广播电视传输中心综合运维系统的设计与实现_肖晓初.pdf

广播与电视技术 2023年 第50卷 第3期80无线覆盖 Wireless Coverage传输覆盖广播电视传输中心综合运维系统的 设计与实现【摘 要】本文介绍了中央塔广播电视传输中心综合运维系统的设计思路、网络架构和具体实现方式。综合运维系统实现了广播电视传输中心对北京地区多个机房、多套系统、多台设备的集中统一运维，降低了复杂系统故障定位和快速处理的难度；应用运维系统，可远程对设备下达指令，实现对节目制作单位各类信号的速率、端口、传输制式等技术指标的适配。系统投入使用以来，经历了多个重要播出保障期，系统运行稳定，告警准确。系统的设计与实现，使广播电视传输中心的运维工作质量上了一个台阶。【关键词】广播电视传输中心，综合运维系统，设计，实现【中图分类号】TN948 【文献标识码】B 【DOI编码】10.16171/ki.rtbe.20230003015【本文献信息】肖晓初.广播电视传输中心综合运维系统的设计与实现J.广播与电视技术，2023,Vol.50(3).Design and Implementation of Integrated Operation and Maintenance System for Radio and Television Transmission CenterXiao Xiaochu(Management Center,Central Radio and Television Tower,Beijing 100142,China)Abstract This paper introduces the design idea,network architecture and specific implementation of the integrated operation and maintenance system of the radio and television transmission center of the central radio and television tower.The integrated operation and maintenance system realizes the centralized and unified operation and maintenance of multiple equipment rooms,multiple systems and multiple equipment in Beijing by the radio and television transmission center,reducing the difficulty of fault location and rapid processing of complex systems.The operation and maintenance system can be used to issue instructions to the equipment remotely and realize the adaptation of technical indicators such as the rate,port and transmission mode of various signals of the program production unit.Since the system was put into use,it has experienced several important broadcast guarantee periods,and the system operates stably with accurate alarms.The design and implementation of the system has improved the operation and maintenance quality of the radio and television transmission center to a higher level.Keywords Radio and television transmission center,Integrated operation and maintenance system,Design,Implementation肖晓初(中央广播电视塔管理中心，北京 100142)0 引言中央广播电视塔广播电视节目传输中心（以下简称广播电视传输中心）作为中央及地方广播电视信号传输与交换枢纽，承担了重要的安全播出任务。中心所维护的设备遍布北京地区多个广播电视制作与播出单位，包括中央广播电视总台、北京电视台、电影频道等多家广播电视节目制作单位，以及多个卫星信号上行地面站。维护面广、维护系统繁多、维护设备繁杂，是广播电视传输中心运维工作所面临的主要难点，单靠人力无法实现复杂系统故障的准确定位和快速处理。另外，各节目制作与播出单位系统操作频繁，经常需要中心机房人员驻点对接相关操作，信号调度过度依赖人力。所以，急需开发一套综合运维系统，以解决上述问题。1 功能需求综合运维系统应具备如下功能：1.统一管理：设计一套综合运维系统，监测与管控广播电视传输中心 25 个类别共计 200 余个播出设备的运行数据，广播与电视技术 2023年 第50卷 第3期81Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖并可以对获取到的数据进行统一处理和个性化展示。运维系统可展示设备在信号流程中的拓扑位置，也可展示设备在具体机房和机柜中的实际位置，便于维护人员分析解决问题。运维系统应管理的设备包括：传输和播出平台系统，含 ASI转 DS3 信号适配器、ASI 转 STM-1 信号适配器、编码器、码流复用器、切换开关、码流分配器；环境监测和电源系统，含多种直流电源、电池、温湿度监测、漏水监测等。