遼寧省IP微波傳輸網(wǎng)的原理和應(yīng)用

董云龍

（遼寧省廣播電視錦州中波站，遼寧 葫蘆島 125018）

1 IP微波傳輸網(wǎng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢

IP微波是新一代全I(xiàn)P化的數(shù)字微波通信系統(tǒng)，繼承了PDH/SDH微波網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具備站點(diǎn)部署靈活、組網(wǎng)簡單、系統(tǒng)容量大、傳輸距離遠(yuǎn)以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣等特點(diǎn)。IP微波通信頻率高，收發(fā)天線安裝高度高，不易受到非法網(wǎng)絡(luò)攻擊和破壞，可以安全可靠地將省級廣播電視節(jié)目快速下發(fā)到所有站點(diǎn)[1]。

與上一代PDH/SDH微波網(wǎng)相比，IP微波傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)接口統(tǒng)一為IP接口，能夠與其他TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接互通，同時(shí)還能夠與光纖通信網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)互通融合，可以直接對接TS/IP接口，兼容性好，擴(kuò)展能力強(qiáng)。

2 遼寧IP微波傳輸網(wǎng)的工程概況

截至目前，遼寧IP微波傳輸網(wǎng)已完成兩期工程。其中，一期工程臺站40個(gè)，一期電路39跳；二期臺站34個(gè)，二期電路36跳。目前尚有規(guī)劃臺站在建，由于地理原因暫未能開通。

3 遼寧IP微波傳輸網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

遼寧IP微波傳輸網(wǎng)內(nèi)所有臺站的設(shè)備型號均為7000IP。這套微波通信系統(tǒng)由微波傳輸系統(tǒng)、微波主控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)以及監(jiān)測和網(wǎng)管系統(tǒng)5部分組成[2]。

微波傳輸系統(tǒng)的天線采用單極化前饋式拋物面天線，配有側(cè)罩和罩布，以防止非傳輸方向的雜散輻射影響微波接收，同時(shí)可以防塵、防雨水。微波天線經(jīng)橢圓波導(dǎo)、收發(fā)雙功器以及功放濾波器與7000IP TRP收發(fā)信機(jī)連接。其中，橢圓波導(dǎo)的傳輸損耗為每150 m約9 dB。

信號發(fā)射時(shí)，多路IP業(yè)務(wù)接入交換機(jī)，標(biāo)記vlan tag并多路聚合后送入MDP主控單元Modem數(shù)字基帶接口調(diào)制為350 MHz中頻MPX信號，再送入TRP上變頻至7 725～8 000 MHz（TX Lower）或8 000～8 275 MHz（TX Upper）送入選定頻率的功放濾波器，最終變換為特定波道的微波信號，經(jīng)由收發(fā)雙工器、橢圓波導(dǎo)以及微波天線發(fā)送出去[3]。信號接收時(shí)，微波天線接收8 GHz微波信號，經(jīng)波導(dǎo)、功分器及濾波放大器選定特定波道的射頻信號，送入TRP Modem下變頻為140 MHz中頻MPX信號，再送入MDP主控單元Modem解調(diào)為數(shù)字基帶信號，最后接入交換機(jī)。交換機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)包的vlan tag還原為多路IP業(yè)務(wù)分發(fā)至其他設(shè)備。當(dāng)傳輸使用了SD（分集）接收系統(tǒng)時(shí)，由SD獨(dú)立天線接收SD微波信號，經(jīng)SD波導(dǎo)、SD濾波器及SD雙工器傳輸至TRP單元，由TRP完成SD接收功能。

7000IP提供網(wǎng)管監(jiān)測板卡接口，可由省監(jiān)測中心前端統(tǒng)一控制和管理，負(fù)責(zé)全網(wǎng)微波站點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行情況的監(jiān)測、管理及控制，為系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及服務(wù)質(zhì)量提供保障。監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能是對傳輸業(yè)務(wù)的質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。網(wǎng)管系統(tǒng)則自動(dòng)監(jiān)控與統(tǒng)計(jì)微波傳輸設(shè)備電平值、鏈路衰落以及誤碼率等各種數(shù)據(jù)，并且能夠監(jiān)控全網(wǎng)交換機(jī)以及在其后接入的解碼器和編碼器等各種設(shè)備的性能。網(wǎng)管系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集全網(wǎng)發(fā)生的故障告警信息，有助于進(jìn)行故障定位；可以記錄全網(wǎng)設(shè)備的性能參數(shù)；通過對IP微波鏈路日志的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以預(yù)測可能出現(xiàn)的故障或者性能劣化情況，以便后期進(jìn)行微波鏈路的優(yōu)化[4]。

