王書華

摘 要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展下，高清電視得到了快速發(fā)展，衛(wèi)視高清節(jié)目也逐漸成為趨勢。為了向人們廣播出高質(zhì)量節(jié)目，適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，本次主要對高清衛(wèi)視節(jié)目異地加密本地上行系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了避免非法接收，必須及時(shí)對衛(wèi)星節(jié)目進(jìn)行加密，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間多套節(jié)目的播出。由于信號(hào)源傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)較多，存在較多的安全隱患，必須借助異地高清頻道異地加密完成傳輸。本文重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的工作原理，系統(tǒng)構(gòu)成、關(guān)鍵技術(shù)和測試運(yùn)行狀況，希望可以給相關(guān)研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：高清衛(wèi)星電視 異地加密 本地上行 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TN943 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）6（a）-0000-00

1 系統(tǒng)主要構(gòu)造和技術(shù)原理

該項(xiàng)高清上行系統(tǒng)設(shè)備采用1：1熱備份，主要選擇知名度高、穩(wěn)定性好的設(shè)備進(jìn)行操作。與原有上行系統(tǒng)相比，此種上行鏈路在信源前增加了電視信號(hào)干擾，信號(hào)源為分辨率在1920×1080，幀頻為25的視頻編碼，可以借助QPSK方式調(diào)制，單路單載波為上行傳輸方式。

2 加密系統(tǒng)

2.1 工作原理

完成數(shù)字電視信號(hào)加密，通常利用授權(quán)終端和接受系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。前端主要負(fù)責(zé)廣播電視信號(hào)干擾并生成授權(quán)信息，可以對解擾密鑰進(jìn)行加密。智能卡和解擾器可以完成解密和解擾。

第一，對發(fā)生器產(chǎn)生的CW進(jìn)行控制，生成偽隨機(jī)虛列完成加擾，輸出加擾流；第二，用戶授權(quán)系統(tǒng)可以生成SK對CW進(jìn)行加密，生成授權(quán)控制信息ECM。第三，用戶授權(quán)系統(tǒng)可以借助PDK對SK進(jìn)行加密，然后形成信息EMM。第四，前端可以將ECM和EMM同步混合并發(fā)送到終端。第五，終端接受到的EMM和ECM都可以送往智能卡完成解密，產(chǎn)生的CW可以解擾。由于智能卡完成PDK解密后可以自動(dòng)保存SK，所以SK每月會(huì)變化一次，EMM在每個(gè)月變化的幾天中重復(fù)發(fā)送，之后不再發(fā)送。

2.2 異地加密地上行原理

高強(qiáng)頻道原始節(jié)目主要借助本地MPEG-2編碼的高清信號(hào)，使用國干網(wǎng)傳送到異地平臺(tái)，然后與企業(yè)信號(hào)統(tǒng)一打包并將其傳送到衛(wèi)星。由于傳輸距離短、干擾因素多，所以此傳輸對廣播電視安全播出會(huì)產(chǎn)生很大影響。

2.3 異地加密本地上行原理

異地加密的加擾復(fù)用器主要作用在本地，將CAS條件接收系統(tǒng)置于本地系統(tǒng)，借助國干網(wǎng)完成節(jié)目信號(hào)遠(yuǎn)程加密，可以將其理解為異地集中平臺(tái)和本地地球站使用的擾度運(yùn)行都可以借助2Mbps轉(zhuǎn)線完成通道連接。首先，異地集中平臺(tái)的SCS可以生成控制字CW，將其發(fā)送給授權(quán)控制信息生成器ECMG，完成CW加密。生成的ECM可以會(huì)轉(zhuǎn)到SCS。之后SCS將CW和ECM發(fā)送加擾復(fù)用器，完成節(jié)目清流加擾成密流。SMS系統(tǒng)生成的授權(quán)信息，發(fā)送到授權(quán)管理信息生成器EMMGG上，產(chǎn)生EMM并將其送往加擾復(fù)用器。最后將ECM和EMM同步達(dá)到輸出。

3 本地上行系統(tǒng)

3.1 信號(hào)源系統(tǒng)

總控機(jī)房可以完成高清頻道播出編碼，完成編碼的TA流經(jīng)適配轉(zhuǎn)換后，可以發(fā)送到地球站機(jī)房。主路1#與主路2#可以經(jīng)過不同路由借助HD-SDI接口以CWDM方式傳輸?shù)降厍蛘緳C(jī)房；另外兩路可以借助光纜和數(shù)字光纖設(shè)備及數(shù)字微波傳輸?shù)降厍蛘緳C(jī)房。主備信號(hào)源的1#輸出請頻道節(jié)目信號(hào)的一路開關(guān)可以傳輸?shù)街饔眉訑_復(fù)用器，另一路可以給ASI切換開關(guān)3#的1號(hào)接口；2#一路給備用甲容器，另一路給ASI切換開關(guān)的3#2號(hào)接口。ASI切換開關(guān)的3#主要進(jìn)行清流調(diào)度，信號(hào)傳至到備用調(diào)制器的清流信號(hào)輸入口。

3.2 中頻系統(tǒng)

