甘肅衛視高清上星系統的設計與實現

南維強

（作者單位：甘肅省廣播電視局無線傳輸中心）

1 系統建設背景

甘肅衛視頻道高清信號上星傳輸系統建設項目，是為貫徹落實國家廣播電影電視總局（現國家廣播電視總局）《廣播電視安全播出管理規定》（總局令第62號）、《甘肅省人民政府辦公廳關于加快推進“如意甘肅?智慧廣電”工程建設的實施意見》文件的有關精神，通過建立全省廣播電視節目地面無線覆蓋體系，實現省級衛視高清電視節目和6套省級立體聲廣播節目在甘肅頻道的上傳輸覆蓋，讓人民群眾享有更高質量的視聽體驗。

隨著國家對廣播電視高清化、數字化、智能化進程的不斷推進，廣播電視行業已步入守正創新、高質量發展的關鍵階段。甘肅衛視作為甘肅省唯一通過衛星傳輸向全國播出并覆蓋周邊國家的電視頻道，是甘肅省重要的省級主流輿論宣傳和權威信息發布平臺，是展示甘肅發展新形象和甘肅各族人民新面貌的窗口，對傳播甘肅聲音、講述甘肅故事、推動甘肅經濟社會發展起到至關重要的作用；滿足了人民群眾多樣化、多層次的精神文化需求，為加快建設幸福美好新甘肅，不斷開創富民興隴新局面添磚加瓦；結合甘肅地球站承擔的傳輸覆蓋職責，進一步保障省級廣播電視節目的安全播出，提高節目在衛星傳輸上的能力，加快實施甘肅衛視頻道高清信號上星傳輸系統建設，以保證在黨的輿論宣傳、甘肅經濟發展和社會穩定等方面發揮重要作用。

2019年，省委、省政府將甘肅衛視頻道高清節目上星傳輸列為全省重點公共文化服務項目和廣播電視惠民工程，并寫入2020年甘肅省政府工作報告。2020年7月23日，國家廣播電視總局批復甘肅衛視頻道高清信號上星傳輸技術方案；2020年11月1日正式開工建設；2021年12月31日，國家廣播電視總局正式批復同意甘肅衛視高清信號上星傳輸。

2 系統設計

甘肅衛視頻道高清信號上星傳輸系統配置以保障上星節目安全播出為原則，通過光傳輸和微波傳輸兩種傳輸方式將甘肅廣播電視總臺制作播出的廣播電視節目信號送往衛星地球上行站上星傳輸。項目屬綜合性工程，涵蓋內容較多，主要包括信源傳輸系統、信號上行鏈路系統、編碼復用系統、抗干擾功率自動增益系統、監聽監視監控監測及網管系統、天饋線系統、供配電系統（不間斷電源、戶外箱體式柴油發電機組），還包括與各系統息息相關的配套實施內容，如兩副C波段上行天線基礎土建、天線融雪系統、高清機房工藝裝修、防雷塔接地工藝系統等建設內容。

主要系統實現的功能任務如下：信源傳輸系統通過光纖和微波鏈路傳輸實現6套立體聲廣播節目和甘肅衛視高清頻道電視節目傳輸到甘肅地球站；信號上行鏈路系統將廣播電視節目流進行調制上變頻放大到衛星天線系統中進行上行發射；編碼復用系統按照規定的視音頻格式，將廣播電視節目編碼復用；監聽監視監控監測及網管系統對高清上行相關設備、關鍵節點進行監測監管，滿足安全播出、自動調度的相關要求；供配電系統保障衛星地球站系統設備的供電安全、運行穩定。

2.1 信源傳輸系統概況

甘肅衛視高清上星傳輸系統是與在播的標清衛視在相同站址建設，省廣播電視總臺制作的廣播電視節目源利用新建的兩路不同路由主備光纜和現有的一路數字微波傳輸方式傳輸到衛星地球站高清機房。三路信號源接入地球站高清上星傳輸系統，再經過編碼系統的信源、信道編碼，調制為數字中頻調制信號，經上變頻器變頻到工作頻率，由高頻功率放大器放大到預定的功率值，最后經過大口徑上行天線，送至赤道上空36 000 km處的同步衛星用于轉播覆蓋。三路信號源通過自動切換開關（Automatic Switching, ASI）實現主備信號源的自動和手動切換，并配備了應急跳線盤[1]。

2.2 信號上行鏈路系統

在甘肅衛星地球站建設主、備上行鏈路系統和第三條獨立上行鏈路系統形成鏈路間相互備份的高清冗余上行鏈路系統。為了減少功放故障對上行鏈路的影響，上行鏈路配置了3臺可與自動升功率系統對接的3 kW高功率放大器，通過第3條獨立上行鏈路系統的1臺單機3 kW高功放和主、備上行鏈路系統1∶1配置的3 kW高功放使主、備上行鏈路系統具備信號檢測和自動保護倒換功能。主備高功放配置最大輸出功率可以達到設備額定輸出功率并符合相關規定。

