袁林宏 江蘇省廣播電視總臺

1.引言

江蘇交通廣播網(wǎng)（應急廣播）使用中星6B的衛(wèi)星信號作為全省覆蓋站點的同步廣播信號源，站點接收的衛(wèi)星信號易受到惡劣天氣（雨雪）和日凌等因素的影響而造成大面積停播。同時，隨著城市規(guī)模的不斷擴大，城市內無線電頻譜環(huán)境越來越復雜，有些不知來源的無線電干擾源會干擾到衛(wèi)星下行傳輸鏈路，站點接收信號時會受到電磁干擾而造成卡頓甚至無法正常解碼。并且，干擾源的類型多，呈現(xiàn)一定的隨機性和不固定性，有時無法在短時間內有效排除。

根據(jù)國家新聞出版廣電總局第62號令《廣播電視安全播出管理規(guī)定》及實施細則中的相關要求，為進一步提高覆蓋站點的安全保障等級，江蘇臺在采用衛(wèi)星傳輸節(jié)目信號的基礎上，與運營商合作，租用運營商的10M/MSTP專用鏈路傳輸廣播音頻信號，建立第二路廣播信號源傳輸通道，作為江蘇廣播全省覆蓋站點的主用同步廣播節(jié)目信號。同時發(fā)射臺站的監(jiān)控數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心的服務器之間的數(shù)據(jù)交換也通過該鏈路實現(xiàn)。信號傳輸方案主要包括三方面內容。一是在省電臺傳輸機房與全省30個覆蓋站點之間建立專線傳輸通道；二是在省電臺傳輸機房建設節(jié)目信號同步編碼平臺；三是在全省30個覆蓋站點，完成江蘇交通廣播與音樂廣播節(jié)目信號同步解碼系統(tǒng)的建設，并完成覆蓋網(wǎng)絡整體的同步組網(wǎng)調試。

2.專線傳輸路由建設方案

MSTP（Multi-service Transport Platform）即多業(yè)務傳輸平臺，基于SDH平臺將以太網(wǎng)、ATM、POS等多種技術進行有機融合，將多種業(yè)務進行匯聚并進行有效地適配，使用UDP傳輸層協(xié)議，實現(xiàn)多業(yè)務的綜合接入和傳送。UDP是一個無連接協(xié)議，傳輸數(shù)據(jù)之前源端和終端不建立連接。它想傳送時就簡單地去抓取來自應用程序的數(shù)據(jù)，并盡可能快地把它放到網(wǎng)絡上。在發(fā)送端，UDP傳送數(shù)據(jù)的速度僅受應用程序生成數(shù)據(jù)的速度、計算機的能力和傳輸帶寬的限制；在接收端，UDP把每個消息段放在隊列中，應用程序每次從隊列中讀一個消息段。由于傳輸數(shù)據(jù)不建立連接，也就不需要維護連接狀態(tài)，包括收發(fā)狀態(tài)等。因此，一臺服務機可同時向多個客戶機傳輸相同的消息。

專線同步傳輸路由建設內容主要是在電臺傳輸機房和全省30個發(fā)射臺站之間提供端到端的通道服務。專線傳輸網(wǎng)絡采用星型，點到多點雙向傳輸模式。方案中需要提供兩個獨立的傳輸通道：雙向碼流通道和雙向數(shù)據(jù)通道。其中，雙向碼流通道的下行通道（節(jié)目傳輸）實現(xiàn)省電臺至30個發(fā)射臺站之間的廣播節(jié)目信號的傳輸；雙向碼流通道的上行通道實現(xiàn)將各市、縣監(jiān)控和數(shù)據(jù)業(yè)務傳送至省電臺傳輸機房。

由于調頻同步廣播系統(tǒng)要求節(jié)目音頻信號的傳輸路徑時間延遲量穩(wěn)定，且在經(jīng)過同步編、解碼器后實現(xiàn)路徑時延自動補償，故要求運營商提供的10M/MSTP帶寬為核心層帶寬獨享、不受網(wǎng)絡風暴等其他因素的影響。專線傳輸路由建設方案見圖1。

3.同步編碼方案

基于“延時自動同步”技術的調頻同步廣播系統(tǒng)，由延時自動同步數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)和全數(shù)字激勵器組成。其中延時自動同步數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心，由IP同步編碼器、IP同步解碼器和GPS頻標發(fā)生器3種核心設備構成。

