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摘要 中国气象局新一代卫星数据通信系统CMACast使用亚洲4号卫星的一个C波段对中国及亚太地区进行气象资料、卫星遥感资料及流媒体视频的广播，于2012年1月1日开始业务运行，该文针对潍坊地市级小站运行期间所遇到的故障进行分析，并对故障处理方法进行说明。
关键词 CMACast；故障；处理
中图分类号 P414.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）20-0183-02
中国气象局新一代卫星数据通信系统CMACast采用DVB-S2卫星数据广播标准，租用亚洲4号卫星一个完整的C波段通信卫星转发器对中国及亚太地区进行气象资料、卫星遥感资料及流媒体视频的广播。CMACast替代中国气象局原有的PCVSAT、DVB-S、FENGYUNCast 3个广播系统，与原DVB-S相比，CMACast的服务器操作系统由windows改为SuSE Linux，改善了磁盘碎片问题，文件提供方式由用户通过ftp调取或网络共享改为小站主动推送，并大幅度增加了气象资料广播的种类、数量，提高数据分发的时效性和可靠性[1-2]。本文针对潍坊地市级小站运行期间所遇到的故障情况进行分析，以期对其他地市及县级小站维护有所助益。
1 市级CMACast小站系统构成
CMACast地市级小站接收系统配备1套1.8 m C波段单收天线、1台DVB-S2接收机、1台接收服务器和1台数据服务器，其后端应用包括流媒体播放、micaps数据资料处理、FY2D、FY2E快现资料等，其结构示意如图1所示。
2 故障分析及处理
2.1 接收机入锁，大量文件未完整接收
2.1.1 故障描述。micaps常规资料不完整，并存在部分时次资料缺失的情况。查看CMACast系统接收服务器，监控程序显示有大量未完整接收的文件，未完整接收的文件数与完整接收的文件数比值高达25%，从监控界面看接收机正常入锁。
2.1.2 故障排查。因监控界面显示接收机正常入锁，初步判断为接收服务器故障，在重启服务器后观察一段时间，故障没有得到解决，随后重启接收机，待接收机入锁后，仍然存在大量未完整接收文件。打开接收机监控日志列表查看当天的日志，发现接收机Eb/NO不稳定，存在部分Eb/NO为0的情况。通过接收机web界面查看信号接收状态，可以发现接收机Eb/NO值以较快的频率在0与11.0两数值跳变，由此可以判断虽然监控界面显示接收机入锁，但实际上接收机的接收质量并不稳定[3]。将馈线从接收机拔出，直接接到寻星仪上，发现寻星仪入锁，但Q值在0与75%两值上很快跳变，至此排除了接收机和接收服务器故障可能，故障应该在卫星接收室外天线部分。再对室外天线俯仰角、方位角进行多次调整、更换LNB后发现，寻星仪Q值始终在跳变。在排除CMACast系统各硬件组成部分故障可能后，故障原因锁定在电磁环境干扰上。
2.1.3 故障处理。故障原因锁定在电磁环境干扰后，先后邀请了山东省气象局大探中心和潍坊市无线电管理委员会专家进行天线周边无线电检测，2个部门均判断存在干扰信号，但都没有找到干扰源。针对电磁环境干扰，一般有3种解决方法：一是如果场地条件许可，将天线搬移到当地无线电管理委员会确认的合适放置位置。二是在干扰方向上加装遮挡物或屏蔽网屏蔽干扰波。由于系统采用的C波段信号波长在71.4～88.2 mm之间，采用金属网屏蔽干扰波时，为防止干扰源漏进金属网，网孔孔径应小于最短波长（71.4 mm）的1/4，即小于17.85 mm。三是若检测显示干扰为带外干扰（干扰波频率不在CMACast系统使用的频率范围内），可采用加装滤波器的方式来屏蔽干扰。经过比较，我们采用了第1种方法：将天线往北方向平挪5 m左右；由于在检测时没有找到干扰源，考虑到设计良好的接地可以在很大程度上抑制系统内部噪声，防止外部干扰的侵入，提高整个系统的抗干扰能力，决定重做系统接地。至此，干扰被排除，在随后的长时间运行中，未再出现此故障。
2.2 接收机入锁，完整接收文件数量不变，不完整接收文件不断增多
2.2.1 故障描述。micaps最近时次无资料，查看CMACast系统数据接收服务器，监控程序显示完整接收文件数量不变，不完整接收文件不断增多[4]。