甘肅衛視高清頻道上行頻率位于C波段，技術方案主要采用“廣播電視先進視頻編解碼（Advanced coding of Video Standard for broadcasting, AVS）+編碼技術”、數字衛星電視廣播標準（Digital Video Broadcasting-Satellite, DVB-S）的四相相移鍵控（Quadrature Phase Shift Keying, QPSK）調制方式，為適應今后衛星傳輸技術發展需求，還配置了衛星數字化視頻廣播第二代標準（Digital Video Broadcasting-Satellite-Second Generation,DVB-S2）的QPSK和8移相鍵控（Phase Shift Keying,PSK）調制方式，以多路單載波（Multi Channel per Carrier, MCPC）的方式通過“中星6C”衛星實現甘肅衛視高清頻道面向全國的傳輸覆蓋。

高清上行鏈路系統主用9 m天線有效全向輻射功率（Effective Isotropic Radiated Power, EIRP）最大值能達到84.97 dBW；備用7.3 m天線有效全向輻射功率（EIRP）最大值能達到83.17 dBW，符合上行EIRP的要求[2]。

2.3 編碼復用系統

光纖和微波鏈路與地球站傳輸系統的電視節目接口為高清串行數字接口（High Definition Serial Digital Interface, HD-SDI），廣播節目接口為非平衡的音頻工程師協會/歐洲廣播聯盟（Audio Engineering Society/European Broadcast Union, AES/EBU）標準接口，同時設置復用加擾機（甘肅衛視高清頻道上星節目加擾由上海文廣互動平臺負責，加密數據流通過中國有線干線網傳輸加密信息至甘肅地球站高清機房），實現甘肅衛視高清頻道的遠程加密。為保證安全播出零失誤，本地加密設備（復用加擾機）的配置方式為主路、備路、熱備份三機，采用在線備份方式[3]。主路、備路兩臺復用加擾機同時工作，可通過智能切換器對其輸出的碼流進行切換選擇[4]。

2.4 抗干擾功率自動增益系統

根據國家廣播電視總局要求，甘肅衛視高清上星系統配置有江蘇地球站研發的上行功率控制系統，該系統具有自動增益控制功能[5]，通過異地接收、自環檢測等防止功率誤提升的技術措施[6]，對主、備上行鏈路高功放和第三條獨立上行鏈路的高功放功率參數等狀態進行實時監控和記錄以及異常情況判斷，實現自動、手動提升上行功率。

2.5 監聽監視監控監測及網管系統

根據《廣播電視安全播出管理規定》以及其他相關安全播出規定要求，監聽監視監控監測系統對7路串行數字接口（Serial Digital Interface, SDI）信號實時進行監測報警、錄音錄像；對36路AES/EBU立體聲廣播信號實時進行監測報警、錄音；對18路異步串行接口（Asynochronic Serial Interface, ASI）信號實時進行監測、錄音錄像；對13路L波段QPSK信號實時進行監測以及解擾；通過衛星地球站安全播出管理平臺全面監控播出設備，整個鏈路中各分系統環節都配有相應的監測手段，能夠快速準確識別、判斷設備出現的故障，實現自動保護切換，以保障整個播出、傳輸、上星系統的安全運行，并可與全國地球站運行監測平臺對接，提供相關運行數據。

高清上行綜合網管系統采用北京非凡朗天科技公司研發的“衛星地球站綜合網管系統”，實現了播出系統全鏈路管理，以全面的計算機監控網絡輔助技術人員完成對上行鏈路中的各類設備的全面管控，可實時監測絕大多數設備的工作狀態和機房溫濕度、設備的指標參數等；可實現對絕大多數設備遠程控制管理，能在第一時間快速準確判斷出設備故障，發出不同級別警告，并作出應急自動切換處置為安全播出保駕護航。系統設置多層次預警，故障發生時通過事故自動診斷分析程序發出報警，提示值班人員快速準確判斷處理故障，確保安全播出的進行。

2.6 天饋線系統

甘肅衛視高清頻道上星系統配備主、備兩副上行天線，上行天線由天饋、伺服、結構、饋線4部分組成。天饋線系統因采用先進制造工藝，整體質量可靠，能夠長時間穩定工作等被行業內廣泛使用，饋源網絡采用免調試型饋源，伺服設備采用貨架式結構；主備天線均配置自動跟蹤控制系統、波導充氣機和新型自動加熱融雪裝置。天線場地處于電視塔避雷系統保護范圍內，天線可靠接地，已通過避雷防雷檢測。

