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

劉 穎

（遼寧省廣播電視丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺，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)播臺混合組網(wǎng)的工程案例，能夠為其他地區(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)標準，頒布于2006年，是第4個數(shù)字電視國際標準，具備多套高標清節(jié)目傳輸、抗干擾能力突出、安全穩(wěn)定等優(yōu)勢[1]。2020年12月，我國地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)全面建成，標志著我國地面數(shù)字廣播電視時代的到來。

1.2 地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)

單頻網(wǎng)（Single Frequency Network，SFN）是通過多個不同地點、同步狀態(tài)發(fā)射機組成的地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)絡(luò)，確保不同的發(fā)射機在相同頻率發(fā)射相同的射頻信號，達到對特定服務(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）通過多個無線射頻通道來傳輸同一個節(jié)目的射頻信號。多頻網(wǎng)由前端系統(tǒng)、適配器、傳輸網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射機、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)對頻譜資源的需求較高，頻譜資源短缺問題成為廣播電視臺需要考慮的問題。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)播臺發(fā)射機房建設(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)模式進行傳輸覆蓋，結(jié)構(gòu)如圖3所示，目前已形成應急廣播、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。丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺地面無線數(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)劃準則》《地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)實施指南》《地面數(shù)字電視廣播單頻網(wǎng)技術(shù)要求》標準為依據(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、數(shù)字微波傳輸網(wǎng)改造升級、發(fā)射系統(tǒng)改造升級、天饋線系統(tǒng)改造升級。通過各系統(tǒng)改造升級，完成丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺單頻網(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，有效兼顧中央、省級、市級電視節(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+編碼復用，生成傳送碼流，通過IP微波傳輸鏈路，鳳凰山轉(zhuǎn)播臺將本地節(jié)目與丹東市總前端系統(tǒng)節(jié)目復用，送給各發(fā)射轉(zhuǎn)播臺站進行發(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進行復用，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)播臺各發(fā)射臺站。丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺采用基于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適配器復原TS碼流。在丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺地面無線數(shù)字化覆蓋工程數(shù)字微波傳輸網(wǎng)改造過程中，實現(xiàn)與遼寧省廣播電視臺無線傳輸網(wǎng)的有效對接與資源共享。丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺現(xiàn)有六個發(fā)射臺站，目前已全面完成六個臺站的IP微波設(shè)備、微波發(fā)射接收天線、饋線、交換機、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700兆赫頻率遷移項目》支持下，丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺完成發(fā)射系統(tǒng)的改造升級工作，具體內(nèi)容如表1所示。丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺發(fā)射機更新改造中選擇國產(chǎn)發(fā)射機，由激勵器、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，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)射機更新改造方案采用新購有國內(nèi)廠家自主知識產(chǎn)權(quán)、自行設(shè)計、生產(chǎn)的UHF發(fā)射機，由激勵器、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、整機輸出功率穩(wěn)定、發(fā)射頻譜純凈、遠程遙測、低噪聲離心式通風等優(yōu)點。

表1 丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺發(fā)射機更新改造方案

2.5 天饋線系統(tǒng)

丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺天饋線系統(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，完成改頻后又對天饋線系統(tǒng)的指標進行了專業(yè)的測試，確保了天饋線系統(tǒng)指標滿足新頻道發(fā)射需求，有效保障了丹東鳳凰山轉(zhuǎn)播臺廣播電視節(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，實現(xiàn)DS-17、DS-18、DS-33三個頻道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，推進了廣播電視數(shù)字化建設(shè)。