IP微波在數(shù)字地面電視傳輸中的運(yùn)用

劉耀昱

（烏海市文化廣電事業(yè)發(fā)展中心，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

0 引 言

IP化改造，是近年來我國(guó)數(shù)字地面電視技術(shù)升級(jí)的重點(diǎn)目標(biāo)[1]。國(guó)家廣播電視總局印發(fā)的《廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽“十四五”發(fā)展規(guī)劃》提到，加快全國(guó)有線電視網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通平臺(tái)和廣電網(wǎng)絡(luò)資源大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)，提升全國(guó)一網(wǎng)的綜合業(yè)務(wù)承載能力和寬帶網(wǎng)絡(luò)能力，加快完成骨干網(wǎng)絡(luò)云華、光纖化、IP化改造。這說明，IP化改造將是“十四五”時(shí)期我國(guó)數(shù)字地面電視發(fā)展的重要任務(wù)之一。就電視信號(hào)傳輸而言，IP微波是實(shí)現(xiàn)信號(hào)IP化傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。故而，近年來關(guān)于IP微波在數(shù)字地面電視傳輸中的運(yùn)用成為行業(yè)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。

1 IP微波技術(shù)與數(shù)字地面電視概述

1.1 IP微波技術(shù)的概念

IP微波技術(shù)，又稱為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議微波技術(shù)（Internet Protocol Microwave Technology，IPMT），是在SDH信號(hào)傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的傳輸技術(shù)[2]。從原理上看，IP微波技術(shù)是在IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類幀型的IP協(xié)議進(jìn)行的格式轉(zhuǎn)化，最終實(shí)現(xiàn)信息的定向傳遞?；贗P微波技術(shù)基礎(chǔ)開發(fā)的傳輸系統(tǒng)，通常由室內(nèi)模塊、室外模塊、接收天線及中頻纜線4部分組成。其中，室內(nèi)模塊主要放置在室內(nèi)，室外模塊既可以安放在室內(nèi)，也可以放置于室外；中頻纜線主要負(fù)責(zé)連接兩個(gè)板塊的信號(hào)，剛開始傳輸?shù)男盘?hào)也需要經(jīng)過中頻纜線傳送至接收天線[3]。

IP數(shù)字微波技術(shù)具有大帶寬、高兼容性及強(qiáng)可靠性的特點(diǎn)。其中，大帶寬是指IP數(shù)字微波技術(shù)具有自適應(yīng)調(diào)制功能，能夠在QPSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM等多種模式中進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)制；高兼容性是指IP微波技術(shù)擁有較高的集成度，能夠?yàn)橥ㄟ^E1、FE/GE等不同接口間的信號(hào)傳輸提供支持；強(qiáng)可靠性是指IP微波技術(shù)采用多種鏈路保護(hù)機(jī)制，可以對(duì)主控單元、交叉單元、電源等進(jìn)行充分的保護(hù)，同時(shí)也可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施保護(hù)，進(jìn)而保證與光纖信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的有效連接[4]。

1.2 數(shù)字地面電視的概念

作為一種電視技術(shù)，數(shù)字地面電視是通過接收由電視信號(hào)發(fā)射塔發(fā)射的地面信號(hào)來實(shí)現(xiàn)節(jié)目信號(hào)轉(zhuǎn)換和播放的技術(shù)方法。在實(shí)際的應(yīng)用中，數(shù)字地面電視對(duì)硬件的配置標(biāo)準(zhǔn)要求比較高，用戶只有配置具有地面信號(hào)接收端口的電視設(shè)備，才能夠接收電視節(jié)目信號(hào)并觀看電視節(jié)目?jī)?nèi)容。這種方式有別于傳統(tǒng)模擬電視通過專門配置的機(jī)頂盒來實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收和轉(zhuǎn)化的模式。相較于傳統(tǒng)模擬電視而言，數(shù)字地面電視具有三方面的特點(diǎn)。

（1）低通量。數(shù)字地面電視信號(hào)的傳輸是以數(shù)字化的數(shù)據(jù)信息作為媒介實(shí)現(xiàn)的，這使得單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量得到了提升。相關(guān)試驗(yàn)表明，目前數(shù)字地面電視的傳輸速率可以達(dá)到24 Mb·s-1[5]。