同步編碼平臺中的IP同步編碼器完成四套廣播節(jié)目的數(shù)字音頻的壓縮編碼，把音頻信號以及監(jiān)控數(shù)據(jù)轉化為IP數(shù)據(jù)包。信號在經(jīng)過轉換后，統(tǒng)一以IP數(shù)據(jù)包的形式使用以太網(wǎng)技術進行傳輸，實現(xiàn)傳輸方案的全IP化。在編碼時插入由衛(wèi)星時標設備提供的高穩(wěn)時碼，用于同步解碼器的時標，保證任意兩臺音頻解碼的音頻輸出時間軸精度不劣于1us。四套廣播的音頻信號分別輸入到對應的IP同步編碼器，輸入的數(shù)字音頻信號支持AES規(guī)范，采樣率32k/44.1k/48k (接口XLR )。輸入的模擬音頻信號支持平衡輸入方式（接口XLR )。IP同步編碼器輸出IP 碼流(采用TS over IP的UDP輸出，支持包含源地址的三層組播，接口RJ45 )和E1信號(符合G.703標準,接口75歐BNC )。同步基準使用GPS標頻發(fā)生器輸出的1pps和10MHz輸入到IP編碼器，接口為BNC。四臺IP（同步）編碼器輸出的四路IP碼流經(jīng)網(wǎng)絡交換機復用后，通過運營商提供的MSTP核心專網(wǎng)傳輸鏈路傳輸?shù)礁鱂M發(fā)射站點。廣播節(jié)目信號編碼平臺見圖2。

圖1 專線傳輸路由建設方案

4.同步廣播節(jié)目信號解碼方案

圖2 廣播節(jié)目信號編碼平臺

在每個發(fā)射站點，復用后的IP碼流通過網(wǎng)絡交換機分別送給四臺IP同步解碼器輸入端口（RJ45)，完成下行碼流的解復用、音頻（同步）解碼。GPS標頻發(fā)生器輸出的1pps和10MHz輸入到IP解碼器，GPS標頻發(fā)生器輸出的F1和F2輸入到同步激勵器，實現(xiàn)調頻同步廣播網(wǎng)內的同步發(fā)射機的頻率、相位同步。同步解碼器將根據(jù)AES音頻數(shù)據(jù)流中的時標信號和本地GPS基準源的1PPS信號，實時測量傳輸鏈路延時，并對解碼后的數(shù)字音頻進行延時自動補償。

IP解碼器輸出的數(shù)字音頻信號（數(shù)字接口XLR)，作為發(fā)射站點中同步激勵器的主用信號源。同時，站點上接收的衛(wèi)星傳輸鏈路作為備用信號源。當主用信號因故中斷時，通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)操作激勵器切換到備用信號源，以確保發(fā)射機音頻信號不間斷播出。廣播節(jié)目信號解碼方案見圖3。

5.同步效果調試

建設FM同步廣播網(wǎng)要取得良好的同步效果，必須周密設計技術系統(tǒng)中的三個主要關鍵參數(shù)。一是保證音頻傳輸通道的時延差穩(wěn)定；二是解碼設備完成解碼后音頻信號的幅度值保持一致；三是合理規(guī)劃各基站EPR(有效發(fā)射功率)，應保證相干區(qū)場強值達到42dBuV/m。

本案中通過提高GPS信號的穩(wěn)定和高精度，保證音頻傳輸通道的時延差穩(wěn)定；采用性能優(yōu)良的同步激勵器，保證發(fā)射頻率的精度和穩(wěn)定度達到要求，可消除兩站點間因相對頻偏造成的同頻差拍聲和相位差失真；采用數(shù)字音頻信號傳輸，可準確控制音頻信號的幅度，消除不同站點間因調制度差而衍生的噪聲。

在完成技術系統(tǒng)設備安裝調試后，選取任意相鄰的兩個發(fā)射站點，準確測試和采集音頻信號之間的的時延差參數(shù)，調整同步激勵器中時延量。采用路測方式，詳細記錄收測路線上的主觀收聽效果、地理信息及相關發(fā)射點設備的運行數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)分析，準確控制發(fā)射點激勵器的延時量、調制度值，可保證同步效果長期穩(wěn)定，兩個相鄰發(fā)射點形成的3dB干擾區(qū)內收聽效果可不低于4分。

圖3 廣播節(jié)目信號解碼方案

6.結束語

本案中使用的組網(wǎng)方式可以實現(xiàn)一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信，可以充分滿足廣播節(jié)目信號穩(wěn)定可靠傳輸?shù)男枨蟆ｍ椖拷ㄔO過程中，根據(jù)運營商的光纖資源情況和發(fā)射站點的機房條件，充分考慮利用現(xiàn)有資源，可在滿足業(yè)務需要的前提下選擇靈活的組網(wǎng)方案。在設備選型時，充分考慮MSTP產(chǎn)品對不同業(yè)務的支持方式，充分測試MSTP產(chǎn)品是否適用于運營商的應用環(huán)境，同時解決新建系統(tǒng)與現(xiàn)有監(jiān)控網(wǎng)絡的互聯(lián)互通問題。目前，依靠現(xiàn)有技術條件和運營商的可靠服務，廣電行業(yè)使用MSTP設備傳輸同步廣播信號，可以充分保證同步廣播信號的質量。