曹 健

（南京廣播電視集團 電視播出部，江蘇 南京 210001）

現(xiàn)階段地面電視面臨數(shù)模同播，頻率資源緊張，一定程度上制約了地面數(shù)字電視[1]的發(fā)展；然而，關(guān)閉地面模擬電視后，頻率資源得到有效釋放，廣電又將面臨如何科學有效利用頻譜資源的課題。

廣電無線傳輸和覆蓋以下行見長，點對多點，高帶寬、廣覆蓋，建設(shè)成本和維護成本低；但缺乏有效的上行能力，雙向傳輸和互動實現(xiàn)困難，廣電無線上行和雙向傳輸能力不足，從而使得電信行業(yè)3G、4G、微信、微博等應(yīng)用有機會向廣電行業(yè)滲透。

南京廣電集團與南京寬慧無線網(wǎng)絡(luò)通信有限公司、中科院相關(guān)單位合作，利用廣電U波段白頻譜資源，運用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MiWAVE技術(shù)和設(shè)備構(gòu)建南京城域?qū)拵o線多媒體雙向傳輸網(wǎng)，開展相關(guān)實驗。目前，除應(yīng)用在南京廣電集團日常新聞直播欄目和突發(fā)事件新聞現(xiàn)場回傳外，也作為南京無線城域網(wǎng)專網(wǎng)運用在城市交通、公安、城市衛(wèi)生等行業(yè)。下一步將應(yīng)用于2014年在南京舉行的第二屆世界青奧會中。

南京作為國家公布的首批三網(wǎng)融合[2]試點城市，南京廣電集團一直積極探索和尋找合適的切入點。在三網(wǎng)融合背景下，利用廣電頻譜資源，將下行和上行傳輸有機結(jié)合，構(gòu)建廣電無線寬帶雙向傳輸網(wǎng)絡(luò)，作為NGB-W[3]的發(fā)展方向，具有前瞻性和探索性，將是廣電行業(yè)未來發(fā)展的希望，有著廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。

1 系統(tǒng)平臺介紹

1.1 系統(tǒng)簡介

基于南京城域廣電白頻譜感知和資源利用，采用中科院具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MiWAVE技術(shù)和設(shè)備來構(gòu)建寬帶無線雙向接入網(wǎng)絡(luò)（見圖1），其中，MiWAVE系列基站建設(shè)完成對南京主城區(qū)的覆蓋；微基站或直放站等無線設(shè)備的補點建設(shè)，解決角落、停車場等主基站覆蓋的死角，以達到覆蓋移動車輛在南京主城區(qū)區(qū)大部分地區(qū)活動范圍的目標。

由于系統(tǒng)規(guī)模大，采取分步投資與建設(shè)的方案，從2011年開始，截至2013年6月，共建成基站38個（見圖2），實現(xiàn)了長江和繞城高速所圍成的南京主城區(qū)約700 km2中90%面積的廣覆蓋（見圖3）。目前已完成38個基站和核心網(wǎng)建設(shè)，投入廣電業(yè)務(wù)和其他行業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用的實驗。

1.2 系統(tǒng)平臺簡介

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)從邏輯上劃分為應(yīng)用平臺、核心網(wǎng)、接入網(wǎng)、終端4個層次。

圖1 南京無線雙向傳輸網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)平臺示意圖

圖2 南京無線雙向?qū)嶒灳W(wǎng)基站分布圖（截圖）

圖3 南京城域覆蓋效果測試情況（截圖）

1.2.1 應(yīng)用平臺

應(yīng)用平臺包括一個運管中心和應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，其設(shè)備包括各種應(yīng)用服務(wù)器及業(yè)務(wù)控制系統(tǒng)，如視頻監(jiān)控服務(wù)器、視頻會議服務(wù)器、授權(quán)訪問終端、視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)、多路解碼器、視頻交換矩陣、視頻會議系統(tǒng)、電視墻等。用于具體應(yīng)用業(yè)務(wù)（如視頻業(yè)務(wù)）的訪問和調(diào)度，滿足在移動情況下的新聞直播、應(yīng)急指揮、安全保障等業(yè)務(wù)應(yīng)用要求。

運管中心作為城域網(wǎng)的動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提。

應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)是整個系統(tǒng)對外提供服務(wù)的基礎(chǔ)，其設(shè)備根據(jù)需要可以集中放置或分布放置。一般放置有大型電視墻，實時顯示由矩陣切換的多路城市動態(tài)圖像，可實時瀏覽前端各終端上傳的實時圖像，并可將重要圖像數(shù)字化存儲錄像。