（2）覆蓋范圍廣。數(shù)字地面電視具有高水平的頻率劃分能力，這使得其可以根據(jù)不同的情況進(jìn)行靈活的頻率劃分，從而保證信號(hào)的覆蓋范圍。目前的數(shù)字電視技術(shù)具備組建在16 km至36 km覆蓋區(qū)域的單一頻道網(wǎng)絡(luò)劃分和覆蓋能力[6]。

（3）運(yùn)行模式多樣化。數(shù)字地面電視具有包括HDTV、SDTV等多種類型的運(yùn)行模式，其信號(hào)的傳輸速率可以達(dá)到5.39～32.50 Mb·s-1，這使得其可以在多種運(yùn)行模式中進(jìn)行任意的配置[7]。并且，數(shù)字地面電視的信號(hào)保護(hù)隔斷可以在55.6 ms或者125.0 ms，這也使得信號(hào)的傳輸安全性得到了保證。

2 IP微波在數(shù)字地面電視傳輸中的具體運(yùn)用

目前，IP微波在數(shù)字地面電視傳輸中的運(yùn)用多體現(xiàn)在對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)進(jìn)行的IP化改造。換而言之，IP微波是在較為成熟、完備的數(shù)字地面電視傳輸中的應(yīng)用，是對(duì)原有的傳輸技術(shù)和裝置進(jìn)行的替換與優(yōu)化。下面主要結(jié)合數(shù)字地面電視傳輸?shù)腎P化改造流程和操作進(jìn)行介紹。

2.1 配置相關(guān)硬件設(shè)備

硬件是IP微波技術(shù)應(yīng)用的載體[8]。在對(duì)原有的數(shù)字地面電視傳輸設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行IP化改造過程中，要通過配置性能更強(qiáng)的硬件設(shè)備來為IP微波技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造良好的硬件機(jī)制。在數(shù)字地面電視傳輸系統(tǒng)中，硬件設(shè)備主要承擔(dān)的是數(shù)字微波信號(hào)的發(fā)射、調(diào)試、天線調(diào)整等，是IP微波技術(shù)應(yīng)用的基本保證。對(duì)數(shù)字地面電視傳輸系統(tǒng)中硬件設(shè)備的配置，要遵循靈活處理的原則。對(duì)于系統(tǒng)中已有的設(shè)備，要根據(jù)其是否能夠滿足IP微波運(yùn)用需要而進(jìn)行相應(yīng)的改造處理，即如果設(shè)備能夠滿足IP微波傳輸?shù)男枰?，就繼續(xù)保留該硬件設(shè)備；如果設(shè)備難以滿足IP微波傳輸?shù)男枰?，則可以在設(shè)備上適當(dāng)增加接口盤，使其能夠滿足IP微波傳輸?shù)男枰?。同樣，?duì)于部分系統(tǒng)中使用的編制碼器在保證數(shù)字微波信號(hào)壓縮和傳輸方面的能力欠佳的情況，可以在原有的編碼器中增加H.264編碼功能，為數(shù)字微波信號(hào)在互聯(lián)網(wǎng)中傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換提供支持。當(dāng)然，對(duì)于那些改造價(jià)值不太大的硬件設(shè)備，則要進(jìn)行果斷的替換，以保證改造后的數(shù)字地面電視硬件設(shè)備組合能夠滿足IP微波傳輸?shù)男枰?/p>

2.2 優(yōu)化系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是IP微波在數(shù)字地面電視傳輸系統(tǒng)中順利運(yùn)用的框架基礎(chǔ)。只有保證拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的合理，才能夠確保IP微波的良好運(yùn)用[9]?？傮w來說，數(shù)字地面電視傳輸系統(tǒng)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化主要包括微波設(shè)備—MSTP設(shè)備和MSTP設(shè)備—STM-A信號(hào)兩部分。其中，微波設(shè)備—MSTP設(shè)備是微波傳輸信號(hào)通過發(fā)射、傳輸和處理以后，輸出至MSTP設(shè)備的過程，其優(yōu)化主要是在系統(tǒng)中增設(shè)IP電視解碼器，使信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并最終被轉(zhuǎn)化為視頻或者音頻信號(hào)，達(dá)到信號(hào)傳輸?shù)男枰?。MSTP設(shè)備—STM-A信號(hào)則是將接收到的數(shù)字信號(hào)再次轉(zhuǎn)化為IP信號(hào)，最后輸出給微波設(shè)備，由微波設(shè)備直接將IP信號(hào)發(fā)射出去。在這個(gè)過程中，系統(tǒng)中MSTP設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會(huì)被激活，對(duì)即將發(fā)射的IP信號(hào)進(jìn)行格式方面的檢查，確保所有的音頻、視頻信號(hào)正常。

