無線覆蓋發(fā)射臺信號源系統(tǒng)設計

羅信海，張 林，姚 琥

（貴州廣播電視臺，貴州 貴陽 550002）

東山發(fā)射臺是貴州廣播電視臺的無線發(fā)射臺之一，始建于20世紀70年代，占地面積約50畝（1畝≈666.667 m2），地處東山公園之中。辦公室和機房為鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)，獨棟六層小高樓，位于東山巔峰處。東山發(fā)射臺的早期就是最早的貴州電視臺，全臺所有業(yè)務都在那里開展。那時只有無線發(fā)射[1]的地面模擬電視，更談不上當今電視多元化時代的衛(wèi)星電視、有線電視和網(wǎng)絡電視。

該發(fā)射臺目前承擔著4個電視頻道的無線發(fā)射[1]工作，分別是2頻道貴州二套公共頻道、4頻道貴州一套衛(wèi)視頻道、21頻道中央七套農(nóng)業(yè)與軍事頻道以及27頻道中央一套綜合頻道。4套電視頻道都為模擬發(fā)射，由2個米波和2個分米發(fā)射組成。主要滿足市區(qū)和近效沒有接入有線電視網(wǎng)絡的用戶觀看。如今東山發(fā)射臺4個頻道的播出情況已納入了國家監(jiān)管中心和貴州省廣電局805監(jiān)測臺的監(jiān)管范圍，同時規(guī)定了發(fā)射臺停播率為發(fā)射≤30秒/百小時?？梢姴コ鰺o小事，必須細心做好播出中的每一個細節(jié)才行。

東山無線覆蓋[2]發(fā)射臺信號源系統(tǒng)包括信號源傳輸系統(tǒng)、信號源切換系統(tǒng)、信號源監(jiān)視系統(tǒng)和信號源報警系統(tǒng)組成。

1 信號源傳輸系統(tǒng)

電視大樓與無線發(fā)射臺的直線距離在5 km左右，這么遠的距離，要想把電視信號傳送過去進行播出，難度很大。

隨著現(xiàn)代化城市的快速發(fā)展，市政建設和棚戶區(qū)改造的增多，光纜時常被挖斷，嚴重影響到了東山發(fā)射臺的安全播出。同時，電視監(jiān)管機構(gòu)對電視臺播出信號的中斷要求也在逐年提高，停播率指標也在逐年下降。在這樣的雙重壓力下，本臺傳輸方式面臨著更新。

在本臺領導的高度重視下，在相關部門領導的關心和支持下，在本部門員工的全力投入下，完成了東山發(fā)射臺信號源傳輸系統(tǒng)方案，圖1為該傳輸系統(tǒng)方案。

圖1 東山發(fā)射臺單頻道信號源傳輸系統(tǒng)方案

從圖1可以看出，這只是其中一個頻道GZTV-1的信號流程圖，其他3個頻道GZTV-2、CCTV-1和CCTV-7也是按照這種方式進行傳輸?shù)?。信號依次定義為光纜主、光纜備、微波主、微波備。此方案中不僅有穩(wěn)定的主備有線光纜，還有主備無線微波，信號傳輸相當可靠，確保了安全播出。假如兩路光纜同時中斷，主備微波也能確保信號在長時間傳輸過程中不會中斷，這是該方案優(yōu)點之一。

從光纜上看，光纜1是用模擬光機PFM－50AV直接傳輸模擬視音頻信號，發(fā)射臺端對信號不作任何處理就可以直接使用；光纜2是傳輸數(shù)字TS流，用的是數(shù)字光端機，發(fā)射臺端需對TS流信號進行解碼處理后才能使用。2套微波傳輸?shù)亩际菙?shù)字TS流。微波主在發(fā)端IDU[3]處輸入ASI流，在收端ODU[3]輸出中頻信號[4]IF信號，接入衛(wèi)星解碼器即可解碼出視音頻信號。微波備在發(fā)端需要用轉(zhuǎn)碼器把ASI流轉(zhuǎn)換成IP流，再接入發(fā)端IDU中。收端ODU輸出IF信號送入IDU中，IDU輸出的IP信號用IP解碼器解碼出視音頻信號。多元化多途徑的傳輸，讓信號傳輸更安全，這是該方案優(yōu)點之二。

主備光纜為兩個不同品牌的光端機，主備微波也是不同品牌的產(chǎn)品。不同品牌傳輸將避免同一產(chǎn)品在相同信號錯誤信息點上的處理會得出相同的故障現(xiàn)象，這是該方案優(yōu)點之三。

光纜傳輸有模擬有數(shù)字，微波的解碼端也有模擬和數(shù)字。從這一點上看，本臺已經(jīng)考慮到發(fā)射臺以后的發(fā)展方向，模擬只是目前過度性的考慮，過不了多久，全數(shù)字傳輸和發(fā)射的時代即將到來。這說明系統(tǒng)具有前瞻性、有預期性，這是該方案優(yōu)點之四。

