宋明芹

（山東省廣播電視傳輸保障中心，山東 萊陽 265200）

0 引 言

廣播電視省際干線微波電路需要向?qū)?yīng)管轄省內(nèi)各個(gè)骨干發(fā)射臺(tái)提供廣播和電視信號(hào)源，并借助發(fā)射機(jī)裝置進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，構(gòu)成地面無線覆蓋網(wǎng)。在科技持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新背景下，數(shù)字電視、數(shù)字廣播等新型技術(shù)手段開始在全國范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。

1 數(shù)字微波電路IP化技術(shù)改造背景分析

廣播電視微波網(wǎng)主要包括各種支線電路和干線電路等，省際干線包括省會(huì)到全省數(shù)個(gè)地市以及省直骨干發(fā)射臺(tái)微波電路，直線電路包括各個(gè)地市到所屬縣以及發(fā)射臺(tái)微波電路。干線微波電路和微波站為監(jiān)管中心提供了電視廣播節(jié)目相關(guān)監(jiān)測(cè)信號(hào)的基礎(chǔ)傳輸通道，能夠支持各種信號(hào)、參數(shù)、命令等信息的順暢傳輸。我國的廣播電視無線管理中心通過多年的發(fā)展，針對(duì)微波干線電路不斷進(jìn)行改造升級(jí)，使原本的干微波電路其進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成同步數(shù)字系列微波電路，擴(kuò)大了信息傳播容量[1]。

2 數(shù)字微波電路設(shè)計(jì)流程

數(shù)字微波電路工程設(shè)計(jì)主要分為3部分：一是路徑選擇，即需要結(jié)合信號(hào)傳輸需求合理確定天線高度、接收電平、余隙；二是對(duì)信號(hào)頻率進(jìn)行合理配置和極化處理；三是針對(duì)信號(hào)傳輸性能進(jìn)行準(zhǔn)確估算。數(shù)字微波線路相關(guān)性能估算可以進(jìn)一步分成兩種方法：一是立足于系統(tǒng)不可用層面，估算系統(tǒng)相關(guān)中斷率指標(biāo)是否滿足不可用具體要求；二是應(yīng)用各種衰落儲(chǔ)備對(duì)系統(tǒng)中斷率進(jìn)行估算，判斷其是否滿足具體指標(biāo)要求[2]。

3 數(shù)字微波電路設(shè)計(jì)考慮內(nèi)容

3.1 電路設(shè)計(jì)信息元素

數(shù)字微波線路相關(guān)設(shè)計(jì)活動(dòng)中需要考慮以下內(nèi)容：一是傳輸路由信息，涵蓋波道、工作頻段、站址、極化位置、斷面地形、傳輸容量、天線掛高、地物以及饋線長度等；二是各種外部系統(tǒng)影響和干擾，進(jìn)一步采集外部系統(tǒng)干擾源的分布位置坐標(biāo)、饋線長度、信號(hào)發(fā)送功率、極化方式、運(yùn)行波道、天饋線系統(tǒng)以及天線口徑等技術(shù)參數(shù)；三是傳輸電路相關(guān)信號(hào)傳遞的誤碼性能指標(biāo)、越站干擾載干比等基礎(chǔ)指標(biāo)要求；四是微波設(shè)備各種技術(shù)參數(shù)，可以參考各種主流設(shè)備相關(guān)參數(shù)指標(biāo)；五是饋線、天線系統(tǒng)參數(shù)指標(biāo)；六是天線尺寸，結(jié)合相關(guān)性能計(jì)算結(jié)果和目標(biāo)用戶要求進(jìn)行選擇[3]。

3.2 電路設(shè)計(jì)目標(biāo)和方法

數(shù)字微波線路相關(guān)設(shè)計(jì)需要符合電路誤碼性能指標(biāo)，確保擁有充足的平衰落儲(chǔ)備。針對(duì)平衰落儲(chǔ)備，國家通信領(lǐng)域的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中尚未形成明確規(guī)定要求。結(jié)合具體經(jīng)驗(yàn)分析，正常條件下，一跳對(duì)應(yīng)的平衰落儲(chǔ)備應(yīng)超出30 dB。針對(duì)站距低于10 km的陸地環(huán)境，可以適當(dāng)降低標(biāo)準(zhǔn)要求。但對(duì)于站距超出40 km的平原環(huán)境，應(yīng)該盡量超出35 dB。在設(shè)計(jì)中盡量降低設(shè)備運(yùn)行功耗，提升設(shè)備操作的穩(wěn)定性和運(yùn)行可靠性?？刂圃O(shè)備造價(jià)，特別是針對(duì)老舊電路實(shí)施綜合改造時(shí)，蓄電池經(jīng)過多年運(yùn)行，需要重點(diǎn)注意相關(guān)容量要求。由于天線口徑差異會(huì)對(duì)平衰落儲(chǔ)備、誤碼性能指標(biāo)以及空間分集改造因子產(chǎn)生直接影響，因此需要合理調(diào)整天線口徑[4]。

