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        廣播電視地面無線數(shù)字化覆蓋工程混合組網(wǎng)模式研究

        2023-03-07 10:02:26
        電視技術(shù) 2023年1期

        劉 穎

        (遼寧省廣播電視丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái),遼寧 丹東 118100)

        0 引 言

        遼寧省丹東市地面無線數(shù)字化覆蓋體系已基本建成,形成地面無線廣播和有線電視網(wǎng)絡(luò)為主,直播衛(wèi)星為輔的地面數(shù)字電視廣播發(fā)展格局。丹東市鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)地面無線數(shù)字化覆蓋工程采用單頻網(wǎng)、多頻網(wǎng)混合組網(wǎng)模式,實(shí)現(xiàn)了丹東地區(qū)電視節(jié)目的地面無線數(shù)字化覆蓋。丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)混合組網(wǎng)的工程案例,能夠?yàn)槠渌貐^(qū)地面無線數(shù)字化覆蓋工程的開展提供可供參考的建議。

        1 地面數(shù)字電視廣播及組網(wǎng)模式

        1.1 地面數(shù)字電視廣播

        地面數(shù)字電視廣播(Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting,DTMB)是我國結(jié)合自身廣播體系發(fā)展現(xiàn)狀自主研發(fā)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),頒布于2006年,是第4個(gè)數(shù)字電視國際標(biāo)準(zhǔn),具備多套高標(biāo)清節(jié)目傳輸、抗干擾能力突出、安全穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)[1]。2020年12月,我國地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)全面建成,標(biāo)志著我國地面數(shù)字廣播電視時(shí)代的到來。

        1.2 地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)

        單頻網(wǎng)(Single Frequency Network,SFN)是通過多個(gè)不同地點(diǎn)、同步狀態(tài)發(fā)射機(jī)組成的地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)絡(luò),確保不同的發(fā)射機(jī)在相同頻率發(fā)射相同的射頻信號(hào),達(dá)到對(duì)特定服務(wù)區(qū)域的可靠覆蓋[2]。地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)由單頻網(wǎng)適配系統(tǒng)、單頻網(wǎng)節(jié)目分配系統(tǒng)以及單頻網(wǎng)發(fā)射系統(tǒng)三部分組成,如圖1所示。

        圖1 地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)

        單頻網(wǎng)是我國地面數(shù)字電視廣播主要采用的組網(wǎng)模式。2020年,國家廣播電視總局發(fā)布《基于IP傳輸?shù)牡孛鏀?shù)字電視廣播單頻網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》,明確提出了單頻網(wǎng)組網(wǎng)的系統(tǒng)描述、技術(shù)要求及測(cè)量方法。地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)也為各地方地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)組網(wǎng)提供了理論與技術(shù)支持。

        1.3 地面數(shù)字電視廣播多頻網(wǎng)

        多頻網(wǎng)(Multi-Frequency Network,MFN)通過多個(gè)無線射頻通道來傳輸同一個(gè)節(jié)目的射頻信號(hào)。多頻網(wǎng)由前端系統(tǒng)、適配器、傳輸網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射機(jī)、多工器以及發(fā)射天線等組成[3],如圖2所示。

        圖2 地面數(shù)字電視廣播多頻網(wǎng)結(jié)構(gòu)

        隨著地面數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)的發(fā)展,多頻網(wǎng)對(duì)頻譜資源的需求較高,頻譜資源短缺問題成為廣播電視臺(tái)需要考慮的問題。因此,廣播電視地面無線數(shù)字化覆蓋主要采用單頻網(wǎng)組網(wǎng)模式。

