引言
保證廣播電視安全播出是至關重要的，如今廣電總局、電臺、電視臺對安全播出的要求是零秒停播，特別是重大事件安全播出的要求更高，其責任可謂是重于泰山。隨著有線前端系統(tǒng)數(shù)字化改造的步伐加快，數(shù)字電視前端安全播出的復雜性越來越明顯，除了要考慮到人為的因素，還要考慮設備故障和自然災害對安全播出造成的影響。
一直以來，播出單位都是通過增加人員值班，24小時不間斷工作的方式來保證安全播出，但是很多事故是突發(fā)的，比如設備故障是不可避免的。當事故發(fā)生時，怎樣以最快的時間切換到備用設備或系統(tǒng)，以保證不出現(xiàn)停播現(xiàn)象，這些是需要完善的監(jiān)測系統(tǒng)來保障。
一個完善的數(shù)字前端系統(tǒng)，除了要對系統(tǒng)中的核心設備、唯一設備、易發(fā)故障設備進行重點備份外，必要的監(jiān)測手段也是不可缺少的。廣電總局對各個播出單位的要求是至少要對三個點進行監(jiān)測：1.節(jié)目輸入信號監(jiān)測；2.節(jié)目輸出信號監(jiān)測；3.受眾接收端的接收監(jiān)測。通過監(jiān)測可以迅速有效的確定故障源，對其進行快速處置。但是如何對數(shù)字電視前端系統(tǒng)進行監(jiān)測呢？
一般數(shù)字電視前端系統(tǒng)的監(jiān)測分為兩個層次：
（1）碼流分析：側(cè)重點是碼流深度分析，需完成MPEG-2和DVB標準各個層次的分析，甚至要求精確到BIT位，以便在必要時候按照標準和規(guī)范對碼流進行逐位分析，以定位和解決問題，保障前端系統(tǒng)的標準性和開放性。
（2）TS流監(jiān)測：重點是系統(tǒng)的安全播出，要求做到快速反應，快速定位故障點，縮短排除故障時間。
對于多數(shù)數(shù)字電視前端系統(tǒng)而言，碼流分析這一層次較易達到，而TS（傳輸）流監(jiān)測則較為困難，理論上衛(wèi)星接收機、編碼器、復用器、加擾器、適配器、調(diào)制器的輸出信號都需要被監(jiān)測，監(jiān)測點較多。考慮到監(jiān)測設備的價格較為昂貴，因此在系統(tǒng)設計時，通常對系統(tǒng)中重要的通道、重要的設備輸出信號進行實時分析、監(jiān)測和自動應急切換，而其他通道只做簡單的實時監(jiān)測，并自動應急切換，不對其進行深層次的分析，這樣可以控制系統(tǒng)建設成本，使系統(tǒng)設計更加合理。
在數(shù)字電視前端系統(tǒng)中信源和復用是最重要的兩個環(huán)節(jié)，從安全的角度考慮，必須對其進行設備備份，并對輸出的TS流（傳輸流）進行實時監(jiān)測，一旦TS流出現(xiàn)錯誤，應立即切換到備用設備，保證安全播出。
TS流的監(jiān)測應符合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）是依賴于應用的幾個參數(shù)。其中第一級錯誤會導致下游設備無法對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備的正常解碼，不會導致播出事故。
在數(shù)字電視前端系統(tǒng)的重要通道中，既要保證對TS流進行實時監(jiān)測，又要保證監(jiān)測發(fā)現(xiàn)問題后，立即切換到備用設備，保證安全播出。基于PC硬件平臺來完成TS流監(jiān)測的設備，可以實現(xiàn)TR101-290的三級錯誤監(jiān)測，但是無法滿足長期安全穩(wěn)定的工作，而且價格不菲；以FPGA為基礎的純硬件平臺可以對TR101-290的第一級錯誤進行完全檢測，其檢測和應急切換的時間可以縮短到毫秒等級，唯一缺點是無法實現(xiàn)TR101290的第二、三級檢測，但是由于TR101290的第二、三級錯誤不會影響到安全播出。綜合考慮，依靠硬件來實現(xiàn)監(jiān)測和切換更加適合系統(tǒng)安全播出的要求。
大連捷成在其i-MOD智能信號處理平臺上新推出一款TDS-5103 TS流智能監(jiān)測應急切換模塊，它是基于FPGA來實現(xiàn)對輸入的TS流進行實時監(jiān)測和自動應急切換，此功能模塊不僅具有較好的系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性，同時還具有較高的性價比。其功能框圖如下：
TDS-5103 TS流智能監(jiān)測應急切換模塊的功能特點如下：
