播出系统GPS时钟异构替换实践应用.pdf

故障的 Imagine GPS 时钟。以下就对这次替换思路和过程进行阐述。一 原时钟系统构成与工作原理 原时钟系统由GPS天线、GPS信号接收解调器、Imagine GPS 时钟和 VSX-11-3G 二选一自动倒换器组成，采用主备双链路架构、主备信号自动倒换机制，当主路时钟出现无输出或主链路设备有故障时，二选一倒换器会自动倒换到备路，确保播出系统的授时正常。系统如图 1 所示。工作过程：GPS 卫星天线接收到的方波信号经过处理后，送至 GPS 接收解调器，经过解调、整形、校正后输出三路信号：1PPS 脉冲信号，作为 GPS 时钟的校时信号；10MHz信号，作为GPS时钟的频率校准信号；RS232 信号，用来供 GPS 时钟检测 GPS 接收解调器是否工作正常。主、备 Imagine GPS 时钟分别输出两路 LTC纵向时间码信号，送到二选一倒换器，经过二选一自动倒换输出。二选一倒换器转换输出两路 EBU播出系统 GPS 时钟异构替换实践应用关键词时钟系统 GPS 时钟 LTC 码 EBU 码 平衡与非平衡模式时钟系统是播出系统的重要组成部分，它输出一个精准统一的时间标准，对全台时钟实现精确同步，为播出总控、分控系统和各演播室提供统一、精准、稳定的授时信号，锁定播出系统的时间码，确保播出和直播准确无误差。江西广播电视台播控系统于 2015 年建成运行。前段时间，时钟系统有一台 Imagine GPS时钟出现故障，只剩一台在工作，没有备份，亟须维修。由于该设备已经停产，无法维修，基于播出安全考虑，经过调研，我们决定采用青岛广研所的 GPS时 钟 进 行 异构，替换出现 作者 江西广播电视台杨桂忠肖安帝 本文结合实践，介绍了江西广播电视台播出系统时钟异构替换的思路和解决方法，对原时钟系统和替换后的时钟系统进行了分析，对改造替换方案进行了论述。摘要1原时钟系统图新媒体新业务NEW MEDIA&BUSINESS运行与维护OPERATION&MAINTENANCE1482青岛 GPS 时钟时码，送到时码分配器分成多路时码信号，送给各演播室、台标机和校时工作站等需要校时信号的设备。Imagine GPS 时钟支持各种时间码格式，包括 SMPTE/EBU 丢帧或无丢帧时间码格式。通过10MHz 和 RS-232 接口接收基准 GPS 时间信号；通过网络连接接收 NTP 和 PTP 基准时间信号；通过场逆程输入的 VITC 接收 LTC 时间码信号。同步锁相 Genlock 可采用标准 BB 信号或三电平同步信号。二 时码常用信号 1.秒脉冲1PPS 即秒脉冲，频率为 1Hz，采用 BNC 接口，为 TTL 电平（只有高电平和低电平两种状态），阻抗为 50 欧姆，上升沿时间：10ns，脉冲宽度：100s。1PPS 脉冲不传送基础时间信息（TOD，Time of Day），没有年、月、日、星期等信息，但其同步精度较高，故常作为时钟同步的校时信号。2.标准正弦波10MHz 标准正弦波用作时钟信号频率校正，采用 BNC 接口，阻抗为 50 欧姆。3.LTC 码LTC 码即纵向时间码，是国际广播电视工程师协会（SMPTE）和欧洲广播联盟（EBU）制定的时码标准。该标准时码含有日历、时间和帧计数，帧数从 0 到 24，每帧数据为 80 位。LTC 码包括SMPTE、EBU 两种格式，分别对应模拟电视时代的NTSC 制、PAL 制。进口设备大多采用 LTC 码格式。因为我国电视是 PAL 制式，所以设备以 EBU 格式为主，也称作 EBU 码。在国内，LTC 码一般指 EBU 码。EBU 码与其他编码格式相比，有较好的兼容性，为双相调制码，因其大多采用平衡传输方式，能可靠地传输上千米，因此不易受到播出设备、传输距离等因素影响。LTC码一般采用BNC接口，为单端非平衡模式，而 EBU 码多为航空插头接口，为双端平衡模式，所以 EBU 码变换成 LTC 码时，需要由双端平衡模式转换为单端非平衡模式。4.时码接口校时设备常用的时码接口有 RS232、RS422、RS485 等类型。RS232 适用于 20 米以下的传输距离，主要用于系统内工作站时间同步。RS422、RS485 电平与 RS232 不同，传输距离可达上千米，主要用于通用计算机接口的时间校准。