2.7 供配電系統

地球站高清機房現有兩路市電供電，配置低壓雙切開關自動切換裝置，當供電線路出現故障時，雙切開關將自動切換至備用供電線路，當兩路市電供電出現故障不能正常供電時，柴油發電機通過自動切換裝置開啟供電。自備應急電源為1臺800 kW戶外箱式柴油發電機。

地球站高清機房配置3臺60 kVA不間斷電源（Uninterruptible Power Supply, UPS）為所有上行系統負荷供電，分別與3條上行傳輸鏈路系統一一對應連接，輸出之間無任何交叉，其中2臺UPS并聯為A、B主鏈路供電，1臺UPS為C備鏈路供電。采用工頻UPS電源，提高供電質量，有效防范諧波，確保各設備開關電源的工作穩定性。

2.8 附屬設施

機房內部工藝接地、電源接地和防雷接地獨立排布，分別匯接至區域接地系統，UPS等電源設備均設計配置防浪涌裝置。機房配置了可獨立控制的精密空調系統，配備了具有溫度、濕度等環境狀態監測功能的監測系統，配置了具備聲光報警功能的電力監測系統，上述系統的環境參數監測已接入綜合網管系統。

3 系統建設過程及驗收

甘肅衛視頻道高清信號上星傳輸系統建設時間緊、任務重，為貫徹落實省委省政府指示精神，扎實有效推進甘肅衛視頻道高清信號上星傳輸系統建設項目。

從2020年11月至2021年6月，完成高清上行傳輸系統（播控、前端、傳送、加擾、上行等）建設和聯調聯試、供配電系統設備安裝（戶外柴油發電機、低壓配電柜、不間斷電源、低壓供電電纜直埋等）、高清上星機房改造及工藝裝修、7.3 m及9 m天線吊裝測試、天線融雪系統建設、精密空調安裝等所有招標建設內容，同時完成天線基礎高壓電纜遷移、地球站專用光纜更新等輔助建設項目。此外，還積極開展高清上星相關控制系統操作原理及步驟培訓，以及手持操控板使用及尋星跟蹤操作、系統供配電操作、天線融雪系統操作、高清上星系統使用維護、系統日常保障及故障處理方法等內容的培訓。

在抓好前期運行測試的基礎上，及時總結運行中的規律特點，并抓好安全傳輸保障工作，確保項目運行安全有序；制訂重要保障期突發事件應急預案，做好相關的重要播出保障準備，明確應急預案和操作流程，確定聯絡機制、應急流程、分工協調等，做好檢修測試、檢查補充備件，確保電力、傳輸、通信協調等相關保障措施到位。

2021年6月23日，根據國家廣播電視總局安全傳輸保障司《關于同意甘肅衛視高清頻道上星傳輸系統技術測試的批復》，嚴格規范操作流程，使系統順利通過衛通公司的入網指標測試和上星測試。7月29日，國家廣播電視總局廣播電視規劃院對高清上星項目系統功能和指標進行測試后，認為甘肅衛視頻道高清上星傳輸系統整體指標達到招標技術要求，符合國家廣播電視總局相關技術標準，具備正式上星傳輸覆蓋的能力。9月14日，甘肅省廣播電視局根據國家廣播電視總局安全傳輸保障司《關于甘肅衛視頻道高清信號上星傳輸系統建設項目達標驗收的批復》，成立驗收工作領導小組，邀請國內資深專家成立驗收組，按照《衛星廣播電視地球站技術驗收規范》，對上星傳輸系統的工藝質量、系統配置、備品備件、測試儀器、文件資料、驗收情況進行逐項審核。驗收組認為甘肅衛視頻道高清信號上星傳輸系統符合技術驗收標準。

根據國家廣播電視總局安全傳輸保障司《關于同意甘肅衛視頻道高清信號上星傳輸的批復》意見，甘肅衛視頻道高清信號自2022年01月25日0時起通過在中星6C衛星上行傳輸覆蓋試播，覆蓋全國。

4 結語

甘肅衛視頻道高清信號上星傳輸系統建設，嚴格遵循國家廣播電視總局相關標準要求和安全播出管理規定相關要求。高清上行鏈路系統重要節點、關鍵環節應急備份手段和措施多樣且可靠，項目安全性、可靠性及規范性要求達到了國家廣播電視總局關于衛星廣播電視地球站技術驗收的規范標準。

甘肅衛視頻道高清信號上星傳輸系統建設，提升家庭用戶大屏幕電視收看效果。甘肅衛視頻道高清信號實現對國內及周邊國家和地區全覆蓋，標志著甘肅衛視進入了衛星覆蓋高清、標清同播新時代。