廣播電視無線數(shù)字化覆蓋工程信號源傳輸方案探討

丁鋼

【摘要】推進廣播電視無線數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)廣播電視無線視頻與音頻信號的穩(wěn)定傳播，理應(yīng)全面優(yōu)化廣播電視無線數(shù)字覆蓋工程信號傳輸方案。目前，廣播電視無線數(shù)字化傳播技術(shù)包括衛(wèi)星傳播技術(shù)、微波傳輸技術(shù)、WHDI技術(shù)等，這三種技術(shù)各具優(yōu)勢。本文將簡單介紹廣播電視無線數(shù)字化傳播技術(shù)類型，并綜合探討廣播電視無線數(shù)字覆蓋工程信號傳輸方案。

【關(guān)鍵詞】廣播電視;無線數(shù)字;覆蓋工程;信號傳輸方案

在21世紀(jì)，廣播電視無線數(shù)字覆蓋工程已成為國家重要戰(zhàn)略目標(biāo)，該項工程組合系統(tǒng)主要包括調(diào)頻頻率和系統(tǒng)工程。在當(dāng)前整個數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)內(nèi)部，有12套央視，5套省級電視，3套市級電視，1套縣區(qū)級電視，各套電視節(jié)目系統(tǒng)發(fā)揮著各自的作用，以此確保廣播電視信號傳輸?shù)那逦龋岣唠娨暪?jié)目畫質(zhì)，確保人民群眾能收看高品質(zhì)電視節(jié)目，聆聽高純度廣。從整體組合來看，地面數(shù)字廣播系統(tǒng)主要組成部分包括前端系統(tǒng)、傳輸鏈路系統(tǒng)和地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其中，前端系統(tǒng)能夠同時負(fù)責(zé)多項標(biāo)準(zhǔn)下的數(shù)字電視節(jié)目，同時，為不同頻道的欄目提供穩(wěn)定的信號源。傳輸鏈路系統(tǒng)所發(fā)揮的功能是將多個傳輸流發(fā)送給地面上相對應(yīng)的覆蓋網(wǎng)絡(luò)發(fā)射臺。目前，地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為每個站點各設(shè)有一個信道，這樣可以在信號傳輸過程中以單頻網(wǎng)絡(luò)或者多頻網(wǎng)絡(luò)方式成功傳輸信號，充分確保廣播電視節(jié)目的清晰度。

1. 廣播電視無線數(shù)字化傳播技術(shù)類型

1.1 衛(wèi)星傳播技術(shù)

在數(shù)字化廣播電視節(jié)目信號傳輸中，調(diào)頻數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)通常被分為三部分：前端系統(tǒng)、傳輸鏈路系統(tǒng)和地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在當(dāng)代中央廣播電臺工作中，前端系統(tǒng)的信號源是三套相對應(yīng)的數(shù)字音頻廣播節(jié)目的傳輸碼流;市級廣播電臺中的主要信號源是一套數(shù)字音頻廣播節(jié)目的傳輸碼，通常，傳輸碼是借助傳輸鏈路將不同的廣播電視節(jié)目信號發(fā)射到相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)射站內(nèi)，此時，在地面所覆蓋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各站點會利用四個調(diào)頻廣播頻率和數(shù)字廣播與模擬廣播方式來實現(xiàn)廣播電視節(jié)目信號傳輸?shù)娜采w。衛(wèi)星傳播技術(shù)是當(dāng)代廣播電視節(jié)目信號傳輸常用技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)⑹澜绺鞯貜V播電視節(jié)目傳輸給廣大觀眾，同時，運用衛(wèi)星傳輸特定軌道和信號基站實現(xiàn)廣播電視節(jié)目信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)換。其次，經(jīng)過衛(wèi)星傳輸技術(shù)處理的電視節(jié)目播放聲音與音頻剪輯效果良好，純度高，無雜音。各電臺會利用衛(wèi)星傳輸技術(shù)將廣播電視節(jié)目信號發(fā)送到電視臺，然后，運用衛(wèi)星采集器來提升衛(wèi)星信號傳輸效果。總體上，微信傳播技術(shù)能實現(xiàn)廣播電視節(jié)目信號的全面覆蓋，傳輸穩(wěn)定性良好，不可忽視的是，該技術(shù)很容易受到暴風(fēng)雪、雷電、臺風(fēng)等惡劣天氣的影響。

1.2 微波傳輸技術(shù)

在廣播電視節(jié)目信號傳輸與覆蓋工作中，微波傳輸技術(shù)能夠有效擴展信號的覆蓋范圍，增加覆蓋面積，對信號予以放大。同時，微波傳輸技術(shù)能夠加強節(jié)目信號在偏遠山區(qū)和峽谷等信號薄弱區(qū)域的傳輸穩(wěn)定性。其次，利用微波傳輸技術(shù)傳送廣播電視信號無須再借助其他媒介，消耗成本比較低，通常可以確保信號傳輸流暢。

