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        廣播電視播出系統(tǒng)中的隱蔽性單點(diǎn)隱患及解決方案

        2022-11-16 06:34:44
        電視技術(shù) 2022年10期
        關(guān)鍵詞:信源單點(diǎn)機(jī)箱

        趙 哲

        (廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司中山分公司,廣東 中山 528400)

        1 背景介紹

        廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司中山分公司的中心機(jī)房作為二級(jí)前端機(jī)房,前端播出系統(tǒng)在建設(shè)之初,已對(duì)照國(guó)家廣播電視總局62號(hào)令及其有線電視網(wǎng)實(shí)施細(xì)則[1]要求,設(shè)計(jì)了較完備的冗余備份方案,主要包括以下措施。

        (1)機(jī)房市電外電接入兩路外電,有兩個(gè)引自不同變壓器的獨(dú)立低壓回路,并配備后備時(shí)間1 h以上的不間斷電源(Uninterrupted Power Supply,UPS) 電池組及發(fā)電機(jī)應(yīng)急電源。

        (2)機(jī)房主備播出設(shè)備、雙電源播出設(shè)備分別接入配電柜不同的供電回路。

        (3)重要節(jié)目、主要節(jié)目接入兩路不同的信號(hào)源,且實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)源的自動(dòng)、手動(dòng)切換。

        (4)重要節(jié)目和主要節(jié)目信源接收設(shè)備采用1∶1備份,核心復(fù)用加擾調(diào)制系統(tǒng)1∶1備份,傳輸適配器按N+1備份方式配置(N不大于10)。

        2021年,該中心機(jī)房發(fā)生某信源分配機(jī)箱內(nèi)一塊電源模塊故障事件,因分配機(jī)箱為雙電源模塊,并不影響機(jī)箱運(yùn)行,在隨后計(jì)劃利用備份電源模塊進(jìn)行更換前,進(jìn)一步對(duì)該分配機(jī)箱內(nèi)接入信源進(jìn)行檢查確認(rèn)時(shí),發(fā)現(xiàn)該機(jī)箱內(nèi)接入有主用信源,還有部分接入切換器的墊播信號(hào)。

        此次故障事件給出警示,中心機(jī)房播出系統(tǒng)雖然在邏輯設(shè)計(jì)上已符合國(guó)家廣播電視總局62號(hào)令及其實(shí)施細(xì)則要求,但忽略了各路信源在物理鏈路上的不同傳輸路徑設(shè)計(jì),致使出現(xiàn)部分主備信源或主輔同機(jī)箱的情況,形成物理鏈路上的單點(diǎn)隱患。此類隱患較為隱蔽,在機(jī)房邏輯鏈路圖中很難被發(fā)現(xiàn)。因此,需要對(duì)機(jī)房及播出系統(tǒng)做全面排查,徹底消除此類物理鏈路上的隱蔽性單點(diǎn)隱患[2]。

        2 常見(jiàn)隱蔽性單點(diǎn)隱患

        根據(jù)分配機(jī)箱事件警示,結(jié)合機(jī)房播出系統(tǒng)情況,技術(shù)部門總結(jié)中心機(jī)房播出系統(tǒng)、供電鏈路、骨干傳輸路由等安全播出重要環(huán)節(jié),發(fā)現(xiàn)主要在以下方面存在邏輯鏈路和物理鏈路上存在的單點(diǎn)隱患或類似單點(diǎn)隱患。類似單點(diǎn)隱患是指雖然物理上是單節(jié)點(diǎn),但存在斷電直通保護(hù)機(jī)制,或者是主備設(shè)備在同機(jī)柜但不同供電回路等情況,故障不會(huì)造成播出中斷。

        (1)機(jī)房播出鏈路或骨干傳輸鏈路中的節(jié)點(diǎn)[3],因無(wú)備份設(shè)備和備份路由,形成的邏輯鏈路上單點(diǎn)隱患,其故障將導(dǎo)致播出信號(hào)中斷。

