黃銘峰

（福州董鳳山發(fā)射臺，福建 福州 350007）

0 引言

中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程計劃實現(xiàn)12套中央電視節(jié)目的無線數(shù)字化覆蓋，長樂發(fā)射臺地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)擬增加4套省市本地數(shù)字電視節(jié)目，實施共計16套地面數(shù)字電視節(jié)目的無線覆蓋。地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)主要包括前端系統(tǒng)、傳輸鏈路和地面覆蓋網三部分。系統(tǒng)架構如圖1所示。

圖1 地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)構架圖

前端系統(tǒng)主要由AVS+編碼器、復用器、節(jié)目監(jiān)測系統(tǒng)和網管系統(tǒng)組成，對數(shù)字電視節(jié)目進行AVS+編碼復用。傳輸鏈路以衛(wèi)星為主用，地面?zhèn)鬏旀溌坊ハ鄠浞?。地面覆蓋網絡通過安裝兩套地面數(shù)字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)，分別以單頻網和多頻網的組網方式，在兩個標準電視頻道中播出清流信號。單頻網實現(xiàn)同一業(yè)務采用相同的頻率在較大區(qū)域內進行覆蓋；在多頻網中，發(fā)射機不需要遵守同步發(fā)射規(guī)則，對本地或者區(qū)域性業(yè)務的配置更為簡易靈活。

1 系統(tǒng)設計

長樂發(fā)射臺位于福建省長樂區(qū)高山，實施建設兩張地面數(shù)字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)覆蓋網及配套系統(tǒng)。單頻網使用 DS-41頻道，發(fā)送 CCTV-1、2、 4、10、12、13、14、15央視8套標清節(jié)目；多頻網使用DS-14頻道，發(fā)送 CCTV-7（已改為 17）、9、11、 news（更名為 CGTN）央視 4套標清節(jié)目和 FJTV-1、 FJTV-2、FZTV-1、FZTV-3省市本地 4套標清節(jié)目。

1.1 節(jié)傳系統(tǒng)

國家廣播電視無線覆蓋的主要傳輸手段為衛(wèi)星、光纜和數(shù)字微波，各有特點：衛(wèi)星上沒有地方電視節(jié)目源，且存在日凌影響；高山臺站架設光纜成本高，故障節(jié)點多，常有人為和自然因素的意外發(fā)生，檢修時效性偏低；微波通信的特點是視距傳輸，抗災能力強，超過視距后需要通過中繼轉發(fā)。本次節(jié)傳系統(tǒng)設計的核心為實現(xiàn)節(jié)目源的兩路不同路由傳輸：央視 12套節(jié)目通過 CCTV前端系統(tǒng)由衛(wèi)星和國干網兩路傳輸，本地 4套節(jié)目由廣電中心通過光纜和數(shù)字微波傳輸。

（1）主用信源：央視 12套節(jié)目以衛(wèi)星傳輸鏈路為主用，由長樂發(fā)射臺的中星 6A衛(wèi)星天線接收，通過同軸電纜將信號源經功分器分為兩路信號，經 AVS+衛(wèi)星接收解碼器分別輸出一路央視 8套節(jié)目和一路央視 4套節(jié)目。本地 4套節(jié)目以廣電中心微波鏈路為主用，通過數(shù)字微波傳輸至長樂發(fā)射臺，經微波收發(fā)信機解調輸出4套本地節(jié)目傳到 AVS+編轉碼復用器。央視 8套節(jié)目TS1（主）直接送往碼流切換器1；央視 4套節(jié)目送往復用器與本地 4套節(jié)目通過 AVS+編轉碼復用為 TS2（主）送往碼流切換器 2。

（2）備用信源：央視12套節(jié)目通過國干網傳輸至省節(jié)點，與本地 4套節(jié)目在廣電中心匯聚后，通過光纜CATV傳輸至長樂發(fā)射臺，經有線電視大卡機解調輸出 16套電視節(jié)目傳到核心交換機。央視 8套電視節(jié)目通過 AVS+編轉碼復用器并經單頻網適配后輸出一路 TS1（備），送往碼流切換器 1，另外一路央視4套和本地 4套電視節(jié)目通過 AVS+編轉碼復用器后輸出一路 TS2（備），送往碼流切換器 2。

1.2 發(fā)射系統(tǒng)

