數字電視微波信號源設計與實現
王峰
廣播電視無線覆蓋是推進廣播電視公共服務最基本的手段之一,地面數字電視具有節目豐富、畫面清晰、抗干擾性強等優點。為增強省內中央12 套地面數字電視播出的可靠性,確保安全播出,在衛星信號源的基礎上,增加微波信號源,使各發射臺站實現衛星和微波雙信號源?,F有山西省內中央12 套地面數字電視信號源的主要是衛星信號,山西廣播電視無線管理中心(以下簡稱省無管中心)下屬各臺站承擔著中央地面數字電視節目覆蓋工程,但信號源只有一路衛星信號,為增強省內中央12 套地面數字電視播出的可靠性,確保安全播出,雙信號源建設十分必要,經論證提出了在省內微波首站增加微波信號源,使各發射臺站將微波信號做為作為地面數字電視的備用信源。
1 發射臺站現有地面數字電視構架
中央電視無線數字化覆蓋單頻網系統架構由前端系統、傳輸鏈路和發射臺站三部分組成。如圖1 地面數字電視構架圖所示。在中央電視臺進行12 套電視節目編碼,主用中星6A衛星傳輸鏈路,備用地面傳輸網絡(光纜或微波)或臺站備份前端的方式分發,發射臺站經過信號接收處理和碼流切換后,通過發射系統實現地面無線覆蓋。我省大部分發射臺站只有衛星傳輸鏈路,是單路信號源。衛星傳輸鏈路中信號源傳輸接引系統將前端系統的輸出信號接引到地球站,經單頻網適配器適配后進入上行系統,上行系統完成衛星信號調制、上變頻、高功放和發射,接收系統接收衛星信號,解調、解擾還原出兩路傳送碼流給地面發射系統。多路節目經過AVS+編碼器進行編碼,送入復用器,經加擾后的TS流與GPS/北斗系統的校時系統共同送入單頻網適配器,加入校時信息的TS流通過衛星調制器經上變頻后送入衛星鏈路。在單頻網適配器的設計時,應充分考慮延時的問題。同時,衛星調制器的引入破壞了單頻網TS流分配的“透明傳輸”要求,衛星調制器需要對輸入的TS流進行空包的填充,從而保證碼率的正確適配。同時發射臺的單頻網適配器的空包處理也應當與衛星調制器的空包處理相對應。在不改變其現有硬件平臺的基礎上,增加相應的特定空包插入和恢復功能,實現地面數字電視單頻網的組網。各縣級發射站點主要由央視節目信號源衛星接收、編轉碼處理、節目傳送、信號發射、信號接收等環節構成。具體如下所述:單頻網的地面數字8 套電視節目信號通過衛星接收天線接收衛星信號,經過主備兩路AVS+解碼器解碼后,經過碼流切換器,作為主用信號和來自本地網絡中心備用信號經過單頻網碼流切換器切換選出一路,送到單頻網發射機進行發射。多頻網的地面數字4 套地數電視節目信號通過衛星接收天線接收衛星信號,經過主備兩路AVS+解碼器解碼后,與來自光纖的本地4 套電視節目一起送入EMR編轉碼器,形成央視8 套電視節目,送入碼流切換器2 選出一路,作為主用信號和來自本地網絡中心備用信號經過多頻網碼流切換器切換選出一路,送到多頻網發射機進行發射。
2 增加微波信號源的設計與實現
山西廣播電視無線管理中心(以下簡稱省無管中心)各臺站承擔著中央地面數字電視節目覆蓋工程,但信號源只有一路衛星信號,為了確保安全播出,現需要增加備用信號源作為省無管中心的微波傳輸信源。對“中央地面數字電視12 套電視節目”信源經省網總前端機房傳輸至省無管中心主機房進行設計。如圖2 微波信號源下傳網絡拓撲圖所示。
2.1 信號源部分
中央地面數字電視12 套電視節目(AVS+編碼)封裝成兩個包,分別為8 套節目一個包及4 套節目一個包,由國干網2 個45M傳輸通道下傳至省網總前端機房,下聯2 臺E3 轉ASI適配器,輸出2 個TS流,輸出接口為ASI,該信號源下傳由國網負責,現已完成。
2.2 省網OTN傳輸部分
在省網總前端機房(地球站),信號源2 個TS流經ASI轉IP復用器復用成1 個千兆IP光口輸出,上聯省網OTN傳輸至省臺OTN機房(省局主樓3 層,OTN有環路保護),使用OTN1 個千兆傳輸專線,輸出IP光口。復用器配置雙機主備。信號源2 個ASI信號,經過復用器復用后,將ASI信號轉成IP信號,送入省網OTN傳輸平臺。本次方案設計,ASI轉IP復用器選用哈雷ProStream9100 復用器,設備需配置1RU機框,雙電源,1 塊4G板卡,1 塊ASI端口卡。為保證播出安全建議采用1 :1 的備份機制,采購兩臺PRO9100 進行主備。
2.3 省臺OTN機房至省無管中心
主機房傳輸部分省臺OTN機房至省無管中心主機房(省局主樓十一樓)原直通12 芯光纜,使用備纖中的兩纖,實現信號源專線傳輸。由于省無管中心目前匯聚設備為百兆IP電口,因此,需要新增加一臺光交換機,支持千兆IP光口和百兆IP電口交換。因省無管中心主機房交換機無光接口,為接收省網OTN光信號,需增加一臺光交換機,同時可以為以后電路擴容提供對接端口,光交換機選用華為S2720-28TP-EI交換機,端口配置24 個10/100Base-TX以太網端口,4 個千兆SFP,2 個復用的10/100/1000Base-T以太網。在微波首站,經光交換機、復用器、核心交換機分別將地面數字4 套電視節目和地面數字8 套電視節目進行組播配置,央視4 套電視節目組播地址分別為225.0.0.4 ,央視8 套電視節目組播地址分別為225.0.0.5 經微波復用設備V-Node傳送至微波設備,通過微波在微波首站傳輸至廟前山站后,經東線、南線、北線三個方向覆蓋至全省各省級發射臺站。如圖3 增加微波信號源的節目顯示所示,由此實現了省級高山臺站發射點微波衛星兩路信號源。
總結:
廣播電視無線覆蓋是推進廣播電視公共服務最基本的手段之一,地面數字電視具有節目豐富、畫面清晰、抗干擾性強等優點,受到了廣大人民群眾的熱烈歡迎。結合中央地面數字電視無線覆蓋工程需要,山西利用省內微波干線電路通道,增加微波信號源,提高了全省中央地面數字電視無線覆蓋發射任務的可靠性。