广播电视地面无线数字化覆盖工程混合组网模式研究

2023-03-07刘颖

电视技术 2023年1期

刘颖

（辽宁省广播电视丹东凤凰山转播台，辽宁丹东 118100）

0 引言

辽宁省丹东市地面无线数字化覆盖体系已基本建成，形成地面无线广播和有线电视网络为主，直播卫星为辅的地面数字电视广播发展格局。丹东市凤凰山转播台地面无线数字化覆盖工程采用单频网、多频网混合组网模式，实现了丹东地区电视节目的地面无线数字化覆盖。丹东凤凰山转播台混合组网的工程案例，能够为其他地区地面无线数字化覆盖工程的开展提供可供参考的建议。

1 地面数字电视广播及组网模式

1.1 地面数字电视广播

地面数字电视广播（Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）是我国结合自身广播体系发展现状自主研发的技术标准，颁布于2006年，是第4个数字电视国际标准，具备多套高标清节目传输、抗干扰能力突出、安全稳定等优势[1]。2020年12月，我国地面数字电视覆盖网全面建成，标志着我国地面数字广播电视时代的到来。

1.2 地面数字电视广播单频网

单频网（Single Frequency Network，SFN）是通过多个不同地点、同步状态发射机组成的地面数字电视覆盖网络，确保不同的发射机在相同频率发射相同的射频信号，达到对特定服务区域的可靠覆盖[2]。地面数字电视广播单频网由单频网适配系统、单频网节目分配系统以及单频网发射系统三部分组成，如图1所示。

图1 地面数字电视广播单频网结构

单频网是我国地面数字电视广播主要采用的组网模式。2020年，国家广播电视总局发布《基于IP传输的地面数字电视广播单频网组网技术规范》，明确提出了单频网组网的系统描述、技术要求及测量方法。地面数字电视广播单频网结构也为各地方地面数字电视广播单频网组网提供了理论与技术支持。

1.3 地面数字电视广播多频网

多频网（Multi-Frequency Network，MFN）通过多个无线射频通道来传输同一个节目的射频信号。多频网由前端系统、适配器、传输网络、发射机、多工器以及发射天线等组成[3]，如图2所示。

图2 地面数字电视广播多频网结构

随着地面数字电视广播业务的发展，多频网对频谱资源的需求较高，频谱资源短缺问题成为广播电视台需要考虑的问题。因此，广播电视地面无线数字化覆盖主要采用单频网组网模式。

2 凤凰山转播台混合组网模式案例

2.1 总体技术方案

丹东凤凰山转播台发射机房建设在凤凰山攒云峰顶，播出20套地面数字电视、4套调频广播及1套数字调频广播。地面无线数字化覆盖工程的建设，采用单频网与多频网混合组网模式进行传输覆盖，结构如图3所示，目前已形成应急广播、卫星接收、数字微波传输、光线传输、地面数字电视及调频广播为一体的现代化综合转播台。丹东凤凰山转播台地面无线数字化覆盖工程以《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》《VHF/UHF频段地面数字电视广播频率规划准则》《地面数字电视广播传输系统实施指南》《地面数字电视广播单频网技术要求》标准为依据，兼顾不同节目的广播电视节目地面覆盖需求，采用单频网、多频网混合组网覆盖模式[4]。具体改造建设方案包括前端系统改造升级、数字微波传输网改造升级、发射系统改造升级、天馈线系统改造升级。通过各系统改造升级，完成丹东凤凰山转播台单频网、多频网混合组网工程。

图3 单频网、多频网混合组网模式结构

单频网与多频网混合组网模式能够兼顾两种组网模式的优点，有效兼顾中央、省级、市级电视节目的地面覆盖，保障地面数字电视广播节目传输质量与安全性，实现所辖区域的广播电视地面无线覆盖。

2.2 前端系统

丹东市总前端系统将3路共20套中央及辽宁本地节目（新闻、生活、公共、问题、综合影视、少儿等频道）AVS+编码复用，生成传送码流，通过IP微波传输链路，凤凰山转播台将本地节目与丹东市总前端系统节目复用，送给各发射转播台站进行发射[5]。前端系统的改造包括前端光纤链路和传输编码设备，通过丹东市总前端机房光纤链路改造、信源接引及重新编码调制等，使丹东市凤凰山转播台具备多频网发射、单频网发射能力，完成辽宁17频道、中央19频道、中央47频道等节目的地面无线覆盖。

2.3 数字微波传输网

丹东凤凰山转播台地面无线数字化覆盖工程要与辽宁省广播电视无线发射台站连接，在建设过程中充分考虑了数字微波传输系统的整体性与可拓展性。单频网、多频网混合组网模式的数字微波传输选择有准同步数字体系（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）、同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）、互联网协议（Internet Protocol，IP）等传输协议[6]。传输链路选择以数字微波传输网为主，由丹东市生成TS传送码流，通过TS-IP适配器转换后传输至凤城市广播电视台进行复用，再经单频网适配器适配后由微波链路传送至凤凰山转播台各发射台站。丹东凤凰山转播台采用基于IP传输的地面数字电视广播单频网组网发射系统，结构如图4所示，由ASI-IP适配器形成IP流，通过IP网络传输后，接收端IP-ASI适配器复原TS码流。在丹东凤凰山转播台地面无线数字化覆盖工程数字微波传输网改造过程中，实现与辽宁省广播电视台无线传输网的有效对接与资源共享。丹东凤凰山转播台现有六个发射台站，目前已全面完成六个台站的IP微波设备、微波发射接收天线、馈线、交换机、电源等设备安装与调试工作。

图4 基于IP的单频网节目传输系统

2.4 发射系统

在《全国地面数字电视700兆赫频率迁移项目》支持下，丹东凤凰山转播台完成发射系统的改造升级工作，具体内容如表1所示。丹东凤凰山转播台发射机更新改造中选择国产发射机，由激励器、功放单元、开关电源、显示单元分配与合成及滤波器等部分组成。本次改造工程采用UHF国产发射机，具备主备可切换系统，于2022年4月25日—2022年5月1日完成节目源接引、发射机安装调试等工作。将现有频道DS-47、DS-19改造成DS-17、DS-18、DS-33三个频道，完成中一等8套节目、中十七等4套节目及辽宁等8套节目的播出工作，发射机更新改造方案采用新购有国内厂家自主知识产权、自行设计、生产的UHF发射机，由激励器、功放单元、开关电源、显示单元分配与合成及滤波器等部分组成，具备抗广播电视无线覆盖同频干扰、整机输出功率稳定、发射频谱纯净、远程遥测、低噪声离心式通风等优点。

表1 丹东凤凰山转播台发射机更新改造方案

2.5 天馈线系统

丹东凤凰山转播台天馈线系统建设改造遵循“先利旧后新增”原则，改造方案如表2所示。天线与馈线改造都采用利旧方式，更换DS17+DS18+DS33（3×1 kW）三工型号多工器、增加硬馈、弯头、连接件等相关设备，完成改频后又对天馈线系统的指标进行了专业的测试，确保了天馈线系统指标满足新频道发射需求，有效保障了丹东凤凰山转播台广播电视节目地面无线数字化传输覆盖效果。