2.2.2 故障排查。访问接收机web界面，查看信号接收状态，发现信号状态正常，说明故障原因应该出现在数据接收服务器。仔细查看接收服务器监控界面，发现系统资源部分显示：/dvbs2/sdb1～sdb4的使用比例均大于90%，由此可以判断为数据服务器的某个文件系統格式化出现问题。
2.2.3 故障处理。针对文件系统格式化问题，一般重新启动服务器，CMACast系统的程序都会随SuSE Linux操作系统一起启动，故障会自动排除。除此之外，也可以使用命令格式化出错的文件系统，手动排除故障，其操作步骤如下：①先确认文件系统真实情况（在终端窗口中执行df-h回车，查看文件系统使用比例）。②检查接收程序自动格式化日志，通过图形界面到/dvbs2/sdb4/log/other/mediarecv目录下查看一天的日志，确认具体哪个文件系统格式化故障。如出现提示为“waiting format dev：[/dev/sda7]”，则表明/dvbs2/sdb3格式化有问题。③根据日志中描述的格式化错误信息，对对应的文件系统进行重新格式化。格式化之前，停止小站程序运行，并注意搞清/dev/sda*与挂载点/dvbs2/sdb*的对应关系，切记不要输错（/dev/sda5对应/dvbs2/sdb1、/dev/sda6对应/dvbs2/sdb2、/dev/sda7对应/dvbs2/sdb3），格式化之后重新运行小站程序。
格式化有问题的文件系统是/dvbs2/sdb3的情况下，终端窗口具体命令步骤及其含义如下： cd（返回cmacast目录）、cd bin（进入cmacast目录下的bin子目录）、su（切换到root账户）、fuser -m /dev/sda7-k（杀死所有占用/dev/sda7设备的进程）、umount /dev/sda7（卸载挂载的/dev/sda7设备）、mkfs.reiserfs-f-q/dev/sda7（将/dev/sda7格式化成reiserfs的格式）、mount /dev/sda7 /dvbs2/sdb3（挂载/dev/sda7到/dvbs2/sdb3）、chown cmacast：users-R/dvbs2/sdb3（指定/dvbs2/sdb3文件系统的拥有者为cmacast）、exit（退出root账户）。
2.3 接收机入锁，完整接收文件和不完整接收文件均为零
2.3.1 故障描述。micaps无资料，进CMACast系统接收服务器查看，监控程序接收机正常入锁，完整接收文件和不完整接收文件均为零，从监控界面滚动信息条可以看到正在接收视频UDP数据流。
2.3.2 故障排查。因接收机正常入锁，可以正确接收视频数据流，可以判定故障应该发生在系统运行于卫星接收机后端的设备或程序。仔细查看接收服务器监控界面，发现加密狗位置显示“接收引擎未就绪”，说明系统加密狗出现故障。打开终端窗口，输入命令“cd /home/cmacast/dog”进入cmacast/dog目录，执行“./usbdog”，打印出rCardNum的信息，查看加密狗的卡号信息（当rCardNum为8822****的字符，加密狗正常），如果卡号为0或字母开头的字符，表示加密狗损坏，需联系国家气象信息中心报修或更换。
3 结语
CMACast卫星数据通信系统是中国气象局分发各类气象资料最主要的途径之一，地市级小站接收系统是其中的一个重要环节，是地市级预报业务中各类原始数据的重要来源，除上述3种故障情况外，小站出现故障的原因可能涉及系统的各个环节，因此应做好系统的日常维护、巡检工作，并熟悉系统的软、硬件及系统结构。
4 参考文献
[1] 李莉，李胜利，卜庆雷.市级CMACast系统应用的建立與实现[J].山东气象，2012，32（130）：55-56.
[2] 郑继玲，陈映强.影响气象卫星数据广播系统接收的原因分析[J].计算机工程应用技术，2012，8（21）：5244-5245
[3] 郑继玲，陈映强，管习权.浅谈CMACast系统安装、配置及应用的本地化[J].科技风，2012，25（6）：74-75
[4] 段明国，白佳蕴，李梁才.地市级CMACast卫星接收小站的设备管理与故障处理[J].吉林气象，2012，19（1）：42-44.