3.3 電路余隙

余隙即微波射線到下方障礙物之間的距離。數(shù)字微波電力線路各個(gè)接力段在綜合考慮K值變化范圍內(nèi)，下方障礙物和電波射線之間存在某種余隙，針對(duì)單一障礙物對(duì)應(yīng)接力段余隙需要滿足基礎(chǔ)要求。如果多障礙物對(duì)應(yīng)接力段余隙值K=Kmin，則障礙物引入對(duì)應(yīng)點(diǎn)波繞射數(shù)值消耗應(yīng)該低于10 dB，保證所接收電平值大于自由空間狀態(tài)下電平值。同時(shí)針對(duì)空間分集接收對(duì)應(yīng)接力段，核心天線路徑預(yù)習(xí)應(yīng)該滿足相關(guān)規(guī)定要求[5]。

3.4 微波頻率

數(shù)字微波相關(guān)通信波道設(shè)計(jì)除了需要綜合考慮電波獨(dú)有的傳播特性（頻帶利用率、雨衰影響等）之外，還需要進(jìn)一步兼顧模擬系統(tǒng)與微波系統(tǒng)共存。通常情況下，數(shù)字微波系統(tǒng)相關(guān)配置頻率接近模擬系統(tǒng)。國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)微波傳輸進(jìn)行了嚴(yán)格定義，包括傳輸速率、最低收發(fā)間隔、波道間隔、相同波道收發(fā)間隔以及中心頻點(diǎn)等內(nèi)容。數(shù)字微波通信系統(tǒng)擁有較快的傳輸速率，普遍選擇多電平調(diào)制，在滿足波道間隔基礎(chǔ)上選擇較低參數(shù)調(diào)制方法，兼顧微波頻率申報(bào)狀況。此外，盡量選擇高頻段傳輸，得到豐富頻點(diǎn)，優(yōu)先設(shè)計(jì)垂直極化傳輸，控制雨衰影響[6]。

4 數(shù)字微波電路IP化改造技術(shù)方案實(shí)踐測(cè)試

4.1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

實(shí)施測(cè)試的主要目的是檢驗(yàn)多生成樹協(xié)議（Multiple Spanning Tree Protocol，MSTP）設(shè)備所構(gòu)建的以太網(wǎng)傳輸通道是否保持良好的可靠性和信息傳輸穩(wěn)定性，其中主要是以IP為基礎(chǔ)的電臺(tái)廣播業(yè)務(wù)信號(hào)傳輸和廣播電視業(yè)務(wù)信號(hào)傳輸。在不同站點(diǎn)間設(shè)置兩種E-LAN形式以太網(wǎng)信號(hào)傳輸通道，兩種信號(hào)傳輸通道分別應(yīng)用各個(gè)GE/FE板中對(duì)應(yīng)LAN口和WAN口進(jìn)行傳輸。其中，通道1主要用來進(jìn)行電視節(jié)目的IP化傳輸，通道2主要用來進(jìn)行電臺(tái)廣播節(jié)目的IP化傳輸。

對(duì)應(yīng)傳輸站點(diǎn)分別設(shè)置一臺(tái)MSTP設(shè)備，山站設(shè)置兩臺(tái)MSTP設(shè)備。以太網(wǎng)通道1承載了廣播電視節(jié)目的IP化信號(hào)，通過開通相關(guān)信號(hào)傳輸通道，電視節(jié)目利用IP化視頻編碼器將傳輸信號(hào)順利轉(zhuǎn)換成IP信號(hào)并傳輸至MSTP設(shè)備對(duì)應(yīng)GE板卡相關(guān)FE1接口中。以太網(wǎng)2傳輸通道承載了電臺(tái)廣播的IP化音頻信號(hào)，在信號(hào)接收終點(diǎn)利用IP音頻編碼器將傳輸信號(hào)轉(zhuǎn)換成IP信號(hào)流后傳輸至終端MSTP接收設(shè)備對(duì)應(yīng)GE板卡FE2接口中。各個(gè)站點(diǎn)在相關(guān)業(yè)務(wù)信號(hào)接收中，主要利用GE/FE板二層交換模式促進(jìn)相關(guān)業(yè)務(wù)持續(xù)朝下游傳遞。