1.3 WHDI技術(shù)

WHDI技術(shù)屬于一種創(chuàng)新技術(shù)，能夠有效加快無線信號傳輸速度，擴展信號傳輸面積，改善電視節(jié)目畫質(zhì)以及廣播電視音頻效果。與此同時，WHDI技術(shù)能夠?qū)V播電視節(jié)目信息進行有效分類，做好針對性傳輸工作，確保信息傳送的真實性。

2. 廣播電視無線數(shù)字覆蓋工程信號傳輸方案

2.1 細(xì)化廣播電視節(jié)目中無線數(shù)字化覆蓋工程系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容

做好廣播電視無線數(shù)字覆蓋工程信號傳輸工作，加強廣播電視無線數(shù)字覆蓋工程建設(shè)，首先要著重細(xì)化廣播電視節(jié)目中無線數(shù)字化覆蓋工程系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容。在廣播電視節(jié)目信號傳輸中，覆蓋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠為目標(biāo)區(qū)域發(fā)送更加穩(wěn)定而安全的廣播電視信號。目前，因為頻譜資源處于非常緊缺的狀態(tài)，所以不少地區(qū)會采用單頻網(wǎng)絡(luò)模式來實現(xiàn)全方位覆蓋。這就要做好前期規(guī)劃工作，科學(xué)選址，優(yōu)化布局，當(dāng)后期建設(shè)作業(yè)完成后，要實施必要地調(diào)整，對網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化，解決假定參數(shù)問題、饋線損耗問題、天線掛高和增益問題

2.2 優(yōu)化廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化結(jié)構(gòu)層

當(dāng)前廣播電視節(jié)目無線數(shù)字結(jié)構(gòu)層主要包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)層，提升廣播電視節(jié)目信號傳輸效果，穩(wěn)定信號源，理應(yīng)重視優(yōu)化廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化結(jié)構(gòu)層。感知層是廣播電視節(jié)目無線數(shù)字結(jié)構(gòu)中的最底層，多對應(yīng)應(yīng)用環(huán)境部署的終端網(wǎng)絡(luò)，涉及多個模塊。其中，傳感模塊主要功能是對廣播電視信號傳輸進行感知和提煉采集，該系統(tǒng)配置中安裝了日益成熟的信號傳輸設(shè)備以及安防報警設(shè)備。系統(tǒng)內(nèi)部所部署的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)信息是NB-IoT通信模塊的核心任務(wù)之一，等到這一模塊接收網(wǎng)關(guān)所下單的指令后立刻做出響應(yīng)，然后，按照標(biāo)準(zhǔn)要求完成數(shù)據(jù)信號的及時上發(fā)操作。NB-IoT通信模塊采用的是移動BC-35G，為真正實現(xiàn)全網(wǎng)通就需要借助BC28內(nèi)核，能夠為多頻段信號傳輸提供充足的支持，優(yōu)點主要表現(xiàn)為體積小、功耗低、性能高。

網(wǎng)絡(luò)層所應(yīng)有的NB-IoT技術(shù)可以增加最大的鏈路預(yù)算是20dB，其覆蓋面積也會擴大100倍，與此同時，在基站單扇區(qū)，能得到支持的UE連接多達5萬個以上，數(shù)字化廣播電視節(jié)目傳輸信號已經(jīng)能夠覆蓋農(nóng)村區(qū)域、偏遠山區(qū)和地下室區(qū)域，因而，不難看出，該系統(tǒng)能夠成功應(yīng)用于城市以外的區(qū)域。NB-IoT可以自動支持獨立部署、保護袋部署、帶內(nèi)部署，三者在許多方面具有不同優(yōu)勢。

數(shù)據(jù)層系統(tǒng)可以充分利用OneNET物聯(lián)網(wǎng)平臺，這是一個專門在接收、處理數(shù)據(jù)時所利用的開放平臺，平臺定位于PssS，短時間內(nèi)所搭建的應(yīng)用系統(tǒng)相對比較安全、穩(wěn)定，能夠支持多種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備接入，在開發(fā)SDK時支持多種語言。為提高整個系統(tǒng)的安全性能，就需要使用專門的CoAP協(xié)議所使用的DTLS加密通道，確保能夠安全的傳輸廣播電視節(jié)目信號。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為以下四種無線網(wǎng)絡(luò)終端組網(wǎng)拓?fù)浞绞剑?/p>

