地面數(shù)字電視三級單頻網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)

滕旭光

（萊州市融媒體中心，山東 煙臺 261400）

0 引 言

2021 年6 月21 日，中國廣電全國地面數(shù)字電視700 MHz 頻率遷移項(xiàng)目工程總承包（EPC）招標(biāo)工作正式啟動，對全國范圍內(nèi)廣播電視發(fā)射臺站的現(xiàn)有發(fā)射機(jī)系統(tǒng)及天饋線系統(tǒng)進(jìn)行改造升級，涉及臺站6 026 座，頻道12 350 個。在此背景下，我國地面數(shù)字電視的單頻網(wǎng)建設(shè)成為重要方向。針對地面數(shù)字電視三級單頻網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的研究與探討，能夠有效保障地面數(shù)字電視的安全播出以及覆蓋效果。

1 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)通過一組共用頻率的發(fā)射臺，實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)的地面數(shù)字電視信號覆蓋。我國地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)建設(shè)是一個備受關(guān)注的話題。作為一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)建設(shè)在我國得到了廣泛的推進(jìn)[1]。

在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，我國單頻網(wǎng)建設(shè)采用的是國家標(biāo)準(zhǔn)《地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB 20600—2006）。這一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)系統(tǒng)的頻率規(guī)劃、調(diào)制方式以及信號傳輸參數(shù)等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，為系統(tǒng)建設(shè)提供了統(tǒng)一的技術(shù)基礎(chǔ)。

在網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面，目前我國已經(jīng)建成了一批地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)發(fā)射臺，實(shí)現(xiàn)了對主要城市和農(nóng)村地區(qū)的信號覆蓋。這些發(fā)射臺通過合理的布局和優(yōu)化的傳輸技術(shù)，有效提高了地面數(shù)字電視信號的覆蓋范圍和質(zhì)量。

在節(jié)目內(nèi)容方面，我國地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)不僅傳輸廣播電視的標(biāo)清和高清節(jié)目，還提供了豐富多樣的增值業(yè)務(wù)和互動功能。觀眾可以通過地面數(shù)字電視接收設(shè)備，收看高質(zhì)量的節(jié)目內(nèi)容，并參與互動投票、節(jié)目點(diǎn)播等活動，豐富了觀看體驗(yàn)。

在頻譜資源合理利用和頻率規(guī)劃的優(yōu)化方面，相關(guān)部門通過頻譜管理和規(guī)劃，確保地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)與其他無線電通信系統(tǒng)的頻譜資源協(xié)調(diào)共享，保障了廣播電視業(yè)務(wù)的正常開展。

盡管我國地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)取得了一定的成績，但仍面臨一些挑戰(zhàn)和問題。例如，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)和邊遠(yuǎn)地區(qū)的覆蓋仍存在一定局限，需要進(jìn)一步加強(qiáng)建設(shè)。此外，隨著新一代數(shù)字電視技術(shù)如超高清電視和互聯(lián)網(wǎng)電視等的發(fā)展，，地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)也需要不斷進(jìn)行技術(shù)升級和改造[2]。

2 地面數(shù)字電視三級單頻網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)方案

2.1 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)架構(gòu)

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)是一種通過共用頻率的發(fā)射臺實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)地面數(shù)字電視信號覆蓋的系統(tǒng)。它由單頻網(wǎng)適配系統(tǒng)、單頻網(wǎng)節(jié)目分配系統(tǒng)和單頻網(wǎng)發(fā)射系統(tǒng)三個部分組成，如圖1 所示。單頻網(wǎng)適配系統(tǒng)負(fù)責(zé)對來自不同廣播電視臺的節(jié)目信號進(jìn)行整合和處理，確保它們能夠在同一頻率傳輸。這一系統(tǒng)包括多路復(fù)用（MUX）、編碼與解碼、時分多址（TDM）等關(guān)鍵功能模塊。單頻網(wǎng)節(jié)目分配系統(tǒng)包括發(fā)射端網(wǎng)絡(luò)適配器、單頻網(wǎng)TS 流信號分配網(wǎng)絡(luò)以及接收端網(wǎng)絡(luò)適配器等。單頻網(wǎng)發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)、單頻網(wǎng)授時接收設(shè)備，通過同步系統(tǒng)對同步信息進(jìn)行TS 流處理，通過授時接收設(shè)備完成GPS、BDS 等信號的接收[3]。

圖1 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)架構(gòu)

2.2 地面數(shù)字電視三級單頻網(wǎng)分級建設(shè)

地面數(shù)字電視三級單頻網(wǎng)分級建設(shè)是根據(jù)《全國地面數(shù)字電視廣播頻率規(guī)劃》和《廣播電視安全播出管理規(guī)定》的要求，將單頻網(wǎng)系統(tǒng)按照建設(shè)規(guī)模和覆蓋范圍等級劃分為一級、二級、三級單頻網(wǎng)，如表1 所示。不同等級的單頻網(wǎng)主要用于傳輸不同級別的節(jié)目，在單頻網(wǎng)信號源系統(tǒng)、單頻網(wǎng)主站設(shè)置、技術(shù)系統(tǒng)配置、運(yùn)行維護(hù)、突發(fā)事件預(yù)防及應(yīng)急處置等方面的保障要求也各有不同。