第一，優(yōu)化滾降參數(shù)。DVB-S調(diào)制系統(tǒng)和QPSK調(diào)制是中頻主要傳輸方式，某地高強(qiáng)頻道上行系統(tǒng)滾降系數(shù)取值為0.2，根據(jù)濾波特性理論函數(shù)可以得到占用帶寬和滾降系數(shù)的關(guān)系。經(jīng)過相關(guān)分析，當(dāng)α=0時(shí)，濾波為理想低通濾波器；當(dāng)α=0.34時(shí)，為α=0的1倍，通頻帶越小，頻帶利用率越高，可以節(jié)約傳輸帶寬、減少了費(fèi)用。第二，進(jìn)行中頻調(diào)制。地球站配置的遠(yuǎn)端復(fù)用加擾設(shè)備可以對主備信號(hào)和清流信號(hào)監(jiān)控，保證了復(fù)用加擾設(shè)備的運(yùn)行。地球站可以借助專業(yè)檢測對比分析復(fù)用器輸出碼流的加擾。將沒有CA卡的高清衛(wèi)星接收器連接到調(diào)制器的L-Band輸出，加擾正常將無法解擾，輸出黑屏；電視畫面正常，表示加密以上或調(diào)制器切換為清流播出。為了處理自動(dòng)倒換裝置故障，可以在調(diào)試器、設(shè)備前后級等利用跳線連接，必要時(shí)使用手動(dòng)方式調(diào)節(jié)故障。

3.3 射頻系統(tǒng)

主備上變頻器互為備份，可以將中頻切換開關(guān)輸出的射頻信號(hào)及備份上的變頻器輸出信號(hào)連接起來，實(shí)現(xiàn)在線備份。在系統(tǒng)鏈路中，備份變頻器可以實(shí)現(xiàn)邏輯切換，系統(tǒng)能夠?qū)︽溌分械闹饔米冾l器狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行檢測，當(dāng)上變頻器或者高功放有故障，可自動(dòng)切換。

3.4 天饋系統(tǒng)

很多衛(wèi)星地球站都使用Φ7. 3m 備用天線和Φ9m 主天線。為了保證天線的EIRP值符合總局要求，配有地球站實(shí)施了機(jī)房至天線的機(jī)房方案。根據(jù)相關(guān)分析結(jié)算可知，建設(shè)和清除機(jī)房費(fèi)用超過了配置天線和基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用。實(shí)際測試證明，此種方案所選取的所有參數(shù)都具有經(jīng)濟(jì)高校的特點(diǎn)，完成主備切換時(shí)不用頻繁調(diào)整高功放參數(shù)，保證了播出穩(wěn)定性。

3.5 供配電系統(tǒng)

高清系統(tǒng)主備播出鏈路都由供配高壓的10kv高壓進(jìn)線，主路故障自動(dòng)讓備路供電。同時(shí)而配備型號(hào)為500kw柴油發(fā)電機(jī)和140kw的柴油發(fā)電機(jī)。一旦主備兩路高壓線路出現(xiàn)故障，500kw發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，可以利用聯(lián)絡(luò)開關(guān)方式接入供電線路。

低壓尤其是UPS部分，兩套均由UPS系統(tǒng)組成，由兩臺(tái)60kVA UPS供電，電池組配有60個(gè)100AH的12v電池，后備時(shí)間必須維持在30分鐘以上。

4 高功放自動(dòng)增益系統(tǒng)

嚴(yán)格按照配置高功放自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，記錄在線高功放的參數(shù)狀態(tài)，可以利用手動(dòng)方式提高上行功率；配置自環(huán)接受等措施，利用相關(guān)技術(shù)對異態(tài)信號(hào)進(jìn)行控制，正確及時(shí)的判斷異態(tài)信號(hào)，防止功率上升。

5 集中監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)錄系統(tǒng)可以從接入電視墻顯示，值班人員可以根據(jù)衛(wèi)視節(jié)目中不同路由的信號(hào)源、調(diào)制器輸出和不同天線接受等控制實(shí)時(shí)畫面，可以直觀的查看下行接受頻譜和伴音音量柱。一旦監(jiān)控環(huán)節(jié)出現(xiàn)終端、畫面靜止和無伴音等問題，必須及時(shí)報(bào)道給值班人員。高清信號(hào)監(jiān)錄告警系統(tǒng)主要對鏈路中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)視音頻TS碼流中的PID碼進(jìn)行實(shí)施檢測，記錄并查詢態(tài)信號(hào)。碼流和音頻是信號(hào)源的記錄方式。本轉(zhuǎn)發(fā)器接受信號(hào)頻譜并利用音頻方式記錄。

6 結(jié)語

本文主要對高清衛(wèi)視節(jié)目異地加密本地上行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析，經(jīng)過相關(guān)測試發(fā)現(xiàn)，高清頻道異地加密本地上行測試運(yùn)行較正常符合相關(guān)要求，促進(jìn)了廣播電臺(tái)的發(fā)展。在未來發(fā)展中，還需要不斷對供電選擇和IP化監(jiān)控完了實(shí)施改造，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)結(jié)合，保證高清電視的安全播出。

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