2.远程控制：综合运维系统能够对远端机房设备下达指令操作，能够实现信号调度适配、应急切换等相关操作。3.综合管理：对用户权限进行分级处理，以区分处理设备故障的人员权限。设计工作流程，实现对各事件进程的可视化，上报必要的工作报表。4.数据存储：建立中心数据库，维护人员可实时查询各系统设备的历史数据，为广播电视传输中心的安全播出运维管理提供准确的历史资料。2 硬件组网综合运维系统需要监管的设备按地理位置可划分为 2 个部分，即中心机房设备区和远端站点设备区。中心机房设备区，需要实现对中心机房各传输设备、直流电源、机房温湿度和是否漏水的全面监测和管控，共包含 4 个传输平台、6 个直流电源和 2 个机房的温湿度及漏水监测。远端站点部分，需要远程监测和管控远端站点 9 个机房的传输适配设备和直流电源。中心机房核心交换机为三层架构，中心机房各个播出传输平台、直流电源、温湿度监测、漏水监测等被划定独立网段。每个远端站点均被划定独立网段，各远端站点设备通过远端交换机，及 SDH 光传输网专用数据传输硬管道，以 IP over SDH 或 RS232/485 转 IP over SDH 的方式，将远端设备运行信息采集回中心机房。各子系统独立网段的配置，可以避免因局部数据拥塞而造成的全网瘫痪。中心机房配置 2 台 1+1 热备份服务器和 1 台终端机，服务器和终端机均连接至核心交换机。系统硬件组网框图如图1 所示。3 软件部分3.1 软件框架设计综合运维系统采用 C/S 与 B/S 相结合的技术体系架构1，设备数据采集和监控部分采用 C/S 架构，数据查询和统计管图1 系统硬件组网框图广播与电视技术 2023年 第50卷 第3期82无线覆盖 Wireless Coverage传输覆盖理部分采用 B/S 架构。综合运维软件主要包括三大部分：基础设施层、信息资源层和应用支撑层。基础设施层：主要由硬件网络、1+1 热备份服务器、监控终端、存储主机、操作系统、中间件等部分组成。信息资源层：实现各类数据的采集，与各子系统实现数据交换，构建数据库，为应用支撑层提供数据。应用支撑层：包括用户权限管理、各种个性化展示、设备的总体监控等应用，实现运维系统的各种功能。3.2 数据采集和指令下发综合运维系统的数据采集包括中央塔中心机房设备和环境数据的采集，以及远端站点设备的数据采集。中心机房的数据采集，需建立局域网，通过串口服务器、交换机等设备，实现数据采集。远端站点设备的数据采集，需要通过 IP over SDH 实现。3.2.1 远端站点设备数据管理1.协议转换系统需要管理的设备种类繁多，网络协议主要包括以太网协议和串口协议，各类数据的采集信号最终转换为以太网信号，以太网信号再转换成 SDH 标准信号格式，实现远距离通信。远端站点以太网信号先与 PDH 体制中的 VC-12 速率绑定，再经逐步映射和复用至 STM-N 信号，最终由 SDH 光传输网，传输至中心机房。信号再经过解复用解映射，再转换为以太网信号。如图 2 是信号协议转换过程示意图。2.数据采集与指令下发下面以放置在某远端台站的设备为例，介绍综合运维系统远程管理各类设备的技术。各类设备所采用的管理协议如表 1 所示。2 台 VS9155 设备和 6 台 TT6120 适配器分别通过网线与放置在该远端台站的 24 口交换机连接；4 台艾默生电源通过串口数据线与串口服务器连接，再通过网线与 24 口交换机连接。24 口交换机通过网线接入 SDH 光传输终端，通过 SDH光传输网，接入中心机房核心交换机。设备拓扑图如图3所示。VS9155 设备和 TT6120 适配器支持 SNMP 协议，艾默生TUG-3图2 信号协议转换示意图表1 各监控设备所采用的协议设备名称数量网络接口协议VS91552SNMPTT6120 适配器6SNMP艾默生直流电源4RS232直流电源支持串口 RS232 协议，设备的运行、告警等数据已集成在设备的数据通信模块，通过 SNMP 协议和 RS232 协议，可以采集设备各类运行数据。中心机房维护人员，也可远程对设备下达操作指令。例如，该远端台站多次调整标清、高清、超高清节目码流信号，维护人员在中心机房调整 VS9155设备的 ASI 端口和速率等信息，实现远端台站码流信号的合理适配。另外，广播电视传输中心放置在直播卫星管理中心的ASI-STM-1 适配设备也是 VS9155 设备。当直播卫星管理中心调整节目码流信号时，应用综合运维系统，可远程对VS9155 下达指令，实现直播卫星节目 ASI 码流的速率、端口、传输制式等技术指标的适配。3.2.2 数据采集和存储为了降低数据库存储压力和提高数据存储的效率，综合运维系统根据广播电视传输中心维护工作的实际情况，采用以下方式实现网管数据的灵活采集和存储。1.矢量图监控的后台采集方式传统数据采集方式如轮询方式，因广播电视传输中心管理设备量大，网管遍历所有设备时间长，对于单一设备，前后两次被轮询到的时间间隔与设备整体数量成正比，对于维护人员掌握设备工作状态的即时性无法保证。而多线程采集方式虽然能够缩短采集周期，但会增加服务器工作量。综合运维系统采用矢量图监控的后台采集方式，可以根据设备的优先级，灵活配置数据读取频率和读取级别，也可配置设备为主动读取或被动上报告警方式。当与设备通信失败时，可以尝试自动重连和上报通信失败告警。矢量图监控的后台采广播与电视技术 2023年 第50卷 第3期83Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖集方式可实现大量设备信息的即时读取、告警的准确上报、指令下发的快捷无误。2.采用“相互独立、统一管理”的方式实现数据采集设备繁多是综合运维系统管理设备的主要特点。采用“相互独立、统一管理”的采集方式，可以有效降低各系统设备数据采集之间的相互干扰，通过相互独立的数据筛选处理方式，将数据变化量推送至告警服务器和系统数据库。从而有效降低采集器的工作压力，提高设备采集的效率。3.采用“越限存储，判定上传”的策