A.TDS-5103 TS流智能監(jiān)測應急切換模塊的切換規(guī)模為3×1和4×1可選，支持手動、自動應急切換，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置。
B.TDS-5103 TS流智能監(jiān)測應急切換模塊分為兩種切換模式：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用，再復用到主路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，具有較高的技術難度。
之所以提出單節(jié)目切換模式，有以下幾個原因：
1.在系統(tǒng)設計時，考慮到系統(tǒng)安全，設計人員通常會設想最壞的可能性。在有線前端系統(tǒng)中最壞的可能性是當主、備、輔路TS流全部出現(xiàn)錯誤（TS流的各種參數(shù)完全一致），且出現(xiàn)錯誤的節(jié)目各不相同，此時模塊不得不將一路有錯誤的TS流進行輸出，雖然會有相應的報警作為提醒，但是技術人員無法立即解決故障，直至信號源恢復正常。如果模塊支持單節(jié)目切換，則可以將主路有錯誤的節(jié)目用備路對應的節(jié)目進行替換，將一個正常的TS流輸出到下級。
2.當主、備路的TS流參數(shù)完全一致，主路TS流內(nèi)一個節(jié)目出現(xiàn)錯誤后，采用整流切換到備路TS流時，通常會使流內(nèi)所有節(jié)目出現(xiàn)靜幀、黑場、馬賽克等現(xiàn)象，肉眼可以明顯看出變化。如果采用單節(jié)目切換，只將錯誤的節(jié)目用備路TS流中的相應節(jié)目替換，則主路其它正常的節(jié)目不需要被替換，也就不會出現(xiàn)靜幀、黑場等現(xiàn)象。
3.如果主、備路TS流參數(shù)不一致，當主路TS流發(fā)生錯誤時，對其進行整流切換是不現(xiàn)實的，這樣會將流內(nèi)沒問題的節(jié)目也進行切換，而且是不同節(jié)目之間進行切換，這樣就會造成播出混亂的現(xiàn)象。此時需要用單節(jié)目切換來解決這個問題，將有錯誤的節(jié)目用備路指定的節(jié)目替代，雖然也會引起部分節(jié)目混亂，但是將影響降到了最低。
當主備路節(jié)目不一致，其PID值也不會相同，如果不修改PID值，直接對單節(jié)目進行置換，后級設備怎么能對TS流進行正確解碼呢？ [Page]
在模塊進行正常工作狀態(tài)之前，我們會將主路TS流內(nèi)的PID值與備路TS流內(nèi)的PID值做一個映射關系。當主路TS流內(nèi)某個節(jié)目出現(xiàn)錯誤，模塊會按照預先設定好的PID映射關系，在主路與備路的TS流內(nèi)對應的節(jié)目之間進行置換。眾所周知，在復用的過程中是可以對節(jié)目的PID值進行修改的，也就是說我們在進行單節(jié)目切換、再復用的同時，將其PID值置換為主路對應的PID值，這樣就不會影響到后級設備對其進行正確解碼。
C. TDS-5103 TS流智能監(jiān)測應急切換模塊支持當前路斷電直通傳統(tǒng)的應急切換器都是支持主路斷電直通，即設備斷電后，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備的情況，影響節(jié)目正常播出。而大連捷成的TDS-5103功能模塊，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。
D.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。
E.模塊內(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。
F.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。
總結(jié)
大連捷成作為國內(nèi)為數(shù)不多的具有工廠的研發(fā)型企業(yè)，大連捷成擁有一流的生產(chǎn)線，全套泰克的先進測試設備，產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝在業(yè)內(nèi)首屈一指。大連捷成已從單一矩陣產(chǎn)品制造商，發(fā)展為播總控、演播室、有線前端、會議電視、監(jiān)控系統(tǒng)的周邊設備專業(yè)制造商。