关键词 CMACast；故障；处理
中图分类号 P414.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）20-0183-02
中国气象局新一代卫星数据通信系统CMACast采用DVB-S2卫星数据广播标准，租用亚洲4号卫星一个完整的C波段通信卫星转发器对中国及亚太地区进行气象资料、卫星遥感资料及流媒体视频的广播。CMACast替代中国气象局原有的PCVSAT、DVB-S、FENGYUNCast 3个广播系统，与原DVB-S相比，CMACast的服务器操作系统由windows改为SuSE Linux，改善了磁盘碎片问题，文件提供方式由用户通过ftp调取或网络共享改为小站主动推送，并大幅度增加了气象资料广播的种类、数量，提高数据分发的时效性和可靠性[1-2]。本文针对潍坊地市级小站运行期间所遇到的故障情况进行分析，以期对其他地市及县级小站维护有所助益。
1 市级CMACast小站系统构成
CMACast地市级小站接收系统配备1套1.8 m C波段单收天线、1台DVB-S2接收机、1台接收服务器和1台数据服务器，其后端应用包括流媒体播放、micaps数据资料处理、FY2D、FY2E快现资料等，其结构示意如图1所示。
2 故障分析及处理
2.1 接收机入锁，大量文件未完整接收
2.1.1 故障描述。micaps常规资料不完整，并存在部分时次资料缺失的情况。查看CMACast系统接收服务器，监控程序显示有大量未完整接收的文件，未完整接收的文件数与完整接收的文件数比值高达25%，从监控界面看接收机正常入锁。
2.1.2 故障排查。因监控界面显示接收机正常入锁，初步判断为接收服务器故障，在重启服务器后观察一段时间，故障没有得到解决，随后重启接收机，待接收机入锁后，仍然存在大量未完整接收文件。打开接收机监控日志列表查看当天的日志，发现接收机Eb/NO不稳定，存在部分Eb/NO为0的情况。通过接收机web界面查看信号接收状态，可以发现接收机Eb/NO值以较快的频率在0与11.0两数值跳变，由此可以判断虽然监控界面显示接收机入锁，但实际上接收机的接收质量并不稳定[3]。将馈线从接收机拔出，直接接到寻星仪上，发现寻星仪入锁，但Q值在0与75%两值上很快跳变，至此排除了接收机和接收服务器故障可能，故障应该在卫星接收室外天线部分。再对室外天线俯仰角、方位角进行多次调整、更换LNB后发现，寻星仪Q值始终在跳变。在排除CMACast系统各硬件组成部分故障可能后，故障原因锁定在电磁环境干扰上。
2.1.3 故障处理。故障原因锁定在电磁环境干扰后，先后邀请了山东省气象局大探中心和潍坊市无线电管理委员会专家进行天线周边无线电检测，2个部门均判断存在干扰信号，但都没有找到干扰源。针对电磁环境干扰，一般有3种解决方法：一是如果场地条件许可，将天线搬移到当地无线电管理委员会确认的合适放置位置。二是在干扰方向上加装遮挡物或屏蔽网屏蔽干扰波。由于系统采用的C波段信号波长在71.4～88.2 mm之间，采用金属网屏蔽干扰波时，为防止干扰源漏进金属网，网孔孔径应小于最短波长（71.4 mm）的1/4，即小于17.85 mm。三是若检测显示干扰为带外干扰（干扰波频率不在CMACast系统使用的频率范围内），可采用加装滤波器的方式来屏蔽干扰。经过比较，我们采用了第1种方法：将天线往北方向平挪5 m左右；由于在检测时没有找到干扰源，考虑到设计良好的接地可以在很大程度上抑制系统内部噪声，防止外部干扰的侵入，提高整个系统的抗干扰能力，决定重做系统接地。至此，干扰被排除，在随后的长时间运行中，未再出现此故障。
2.2 接收机入锁，完整接收文件数量不变，不完整接收文件不断增多
2.2.1 故障描述。micaps最近时次无资料，查看CMACast系统数据接收服务器，监控程序显示完整接收文件数量不变，不完整接收文件不断增多[4]。
2.2.2 故障排查。访问接收机web界面，查看信号接收状态，发现信号状态正常，说明故障原因应该出现在数据接收服务器。仔细查看接收服务器监控界面，发现系统资源部分显示：/dvbs2/sdb1～sdb4的使用比例均大于90%，由此可以判断为数据服务器的某个文件系統格式化出现问题。