        2 鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)混合組網(wǎng)模式案例

        2.1 總體技術(shù)方案

        丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)發(fā)射機(jī)房建設(shè)在鳳凰山攢云峰頂,播出20套地面數(shù)字電視、4套調(diào)頻廣播及1套數(shù)字調(diào)頻廣播。地面無線數(shù)字化覆蓋工程的建設(shè),采用單頻網(wǎng)與多頻網(wǎng)混合組網(wǎng)模式進(jìn)行傳輸覆蓋,結(jié)構(gòu)如圖3所示,目前已形成應(yīng)急廣播、衛(wèi)星接收、數(shù)字微波傳輸、光線傳輸、地面數(shù)字電視及調(diào)頻廣播為一體的現(xiàn)代化綜合轉(zhuǎn)播臺(tái)。丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)地面無線數(shù)字化覆蓋工程以《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》《VHF/UHF頻段地面數(shù)字電視廣播頻率規(guī)劃準(zhǔn)則》《地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)實(shí)施指南》《地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),兼顧不同節(jié)目的廣播電視節(jié)目地面覆蓋需求,采用單頻網(wǎng)、多頻網(wǎng)混合組網(wǎng)覆蓋模式[4]。具體改造建設(shè)方案包括前端系統(tǒng)改造升級(jí)、數(shù)字微波傳輸網(wǎng)改造升級(jí)、發(fā)射系統(tǒng)改造升級(jí)、天饋線系統(tǒng)改造升級(jí)。通過各系統(tǒng)改造升級(jí),完成丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)單頻網(wǎng)、多頻網(wǎng)混合組網(wǎng)工程。

        圖3 單頻網(wǎng)、多頻網(wǎng)混合組網(wǎng)模式結(jié)構(gòu)

        單頻網(wǎng)與多頻網(wǎng)混合組網(wǎng)模式能夠兼顧兩種組網(wǎng)模式的優(yōu)點(diǎn),有效兼顧中央、省級(jí)、市級(jí)電視節(jié)目的地面覆蓋,保障地面數(shù)字電視廣播節(jié)目傳輸質(zhì)量與安全性,實(shí)現(xiàn)所轄區(qū)域的廣播電視地面無線覆蓋。

        2.2 前端系統(tǒng)

        丹東市總前端系統(tǒng)將3路共20套中央及遼寧本地節(jié)目(新聞、生活、公共、問題、綜合影視、少兒等頻道)AVS+編碼復(fù)用,生成傳送碼流,通過IP微波傳輸鏈路,鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)將本地節(jié)目與丹東市總前端系統(tǒng)節(jié)目復(fù)用,送給各發(fā)射轉(zhuǎn)播臺(tái)站進(jìn)行發(fā)射[5]。前端系統(tǒng)的改造包括前端光纖鏈路和傳輸編碼設(shè)備,通過丹東市總前端機(jī)房光纖鏈路改造、信源接引及重新編碼調(diào)制等,使丹東市鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)具備多頻網(wǎng)發(fā)射、單頻網(wǎng)發(fā)射能力,完成遼寧17頻道、中央19頻道、中央47頻道等節(jié)目的地面無線覆蓋。

        2.3 數(shù)字微波傳輸網(wǎng)

        丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)地面無線數(shù)字化覆蓋工程要與遼寧省廣播電視無線發(fā)射臺(tái)站連接,在建設(shè)過程中充分考慮了數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的整體性與可拓展性。單頻網(wǎng)、多頻網(wǎng)混合組網(wǎng)模式的數(shù)字微波傳輸選擇有準(zhǔn)同步數(shù)字體系(Plesiochronous Digital Hierarchy,PDH)、同 步 數(shù) 字 體 系(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)、互 聯(lián) 網(wǎng) 協(xié) 議(Internet Protocol,IP)等傳輸協(xié)議[6]。傳輸鏈路選擇以數(shù)字微波傳輸網(wǎng)為主,由丹東市生成TS傳送碼流,通過TS-IP適配器轉(zhuǎn)換后傳輸至鳳城市廣播電視臺(tái)進(jìn)行復(fù)用,再經(jīng)單頻網(wǎng)適配器適配后由微波鏈路傳送至鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)各發(fā)射臺(tái)站。丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)采用基于IP傳輸?shù)牡孛鏀?shù)字電視廣播單頻網(wǎng)組網(wǎng)發(fā)射系統(tǒng),結(jié)構(gòu)如圖4所示,由ASI-IP適配器形成IP流,通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸后,接收端IP-ASI適配器復(fù)原TS碼流。在丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)地面無線數(shù)字化覆蓋工程數(shù)字微波傳輸網(wǎng)改造過程中,實(shí)現(xiàn)與遼寧省廣播電視臺(tái)無線傳輸網(wǎng)的有效對(duì)接與資源共享。丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)現(xiàn)有六個(gè)發(fā)射臺(tái)站,目前已全面完成六個(gè)臺(tái)站的IP微波設(shè)備、微波發(fā)射接收天線、饋線、交換機(jī)、電源等設(shè)備安裝與調(diào)試工作。