TS1（主）與 TS1（備）通過碼流智能切換器 1后輸出至 41頻道發(fā)射機，TS2（主）與 TS2（備）通過碼流智能切換器 2后輸出至 14頻道發(fā)射機。由于發(fā)射塔天線數(shù)量的限制，兩臺 1KW數(shù)字電視發(fā)射機通過UHF多工器進行功率合成，采用 SD-50-80-3饋線和 UHF四偶極子電視發(fā)射天線進行地面數(shù)字電視廣播發(fā)射，實現(xiàn)單頻網覆蓋和多頻網覆蓋。系統(tǒng)結構圖如圖 2所示。

圖2 長樂發(fā)射臺地面數(shù)字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)結構圖

2 系統(tǒng)項目實施

地面數(shù)字電視廣播采用 DTMB標準體系，系統(tǒng)視頻編碼采用 AVS+標準，碼率：2.2 Mb/s/套節(jié)目；音頻編碼采用 DRA標準，碼率：128 kb/s/套節(jié)目。在單頻網無線覆蓋中，所有的發(fā)射機都以相同的碼流信號調制，并在相同的時刻以相同的頻率進行發(fā)射，以保證網絡中所有調制器的工作模式保持一致。以央視主用節(jié)目源特點，DS-41頻道單頻網應適配為衛(wèi)星傳輸模式，采用多載波模式 C=3780，幀頭PN945，交織深度 720，F(xiàn)EC編碼效率 0.8，16QAM調制，系統(tǒng)凈荷為 19.251 Mb/s。

2.1 長樂發(fā)射臺前端系統(tǒng)

在長樂發(fā)射臺，通過中星 6A接收的央視 8套和央視4套節(jié)目在 CCTV前端系統(tǒng)已經完成了 AVS+編碼復用；通過光纜和數(shù)字微波接收的數(shù)字電視節(jié)目的視頻格式為 MPEG-2，音頻格式為 MPEG-1。為此，TS2（主）中 4套本地節(jié)目（微波鏈路）的 AVS+編轉碼 +4套央視節(jié)目復用和 TS1/2備路電視節(jié)目的 AVS+編轉碼復用，是臺站前端系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵。

新一代的媒體綜合處理平臺（簡稱 EMR）通過插卡式結構和模塊化設計，集成了 IP輸入輸出、編碼解碼、調制解調、復用、適配等多種功能，可根據數(shù)字電視前端的各種需求靈活配置多種功能板卡。EMR平臺為 1U設備，機框及主控板自帶主控網管接口、 CA接口和4個千兆接口，設備后面板具有 6個無差別功能板卡槽位，可實現(xiàn)個性化定制方案。按系統(tǒng)功能設計，需要用到以下功能板卡：ASI五輸入輸出卡，提供 5個BNC接口，每個接口可以自定義為輸入或者輸出接口； AVS+多路編碼卡，可以對兩路標清數(shù)字視音頻信號進行編碼為相應標準的 TS；單頻網適配卡，提供 5個75 ΩBNC接口，包含一路ASI輸入和兩路 DTMB標準的適配輸出，以及GPS 10 MHz和GPS 1PPS信號輸入。

數(shù)字電視發(fā)射機的輸入端為異步串行接口（ASI）。我臺采用 3臺EMR設備來實現(xiàn)節(jié)目源 AVS+編轉碼復用和 ASI輸出。 EMR1配備2張AVS+多路編碼卡和 1張ASI五輸入輸出卡，實施 4套本地節(jié)目（微波）的 AVS+編轉碼和 4套央視節(jié)目復用（如圖 3所示），輸出 TS2（主）到碼流切換器 2。EMR2配備1張ASI五輸入輸出卡、 4張AVS+多路編碼卡和 1張單頻網適配卡，實施光纜央視 8套AVS+編轉碼復用，單頻網適配后輸出 TS1（備）到碼流切換器 1。 EMR3配備1張ASI五輸入輸出卡，4張AVS+多路編碼卡，實施光纜央視 4套和本地 4套的AVS+編轉碼復用，輸出 TS2（備）到碼流切換器 2。

圖3 TS2（主）電視節(jié)目復用界面

2.2 智能應急切換系統(tǒng)

考慮到系統(tǒng)冗余量，碼流切換器配有 6個ASI接口，實現(xiàn)輸入節(jié)目源 3切1分2輸出。同時搭載智能應急切換系統(tǒng)，實時監(jiān)測主、備、輔三路傳輸流中的碼流故障，出現(xiàn)碼流故障可進行碼流自動 /手動切換和節(jié)目替換等；還可以支持主備兩路信號監(jiān)測與切換，作為二選一切換設備使用。

實踐中，在自動切換模式下，當主用播出信號出現(xiàn)異常情況時，碼流智能切換系統(tǒng)會自動切換到備路信號；當主用信號恢復正常時，碼流智能切換系統(tǒng)會自動切回主用信號。手動切換模式可視情況固定選擇播出信源鏈路，同時碼流切換器具備主路斷電直通功能作為應急保障。