4.2 測(cè)試流程

連接好各種測(cè)試網(wǎng)絡(luò)裝置后，按流程開始測(cè)試。首先開通以太網(wǎng)通道1，通過視頻編碼器傳輸一組電視節(jié)目IP化視頻源，全面觀察視頻解碼器能否正常傳輸電視節(jié)目相關(guān)視頻信號(hào)，判斷是否存在波紋和馬賽克等現(xiàn)象。合理增設(shè)一組電視節(jié)目IP化信號(hào)源，全面觀察監(jiān)測(cè)解碼器對(duì)應(yīng)電視信號(hào)輸出狀態(tài)。其次合理設(shè)計(jì)開通以太網(wǎng)信號(hào)傳輸通道2，同時(shí)傳輸廣播節(jié)目信號(hào)源和電視節(jié)目信號(hào)源，應(yīng)用廣播解碼器和電視解碼器對(duì)相關(guān)節(jié)目信號(hào)傳輸狀態(tài)進(jìn)行全面觀察。如果發(fā)現(xiàn)電視節(jié)目視頻相關(guān)傳輸信號(hào)產(chǎn)生各種故障或不正?，F(xiàn)象，可以適當(dāng)降低電視節(jié)目IP化信號(hào)視頻源帶寬，減少節(jié)目套數(shù)或借助編碼器進(jìn)行合理調(diào)制。全面觀測(cè)在帶寬調(diào)整后相關(guān)視頻解碼器IP信號(hào)傳輸中的視頻信號(hào)波動(dòng)狀況，同時(shí)將信號(hào)傳播中的相關(guān)臨界帶寬準(zhǔn)確記錄下來，為后續(xù)分析提供依據(jù)[7]。

4.3 測(cè)試結(jié)果

經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，最終結(jié)果如表1、表2所示。

表1 系統(tǒng)測(cè)試

表2 信號(hào)源檢測(cè)

通過數(shù)月的微波電路測(cè)試和試運(yùn)行，針對(duì)數(shù)字微波實(shí)施信號(hào)IP化改造后，能夠有效支持廣播電視節(jié)目信號(hào)實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定傳輸。

5 數(shù)字微波電路IP化改造技術(shù)優(yōu)勢(shì)解析

數(shù)字微波實(shí)施IP化改造后能夠滿足多種業(yè)務(wù)的接口連接要求，進(jìn)一步提供千兆以太網(wǎng)（Gigabit Ethernet，GE）、快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet，F(xiàn)E）等多種類型業(yè)務(wù)接口，同時(shí)兼容同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）微波電路原有的各項(xiàng)業(yè)務(wù)，包括STM-4業(yè)務(wù)、STM-1業(yè)務(wù)以及E1業(yè)務(wù)等。針對(duì)業(yè)務(wù)傳輸相關(guān)IP數(shù)據(jù)包實(shí)施全面封裝，采取字節(jié)同步等措施將封裝后的IP數(shù)據(jù)包直接映射于SDH同步凈荷封裝（Synchronous Payload Envelope，SPE）內(nèi)，按照各次群對(duì)應(yīng)線速率支持信號(hào)的連續(xù)傳輸。實(shí)施IP化改造后，數(shù)字微波電路能夠和SDH系統(tǒng)之間順暢對(duì)接，和光纖、衛(wèi)星等共同構(gòu)成安全可靠的信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高微波干線綜合利用率。應(yīng)用IP方式開展傳輸操作，只需利用虛擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)區(qū)分，并為擴(kuò)展業(yè)務(wù)流分配相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)即可。微波傳輸模式下?lián)碛懈叩膸捓寐?，能夠提升整個(gè)系統(tǒng)分配的靈活性，并針對(duì)單一業(yè)務(wù)實(shí)施限速帶寬保護(hù)[8]。

數(shù)字微波電路經(jīng)過IP化改造后，相關(guān)IP業(yè)務(wù)形成自適應(yīng)調(diào)制模式。隨著信號(hào)傳輸基礎(chǔ)條件改變，對(duì)具體調(diào)制方式進(jìn)行自動(dòng)靈活調(diào)整，在產(chǎn)生衰落儲(chǔ)備降低條件下，減少調(diào)制階數(shù)量，保障核心業(yè)務(wù)順暢傳輸。實(shí)施IP化改造能夠使整個(gè)數(shù)字微波電路擁有更高的集成化水平，在結(jié)束IP化改造后，無需借助虛擬網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)輔助區(qū)分辨別，只需一個(gè)網(wǎng)線便能夠?qū)崿F(xiàn)全部信號(hào)的連接傳輸[9]。借助健全、完善的預(yù)警系統(tǒng)能夠提供實(shí)時(shí)預(yù)警信息和警報(bào)記錄，方便全面統(tǒng)計(jì)分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，做好設(shè)備系統(tǒng)維護(hù)工作[10]。

6 結(jié) 論

在信息傳輸技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展背景下，結(jié)合具體案例解析數(shù)字微波電路的IP化改造設(shè)計(jì)。通過詳細(xì)信息數(shù)據(jù)解析微波鏈路實(shí)施IP化改造的優(yōu)勢(shì)并進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，結(jié)果表明改造后的數(shù)字微波電路能夠充分滿足電視廣播節(jié)目的多元化建設(shè)要求，提高廣播電視信號(hào)整體傳輸質(zhì)量。