綜上所述，此方案優(yōu)點多，性能好，值得肯定。

2 信號源切換系統(tǒng)

隨著安全級別的增大，必須建立一個安全可靠的信號源切換系統(tǒng)。針對東山發(fā)射臺目前是模擬電視發(fā)射這一特殊情況，最終選擇的是洪深現(xiàn)代公司的HS5452VA五進二出視音頻自動切換器[5]。該切換器為廣播級切換器，具體功能介紹如下：

1）廣播級2路視頻場消隱切換。

2）多功能、兩路分配音視頻輸出，集切換器、分配器、均衡器為一體。

3）具有斷電直通功能。

4）可提供RS-232C串行接口，通過計算機進行控制。

5）音頻接頭隨意靈活，可選擇平衡或不平衡音頻頭。

6）靈活性強，用戶可根據(jù)自身需求定制。

7）手動自動切換，該設備支持手動和自動兩種方式，功能相互獨立，切換時視音頻同時切換。

此切換器是按音頻的有無來進行判斷信號是否中斷。自動狀態(tài)下，在節(jié)目播出的過程中如果遇到播出主路信號中斷，可以根據(jù)面板選定時間延時自動播出備路信號，并產(chǎn)生蜂鳴聲以提示（可根據(jù)需要關斷蜂鳴聲），主路信號恢復則重新自動輸出主路信號；當節(jié)目聲音中斷時間達到預置時間（本臺使用的預置時間為10 s），系統(tǒng)會認為信號已經(jīng)中斷，則自動選擇第二路輸入源來作為輸出信號。如果第二路也沒有聲音，10 s后會自動選擇第三路輸入源來作為輸出信號，依此類推。該切換器[5]是5×2的自動切換器，即5路信號輸入和2路信號輸出。手動狀態(tài)下，該機作為普通二選一切換器使用。單頻道播出切換器的接入如圖2所示。

圖2 單頻道播出信號的接入

從圖2可以看出，5路信號中的前4路信號是從貴州電視臺大樓用光纜和微波傳輸方式傳送過來的電視信號，另外一路則是本地信號。這里需要把本地信號說明一下，本地信號就是在發(fā)射臺所在地，用衛(wèi)星接收天線接收解碼出來的信號。GZTV1、CCTV1和CCTV7這3套節(jié)目，在東山發(fā)射臺樓頂用3 m的C波段衛(wèi)星接收天線，定向接收115.5°E（東經(jīng)115.5度）中星6B號直播衛(wèi)星，解出的信號作為本地信號。GZTV2由于沒有上星，沒有本地信號。經(jīng)自動切換器輸出的2路信號分別接入主、備系統(tǒng)中進行播出。

3 信號源監(jiān)視系統(tǒng)

一個好的信號監(jiān)視監(jiān)聽系統(tǒng)，對節(jié)目的安全播出起到了畫龍點睛的作用。該發(fā)射系統(tǒng)的監(jiān)視系統(tǒng)用的是最傳統(tǒng)的直接觀看方式。

在播出切換器上，只接入了每路信號的視頻1（VIDEO-1）和音頻1（AUDIO-1），而VIDEO-2和AUDIO-2并沒有接入，甚至沒有畫出來。其實第二路信號已經(jīng)規(guī)劃在視音頻分配器上了，經(jīng)視音分配器后的VIDEO-11和AUDIO-11接入信號監(jiān)視器上。如圖3所示為信號監(jiān)視系統(tǒng)。

圖3 單頻道信號監(jiān)視系統(tǒng)

從圖3可以看出，每個頻道的每個信號源分別接有一臺監(jiān)視器用作信號監(jiān)視，信號都來源于第二路視音頻信號。為了方便記憶，本臺有一個不成文的統(tǒng)一規(guī)定，那就是1口永遠是播出，2口才是監(jiān)視。良好的操作規(guī)則，可以在應急的時候帶來一些便利。能在出現(xiàn)問題時不用看線號，第一時間解決故障。

4 信號源報警系統(tǒng)

為了提高信號監(jiān)測的及時性、準確性，最大限度地保障廣播電視節(jié)目的安全播出。光有了信號監(jiān)視系統(tǒng)是不行的，是不全面的，這在信號的監(jiān)測上留有死角。面對這樣苛刻的安全播出指標，為了降低停播風險，不得不加強監(jiān)測環(huán)節(jié)。經(jīng)與博匯技術工程師進行多次的技術交流，根據(jù)本臺的要求量身定制了監(jiān)測報警系統(tǒng)方案，選擇了TrinityAres數(shù)字電視監(jiān)管系統(tǒng)。