微波設(shè)備電源均為-48 V直流供電，當(dāng)供電正常時(shí)，將380 V三相交流電轉(zhuǎn)換為-48 V直流電，供7000IP和交換機(jī)等直流設(shè)備使用，同時(shí)對-48 V蓄電池組進(jìn)行充電；停電時(shí)，由-48 V蓄電池組對通信設(shè)備繼續(xù)供電。蓄電池組由24塊2 V 400 Ah蓄電池串聯(lián)，正極接地，負(fù)極輸出-48 V電壓。本站單面微波天線正常工作時(shí)，單套微波射頻收發(fā)功率≤33 dBm（2 mW），單個(gè)方向?qū)崪y系統(tǒng)整體三相功率總和約420 W，蓄電池組的理論總儲能為48 V×400 Ah=19 200 Wh。在當(dāng)前耗電狀態(tài)下，蓄電池組為本站微波設(shè)備供電的最長時(shí)間為19 200 Wh÷420 W=45.7 h。考慮到其他微波站存在多天線和多方向微波鏈路，同時(shí)電池的儲能、容量及輸出均有損耗，經(jīng)廠家計(jì)算，2 V 400 Ah蓄電池組完全能夠保障停電后的24 h內(nèi)持續(xù)供電。

4 遼寧IP微波傳輸網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)

遼寧IP微波傳輸網(wǎng)的射頻參數(shù)如表1所示。

表1 遼寧IP微波傳輸網(wǎng)射頻參數(shù)

5 遼寧IP微波傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)配置

遼寧IP微波網(wǎng)的核心應(yīng)用設(shè)備為RAISECOM ISCOM3000交換機(jī)。設(shè)備共有28個(gè)RJ-45網(wǎng)絡(luò)接口，其中，1～24口為千兆電口，25～28口為光口，需要插入U(xiǎn)SFP+-192/S1光模塊和單模尾纖使用，另有1個(gè)RJ-45的SNMP管理端口、1個(gè)RJ-45和1個(gè) MiniUSB的 CONSOLE（RS-232）串 口，1個(gè)USB升級口。每個(gè)微波站點(diǎn)有1主1備共2臺ISCOM3000交換機(jī)，其安裝配置如下。

主備交換機(jī)為堆疊模式，將端口28設(shè)置為二層轉(zhuǎn)發(fā)模式，作為主備交換機(jī)的連接互鎖信號，主交換機(jī)的優(yōu)先級為10，備交換機(jī)的優(yōu)先級為1。

主備交換機(jī)的端口1～24、25、26、27設(shè)置二層轉(zhuǎn)發(fā)，其中設(shè)置端口25模式為trunk作為上聯(lián)口使用，通過尾纖與微波主設(shè)備TRP調(diào)制解調(diào)器（Modem）連接。添加編號為10、100、101、200、300共5個(gè)vlan。配置端口1為access模式，綁定vlan 100，啟用dot1q功能，開啟igmp snooping組播；配置端口2為access模式，綁定vlan 101，啟用dot1q功能；配置端口11為access模式，綁定vlan 200，啟用dot1q功能，開啟igmp snooping組播；配置端口12為access模式，綁定vlan 300，啟用dot1q功能，開啟igmp snooping組播。各端口的主要配置參數(shù)和功能如表2所示。