三 青岛 GPS 时钟 TVZ3100 型 GPS 校时钟是青岛广研所在 GPS时码接收的基础上推出的一款卫星校时钟，如图 2 所示。它具有软件判断功能，能直观指示信号搜索、跟踪和失锁等状态，可以输出 SZ、RS232、RS422 等格式的时码信号，可校准各种具有标准时间接口的设备。它输出的 EBU 码采用双端平衡模式，采用三芯航空头，引脚 1 为信号负端，引脚 2 为信号正端，引脚 3为信号地。信号电平为 6VP-P，阻抗为低阻。由于TVZ3100 时钟自带 GPS 接收解调器，所以在替换改装时，只需拆除被替换时钟系统的GPS接收解调器，直接接入原时钟系统的GPS天线接收卫星信号即可。四 VSX-11-3G 二选一自动倒换系统 VSX-11-3G 二选一自动倒换器主要功能是对主、备路时码信号进行监测，自动或手动切换，中继切换时间为 10ms，幅度检测偏离额定电平为2dB4dB，支持两路输出。在检测到主路信号出错的情况下，倒换器可以自动倒换，也可以手动将所有通道倒换到备路信号。倒换是通过内部继电器来完成的，所有通道同时倒换。倒换器前面板上配有输入信号源的状态指示灯、信号源选择键、面板锁定键，用于自动或手动操作及故障状态显示。Advanced Television Engineering149 五 系统异构替换思路和过程 青岛时钟替换 Imagine 时钟需解决 3 个问题：一 是 原 GPS 天 线是否能兼容青岛时钟，能否继续沿用原 GPS 天线。如不能使用，则需要另购一副天线；二是Imagine 时钟输出信 号 为 LTC 时 间码，为单端非平衡输出方式。青岛时钟输出信号为 EBU时码，为双端平衡式输出方式，改成非平衡输出方式时，需断开引脚1；三是青岛时钟只有一路EBU信号输出，无法直接输出两路时码信号到二选一倒换器进行自动倒换，需并接一路时码信号输出。这就是替换要解决的问题，需要进行测试。测试过程如下：将原时钟系统 GPS 天线接入青岛时钟,检测青岛时钟能否接收到 GPS 信号,门限需要接收到 3 颗以上的卫星信号，若能接收到信号,则不用加装青岛GPS 天线；将青岛时钟输出的 EBU 时间码由平衡模式转换成非平衡模式 LTC 时间码，平衡和非平衡的转换如表 1 所示；将青岛时钟输出的时间码接入二选一倒换器的备路，替换有故障的 Imagine 时钟，检测二选一倒换器能否识别青岛时钟信号；断开主路 GPS 时钟信号，测试二选一倒换器能否检测并自动倒换到备路；二选一从主路倒换到备路后，恢复主路 GPS时钟信号，检测二选一能否自动切回主路；二选一倒换到备路后，检查系统校时小精灵能否正常接收青岛时钟送出的校时信号，小精灵设置为误差超过 3 秒不校时。改造替换后的系统如图 3 所示。测试结果如表 2 所示。经过以上测试和长时间观测，替换后的系统工作稳定，系统校时信号正常，证明异构替换是成功的。六 结语 这次异构替换，是在原设备停产和无法维修的情况下所做的尝试，替换达到了预期的效果，也为以后的系统维护和设备维修打开了思路，积累了经验。现在广播电视系统维护工作普遍存在成本较高、周期较长、核心设备停产、备品备件采购难的问题，在安全可靠的前提下，采用国产设备进行替换是一种有益的尝试，可以有效解决进口设备维修的难点、堵点，更好地为安全播出保驾护航。线颜色3 芯航空母头(连接设备:TVZ3100 )BNC 头（连接设备:VSX-11-3G 二选一自动倒换器）序号描述序号描述白色2Tx+芯线Rx+黑色3GND屏蔽层GND1断开表1平衡和非平衡的转换接线图测试项测试结论青岛时钟能否接收原GPS天线的信号（不需加装青岛GPS天线）能接收二选一能否检测到青岛时钟信号能检测断开主路 Imagine 时钟信号能否自动倒换到备路青岛时钟信号能倒换Imagine 时钟信号恢复正常后能否自动倒换回主路能恢复主备路倒换时间1 秒断开青岛时钟输出后，二选一是否报警能报警断开主路 Imagine 时钟信号，系统校时小精灵能否正常校时能校时青岛时钟并接输出的两路信号是否都正常正常表2测试项结论3异构替换后的时钟系统图新媒体新业务NEW MEDIA&BUSINESS运行与维护OPERATION&MAINTENANCE150