該系統(tǒng)由1臺RemoteAres-SDI電視多畫面顯示監(jiān)測報警主機、1臺AudioAres-AES/EBU音頻廣播監(jiān)測前端、1臺24口千兆網(wǎng)絡交換機、2個大音箱和1臺計算機等組成，如圖4所示。

圖4 報警系統(tǒng)拓撲圖

TrinityAres數(shù)字電視監(jiān)管系統(tǒng)是博匯科技推出的新一代廣電監(jiān)測產(chǎn)品，在節(jié)目播出和傳輸網(wǎng)絡各環(huán)節(jié)的QAM/QPSK信道監(jiān)測、碼流監(jiān)測分析、碼流解擾和解碼、IP網(wǎng)絡組播碼流、碼流錄制、視音頻內(nèi)容監(jiān)測、多畫面組合顯示、多方式報警、監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄和網(wǎng)絡查詢、分布式監(jiān)測網(wǎng)絡集中監(jiān)管等全面應用解決方案。

組網(wǎng)靈活的優(yōu)點受到業(yè)內(nèi)好評，本臺利用這一優(yōu)點，定做了一套模擬視音頻、數(shù)字信號SDI、ASI流和IP流等多元化的信號源監(jiān)控系統(tǒng)，獲得了理想的監(jiān)控效果。TrinityAres數(shù)字電視監(jiān)管系統(tǒng)檢測界面如圖5所示。該系統(tǒng)的視音頻信號來源于視音頻分配器的信號VIDEO-22和AUDIO-22。

該電視監(jiān)管系統(tǒng)在節(jié)目視頻或音頻丟失的情況下，頻道畫面會有紅色邊框閃爍提示，左上角信息顯示區(qū)會簡要說明頻道的丟失內(nèi)容，同時大音箱會語音報警。就算工作人員不在機房也能知道當前的報警信息。該系統(tǒng)除了報警功能外，獨特的錄相回查功能也很強大。

此外，本臺還加裝了一套音頻監(jiān)測系統(tǒng)ForTune AM16作為輔助監(jiān)視，相當于監(jiān)視報警備份系統(tǒng)。此系統(tǒng)支持16路音頻的實時監(jiān)視，每路音頻可以接入一路或兩路聲音。當節(jié)目的音頻丟失時，按照預先設置的丟失時間內(nèi)還沒有恢復聲音，此時蜂鳴器會不間斷地響起，音柱指示下方的TH中的“T”會變紅，則提示某節(jié)目中斷。此時需要手動主機上的DISALARM按鍵或外接鍵盤上的F2鍵方可取消報警。音柱監(jiān)視如圖6所示。

圖5 TrinityAres數(shù)字電視監(jiān)管系統(tǒng)（截圖）

圖6 ForTune AM16音頻監(jiān)控系統(tǒng)（截圖）

從報警系統(tǒng)上，不但可以從畫面上看到信號故障，是視頻黑頻還是音頻丟失等，還可以從報警聲音上聽出是哪個頻道的哪個信號出了問題，對于下一步的快速解決問題提供了關鍵依據(jù)。

5 總結(jié)

一個良好完整的信號源系統(tǒng)，在一定程度上對降低電視節(jié)目播出的停播率起到重要的作用，這也是從源頭上做到了較好的保障。為保證信號源的安全可靠，其傳輸采用多路由、多方式互為主備。

本臺的無線發(fā)射臺，為了保障安全播出，首先保證了盡可能多而且全面的信號源。兩根不同路由的光纜，兩套獨立的無線微波外加一路本地信號。就算光纜都中斷，微波全被干擾或損壞，起碼還有一路本地信號用于播出。當然這樣的可能性是不可能發(fā)生的。再次是建立了一個全面的主備報警系統(tǒng)，一旦主系統(tǒng)故障，備系統(tǒng)會挺身而出，讓預防工作不間斷。最后有一個安全可靠的信號自動切換器，安裝后再沒出現(xiàn)過任何播出事故。

本臺無線覆蓋[2]信號源系統(tǒng)，設計新穎、安全可靠，為保證本臺停播率指標不超標立下了汗馬功勞，值得有此需求的同行參考與借鑒。

[1] 沈海群.廣播電視無線發(fā)射技術分析[J].西部廣播電視，2014（16）：181.

[2] 肖幸偉.廣州廣電無線覆蓋工程建設[J].中國有線電視，2011（4）：532-535.

[3] 羅信海，張林.貴州廣播電視臺微波中繼系統(tǒng)[J].電視技術，2014，38（24）：43-46.

[4] 李鎖成，施繼忠.CATV450MHz鄰頻雙向傳輸系統(tǒng)的中頻信號處理前端[J].電視技術，1994，18（1）：37-40.

[5] 史宙亮，李功杰.SDI數(shù)字信號切換器的設計與制作[J].現(xiàn)代科學儀器，2008（6）：15-17.