淺析“動中通”在馬拉松賽事中的技術保障與實踐

孔 冰，王福銘

(大連廣播電視臺 播控中心，遼寧 大連 116029)

淺析“動中通”在馬拉松賽事中的技術保障與實踐

孔 冰，王福銘

(大連廣播電視臺 播控中心，遼寧 大連 116029)

“動中通”是移動衛星通信的簡稱。“動中通”在馬拉松比賽的直播過程中起著非常重要的作用，在直播前期對“動中通”的運行路線、視音頻信號的編碼鏈路、衛星上行鏈路、天線伺服系統等各個環節都要進行全方位的測試與維護，總結出了一些行之有效的應對影響信號傳輸的技術方法，確保馬拉松比賽直播信號優質安全地呈現在電視熒幕上。

激光慣性導航技術；天線伺服轉臺技術；編碼器；高功放；天線系統；衛星接收機

移動衛星通信[1]一直是軍事活動中的主要通信手段，但是隨著廣播電視事業日新月異的發展，對新聞播報的及時性和運動賽事直播的實現在技術方面提出了更高的要求，從而促進了移動衛星通信向民用方面發展。2013年7月份由北京星光影視設備科技股份有限公司設計、制作完成的移動通訊系統——“動中通”開始在大連廣播電視臺正式投入使用，標志著大連廣播電視臺在新聞播報的及時性方面和運動賽事直播技術實現方面已走在了全國各級電視臺的前列，為大連廣播電視事業的蓬勃發展提供了有力的技術保障。本文將以2014大連國際馬拉松賽事直播為實例，初步解析“動中通”在馬拉松賽事中的技術保障與實踐。

2014年5月舉行的大連國際馬拉松賽事是大連廣播電視臺初次嘗試由本臺的技術力量獨立完成的國際直播賽事。“動中通”[2]作為直播國際馬拉松賽事中的關鍵環節起著非常重要的作用。“動中通”所提供給演播室的畫面大約占整個馬拉松賽事中畫面的80%，其他畫面由若干單機點通過光纜或者4G網絡傳送給高清演播室。大連廣播電視臺領導對這次直播大連國際馬拉松賽事非常的重視，對各個環節都提出了非常嚴格的要求和期望，在2014年就針對諸多環節進行了嚴謹的技術分析和部署，確保了“動中通”在比賽當天的安全運行。

1 “動中通”的供電系統的技術保障

“動中通”上的電力提供是非常重要的環節，車載配備了一臺功率12 000 kW的熊貓發電機和兩臺功率5 000 kW的UPS設備，在比賽之前對這3臺設備都請專業工程師進行了系統的維護和調試，確保了比賽過程中電力系統工作的安全和穩定。

對于突發供電系統故障無法提供電力，制定了相應的應急預案：當供電系統出現故障時，UPS可以維持一段時間的電力供給，為確保UPS最大時間的提供電力，將關閉衛星上行的備鏈路設備(備編碼器、備高功放)和周邊監看設備(頻譜儀，解碼器)以延長UPS的供電時間；并馬上請專業工程師對故障進行排查和搶修。

2 馬拉松比賽各路段傳輸信號的測試與技術保障

2.1 馬拉松比賽各路段衛星和4G傳輸信號的測試

2014大連國際馬拉松賽事在風景如畫的大連金石灘舉行。如圖1所示，全程路線：大連金石灘黃金海岸南湖街→金石路→遼河西路，在東北四街的日本電產(大連)有限公司樓前東，南保稅區家居市場的21.097 5 km處轉折回返至遼河西路→金石路→黃金海岸南湖街終點，全程42.195 km。

圖1 大連國際馬拉松賽路線圖(截圖)

由于馬拉松比賽路線沿途的建筑和自然條件的影響，使馬拉松比賽各路段的信號傳輸狀況變得相當復雜。如圖2所示，為賽事起點至折返點“動中通”與4G信號斷點對比圖；如圖3所示，為折返點至終點“動中通”與4G信號斷點對比圖。“動中通”在馬拉松比賽路線行駛過程中傳送給高清演播室的畫面會因為外界原因的影響出現“馬賽克”或者中斷，這些都需要馬上停車做出標記，對出現“馬賽克”或者中斷的原因進行判斷并作出相應的調整。出現“馬賽克”的原因是“動中通”離路邊過高的樹木或者路邊大幅廣告牌太近造成的，樹木的枝葉和路邊大幅廣告牌對衛星上行通道有一定的干擾；中斷則是路邊的比較高的建筑物或者立交橋阻擋了衛星上行的通道造成的。在對衛星上行信號測試的同時又對4G信號的傳輸進行了測試，對4G信號的測試目的是在衛星上行信號受到影響的情況下，4G信號傳輸正常就能彌補這一影響。經過技術制作部和播控中心20多次的測試和實驗，增加6個單機點通過光纜傳送信號以彌補多個斷點的影響。

