數字微波技術在地面無線數字化覆蓋工程中的應用

石 嵬

（大連廣播電視發射臺，遼寧 大連 116001）

0 引 言

根據大連市廣播電視節目地面無線數字化覆蓋工程對節目傳輸的要求及其他業務發展需求，2020年5月，經由大連市文化和旅游局（廣播電視局）協調，大連廣播電視發射臺技術部門就大連市廣播電視節目地面無線數字化覆蓋工程對大連廣播電視發射臺機房（綠山）及旅順口區、金普新區、普蘭店區、瓦房店市、莊河市、長?？h共6個區市縣機房進行現地勘查，對大連廣電中心微波站等3座微波站及大連廣播電視發射臺等12座無線發射轉播臺站的微波設施進行更新改造。

1 數字微波傳輸的具體作用

數字微波傳輸具有較強的保密性和抗干擾能力，在保障國家安全方面具有非常關鍵的作用。利用數字微波來對廣播電視信號進行傳輸，對于確保信息的安全性具有非常重要的意義[1]。數字微波技術作為特殊的戰略性資源具有不可或缺性，在維護國家安全方面具有非常重要的作用。在對各類重要節目信號傳輸時，利用數字微波傳輸網來進行，不僅能夠為各級電視臺提供重要的節目源，而且能夠與衛星和電纜互為備份，以一個閉合的保護環形式來有效地確保廣播電視信號傳輸的安全性和可靠性[2]。

當前數字電視業務開始普及，數字微波傳輸網在廣播電視節目傳輸業務中的優勢更好地體現出來，成為可靠的節目源傳輸手段[3]。數字微波具有較強的安全性和可靠性，能夠更好地滿足一些高可靠性的傳輸業務，更好地為用戶提供優質的服務，對于進一步擴展廣播電視服務群體具有非常重要的意義。在當前臺站自動化管理系統和監視網建設過程中，數字微波技術發揮了重要的作用，加快推動了相關設備管理、運行管理及監控報警等業務自動化的實現。

2 主要技術創新點

2.1 網絡規劃

根據廣播電視節目傳輸要求及其他業務發展需求，隨著IP化的發展、各類業務的IP化趨勢，未來微波通信也將是IP化的時代。因此，大連市數字微波傳輸網絡擬采用面向未來支持IP演進的微波系統，本期傳輸規劃400 Mb·s-1微波系統，采用2+0波道配置，128QAM調制模式，波道帶寬為29.65 MHz，在不使用XPIC技術的情況下，單波道可達200 Mb·s-1的吞吐容量[4]。

2.2 路由設計

使大連市8套數字電視節目作為各無線發射轉播臺站的信號源，需建立本地的微波傳輸網絡，開展數字微波傳輸網更新改造[5]。數字微波鏈路路由規劃如表1所示。

表1 數字微波鏈路路由鏈路

2.3 路由斷面圖及各項指標

為了保證方案的準確可靠性，對本次需改造的數字微波傳輸網包括大連廣電中心微波站等3座微波站以及大連廣播電視發射臺等12座無線發射轉播臺站進行實地踏勘。根據實地踏勘情況，進行微波鏈路仿真規劃，結果如表2所示。

表2 微波鏈路仿真規劃

對大連廣播電視發射臺—大連廣電中心微波站的鏈路進行仿真分析，從結果來看，鏈路可視通，可保障鏈路99.999%以上的可用度。

2.4 干擾分析和優化

根據干擾鏈路和被干擾鏈路的相對位置、角度不同，鏈路干擾可分為幾種不同的干擾類型，本期項目涉及的幾種干擾類型分別是越站干擾、前背干擾及側向干擾[6]。項目實際的干擾是給出的基本類型中的一種或是幾種的組合。本期項目對鏈路干擾進行優化設計，部分站點的頻點分配及極化安排相對標書設計做了優化調整，以達到降低干擾的目的。

3 技術與工程方案

3.1 各發射臺具體情況

3.1.1 大連廣播電視發射臺

大連廣播電視發射臺機房（綠山）一樓電視機房內現有17CH（數1 kW）、34CH（數1 kW）、35CH（數1 kW）、47CH（數1 kW）、28CH（模10 kW）、16CH（模10 kW）及22CH（模10 kW）共7臺發射機播出。

