发射机智能备份数字电视论文

1系统模式说明

N+1地面数字电视发射机智能备份系统有两种工作模式，即自动模式和手动模式。自动模式下，智能备份系统的所有操作由系统自主完成，无需人工干预；手动模式下，智能备份系统的操作需要直接在切换器按键面板上操作或者远程网管操作。手动模式和自动模式是互斥的，当启动自动模式时，会屏蔽手动模式，反之，启动手动模式时，会屏蔽自动模式。发射机系统运行正常的情况下，用户可以自由设置工作模式。如果有发射机出现故障，在智能备份系统切换过程中，直至切换完成以前，会屏蔽一切操作，以确保切换过程的安全性和可靠性。若切换过程中出现不可预知的故障导致切换未成功，智能备份系统会停止切换过程和关闭相应发射机，启动声光报警，提示切换故障。

2系统软件设计及实现

2.1操作系统及平台N+1地面数字电视发射机智能备份系统采用嵌入式实时操作系统(RTOS)VxWorks，该操作系统以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。在美国的F-16、FA-18战斗机、B-2隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器、2008年5月登陆的凤凰号和2012年8月登陆的好奇号也都使用了VxWorks。采用VxWorks操作系统确保了整个智能备份软件系统的实时性和可靠性。系统的运算核心采用Marvell的88E6218芯片。芯片带有5个支持IEEE802.3的MAC(MediaAccessLayer，媒体访问层)+PHY(PhysicalLayer，物理层)接口(Port0~Port4)，1个多功能网络接口(Port6)。提供基于QoS机制的快速以太网交换功能，内部采用拥有专利技术的UniMAC结构，在88E6218内部的CPU与多个快速以太网交换口之间形成高效的网络接口。由于智能备份系统之间各个设备的数据通信是广泛建立在网口通信之上，因此采用该款芯片，确保网络数据传输高效可靠。

2.2软件设计及流程软件设计采用分层方式和多线程方式。包含8个独立模块，如图2所示。其中，应用层主要完成状态显示、模式切换、手动控制以及Web网管远程控制和系统软件升级功能。系统层是整个智能备份系统的核心层，负责响应上层应用的请求和底层数据的处理。N+1智能切换的逻辑处理以及和系统其他设备通信处理。数据层完成整个系统的数据存储功能，智能备份系统会定时保存当前工作状态的所有参数，即使突然断电，也不会导致当前状态的丢失，重新开电后，就会自动恢复到断电以前的状态。接口层主要完成各个发射机的数据接收和网络数据收发功能。

2.3系统主程序流程主程序流程如图3所示。其子程序流程如图4所示。其中切换程序处理过程包含两部分，即由正常状态到备份状态（图4左），由备份状态恢复到正常状态（图4右）。切换过程中，要确保系统在安全状态下切换，不能带功率切换，这样容易发生事故，所以在切换同轴开关之前，要关闭其所在的发射机，然后再切换，保证设备不会被突发射频输出损坏。

2.4核心代码N+1智能备份系统的自动切换部分核心代码采用阻塞方式设计，其简化代码如下所示。该自动切换函数是不可重入函数，一旦被调用就会独占该切换线程，如果此时上层仍然发送切换指令调用该函数，此函数会直接返回不作响应，这样确保了切换的可靠性和独立性。首先该函数会检测是否有发射机通道发生状态迁移，然后判断备份发射机是否已经在工作中，若备份发射机在图3N+1智能备份系统软件流程图待机状态，则启动相应的切换程序；若备份发射机已经在工作，且指令是切换到备份状态，那么该函数直接返回。因为N+1系统只能启动一个备份系统，两个及以上的发射机出现故障，N+1备份系统会首先切换预先设置的高优先级通道，其他的通道放弃响应。

3结束语

本文介绍了地面数字电视发射机智能备份系统的实现。在日益发展的数字电视产业中，用户对数字电视的品质要求也越来越高，地面数字电视发射系统的稳定性和可靠性也越来越重要，因此要达到不停播，没有干扰或者很少出现干扰，就有必要采取备份系统的方式。本系统解决了多频主站发射系统的稳定可靠和停播率问题，在项目实践中证明系统运行良好，达到设计要求。

作者：杨国栋单位：新疆博尔塔拉电视台