圖2 起點至折返點衛星與4G信號斷點對比圖(截圖)

圖3 折返點至終點衛星與4G信號斷點對比圖(截圖)

2.2 設置6個單機點彌補多個斷點的影響

6個單機點位置為：

1)距離起始點900 m處，在消防高架車上設1個機位；

2)數字3號立交橋，珍奧集團附近設1個機位；

3)雙D港附近設1個機位；

4)保稅區人行天橋附近設1個機位；

5)在全程轉折點設2個單機點，搖臂機位和座機機位。

這6個單機點不僅彌補了“動中通”和4G信號傳輸存在斷點的不足，還極大地增加和豐富了轉播畫面的多樣性。這些技術措施確保了馬拉松賽事轉播過程中信號傳輸的全覆蓋，保證了轉播畫面的通暢和穩定，使廣大電視觀眾能夠更好地欣賞馬拉松賽事，同時這些技術措施的實現又為以后此類賽事節目的轉播積累了豐富的實戰經驗，提升了大連廣播電視臺的技術力量，使轉播水平上升到了一個嶄新的階段，為更

好地服務廣大電視觀眾提供了保證。

3 “動中通”中的衛星上行的實現

3.1 衛星上行系統的構架

大連“動中通”衛星系統如圖4所示，數字1～16代表跳線板上的接口序號，以便進行設備測試和應急處理。“動中通”衛星系統技術上采用雙鏈路上行，在主備編碼器之間通過DVE1951自動切換；高功放之間通過控制單元RCU5010自動切換，而且在每個關鍵的節點都做了可跳線處理，無論任何一臺設備出現故障，都可以通過跳線板進行應急處理，確保了“動中通”衛星上行的安全和信號的穩定。對于馬拉松賽事直播，做了充分的準備，對于突發設備故障能在第一時間就能判斷出是哪臺設備出現故障，在最短的時間內進行處理，確保“動中通”上的信號傳送回高清演播室。

圖4 高清移動衛星轉播車-衛星系統圖

3.2 車載衛星通信天線系統技術特點和自動尋星實現

3.2.1 天線系統的技術特點

天線系統是由中航十三所負責搭建的，采用其獨有的兩大專業航天核心技術：激光慣性導航技術和天線伺服轉臺技術，高精度的激光慣性導航系統為天線伺服轉臺系統提供載體姿態、方位信息，可自主對星及跟蹤，不受地磁、天氣環境(雨、雪、霧)等外界環境影響[3]。

1)激光捷聯慣導系統[4]中的激光陀螺和石英加速度計精度非常高，可以精確測量當地重力加速度和地球轉速，從而計算出車體的方位和姿態角，以此為根據驅動天線指向衛星——這就是捷聯慣導系統初始對準的過程。當“動中通”開動后，其方位、姿態和位置不斷變化。這時，激光捷聯慣導系統進入導航模式，實時精確測量方位和姿態的變化，這樣就可以驅動電機維持天線的指向。

2)天線伺服轉臺系統[5]采用航天慣性器件標定用的三軸轉臺技術，外、中、內三軸均為鑄造而成，具有定位精度高、響應快、可靠性高、抗強烈顛簸不變形等特點。提供全自動化對星、自動信標修正，并且具有手動控制和微調的功能；系統可以自測姿態,自動計算衛星指向參數,自動尋北，自動計算衛星指向參數,對天線的方位軸、俯仰軸、極化軸進行精確控制，可以自動跟蹤靜止軌道衛星。集中控制系統中存儲的20個以上衛星數據。

3.2.2 天線系統自動尋星的實現.