表1 單頻網(wǎng)分級

一級單頻網(wǎng)是全國單頻網(wǎng)，采用集中式架構(gòu)，建議建立一主兩備的單頻網(wǎng)信號源系統(tǒng)，日常播出由單頻網(wǎng)主信號源系統(tǒng)發(fā)送節(jié)目。一級單頻網(wǎng)應(yīng)至少設(shè)置三個單頻網(wǎng)主站（一主兩備），達(dá)到一級安全播出保障要求。二級單頻網(wǎng)主要為省域單頻網(wǎng)、地市域單頻網(wǎng)等，可以為集中式架構(gòu)或分布式架構(gòu)。建議建立一主一備的單頻網(wǎng)信號源系統(tǒng)或一主一備兩個單頻網(wǎng)主站。如為分布式架構(gòu)，單頻網(wǎng)主站（備）需要獨(dú)立建設(shè)單頻網(wǎng)信號源，作為整個單頻網(wǎng)系統(tǒng)的備份信號源，各從站除了接收單頻網(wǎng)主站（主）的單頻網(wǎng)信號外，還應(yīng)接收單頻網(wǎng)主站（備）的單頻網(wǎng)信號。二級單頻網(wǎng)應(yīng)至少設(shè)置兩個單頻網(wǎng)主站（一主一備），達(dá)到二級安全播出保障要求。三級單頻網(wǎng)主要為縣域單頻網(wǎng)，保障要求為三級安全播出保障要求，相對較低。其建設(shè)方式與二級單頻網(wǎng)類似，但要達(dá)到相應(yīng)的安全播出保障要求[4]。

2.3 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信號源系統(tǒng)

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)信號源系統(tǒng)是單頻網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要職責(zé)是提供節(jié)目源，對節(jié)目源信號進(jìn)行編碼、復(fù)用、單頻網(wǎng)信號適配和分發(fā)，為單頻網(wǎng)系統(tǒng)提供經(jīng)過適配的碼流。信號源系統(tǒng)輸出的碼流應(yīng)包含SIP 信息，包括編碼效率、符號星座映射方式和幀頭模式等單頻網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)，并經(jīng)過單頻網(wǎng)適配器處理，使其符合單頻網(wǎng)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

為保障安全播出，單頻網(wǎng)信號源系統(tǒng)在單頻網(wǎng)適配器前應(yīng)該具備主、備配置。對于一級和二級單頻網(wǎng)，其信號源系統(tǒng)建議至少具備三路不同傳輸路由的信號源，包括一路主信號和兩路備份信號。對于三級單頻網(wǎng)，則建議具備兩路不同傳輸路由的信號源，其中包括一路主信號和一路備份信號。在單頻網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)過程中，需要重視單頻網(wǎng)信號源系統(tǒng)的主、備配置，這是保障單頻網(wǎng)系統(tǒng)全局安全播出的重要環(huán)節(jié)。同時，備份要求也需要得到足夠的重視，避免將未經(jīng)過單頻網(wǎng)適配器的普通碼流作為備份信號源，以免在切換至備份信號源時，造成單頻網(wǎng)變多頻網(wǎng)的工作狀態(tài)，導(dǎo)致大面積覆蓋干擾，嚴(yán)重影響用戶正常收聽和收看廣播電視節(jié)目[5]。

2.4 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)是地面數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，負(fù)責(zé)將各個頻道的節(jié)目信號從中心節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)礁鱾€發(fā)射臺，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對廣播信號的分發(fā)和覆蓋。地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)通常包括以下幾個要素。

（1）中心節(jié)點(diǎn)。中心節(jié)點(diǎn)是整個節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)的控制中心，負(fù)責(zé)節(jié)目的調(diào)度和分發(fā)。它接收來自節(jié)目源的節(jié)目信號，并根據(jù)調(diào)度算法和優(yōu)先級進(jìn)行合理的分配，將節(jié)目傳輸給各個發(fā)射臺。

（2）節(jié)目源。節(jié)目源是指節(jié)目的來源，可以是電視臺、廣播公司或其他節(jié)目提供商。節(jié)目源將節(jié)目信號提供給中心節(jié)點(diǎn)，通常通過衛(wèi)星鏈路、光纖傳輸?shù)确绞竭M(jìn)行。

（3）節(jié)目傳輸設(shè)備。節(jié)目傳輸設(shè)備負(fù)責(zé)將節(jié)目信號從中心節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)礁鱾€發(fā)射臺，通常包括編碼器、調(diào)制器、傳輸設(shè)備等，用于將數(shù)字節(jié)目信號轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)母袷剑⑼ㄟ^傳輸介質(zhì)（如光纖、微波鏈路等）將信號傳送出去。

（4）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是為了實(shí)現(xiàn)高效的節(jié)目傳輸和覆蓋而設(shè)計(jì)的。它通常采用多級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將發(fā)射臺按照區(qū)域進(jìn)行劃分，形成不同級別的單頻網(wǎng)。通過合理的網(wǎng)絡(luò)布局和連接方式，確保節(jié)目信號可以從中心節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)礁鱾€發(fā)射臺。