        (2)機(jī)房播出系統(tǒng)設(shè)備,核心主用和備份設(shè)備放置在同一機(jī)柜中(類似單點(diǎn)隱患),或主、備信源放置在同一設(shè)備機(jī)箱中,該機(jī)柜或設(shè)備即成為物理位置上的單點(diǎn)隱患,其故障將導(dǎo)致播出信號(hào)中斷。

        (3)機(jī)房供配電、制冷等重要基礎(chǔ)環(huán)境系統(tǒng)中的單節(jié)點(diǎn),其故障將導(dǎo)致無(wú)法為機(jī)房播出提供基礎(chǔ)支撐,導(dǎo)致播出信號(hào)中斷。

        3 機(jī)房鏈路排查情況

        結(jié)合上述機(jī)房?jī)?nèi)常見(jiàn)隱蔽性單點(diǎn)隱患或類似單點(diǎn)隱患情況,技術(shù)人員在中心機(jī)房對(duì)照鏈路逐一排查,發(fā)現(xiàn)存在以下單點(diǎn)隱患。

        (1)上次故障的信源分配機(jī)箱以及同類信源分配機(jī)箱中,部分機(jī)箱內(nèi)存在主、備或主、輔信源同機(jī)箱情況,致使主備信源不是真正獨(dú)立的不同物理路由。

        (2)機(jī)房?jī)?nèi)省IP信源下傳接收交換機(jī),主、備設(shè)備在同一機(jī)柜,雖然設(shè)備均為雙電源接入不同供電回路,但極端情況下若整個(gè)機(jī)柜掉電則導(dǎo)致所有IP信號(hào)中斷,影響致命,因此存在類似單點(diǎn)隱患。

        (3)機(jī)房主備輔信源ASI切換器,在鏈路中存在類似單點(diǎn)隱患風(fēng)險(xiǎn)。該情況在系統(tǒng)搭建時(shí)已經(jīng)探討過(guò),因切換器驗(yàn)證可斷電直通,因此此前未將其納入風(fēng)險(xiǎn)中,并制定了切換器故障應(yīng)急處置預(yù)案,利用斷電主路直通和主備復(fù)用器的切換備份操作,可在確保信號(hào)不中斷的情況下更換切換器[4]。但在此前一次故障應(yīng)急處置中發(fā)現(xiàn)該方案總體處置時(shí)間較長(zhǎng),已制定方案進(jìn)行改造,在鏈路中增加了應(yīng)急跳線,如圖1所示。

        圖1 切換器應(yīng)急跳線

        (4)機(jī)房主備調(diào)制后的射頻切換開(kāi)關(guān),在鏈路中存在類似單點(diǎn)隱患風(fēng)險(xiǎn)。該情況與ASI切換器類似,也支持?jǐn)嚯娭蓖ā?/p>

        (5)機(jī)房總射頻混合、分配鏈路中存在單點(diǎn)隱患風(fēng)險(xiǎn)。末端利用3個(gè)8路混合器和1個(gè)4路混合器完成所有頻點(diǎn)的混合,經(jīng)分配后傳輸至主備光外調(diào)。雖然這些設(shè)備為無(wú)源設(shè)備,但長(zhǎng)時(shí)間使用,存在老化故障風(fēng)險(xiǎn)。中心機(jī)房末端射頻鏈路如圖2所示。

        (6)機(jī)房總輸出光外調(diào)發(fā)射機(jī)的主、備設(shè)備在同一機(jī)柜,雖然接在機(jī)柜內(nèi)不同供電回路,但存在類似單點(diǎn)隱患。