在2014年年初邀請航天十三所的工程師對天線系統進行了系統調試，在前期20多次的測試過程中沒發生一起故障，在比賽當天提前1個小時讓“動中通”反8字和正8字駛，測試天線跟蹤狀態，保證天線系統的良好運轉。以下是天線系統尋星的操作：

1)如圖5所示，按天線控制按鈕“電源”和“伺服”。

圖5 天線系統電源控制面板(截圖)

2)打開天線系統專用的車載計算機，雙擊Dzt-monitor進入移動衛星通信系統的操作界面如圖6所示，在系統提示信息窗口會顯示：編碼器串口初始化成功；信標機串口初始化成功；慣導串口初始化成功，表示初始化成功，如果有初始化失敗的，需要檢查設備連接，重新啟動軟件，確認設備狀態，必須全部初始化成功才可進行下一步操作。

圖6 移動衛星通信系統初始界面(截圖)

3)點擊“慣組設置”選擇將要尋星的方式，選擇“動態對準”如圖7所示，點擊確定。動態對準是指可以在“動中通”行駛過程中實現尋星，前提條件是在無遮擋的情況下，也就是說必須能夠接收到衛星的信標狀態下進行尋星操作；靜態對準是指在“動中通”在接受不到衛星信標的情況下實現尋星，前提是“動中通”必須保證車體的穩定和GPS定位天線工作狀態良好；這兩種方式適合在不同的條件下完成尋星，對天線系統中的衛星跟蹤系統操作沒有影響。

圖7 移動衛星通信系統慣組設置(截圖)

4)點擊“更換衛星”選擇要上行的衛星，如圖8所示，大連地區適合上行的衛星有亞洲五號和亞洲七號，以亞洲七號為例，選擇亞洲七號點擊確定。

圖8 移動衛星通信系統更換衛星(截圖)

5)按天線控制按鈕“慣導”，觀察移動衛星通選系統中的系統提示信息窗口，尋星完成會有提示顯示驅動完成如圖9所示，強度顯示會在9左右，在信標機工作一個小時后會降低一些強度。在自動尋星工作1分45秒后天線會自動轉動先進行初步尋星，找到大約位置后會在左右5度范圍內尋找到信標最大值，完成尋星大約需要3分鐘時間。

圖9 移動衛星通信系統尋星完成(截圖)

3.3 編碼器的技術特性和使用

3.3.1 編碼器的技術特性

大連廣播電視臺采用的是愛立信的AVP 3000 Voyager編碼調制一體機，它是市場上最先進的數字衛星新聞采集(DSNG)設備，專為多平臺、多屏幕環境而設計，具備目前最高級別的易用性、靈活性和前瞻性。

AVP 3000 Voyager提供高壓縮效率，相比MPEG-2視頻，在回傳速率有超過30%的帶寬節省量。它還支持IF和L波段輸出上的DVB-S2高階調制，保證相比DVB-S在傳輸帶寬上有多30%的節省；其內部的x-系列編碼模塊能夠從MPEG-2 SD 4∶2∶0運作一直擴展到最高質量MPEG-4 AVC HD 4∶2∶2 10 bit。通過當前可得到的硬件平臺上的許可證和軟件升級，還將支持1 080p 50/60這樣的功能和包括3D等的多訊道運作；AVP 3000 Voyager內的所有模塊都可帶電插拔，允許現場維護，擴展設備功能和容易改變設備用途，以適于多種應用。

3.3.2 衛星上行前對編碼器的設置

AVP 3000 Voyager可以通過前面板或者與筆記本電腦聯網通過瀏覽器對其參數進行設置。前面板只對參數進行設置，但是對于設備內部的一些板卡的工作狀態、告警、更加仔細的調試都需要由PC來完成，下面主要介紹下通過電腦對編碼器進行設置。

1)“動中通”上安裝了無線路由器，把所有可以通過網絡來設置的設備都接入到路由器中，方便對其進行設置和管理。主備編碼器的IP地址分別為“192.168.1.41”、“192.168.1.42”。通過PC上的火狐瀏覽器輸入主編碼器IP地址，如圖10所示，為編碼器正常工作下的初始界面。

圖10 AVP 3000 Voyager編碼器初始界面(截圖)

在Dashboard界面，可監測到碼流信息、設備板卡信息、設備告警狀態等等信息。

2)視頻信號接通后，如圖11所示，Video Input Lock監看視頻顯示Yes表明輸入視頻已鎖定。設置視頻Input參數：在視頻格式下拉菜單中，選擇正確的視頻格式和幀頻，馬拉松賽事采用HD1080i25高清視頻格式；Source選擇視頻源為數字格式；Output on video loss當視頻丟失輸出選擇為靜幀。

圖11 AVP 3000 Voyager編碼器設置視頻輸入(截圖)