目前已實現(xiàn)對南京市內(nèi)24個主要交通路口的動態(tài)圖像實時監(jiān)控。

1.2.2 核心網(wǎng)

利用南京廣電網(wǎng)絡(luò)公司南京城域光網(wǎng)平臺構(gòu)建本系統(tǒng)所需的核心網(wǎng)絡(luò)。核心網(wǎng)部分需要根據(jù)具體應(yīng)用規(guī)模和設(shè)備分布配置適當?shù)慕粨Q機和路由器以及相應(yīng)的光接入口，現(xiàn)有4臺核心路由器，分別部署于南京廣電網(wǎng)絡(luò)的城東、城南、城西、城北等4個光網(wǎng)核心節(jié)點。核心網(wǎng)與接入網(wǎng)的連接通過網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)，網(wǎng)關(guān)可對所有基站設(shè)備進行資源配置。

1.2.3 接入網(wǎng)

該接入網(wǎng)包括MiWAVE系列化基站以及與核心網(wǎng)相連接的接入網(wǎng)關(guān)。MiWAVE系統(tǒng)作為無線寬帶多媒體業(yè)務(wù)的接入網(wǎng)絡(luò)，提供雙向承載通道。只要有核心網(wǎng)光纖接入口的地方，就可以架設(shè)MiWAVE基站，同時，在沒有光纖資源的地方，也可以用微波中繼作為數(shù)據(jù)回傳的一種手段。

無線寬帶接入基站采用宏蜂窩覆蓋方式布置與目標區(qū)域中，主要采用3扇區(qū)應(yīng)用模式，可以支持異頻和同頻組網(wǎng)方式。每個基站采用100 MHz以上寬頻天線和發(fā)射設(shè)備，采用TDD雙工方式，每個基站由2個上行通道、1個下行通道組成，上下行共用1個信道，按照時分的工作模式共用，在上下行比例分配可調(diào)，MiWAVE系統(tǒng)支持多種不同的配置，目前設(shè)定為17∶30（以上行為主）、突出和彌補廣電無線上行能力。每個基站功率等級10 W以下連續(xù)可調(diào)。

1.2.4 終端

該系統(tǒng)方案中的終端側(cè)主要包括無線寬帶接入終端設(shè)備以及與業(yè)務(wù)應(yīng)用相配套的外圍設(shè)備，如攝像機、網(wǎng)絡(luò)攝像機、視頻會議終端、上網(wǎng)本、WiFi手機等。終端內(nèi)部可以集成國內(nèi)主流廠家的編碼模塊，以直接連接模擬攝像機提供圖像上傳，也可以選擇外接前端設(shè)備（包括網(wǎng)絡(luò)攝像機、WiFi攝像機或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器+模擬攝像機）的方式應(yīng)用于實際業(yè)務(wù)。終端內(nèi)置的編碼模塊缺省采用壓縮性能最好的H.264進行音視頻壓縮，結(jié)合系統(tǒng)本身較高的鏈路預(yù)算，確保在不同的應(yīng)用場景都有好的信號質(zhì)量，提供CIF到D1畫質(zhì)的視頻圖像。根據(jù)圖像的變化情況和對清晰度、分辨率的不同要求可提供從128 kbit/s～3 Mbit/s不等的碼流。

MiWAVE終端用于和MiWAVE基站保持連接，進行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。車載終端滿足南京城域新聞移動車上的應(yīng)用，移動單兵適用于前方記者機動靈活的現(xiàn)場信號采集，回傳移動單兵或車載終端，將新聞現(xiàn)場信號通過就近基站匯入接入網(wǎng)，通過核心交換網(wǎng)送至南京廣電集團播控中心機房，由播控中心矩陣調(diào)度到各頻道演播室。

采用車載終端結(jié)合無線AP（WiFi，可選擇支持WAPI的設(shè)備）的方式向附近的新聞工作人員提供便捷的WiFi系列網(wǎng)絡(luò)接入；將來該無線多媒體網(wǎng)絡(luò)若有可能向公眾拓展應(yīng)用，則MiWAVE+WiFi AP的方式可解決新技術(shù)接納現(xiàn)有終端的問題，為寬帶無線多媒體網(wǎng)絡(luò)提供不同于其他技術(shù)的公眾用戶發(fā)展策略。

2 涉及的部分關(guān)鍵技術(shù)