本次新增一主一備共兩部27CH（1 kW）地面數字國標電視發射機、同軸開關、假負載及多功器等設備?？偳岸松傻腡S傳送碼流不加擾加密，經TS-IP適配器轉換后通過地面傳輸網絡（數字微波）傳輸，作為市節目信號源，將本市新聞綜合、生活頻道、公共頻道、文體頻道、綜合影視頻道、少兒頻道、財經頻道及樂天購物8套節目進行AVS+編碼復用，生成一路傳送碼流，送至大連廣電中心IP微波傳輸鏈路。

3.1.2 旅順廣播電視臺

旅順廣播電視臺機房內現有95.6 MHz（模1 kW）、24CH（模1 kW）、2CH（模1 kW）、12CH（模1 kW）、18CH（模1 kW）、35CH（數1 kW）以及47CH（數1 kW）共7臺發射機播出。新增一主一備共兩部16CH（1 kW）地面數字國標電視發射機、同軸開關、假負載，升級改造一路16CH多功器端口。由于機房內UHF頻段使用雙功器35CH（數1 kW）/47CH（數1 kW），因此由制造廠商改造升級現有多功器，追加一路16CH多功器端口并使用臺內原有天線進行播出。

傳輸鏈路以數字微波傳輸為主用，市總前端生成的TS傳送碼流不加擾加密，經TS-IP適配器轉換后通過地面傳輸網絡（數字微波）傳輸，作為市節目信號源；區（市、縣）節目在和市級節目進行復用后，經單頻網適配器適配，經數字微波鏈路傳送到各區（市、縣）發射轉播臺站。

3.1.3 金州大黑山發射臺

金州大黑山發射臺機房內現有98.4 MHz（模500 W）、104.3 MHz（模1 kW）、10CH（模300 W）、37CH（模1 kW）、17CH（數1 kW）、35CH（數1 kW）、47CH（數1 kW）、31CH（模1 kW）及43CH（模1 kW）共9臺發射機播出。新增一主一備共兩部13CH（1 kW）地面數字國標電視發射機、同軸開關、假負載，升級改造一路13CH多功器端口。由于機房內UHF頻段使用雙功器35CH（數1 kW）/47CH（數1 kW），因此由制造廠商改造升級現有多功器追加一路13CH多功器端口，并使用臺內原有天線進行播出。

傳輸鏈路以數字微波傳輸為主用，市總前端生成的TS傳送碼流不加擾加密，經TS-IP適配器轉換后通過地面傳輸網絡（數字微波）傳輸，作為市節目信號源；區（市、縣）節目在和市級節目進行復用后，經單頻網適配器適配，經數字微波鏈路傳送到各區（市、縣）發射轉播臺站。

3.1.4 普蘭店南山發射臺

普蘭店南山發射臺機房內現有92.6 MHz（模300 W）、12CH（模300 W）、42CH（數300 W）、47CH（數300 W）、3CH（模100 W）、25CH（模1 kW）、33CH（模1 kW）以及39CH（模1 kW）共8臺發射機播出。新增一主一備共兩部14CH（300 W）地面數字國標電視發射機、同軸開關、假負載，升級改造一路14CH多功器端口。由于機房內UHF頻段使用五功器42CH（數300 W）/47CH（數300 W）/25CH（模1 kW）/33CH（模1 kW）/39CH（模1 kW），因此由制造廠商改造升級現有多功器，追加一路14CH多功器端口，并使用臺內原有天線進行播出。

傳輸鏈路以數字微波傳輸為主用，市總前端生成的TS傳送碼流不加擾加密，經TS-IP適配器轉換后通過地面傳輸網絡（數字微波）傳輸，作為市節目信號源；區（市、縣）節目在和市級節目進行復用后，經單頻網適配器適配，經數字微波鏈路傳送到各區（市、縣）發射轉播臺站。

3.1.5 普蘭店老白山發射臺

普蘭店老白山發射臺一樓機房內現有6CH（模1 kW）、17CH（模1 kW）、42CH（數300 W）、47CH（數300 W）以及29CH（模3 kW）共5臺發射機播出。新增一主一備共兩部14CH（300 W）地面數字國標電視發射機、同軸開關、假負載，升級改造一路14CH多功器端口。由于機房內UHF頻段使用五功器寬帶口/17CH（模1 kW）/42CH（數300 W）/47CH（數300 W）/29CH（模3 kW），因此由制造廠商改造升級現有多功器，追加一路14CH多功器端口，并使用臺內原有天線進行播出。

傳輸鏈路以數字微波傳輸為主用，市總前端生成的TS傳送碼流不加擾加密，經TS-IP適配器轉換后通過地面傳輸網絡（數字微波）傳輸，作為市節目信號源；區（市、縣）節目在和市級節目進行復用后，經單頻網適配器適配，經數字微波鏈路傳送到各區（市、縣）發射轉播臺站。