2.3 增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)功能

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下開發(fā)的用于管理微波信號(hào)傳輸?shù)淖詣?dòng)化、智能化工具，其主要承擔(dān)對(duì)IP微波傳輸過程的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并在發(fā)現(xiàn)傳輸過程中存在的問題后進(jìn)行相應(yīng)的傳輸管理優(yōu)化，確保數(shù)字地面電視傳輸工作的高效、安全開展。增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)功能，除了按照微波傳輸?shù)男枰M(jìn)行功能模塊和算法路徑的優(yōu)化以外，還要對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)字微波設(shè)備、傳輸通道、信號(hào)強(qiáng)度等設(shè)備和資源運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理，確保當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行異常時(shí)能夠及時(shí)地報(bào)警，并提示異常情況，提高對(duì)信號(hào)傳輸問題檢查和解決的效率與效果。

3 IP微波運(yùn)用時(shí)需要注意的問題

由于IP微波是在對(duì)數(shù)字地面電視系統(tǒng)進(jìn)行IP化改造過程中運(yùn)用的技術(shù)方法，其在傳輸方面的運(yùn)用效果受技術(shù)應(yīng)用方式的影響。因此，在掌握上述具體運(yùn)用策略的同時(shí)，還要對(duì)技術(shù)應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行足夠的關(guān)注和必要的防范。具體來說，在IP化改造中，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注以下兩方面的問題。

3.1 保證微波帶寬資源利用效率

帶寬資源利用效率，直接影響數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)男?，進(jìn)而影響整體信號(hào)傳輸?shù)男Ч?。因此，在IP微波應(yīng)用中，相關(guān)主體要重視有限帶寬資源的利用，確保IP微波的運(yùn)用有足夠的帶寬資源作為支持。在這方面，可以在系統(tǒng)中開辟專門的數(shù)字微波傳輸通道，這樣就可以保證IP微波應(yīng)用過程中不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)傳輸過多占用帶寬資源的情況[10]。同時(shí)，也可以借助IP微波技術(shù)搭建一對(duì)多的信號(hào)傳輸關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，彌補(bǔ)原有的一對(duì)一的信號(hào)傳輸方式弊端，使信號(hào)傳輸變得更加靈活、多樣，保證傳輸通道資源利用的效率。

3.2 靈活選擇設(shè)備類型

目前，IP微波在數(shù)字地面電視傳輸中的運(yùn)用方式主要有“室內(nèi)+室外”和單純的室外兩種，不同方式對(duì)應(yīng)的設(shè)備類型存在明顯的差異。其中，“室內(nèi)+室外”方式的接口類型有GE光口、FE光口、STM-1光口、E1接口以及FE電口等，并且這些接口的數(shù)量比較多，室內(nèi)與室外間采用中頻電纜連接并傳送信號(hào)和饋電。單純的室外方式的接口類型一般只有GE光口、STM-1光口，且數(shù)量上相對(duì)比較少，如果需要傳送諸如E1等業(yè)務(wù)，則要借助室內(nèi)的外接設(shè)施來實(shí)現(xiàn)。兩種方式的性能差異決定了相關(guān)主體在IP微波技術(shù)運(yùn)用過程中，要根據(jù)需求靈活選擇相應(yīng)的方式，并根據(jù)方式選擇相應(yīng)的設(shè)備類型，以確保技術(shù)運(yùn)用的有效性。

4 結(jié) 語

IP微波作為IP化改造重點(diǎn)選擇和使用的技術(shù)類型，其在數(shù)字地面電視傳輸方面有明顯的運(yùn)用價(jià)值。目前，相關(guān)主體在IP化改造實(shí)踐中，已經(jīng)開始嘗試通過配置相關(guān)硬件設(shè)備、優(yōu)化系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)功能等方法來推動(dòng)IP微波的運(yùn)用?？紤]到IP化改造面臨的復(fù)雜性，在實(shí)際的IP微波運(yùn)用中，相關(guān)主體要注意保證微波帶寬資源利用效率和靈活選擇設(shè)備類型，以確保技術(shù)在數(shù)字地面?zhèn)鬏斨羞\(yùn)用的效果。