2.2.3 故障处理。针对文件系统格式化问题，一般重新启动服务器，CMACast系统的程序都会随SuSE Linux操作系统一起启动，故障会自动排除。除此之外，也可以使用命令格式化出错的文件系统，手动排除故障，其操作步骤如下：①先确认文件系统真实情况（在终端窗口中执行df-h回车，查看文件系统使用比例）。②检查接收程序自动格式化日志，通过图形界面到/dvbs2/sdb4/log/other/mediarecv目录下查看一天的日志，确认具体哪个文件系统格式化故障。如出现提示为“waiting format dev：[/dev/sda7]”，则表明/dvbs2/sdb3格式化有问题。③根据日志中描述的格式化错误信息，对对应的文件系统进行重新格式化。格式化之前，停止小站程序运行，并注意搞清/dev/sda*与挂载点/dvbs2/sdb*的对应关系，切记不要输错（/dev/sda5对应/dvbs2/sdb1、/dev/sda6对应/dvbs2/sdb2、/dev/sda7对应/dvbs2/sdb3），格式化之后重新运行小站程序。
格式化有问题的文件系统是/dvbs2/sdb3的情况下，终端窗口具体命令步骤及其含义如下： cd（返回cmacast目录）、cd bin（进入cmacast目录下的bin子目录）、su（切换到root账户）、fuser -m /dev/sda7-k（杀死所有占用/dev/sda7设备的进程）、umount /dev/sda7（卸载挂载的/dev/sda7设备）、mkfs.reiserfs-f-q/dev/sda7（将/dev/sda7格式化成reiserfs的格式）、mount /dev/sda7 /dvbs2/sdb3（挂载/dev/sda7到/dvbs2/sdb3）、chown cmacast：users-R/dvbs2/sdb3（指定/dvbs2/sdb3文件系统的拥有者为cmacast）、exit（退出root账户）。
2.3 接收机入锁，完整接收文件和不完整接收文件均为零
2.3.1 故障描述。micaps无资料，进CMACast系统接收服务器查看，监控程序接收机正常入锁，完整接收文件和不完整接收文件均为零，从监控界面滚动信息条可以看到正在接收视频UDP数据流。
2.3.2 故障排查。因接收机正常入锁，可以正确接收视频数据流，可以判定故障应该发生在系统运行于卫星接收机后端的设备或程序。仔细查看接收服务器监控界面，发现加密狗位置显示“接收引擎未就绪”，说明系统加密狗出现故障。打开终端窗口，输入命令“cd /home/cmacast/dog”进入cmacast/dog目录，执行“./usbdog”，打印出rCardNum的信息，查看加密狗的卡号信息（当rCardNum为8822****的字符，加密狗正常），如果卡号为0或字母开头的字符，表示加密狗损坏，需联系国家气象信息中心报修或更换。
3 结语
CMACast卫星数据通信系统是中国气象局分发各类气象资料最主要的途径之一，地市级小站接收系统是其中的一个重要环节，是地市级预报业务中各类原始数据的重要来源，除上述3种故障情况外，小站出现故障的原因可能涉及系统的各个环节，因此应做好系统的日常维护、巡检工作，并熟悉系统的软、硬件及系统结构。
4 参考文献
[1] 李莉，李胜利，卜庆雷.市级CMACast系统应用的建立與实现[J].山东气象，2012，32（130）：55-56.
[2] 郑继玲，陈映强.影响气象卫星数据广播系统接收的原因分析[J].计算机工程应用技术，2012，8（21）：5244-5245
[3] 郑继玲，陈映强，管习权.浅谈CMACast系统安装、配置及应用的本地化[J].科技风，2012，25（6）：74-75
[4] 段明国，白佳蕴，李梁才.地市级CMACast卫星接收小站的设备管理与故障处理[J].吉林气象，2012，19（1）：42-44.