3.1.6 瓦房店西山發射臺

瓦房店西山發射臺二樓機房內現有27CH（模1 kW）、21CH（模1 kW）、47CH（數300 W）、29CH（數300 W）、9CH（模300 W）、15CH（模1 kW）、106.5MHZ（模1 kW）、17CH（數300 W）、97.5 MHz（模300 W）以及90.4 MHz（模300 W）共10臺發射機播出。新增一主一備共兩部15CH（300 W）地面數字國標電視發射機、同軸開關、假負載，升級改造一路15CH多功器端口。由于機房內UHF頻段使用六功器27CH（模1 kW）/21CH（模1 kW）/15CH（模1 kW）/47CH（數300 W）/29CH（數300 W）/17CH（數300 W），新增設備15CH與臺站現有設備頻道重合，因此需要拆除原有15CH模擬設備，使用臺內原有天線進行播出。

傳輸鏈路以數字微波傳輸為主用，市總前端生成的TS傳送碼流不加擾加密，經TS-IP適配器轉換后通過地面傳輸網絡（數字微波）傳輸，作為市節目信號源；區（市、縣）節目在和市級節目進行復用后，經單頻網適配器適配，經數字微波鏈路傳送到各區（市、縣）發射轉播臺站。

3.1.7 瓦房店岳山發射臺

瓦房店岳山發射臺機房內現有103.7 MHz（模1 kW）、91.5 MHz（模1 kW）、98.4 MHz（模300 W）、96.4 MHz（模1 kW）、47CH（數300 W）、32CH（數300 W）、30CH（模1 kW）、18CH（模1 kW）、24CH（模2 kW）以及7CH（模3 kW）共10臺發射機播出。新增一主一備共兩部15CH（300 W）地面數字國標電視發射機、同軸開關、假負載，升級改造一路15CH多功器端口。由于機房內UHF頻段使用六功器47CH（數300 W）/30CH（模1 kW）/24CH（模2 kW）/18CH（模1 kW）/32CH（數300 W）/寬帶口，因此由制造廠商改造升級現有多功器，追加一路15CH多功器端口，并使用臺內原有天線進行播出。

傳輸鏈路以數字微波傳輸為主用，市總前端生成的TS傳送碼流不加擾加密，經TS-IP適配器轉換后通過地面傳輸網絡（數字微波）傳輸，作為市節目信號源；區（市、縣）節目在和市級節目進行復用后，經單頻網適配器適配，經數字微波鏈路傳送到各區（市、縣）發射轉播臺站。

3.1.8 莊河城山發射臺

莊河城山發射臺機房內現有97.0 MHz（模3 kW）、100.0 MHz（模1 kW）、107.4 MHz（模100 W）、7CH（模300 W）、18CH（模1 kW）、9CH（模1 kW）、24CH（模 1 kW）、41CH（數300 W）以及47CH（數300 W）共9臺發射機播出。新增一主一備共兩部12CH（300 W）地面數字國標電視發射機、同軸開關、假負載、80 m饋線以及VHF（6-12）4層4面雙偶極子天線獨立使用。

傳輸鏈路以數字微波傳輸為主用，市總前端生成的TS傳送碼流不加擾加密，經TS-IP適配器轉換后通過地面傳輸網絡（數字微波）傳輸，作為市節目信號源；區（市、縣）節目在和市級節目進行復用后，經單頻網適配器適配，經數字微波鏈路傳送到各區（市、縣）發射轉播臺站。

3.1.9 莊河雞冠山發射臺

莊河雞冠山發射臺機房內現有94.9 MHz（模1 kW）、101.5 MHz（模1 kW）、103.4 MHz（模300 W）、4CH（模1 kW）、16CH（模1 kW）、30CH（模1 kW）、44CH（數300 W）以及47CH（數300 W）共8臺發射機播出。新增一主一備共兩部12CH（300 W）地面數字國標電視發射機、同軸開關、假負載、75 m饋線以及VHF（6-12）4層4面雙偶極子天線獨立使用。

傳輸鏈路以數字微波傳輸為主用，市總前端生成的TS傳送碼流不加擾加密，經TS-IP適配器轉換后通過地面傳輸網絡（數字微波）傳輸，作為市節目信號源；區（市、縣）節目在和市級節目進行復用后，經單頻網適配器適配，經數字微波鏈路傳送到各區（市、縣）發射轉播臺站。

