信号的自动倒换,为播出系统和各演播室提供标准同步信号。其接法应遵循以下原则:

●主备同步机分别接在A、B路电源上,避免一路电源出现断电而影响到整个系统的同步;

●主备同步机要相对隔离,自动倒换器应和备同步机接在B路电源上,当A路电源出现故障时可以顺利倒换到备路,不会影响到整个系统的同步;

●对一些同步要求严格的设备尽可能用倒换器的直接输出,避免经过多级视分放大后同步信号的电压和相位产生误差,对系统的锁定造成影响。送往同一系统的同步信号的视分板和帧同步板不能安装在同一机箱里,避免机箱及周边设备出故障而使得整个系统失去同步信号。

3.时钟系统的接入

时钟系统为整个系统及各演播室提供时间基准,对系统的准点播出和准点转播中央台《新闻联播》有着至关重要的作用,一般由两台GPS时钟、一台自动时钟倒换器组成。其接法应遵循以下原则:

●主备时钟的电源要独立分开,接在不同的A、B路电源上,以消除电源出故障而影响到整个时钟系统的可能;

●主备时钟要相对隔离,自动倒换器应和备时钟接在B路电源上,当A路电源有故障也能确保顺利及时倒换,不影响系统时间信号的输出。

4.没有自动倒换器的主备系统的接入

没有自动倒换器的主备设备有播出工作站、硬盘服务器、矩阵控制设备VM3000、主备数据库、交换机等。接法原则是:

●主备设备的电源要独立分开,分别接在A、B路电源上,消除因一路电源出故障而影响安全播出的隐患;

●主备设备不能安装在同一机箱或机柜里,避免机箱或机柜出现掉电及设备故障从而造成全系统的播出事故。

5.主备路信号的接入

播出系统要求有完整的冗余备份体系,播出信号、直播信号、传输信号等主备线路信号要在链路上完全分开独立,当主路信号出现问题时能立即倒换到备路进行播出,安全播出不受影响。因此,主备路信号的输入、输出信号的帧同步板和视分板不能放置在同一个机箱里,主备信号的设备的电源要独立分开接在不同的A、B路电源上,信号接入矩阵时不能接在同一块输入、输出板上,避免周边机箱或者矩阵输入输出板,出现故障而导致主备路信号都受到影响,造成播出系统的单一的故障点而影响到安全播出。

6.主备交机的接入

主备交换机的电源要分开,主交换机的电源接入到A路电源上,备交换机接入到B电源上。主工作站和主数据库接入到主百兆交换机,备工作站和备数据库接入到备百兆交换机,避免一台交换机损坏或断电等原因而使数据访问出现故障从而对播出造成影响。

五结束语

系统改造完成后,通过不断模拟断电、拔插线等试验,各设备都能自动灵活倒换,主备受控设备都能受控,至此改造成功,达到了预想中的技术要求。这次系统升级改造投入不多,没有进行大范围的动作,取得了非常好的效果。安全播出是一门精益求精的学问,只有不断加强技术队伍管理,从细处着手,紧扣细节,才能更好地保障播出的安全。

摘要：本文介绍了江西电视台的一次技改项目,对RS422矩阵切换器在播控系统的接入方法进行了讨论,并结合此次技改对播控系统中各类主备设备的安全接入架构进行了探讨。