        (7)機(jī)房供配電系統(tǒng)鏈路中的AT1總配電柜存在類似單點(diǎn)隱患。所有中心機(jī)房設(shè)備供電的主、備路市電開(kāi)關(guān)均設(shè)置在該配電柜內(nèi)。中心機(jī)房供電鏈路如圖3所示。一方面,圖3中的隔離變壓器輸入輸出線均接至該配電柜內(nèi),若隔離變壓器故障,則所有UPS輸入中斷,只能依靠電池放電,但電池后備時(shí)間有限。另一方面,盡管機(jī)房市電總配電柜AP1有備份市電,但其開(kāi)關(guān)也設(shè)置在AT1配電柜中,一旦AT1配電柜因個(gè)別開(kāi)關(guān)故障需斷電維修,則只能靠UPS電池放電供電,同樣面臨電池后備時(shí)間有限的問(wèn)題[5]。

        圖3 中心機(jī)房供電鏈路圖

        綜上可知,盡管機(jī)房播出系統(tǒng)架構(gòu)在邏輯上已滿足國(guó)家廣播電視總局62號(hào)令及其實(shí)施細(xì)則規(guī)定,重要信源、設(shè)備及外電有備份,但重新審視系統(tǒng)發(fā)現(xiàn),仍存在一些物理鏈路上的隱蔽性單點(diǎn)隱患或類似單點(diǎn)隱患。這些風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)都屬于播出鏈路中的核心節(jié)點(diǎn),任何環(huán)節(jié)出問(wèn)題,都將對(duì)安全播出造成嚴(yán)重影響。因此,需根據(jù)不同情況采取有效措施。

        4 解決方案

        針對(duì)上述機(jī)房排查情況,結(jié)合具體實(shí)際,技術(shù)部門通過(guò)以下方案解決此類隱患。

        (1)針對(duì)排查結(jié)果1,2,6,進(jìn)行設(shè)備移位和鏈路改造,將主、備設(shè)備部署在不同排的機(jī)柜并接入不同的供電回路,將主、備信源接入不同分配機(jī)箱不同機(jī)柜的不同供電回路中。

        (2)針對(duì)排查結(jié)果3,部署應(yīng)急跳線,同時(shí)后續(xù)切換器上架時(shí)注意,在機(jī)柜空間允許情況下預(yù)留相對(duì)寬松的物理空間,便于接線等操作。

        (3)針對(duì)排查結(jié)果4和5,一方面部署應(yīng)急備件,另一方面,利用備平臺(tái)調(diào)制器的測(cè)試端口,將所有測(cè)試口調(diào)制信號(hào)獨(dú)立混合為一路信號(hào),并將其電平調(diào)至與主用信號(hào)電平相同,作為第三路應(yīng)急備份信號(hào)。當(dāng)末端射頻鏈路任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障,可立即將該應(yīng)急備份信號(hào)接入光傳輸鏈路中。此外需定期進(jìn)行應(yīng)急備件更換和第三路備份信號(hào)切換應(yīng)急演練。

        (4)針對(duì)排查結(jié)果7,逐步進(jìn)行改造。一方面,中心機(jī)房UPS主機(jī)已自帶隔離變壓器,功能重復(fù),實(shí)際不需要單獨(dú)的隔離變壓器,因此可拆除。另一方面,改造傳輸至AP1,AP2配電柜的備用市電,將其從AT1柜抽離出,單獨(dú)接入配電房低壓開(kāi)關(guān)。通過(guò)改造,解決了隔離變壓器在鏈路中的單點(diǎn)隱患,也解決了所有開(kāi)關(guān)都在AT1柜的類似單點(diǎn)隱患。中心機(jī)房供電鏈路改造如圖4所示。

        圖4 中心機(jī)房供電鏈路改造

        5 隱患排查與鏈路改造總結(jié)

        對(duì)于上述機(jī)房?jī)?nèi)單點(diǎn)隱患或類似單點(diǎn)隱患的影響情況,機(jī)房播出系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí),除了對(duì)照國(guó)家廣播電視總局62號(hào)令及其實(shí)施細(xì)則規(guī)定的主備冗余備份要求的同時(shí),需考慮以下原則以避免出現(xiàn)單點(diǎn)隱患風(fēng)險(xiǎn)。