2.3 地面數(shù)字電視無線覆蓋

41頻道和 14頻道發(fā)射機經多工器功率整合后，通過天饋線系統(tǒng)發(fā)射，建成 8套央視數(shù)字節(jié)目的單頻網無線覆蓋和 4套央視 +4套本地電視數(shù)字節(jié)目的多頻網無線覆蓋。通過使用 DTMB標準的數(shù)字電視機頂盒（2015年后生產的國產電視機內置有支持 DTMB的模塊）和外置接收天線，可搜索對應頻道免費收看總計 16套標清數(shù)字電視節(jié)目。

2.4 遠程監(jiān)控系統(tǒng)

構建遠程監(jiān)控系統(tǒng)，在完善地面數(shù)字電視廣播體系和實現(xiàn)發(fā)射臺數(shù)字化、網絡化和智能化建設具有重要的意義。在地面數(shù)字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)的重要節(jié)點進行數(shù)據采集和實時監(jiān)測，快速獲取主要信息，科學開展數(shù)據分析，是確保播出質量和覆蓋效果不可或缺的手段。

多畫面顯示監(jiān)測報警系統(tǒng)如圖 4所示，值班人員能夠及時清晰的知曉我臺廣播電視節(jié)目的信源和播出情況，在處理問題時能夠做到有的放矢。

圖4 多畫面顯示監(jiān)測報警系統(tǒng)（多頻網節(jié)目）

3 幾點經驗分享

在本次成套系統(tǒng)的建設播出中，我們有以下實踐經驗分享。

（1）發(fā)射臺周邊電磁環(huán)境日益復雜，若衛(wèi)星接收的信號質量不佳，可使用窄帶高頻頭或者在高頻頭下方加裝帶通濾波器加以改善。

（2）數(shù)字微波的 IP化升級改造。以往數(shù)字微波系統(tǒng)已經不能滿足廣播電視靈活和高質量的要求，IP微波應用自適應編碼調制技術、具有接口豐富、高帶寬利用率、可靠的端到端業(yè)務管理等多方面特點，是一種部署周期短、成本收益高的信息傳輸手段。我臺 8G頻段IP微波改造后，提高了主用信號源節(jié)傳系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加了 IP微波鏈路的電視節(jié)目源輔路備份，同時為廣電中心遠程監(jiān)控提供業(yè)務支持。隨著市區(qū)高層建筑的不斷聳立，微波天線的選點要謹慎長遠的考慮，方向上應適當避開發(fā)展中的城區(qū)。

（3）有線網絡電視節(jié)目在鄉(xiāng)鎮(zhèn)機房接入點的信號質量不佳，作為地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的信號源前端，往往需要進行信號放大等處理：一是在廣電前端機房增加專業(yè)干線放大器；二是在發(fā)射臺使用無源功分器來優(yōu)化鏈路減少損耗，有源功分器底噪太大不推薦使用。

（4）基于 IP化組網的節(jié)傳系統(tǒng)已經非常成熟，通過EMR設備上自帶主千兆卡，即可進行靈活的功能板卡擴展配置或輸出。數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)使用全 IP組網改造擁有很多優(yōu)點和特性，可使系統(tǒng)架構簡潔明了，網絡系統(tǒng)更加靈活、后期業(yè)務嵌入更加方便，設備連線大幅減少，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。

4 結束語

長樂發(fā)射臺地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)結合了中央和省市地面數(shù)字電視節(jié)目的特點，設計并實施了兩套地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的無線覆蓋，系統(tǒng)方案適用于將來地方節(jié)目地面數(shù)字電視的無線覆蓋建設。地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)具有信息傳播安全可靠、覆蓋面廣、頻率利用率高、建設維護成本低、抗干擾能力強、支持移動便攜接收等特點，系統(tǒng)項目完成以來，穩(wěn)定優(yōu)質播出，用戶免費收看到 16套中央和省市標清數(shù)字電視節(jié)目。

隨著社會和無線通信技術的迅猛發(fā)展，無線頻率資源日益緊張，地面數(shù)字電視廣播在一個模擬電視頻道（8 MHz）可以傳送幾套甚至十幾套電視節(jié)目，解決了地面電視節(jié)目無線覆蓋的發(fā)展瓶頸，又極大的節(jié)省了不可再生的無線頻率資源，推動新一輪電視廣播、無線通信網絡等領域的技術創(chuàng)新，促使信息消費產業(yè)升級，推動社會進步和產業(yè)發(fā)展。