3.1.10 莊河花院發射臺

莊河花院發射臺機房內現有38CH（數300 W）和47CH（數300 W）共2臺發射機播出。根據此次項目需要，莊河花院發射臺申請新增一主一備共兩部12CH（300 W）地面數字國標電視發射機、同軸開關、假負載、65 m饋線以及VHF（6-12）4層4面雙偶極子天線獨立使用。

傳輸鏈路以數字微波傳輸為主用，市總前端生成的TS傳送碼流不加擾加密，經TS-IP適配器轉換后通過地面傳輸網絡（數字微波）傳輸，作為市節目信號源；區（市、縣）節目在和市級節目進行復用后，經單頻網適配器適配，經數字微波鏈路傳送到各區（市、縣）發射轉播臺站。

3.1.11 長海廣播電視臺

長海廣播電視臺機房內現有91.7 MHz（模1 kW）、94.0 MHz（模1 kW）、98.2 MHz（模300 W）、96.0 MHZ（模1 kW）、12CH（模1 kW）、14CH（模1 kW）、20CH（模1 kW）、47CH（數300 W）以及35CH（數300 W）共9臺發射機播出。新增一主一備共兩部16CH（300 W）地面數字國標電視發射機、同軸開關、假負載，升級改造一路16CH多功器端口。由于機房內UHF頻段使用三功器35CH（數300 W）/47CH（數300 W）/寬帶口，因此由制造廠商改造升級現有多功器，追加一路16CH多功器端口，并使用臺內原有天線進行播出。

傳輸鏈路以數字微波傳輸為主用，市總前端生成的TS傳送碼流不加擾加密，經TS-IP適配器轉換后通過地面傳輸網絡（數字微波）傳輸，作為市節目信號源；區（市、縣）節目在和市級節目進行復用后，經單頻網適配器適配，經數字微波鏈路傳送到各區（市、縣）發射轉播臺站。

3.2 方案選型

本次項目方案選型如圖1所示。信源編碼模式采用AVS+技術方案，在編碼器、碼流監測、解碼器的選擇上采用AVS+標準。AVS+是我國自主的音視頻編碼標準。AVS+編碼標準基于AVS標準框架，通過新增的工具如高級熵編碼AEC模式、增強場編碼技術、圖像級的自適應加權量化以及同極性場跳過模式編碼，使視頻編碼效率和編碼質量達到國際先進水平。

圖1 方案選型系統框圖

涉及的產品支持幾乎所有模擬及數字音視頻 輸 入 接 口，包 括CVBS、YPbPr、SD/HD-SDI、HDMI視頻輸入接口、平衡模擬音頻（XLR）、非平衡模擬音頻（RCA）及AES/EBU、HDMI、SD/HDSDI嵌入音頻輸入接口，可對標清及高清的視頻進行編碼，支持AVS/AVS+編碼格式，具有極高的編碼壓縮效率及極佳的視頻質量，廣泛應用于數字電視播出系統中。

4 項目執行情況及成果

2020年11月至2021年4月，建設部門完成了數字微波傳輸網，對涉及臺站的IP微波設備、微波發射接收天線、饋線、交換機、輔材及附屬設施等設備進行了全面、完整的施工。

經過前期立項、籌備、實地調研、安裝調試，系統最終進入實際應用。建立本地的微波傳輸網絡后，開展數字微波傳輸網更新改造，在原有傳輸大連市8套數字電視節目的基礎上，增加傳輸大連市8套調頻廣播節目作為各無線發射轉播臺站的信號源。

5 結 語

隨著網絡技術的快速發展，廣播電視無線傳輸覆蓋網在數字化、網絡化的引導下，進一步加快自動化、智能化升級的步伐，進而提高廣播電視無線傳輸網的建設水平。

通過本項目的建設，大連廣播電視發射臺構建了完善的本地無線廣播電視覆蓋網絡，大幅度提升了大連市廣播電視公共服務能力，提高了傳輸效率和安全性，增大了傳輸容量，確保了節目的安全傳輸、播出，提高了社會對各種突發事件、自然災害的應急處置能力。項目在原有傳輸大連市8套數字電視節目的基礎上，增加傳輸大連市8套調頻廣播節目作為各無線發射轉播臺站的信號源。項目在技術架構、系統管理、傳輸分配、服務質量上的全面升級，能夠推進無線數字廣播電視業務的應用和發展，更好地為廣大群眾提供豐富多彩的廣播電視服務。