第一，總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)組合簡單，部署靈活。當(dāng)代總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以按照同一個信道與多個終端相連接，同時，為總線上相接每個終端，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)為成本低、連接方式簡單，便于更好的交互終端之間的信息與共享信息。但是，這一結(jié)構(gòu)也存在許多不足，諸如信號傳輸與交互過程中會相互影響、信息傳送存在延時、故障診斷困難、隔離維護工作難度較大、很容易導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。

第二，樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是以總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，加入適當(dāng)?shù)姆种?，分支結(jié)果具有對稱性。這種結(jié)構(gòu)能夠有效解決總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所具有的弊端，但是無法充分的共享節(jié)點間的信息，還會影響系統(tǒng)的正常運行。

第三，環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)明顯不同于其他三種拓?fù)湫问?，簡而言之，該結(jié)構(gòu)屬于一種特殊的閉合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它在與各個終端相連接的過程中能夠充分借助所有環(huán)形通道，將請求信息發(fā)生給任何終端，而信息接收則交給其他終端負(fù)責(zé)，以此能夠雙向傳輸環(huán)形網(wǎng)中的各種數(shù)據(jù)。值得一提的是，一旦在這個環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點出現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓，穩(wěn)定性效果不佳。

第四，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所采取的組網(wǎng)形式就在于從中央的節(jié)點向外輻射的終端，借助中央節(jié)點就能夠?qū)ζ渌K端通信實現(xiàn)集中控制與管理，無須通過選擇路由器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，如果某個終端出現(xiàn)故障，也便于查找和維護，因此不會給其他終端的工作造成干擾，為更加良好的擴展工作提供便利。然而，因為中央節(jié)點的工作流程較為復(fù)雜、作業(yè)量大，因此對標(biāo)準(zhǔn)性能提出了很高的要求。

2.3 實現(xiàn)云平臺的安全連接

當(dāng)代廣播電視系統(tǒng)大多是借助全面開放的OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺來實施安全連接，通常，以CoAP協(xié)議為基礎(chǔ)能夠高效實現(xiàn)感知終端和云平臺之間的數(shù)據(jù)信息交互。當(dāng)代CoAP協(xié)議一般都是運行在UDP之上，這有助于在一定程度上減少開銷，為廣播電視節(jié)目組播提供更有利的支持，REST模型通常對應(yīng)于M2M場景所開發(fā)的輕量級協(xié)議，與此同時，能夠為HTTP協(xié)議機制提供更完善的借鑒方案，且能夠更好的進行簡化，利用二進制的消息格式可以使整個協(xié)議包變得更小，結(jié)構(gòu)更緊湊，最小的是4B。此外，CoAP協(xié)議對CON、NON、ACK、RST這四個消息類型進行了定義，利用Message來承載Requset/Response，只需要在邏輯上區(qū)分，無需區(qū)分封包。

2.4 做好發(fā)射臺維護管理工作

發(fā)射臺中電視廣播節(jié)目信號傳輸中發(fā)揮著至關(guān)重要的功能，確保發(fā)射臺的正常運轉(zhuǎn)，必須做好相關(guān)維護管理工作。發(fā)射臺在運轉(zhuǎn)過程中必然會使發(fā)射機產(chǎn)生熱量，在計算這些熱量時應(yīng)結(jié)合發(fā)射機正常運轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)，對比分析故障情況下所產(chǎn)生的熱量，這樣方能對熱量進行合理控制。同時，確保發(fā)射機的正常運行，應(yīng)通過優(yōu)化發(fā)射機矯正技術(shù)與開發(fā)技術(shù)不斷改善發(fā)射機設(shè)備的性能。其次，工作人員應(yīng)定期對發(fā)射臺低壓配電柜實施檢查與維護，做好相關(guān)記錄分析工作，如果發(fā)現(xiàn)配電柜存在異常響動就要立刻排查誘因，采取有效的解決措施。在配電系統(tǒng)安全巡檢過程中，維護工作人員會借助紅外線測溫儀來檢查母線接線端和斷路器，如果發(fā)現(xiàn)溫度高于正常標(biāo)準(zhǔn)，就要及時斷電，并予以處理。再次，維護工作人員需要監(jiān)測電容器的運行狀態(tài)是否正常，避免出現(xiàn)漏電問題。此外，維護工作人員應(yīng)針對整個配電系統(tǒng)進行安全化與規(guī)范化操作，以免故障擴大。

結(jié)束語：綜上所述，全面優(yōu)化廣播電視節(jié)目信號傳輸效果，實現(xiàn)信號數(shù)字化覆蓋，廣播電視臺應(yīng)重視細(xì)化廣播電視節(jié)目中無線數(shù)字化覆蓋工程系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容，對廣播電視節(jié)目無線數(shù)字結(jié)構(gòu)層予以優(yōu)化，實現(xiàn)廣播電視系統(tǒng)和云平臺的連接，并做好發(fā)射臺維護管理工作。

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