3)設置視頻Encode參數：選擇正確的視頻輸入格式和壓縮處理方法，馬拉松賽事采用HD H.264[6]High Profile level4.1 4∶2∶0 8 bit,既節省了帶寬，又保證了高清圖像的傳輸質量。

4)設置音頻參數：如圖12所示，Input format輸入格式選擇uncompressed(LPCN)無壓縮；Input Source選擇嵌入Embedded(SDI1)音頻源采用嵌入的數字信號音頻第一對；Output on audio loss音頻丟失選擇silence靜音模式源。

圖12 AVP 3000 Voyager編碼器設置視頻參數(截圖)

5)設置音頻Encode編碼參數：Coding Standard編碼標準為MPEG LayerⅡ音頻編碼方式和Bitrate比特率為256 kbit/s。

6)進入Device Configuration界面,設置調制參數：Modulation Standard調制標準為DVB-S、Modulation State調制狀態為off、FEC Rate前向糾錯為3/4、Modulation調試方式為QPSK、滾降率按照國家規定取0.35，在帶寬為9 Mbit/s的情況下，

Symbol Rate符號率應小于等于9/(1+0.35)≈6.66 Msymbol/s，根據以往的經驗取6.2 Msymbol/s。

7)設置調制參數：如圖13所示，Frequency Input Mode頻率輸入模式根據慣例選擇為Uplink Frequency上行頻率、Uplink Frequency上行頻率輸入衛星公司所給轉發器的頻點、Nominal L-Band Power開機初始功率為-4 dBm。

圖13 AVP 3000 Voyager編碼器設置上行頻率(截圖)

8)與衛星公司聯系準備上行，如圖14所示，先上單載波Output State選為On(Nominal Power)，待衛星公司核準后，如圖15所示，上調制波Modulation State調制狀態選為on，完成上行操作。

圖14 AVP 3000 Voyager編碼器加載單載波(截圖)

圖15 AVP 3000 Voyager編碼器加載調制(截圖)

9)與衛星公司協調，調整高功放的上行功率，查看衛星接收機收到的信號電平的門限值，使門限值在5 dB以上，避免小的干擾對圖像產生影響，確保高清演播室接收衛星信號的質量良好。

以上就是“動中通”在馬拉松賽事中的初次嘗試，由于準備充分，順利完成了轉播任務。對于技術人員來說，每一次大型賽事轉播都會積累寶貴和豐富的實戰經驗，為以后更好地完成賽事轉播打下堅實的基礎。在當今網絡通信飛速發展的今天，突發新聞事件的電視直播將成為電視媒體對抗網絡媒體的重要武器，“動中通”的使用范圍將越來越廣泛，需要技術人員提供更加完善的技術支持和保障。如果廣大同仁在技術完成上有更好的意見和建議可與作者聯系。

[1] 鄭寶輝. 移動衛星通信車載站若干關鍵技術討論[J].無線電通信技術，2009(1)：1-3.

[2] 林曉堯. “動中通”移動衛星電視直播系統[J]. 現代電視技術,2007(4)：108-112.

[3] 江濤，董海瑞. 車載衛星通信站天線自動控制系統設計[J]. 電視技術,2001，25(11)：34-35.

[4] 任志乾. 激光捷聯慣導系統的可靠性強化試驗技術[J]. 電子產品可靠性與環境試驗, 2008(1)：34-39.

[5] 徐周，李建峰. 基于PCI04的天線轉臺伺服系統設計[J]. 電子機械工程,2014(1)：61-64.

[6] 于援東,毛莉花. 基于H．264高清記錄格式的特點與應用[J]. 電視技術,2008，32(1)：74-76.

“Satellite Communication in Motion” Technical Support and Practice in Marathon Race

KONG Bing, WANG Fuming

(DalianRadioandTVStation,BroadcastControlCenter,LiaoningDalian116029,China)

Satellite communication in motion is the abbreviation of mobile satellite communication. Satellite communication in motion live in a marathon race plays a very important role in the process, in the early stage of live his running routes, the audio signal coding link, satellite uplink, antenna servo system and so on each link to a full range of testing and maintenance, summarizes some effective response to affect the signal transmission technology method, ensure the safety of marathon broadcast signal quality appears on the TV screen.

laser inertial navigation technology；antenna servo turntable techniques；encoder；high attack；antenna system；satellite receiver

TN949

B

10.16280/j.videoe.2015.24.005

2015-08-03

孔 冰(1977— )，學士，主研播控技術和衛星上行；

王福銘(1979— )，學士，主研播控技術和衛星上行。

責任編輯：薛 京