        圖4 基于IP的單頻網(wǎng)節(jié)目傳輸系統(tǒng)

        2.4 發(fā)射系統(tǒng)

        在《全國地面數(shù)字電視700兆赫頻率遷移項(xiàng)目》支持下,丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)完成發(fā)射系統(tǒng)的改造升級(jí)工作,具體內(nèi)容如表1所示。丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)發(fā)射機(jī)更新改造中選擇國產(chǎn)發(fā)射機(jī),由激勵(lì)器、功放單元、開關(guān)電源、顯示單元分配與合成及濾波器等部分組成。本次改造工程采用UHF國產(chǎn)發(fā)射機(jī),具備主備可切換系統(tǒng),于2022年4月25日—2022年5月1日完成節(jié)目源接引、發(fā)射機(jī)安裝調(diào)試等工作。將現(xiàn)有頻道DS-47、DS-19改造成DS-17、DS-18、DS-33三個(gè)頻道,完成中一等8套節(jié)目、中十七等4套節(jié)目及遼寧等8套節(jié)目的播出工作,發(fā)射機(jī)更新改造方案采用新購有國內(nèi)廠家自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、自行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的UHF發(fā)射機(jī),由激勵(lì)器、功放單元、開關(guān)電源、顯示單元分配與合成及濾波器等部分組成,具備抗廣播電視無線覆蓋同頻干擾、整機(jī)輸出功率穩(wěn)定、發(fā)射頻譜純凈、遠(yuǎn)程遙測(cè)、低噪聲離心式通風(fēng)等優(yōu)點(diǎn)。

        表1 丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)發(fā)射機(jī)更新改造方案

        2.5 天饋線系統(tǒng)

        丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)天饋線系統(tǒng)建設(shè)改造遵循“先利舊后新增”原則,改造方案如表2所示。天線與饋線改造都采用利舊方式,更換DS17+DS18+DS33(3×1 kW)三工型號(hào)多工器、增加硬饋、彎頭、連接件等相關(guān)設(shè)備,完成改頻后又對(duì)天饋線系統(tǒng)的指標(biāo)進(jìn)行了專業(yè)的測(cè)試,確保了天饋線系統(tǒng)指標(biāo)滿足新頻道發(fā)射需求,有效保障了丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)廣播電視節(jié)目地面無線數(shù)字化傳輸覆蓋效果。

        表2 丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)天饋線更新改造方案

        3 結(jié) 語

        遼寧省廣播電視丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺(tái)廣播電視地面無線數(shù)字化覆蓋工程采用單頻網(wǎng)、多頻網(wǎng)混合組網(wǎng)模式,實(shí)現(xiàn)DS-17、DS-18、DS-33三個(gè)頻道20套節(jié)目的地面無線覆蓋,完善了丹東市無線廣播覆蓋網(wǎng)絡(luò),有效提升丹東市廣播電視公共服務(wù)能力,推進(jìn)了廣播電視數(shù)字化建設(shè)。

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