（5）調(diào)度系統(tǒng)。調(diào)度系統(tǒng)是節(jié)目分配網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，根據(jù)節(jié)目源的節(jié)目列表、播出計(jì)劃和優(yōu)先級等信息進(jìn)行節(jié)目調(diào)度和分發(fā)。調(diào)度系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)時的信號質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行智能調(diào)度，保證節(jié)目信號的穩(wěn)定傳輸和良好的觀看體驗(yàn)[6]。

2.5 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)是地面數(shù)字電視系統(tǒng)的重要組成部分，旨在監(jiān)測和維護(hù)單頻網(wǎng)的信號質(zhì)量、運(yùn)行狀態(tài)以及頻譜使用情況，確保數(shù)字電視信號的穩(wěn)定傳輸和覆蓋，通常具有以下功能。

（1）信號質(zhì)量監(jiān)測。監(jiān)測系統(tǒng)會定期或?qū)崟r檢測各個發(fā)射臺的信號質(zhì)量，包括信號強(qiáng)度、信噪比、誤碼率等指標(biāo)。通過對信號質(zhì)量的監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)和定位信號異?；蚬收?，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行修復(fù)和優(yōu)化。

（2）頻譜監(jiān)測。地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)需要合理利用頻譜資源，因此頻譜監(jiān)測是必要的。監(jiān)測系統(tǒng)會對頻譜進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，以檢測是否有非法占用或干擾信號的存在，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行頻率規(guī)劃和干擾處理，確保數(shù)字電視信號的穩(wěn)定傳輸。

（3）故障診斷與報警。監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)晤l網(wǎng)的故障進(jìn)行自動診斷，并及時發(fā)出報警通知。當(dāng)發(fā)生故障，系統(tǒng)可以快速定位故障的具體位置和原因，以便維護(hù)人員進(jìn)行及時修復(fù)，減少服務(wù)中斷時間。

（4）網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測。監(jiān)測系統(tǒng)會監(jiān)測單頻網(wǎng)中各個發(fā)射臺的工作狀態(tài)、連接狀態(tài)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以確保網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。通過實(shí)時監(jiān)測和分析網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問題，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.6 地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)應(yīng)急廣播系統(tǒng)

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)應(yīng)急廣播系統(tǒng)是地面數(shù)字電視系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，旨在在緊急情況下，向廣大公眾發(fā)布重要的應(yīng)急信息和警示信息，以保障公眾的安全。根據(jù)國家廣播電視總局《廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽“十四五”科技發(fā)展規(guī)劃》要求，到2025 年，全國各級應(yīng)急廣播平臺基本建成。

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)應(yīng)急廣播系統(tǒng)具有以下功能。第一，應(yīng)急預(yù)警功能。系統(tǒng)可以接收來自相關(guān)機(jī)構(gòu)的應(yīng)急預(yù)警信息，如自然災(zāi)害、惡劣天氣、社會安全事件等。通過與應(yīng)急管理部門和氣象等機(jī)構(gòu)的聯(lián)動，系統(tǒng)能夠及時收到預(yù)警信息，并將其轉(zhuǎn)化為廣播信號進(jìn)行傳輸。第二，緊急信息發(fā)布功能。應(yīng)急廣播系統(tǒng)具備發(fā)布緊急信息的能力。在發(fā)生緊急情況時，系統(tǒng)能夠快速將相關(guān)信息編碼并通過數(shù)字電視信號傳輸?shù)礁鱾€發(fā)射臺，使廣大觀眾能夠及時收到警示信息和應(yīng)急指導(dǎo)。第三，廣播覆蓋優(yōu)化。為了確保應(yīng)急信息的廣泛傳播，系統(tǒng)會對發(fā)射臺的信號覆蓋范圍進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。通過合理的發(fā)射臺布局和信號傳輸參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急信息的全面覆蓋，使更多人能夠及時收到重要的警示和指導(dǎo)。第四，多渠道發(fā)布。應(yīng)急廣播系統(tǒng)不僅通過地面數(shù)字電視信號進(jìn)行應(yīng)急信息發(fā)布，還可以與其他媒體渠道進(jìn)行聯(lián)動，如廣播、手機(jī)短信、互聯(lián)網(wǎng)等。通過多渠道發(fā)布，可以提高應(yīng)急信息的覆蓋范圍和觸達(dá)率，確保更多人能夠及時獲取到重要的應(yīng)急信息。

3 結(jié) 語

在單頻網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中，監(jiān)測和應(yīng)急廣播系統(tǒng)的建設(shè)是不可或缺的。只有通過監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對單頻網(wǎng)信號質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，才能夠及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，保障數(shù)字電視的正常傳輸和播出。在未來的單頻網(wǎng)建設(shè)中，相關(guān)部門要從頂層設(shè)計(jì)、統(tǒng)籌規(guī)劃出發(fā)，分階段、分步驟進(jìn)行，進(jìn)一步提高數(shù)字電視的服務(wù)質(zhì)量和覆蓋范圍，為社會公眾提供更好的數(shù)字電視體驗(yàn)。