        (1)機(jī)房的主、備信源,需確保從信源接收到傳輸至切換,傳輸回路完全獨(dú)立,不能存在匯聚點(diǎn)。在使用ASI分配機(jī)箱的情況下,尤其要注意提前規(guī)劃、區(qū)分好分配機(jī)箱功能,使主、備分開(kāi),避免存在此類問(wèn)題。

        (2)鏈路中的信源多選一ASI切換器已為成熟設(shè)備,各主要品牌產(chǎn)品大都支持?jǐn)嚯娭蓖üδ?,主要根?jù)切換后鏈路情況設(shè)計(jì)。比如中山分公司的播出系統(tǒng),因切換輸出有兩路分別至主備復(fù)用,可利用切換器的斷電主路直通和主備復(fù)用器的切換備份操作,確保在信號(hào)不中斷的情況下更換切換器。但該方案在切換器部署時(shí)需考慮機(jī)柜物理空間的冗余,不要因切換器后面空間小、接線太多(一般一個(gè)切換器有三入三出共六根線,一個(gè)機(jī)箱共十張切換板卡)、操作不便且可能影響到旁邊切換器接線,影響了應(yīng)急處置效率(此前切換器故障應(yīng)急處置時(shí)遇到過(guò)該問(wèn)題)。保險(xiǎn)情況下,可在信源和切換之間部署應(yīng)急跳線,緊急情況下通過(guò)跳線使信源直通復(fù)用器,再處理切換器問(wèn)題。

        (3)機(jī)房主備調(diào)制后的射頻切換開(kāi)關(guān)與ASI切換器類似,有斷電直通功能,一般不會(huì)在此環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)應(yīng)急跳線,通常結(jié)合后面的混合分配環(huán)節(jié)隱患,設(shè)計(jì)播出系統(tǒng)總體的冗余備份信號(hào)。日常在機(jī)房?jī)?nèi)準(zhǔn)備好應(yīng)急用對(duì)通頭和備份切換板卡,定期組織應(yīng)急演練,在發(fā)生故障時(shí)盡可能降低應(yīng)急處置時(shí)間。

        (4)對(duì)于機(jī)房總射頻混合、分配鏈路,任一個(gè)混合器或分配器故障,都將造成播出信號(hào)中斷。這些設(shè)備一般都采用無(wú)源設(shè)備,一定程度上降低了發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn),但不能完全避免發(fā)生故障的可能。通常通過(guò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體的容災(zāi)備份系統(tǒng),發(fā)生故障時(shí)盡快切換至容災(zāi)系統(tǒng),確保信號(hào)盡快恢復(fù)播出。同時(shí),日常在機(jī)房?jī)?nèi)準(zhǔn)備混合器、分配器應(yīng)急備件,定期組織容災(zāi)信號(hào)切換和混合器、分配器更換應(yīng)急演練,在發(fā)生故障時(shí)盡可能降低應(yīng)急處置時(shí)間。

        (5)機(jī)房供電鏈路應(yīng)注意配電柜設(shè)計(jì)和開(kāi)關(guān)布局,避免將所有主備路開(kāi)關(guān)全部集中在同一臺(tái)配電柜中。機(jī)柜供電中若存在無(wú)備份的單電源設(shè)備,可設(shè)計(jì)STS切換開(kāi)關(guān),做到主備無(wú)縫切換保證設(shè)備不掉電。

        6 結(jié) 語(yǔ)

        安全播出沒(méi)有終點(diǎn)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和日常運(yùn)維中,相關(guān)人員要特別注意一些在鏈路中隱藏較深的風(fēng)險(xiǎn)隱患。本文列出的隱藏性單點(diǎn)隱患或類似單點(diǎn)隱患并不能覆蓋全部,因此,對(duì)故障案例及時(shí)分析總結(jié)和反思,定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行隱患排查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是很必要的。

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