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1系統模式說明

N+1地面數字電視發射機智能備份系統有兩種工作模式，即自動模式和手動模式。自動模式下，智能備份系統的所有操作由系統自主完成，無需人工干預；手動模式下，智能備份系統的操作需要直接在切換器按鍵面板上操作或者遠程網管操作。手動模式和自動模式是互斥的，當啟動自動模式時，會屏蔽手動模式，反之，啟動手動模式時，會屏蔽自動模式。發射機系統運行正常的情況下，用戶可以自由設置工作模式。如果有發射機出現故障，在智能備份系統切換過程中，直至切換完成以前，會屏蔽一切操作，以確保切換過程的安全性和可靠性。若切換過程中出現不可預知的故障導致切換未成功，智能備份系統會停止切換過程和關閉相應發射機，啟動聲光報警，提示切換故障。

2系統軟件設計及實現

2.1操作系統及平臺N+1地面數字電視發射機智能備份系統采用嵌入式實時操作系統(RTOS)VxWorks，該操作系統以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，如衛星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等。在美國的F-16、FA-18戰斗機、B-2隱形轟炸機和愛國者導彈上，甚至連1997年4月在火星表面登陸的火星探測器、2008年5月登陸的鳳凰號和2012年8月登陸的好奇號也都使用了VxWorks。采用VxWorks操作系統確保了整個智能備份軟件系統的實時性和可靠性。系統的運算核心采用Marvell的88E6218芯片。芯片帶有5個支持IEEE802.3的MAC(MediaAccessLayer，媒體訪問層)+PHY(PhysicalLayer，物理層)接口(Port0~Port4)，1個多功能網絡接口(Port6)。提供基于QoS機制的快速以太網交換功能，內部采用擁有專利技術的UniMAC結構，在88E6218內部的CPU與多個快速以太網交換口之間形成高效的網絡接口。由于智能備份系統之間各個設備的數據通信是廣泛建立在網口通信之上，因此采用該款芯片，確保網絡數據傳輸高效可靠。

2.2軟件設計及流程軟件設計采用分層方式和多線程方式。包含8個獨立模塊，如圖2所示。其中，應用層主要完成狀態顯示、模式切換、手動控制以及Web網管遠程控制和系統軟件升級功能。系統層是整個智能備份系統的核心層，負責響應上層應用的請求和底層數據的處理。N+1智能切換的邏輯處理以及和系統其他設備通信處理。數據層完成整個系統的數據存儲功能，智能備份系統會定時保存當前工作狀態的所有參數，即使突然斷電，也不會導致當前狀態的丟失，重新開電后，就會自動恢復到斷電以前的狀態。接口層主要完成各個發射機的數據接收和網絡數據收發功能。

2.3系統主程序流程主程序流程如圖3所示。其子程序流程如圖4所示。其中切換程序處理過程包含兩部分，即由正常狀態到備份狀態（圖4左），由備份狀態恢復到正常狀態（圖4右）。切換過程中，要確保系統在安全狀態下切換，不能帶功率切換，這樣容易發生事故，所以在切換同軸開關之前，要關閉其所在的發射機，然后再切換，保證設備不會被突發射頻輸出損壞。

2.4核心代碼N+1智能備份系統的自動切換部分核心代碼采用阻塞方式設計，其簡化代碼如下所示。該自動切換函數是不可重入函數，一旦被調用就會獨占該切換線程，如果此時上層仍然發送切換指令調用該函數，此函數會直接返回不作響應，這樣確保了切換的可靠性和獨立性。首先該函數會檢測是否有發射機通道發生狀態遷移，然后判斷備份發射機是否已經在工作中，若備份發射機在圖3N+1智能備份系統軟件流程圖待機狀態，則啟動相應的切換程序；若備份發射機已經在工作，且指令是切換到備份狀態，那么該函數直接返回。因為N+1系統只能啟動一個備份系統，兩個及以上的發射機出現故障，N+1備份系統會首先切換預先設置的高優先級通道，其他的通道放棄響應。

3結束語

本文介紹了地面數字電視發射機智能備份系統的實現。在日益發展的數字電視產業中，用戶對數字電視的品質要求也越來越高，地面數字電視發射系統的穩定性和可靠性也越來越重要，因此要達到不停播，沒有干擾或者很少出現干擾，就有必要采取備份系統的方式。本系統解決了多頻主站發射系統的穩定可靠和停播率問題，在項目實踐中證明系統運行良好，達到設計要求。

作者：楊國棟單位：新疆博爾塔拉電視臺