2.1 結(jié)合地理信息（CIS）進行南京城域白頻譜資源分析

通過對南京城區(qū)若干典型區(qū)域的頻譜檢測，初步掌握了一些基本特征?？傮w來說比較復雜，存在信道差異、地區(qū)差異、方向差異、時間差異等情況。主要測試和分析內(nèi)容包括：

1）不同頻段、同一時間、同一地點、同一方向的頻譜存在的差異；

2）同一頻段、同一時間、不同地點、同一方向的頻譜存在的差異；

3）同一頻段、同一時間、同一地點、不同方向的頻譜存在的差異；

4）同一頻段、不同時間、同一地點、同一方向的頻譜存在的差異。

2.2 特定區(qū)域白頻譜資源的感知和頻譜利用技術(shù)

鑒于白頻譜隨時間變化的特性，往往有些信道在2/3以上的時間段是可用的，但是在剩下的1/3時間內(nèi)，卻存在較強的干擾，難以直接利用。如果具備動態(tài)感知能力，則可以及時掌握到這些資源的動態(tài)信息，結(jié)合動態(tài)頻譜資源調(diào)度與管理，進一步提升白頻譜的利用效率。下一步的發(fā)展模式是頻譜的動態(tài)感知能力和動態(tài)頻譜資源調(diào)度與管理。

2.3 干擾子載波扣除、抑制帶內(nèi)窄帶干擾能力

采用MiWAVE技術(shù)可以在啟動及運行過程中實時檢測帶內(nèi)的其他頻率分量，倘若存在非自身頻率，則分析并量化其信號情況（幅度、位置等）。根據(jù)分析結(jié)果，自適應(yīng)調(diào)整空口子頻帶分配，刻意避讓非自身信號所用子頻帶。針對帶內(nèi)特定規(guī)律的窄帶干擾信號，可以通過扣除相應(yīng)子載波的方式實現(xiàn)干擾抑制，使得系統(tǒng)能夠在具有較強帶內(nèi)窄帶干擾的電磁環(huán)境中工作（見圖4）。

圖4 基站設(shè)備子載波扣除界面（截圖）

2.4 頻譜的非對稱利用

對于白頻譜的特性，期望整齊地規(guī)劃出成對的頻段以適應(yīng)頻分復用（FDD）的通信系統(tǒng)是不現(xiàn)實的，因此需要采用能夠?qū)︻l譜進行非對稱利用的時分復用（TDD）系統(tǒng)。時分復用系統(tǒng)還有其他好處：一是上下行信道的對稱性對信道估計的幫助；二是基站間完全同步，可避免基站與基站之間信號的相互干擾。

3 相關(guān)廣電應(yīng)用簡介

3.1 信號上行傳輸單兵測試效果

信號上行傳輸單兵測試效果如圖5所示。

圖5 信號上行傳輸單兵測試效果

應(yīng)用于新聞現(xiàn)場信號回傳。采用1 080p高清網(wǎng)絡(luò)相機，占用帶寬2 Mbit/s，實時碼流為2 Mbit/s，可清晰顯示當場情景全貌。

3.2 重點交通路口實時監(jiān)控

交通路口實時監(jiān)控如圖6所示。

目前可監(jiān)控南京市24個重點交通路口的實時交通信息，應(yīng)用于南京廣電集團每天生活頻道“城市晚高峰”、18頻道“標點”等新聞節(jié)目直播中。

4 結(jié)束語

圖6 交通路口實時監(jiān)控

NGB-W標準還未確定，采用組網(wǎng)技術(shù)MiWAVE系統(tǒng)存在風險和利益并存的情況，但目前市場情況不容等待，隨著幾大通信運營商3G業(yè)務(wù)的成熟和4G牌照的發(fā)放，使得廣電面臨困局。此項目在承載南京廣電相關(guān)業(yè)務(wù)的同時，可作為南京NGB無線系統(tǒng)標準試驗城域外場基地，為NGB-W技術(shù)標準和行業(yè)政策提供實地驗證。

[1] 劉宏學.地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)組成與維護[J].有線電視技術(shù)，2013（2）：56-58.

[2] 吳云松，趙曉平，董雪.三網(wǎng)融合下的廣播電視業(yè)務(wù)拓展策略研究[J].電視技術(shù)，2013，37（8）：27-28.

[3] 李孟玲，薛劍，聶釗，等.NGB接入網(wǎng)設(shè)備集成平臺[J].電視技術(shù)，2011，35（16）：68-69.