表2 交換機(jī)端口配置參數(shù)和功能

依次配置主交換機(jī)的端口25、1、2、11、12，指定其依次對應(yīng)備交換機(jī)的25、1、2、11、12作為保護(hù)端口。此時(shí)，主備交換機(jī)的對應(yīng)端口為互鎖互備保護(hù)，即同一時(shí)間只有1個(gè)相同編號的端口正在工作。在單線連接時(shí)，當(dāng)某個(gè)端口出現(xiàn)故障時(shí)，可將該端口上的網(wǎng)線拔出插入另一臺交換機(jī)的同位端口上即可。在雙線連接時(shí)，由于主備交換機(jī)優(yōu)先級不同，且同位端口為互鎖互備狀態(tài)，當(dāng)主備交換機(jī)同時(shí)接入業(yè)務(wù)系統(tǒng)時(shí)，不會形成環(huán)路，不會引起網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴[5]。最后進(jìn)入交換機(jī)管理vlan 10，根據(jù)規(guī)劃添加管理地址172.x.x.x，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0。

6 IP微波傳輸網(wǎng)內(nèi)信號的提取和使用

IP微波網(wǎng)內(nèi)的廣播電視信號通過vlan 100傳輸，傳輸格式為TS/IP，采用UDP協(xié)議組播。通過指定交換機(jī)某個(gè)端口綁定vlan 100即可輸出使用。微波設(shè)備安裝時(shí)默認(rèn)配置了主備交換機(jī)的端口1為廣播電視節(jié)目流端口，該端口內(nèi)目前提供5組清流節(jié)目，分別為中央電視2組、遼寧電視1組、中央廣播1組以及遼寧廣播1組。碼流地址、端口號和節(jié)目內(nèi)容如表3所示。

將表3中的組播地址和端口號輸入帶有TS/IP功能的衛(wèi)星接收機(jī)，即可解碼、透傳該組節(jié)目。其中，中央電視節(jié)目和遼寧電視節(jié)目需要支持AVS+和DRA解碼功能的接收機(jī)，中央廣播節(jié)目和遼寧廣播節(jié)目僅需普通的具有MPEG-2解碼功能的接收機(jī)即可。

表3 IP微波網(wǎng)內(nèi)的廣播電視信號參數(shù)

7 其他注意事項(xiàng)

IP微波網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)闹醒霃V播節(jié)目和中央電視節(jié)目是從沈陽微波總站安裝的衛(wèi)星天線接收中星6B、中星6A衛(wèi)星對應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)器的節(jié)目，經(jīng)過解調(diào)、透傳至微波前端，因此節(jié)目比本地直接用衛(wèi)星天線接收時(shí)有1～2 s的延遲。當(dāng)采用微波信號作為主信號源時(shí)，因信號延遲超過了500 ms單頻網(wǎng)調(diào)整上限，會導(dǎo)致省內(nèi)運(yùn)行在衛(wèi)星單頻網(wǎng)的中央地面數(shù)字電視無線覆蓋工程無法同步SIP包，進(jìn)而造成單頻網(wǎng)解裂，引發(fā)同頻干擾，建議將微波信號作為備用信號源使用[6]。IP微波網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)倪|寧電視節(jié)目和遼寧廣播節(jié)目來自省臺前端，微波信號的優(yōu)先級最高，傳輸速度最快，對比衛(wèi)星和光纖等傳輸方式信號提前2～3 s，建議作為主用信號源使用。

8 結(jié) 語

IP微波傳輸網(wǎng)融合了豐富的網(wǎng)絡(luò)特性，能夠在滿足現(xiàn)有廣播電視信號傳送的基礎(chǔ)上，提供大帶寬、多業(yè)務(wù)服務(wù)，為傳統(tǒng)媒體和新興媒體融合發(fā)展提供有力的支撐。IP微波傳輸網(wǎng)建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用低，具有不可替代的靈活性和抗災(zāi)性，是當(dāng)代廣播電視傳輸骨干網(wǎng)的重要組成部分，是安全播出的重要一環(huán)。優(yōu)質(zhì)的頻譜資源是中國廣電的優(yōu)勢之一，相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)利用IP微波網(wǎng)發(fā)揮自身優(yōu)勢，提高無線傳輸能力，通過承載更多樣化的業(yè)務(wù)，在無線傳輸領(lǐng)域?qū)で笸黄疲拍茉诩夹g(shù)不斷發(fā)展的今天走得更遠(yuǎn)。