柳州市廣播電視臺節目數字化發射系統改造

□ 羅俊安

一、項目概況及建設思路

根據原國家廣電總局發布的《我國有線電視向數字化過渡時間表》及安全播出保障相關要求，廣播電視播出數字化不僅在節目制作流程上，還必須在播出發射接收端上實現全面數字化。柳州市廣播電視臺在現有模擬電視發射系統的基礎上，采用光纖和微波雙備份傳輸通道，從前端中控輸出MPEG-2節目流基礎上改造成采用雙國標系統，基于IP構架，系統兼容性強，具備后期擴展開展交互業務的全鏈路數字化發射終端系統。

二、項目建設方案和要求

項目主要分為信源前端系統、發射系統（含機房、電力等）、監控監測系統改造。下圖為項目總體設想架構圖。

（一）信源前端系統改造

主要功能是完成5～8套廣播電視節目的選擇、復用和AⅤS+編轉碼，每套節目碼率2～4Mbps；支持IP打包，預留交互接口實現節目推存播送。

主要通過兩臺4合1AVS+編轉碼器實現4路CVBS或4路SDI輸入，支持AVS/AVS+視頻標準基準檔次2.0/16.0級別的實時編碼。可同時對4路標清音視頻進行編碼，可復用ASI輸入的TS流與編碼生成的TS流。其視頻編碼采用720×576i（PAL）、720×480i（NTSC）分辨率，碼率0.5～8Mbps，CBR/ⅤBR方式進行碼率控制，可調的GOP長度；音頻編碼標準為MPEG-I Layer2，48KHz采樣率24 bit采樣精度碼率可設置在64Kbps～256Kbps之間。1路ASI輸入與本地的4路編碼節目復用后輸出，AVS TS碼流兼容MPEG2 TS，2路ASI輸出預留BNC接口，支持IP輸出UDP協議，有10/100M網口實現單播及多播。

接著采用一臺復用器，其最高40路ASI接口（每個ASI端口最高213Mbps），支持SPTS與MPTS模式，16個GbE端口（每塊GbEI/O卡4個GbE接口，可配置為2+2）。支持再復用，在每個端口PID過濾/重映射PID跟蹤再復用節目內容路由（輸入至輸出），碼率變換單SD與HD節目（再壓縮至更低碼率）；設置統計復用組，可碼率變換至所需要的碼率，同時在SD和HD節目中插入數字內容；加擾算法為DVB通用加擾算法，支持服務/節目等級/分量級加擾/MPTS和SPTS加擾等。

一臺IP適配器用于DVB和Ethernet前端的接口設備，在節目發送部分可用于IP Stream發送器，將MPEG-2格式的TS流轉為IP Stream數據流進行傳輸，在節目接收部分可以作為IP Stream接收器，把從傳輸設備上接收的IP Stream數據流還原成MPEG-2TS流由ASI輸出。其性能特性為：PCR抖動平滑透明傳輸，不經過ATM適配處理，直接映射IP幀，經過100Mbps接口通過網絡傳輸，輸入/輸出碼流為MEPG-2傳送流，單向工作時IP Steram上限速率為60.000Mbps，雙向工作時IP Steram上限速率為60.000Mbps，實時碼流監測，可本地和遠程控制。

（二）信源傳輸改造

繼續保留升級原有雙備份傳輸通道，做IP雙向化應用改造。地面數字廣播適應新時代應用要求，在移動端如公交車、個人轎車、高鐵等交通工具上已經得到廣泛推廣，移動電視、手機電視也在逐步得到運用，真正實現便攜接收與移動接收，提供圖像清晰、實時性強的數字電視。它還可以為數字電視提供娛樂和學習等全面豐富的公益服務，具備較強的普遍性、可控性與抗毀性，是一種特殊的國家安全設施。在應急情況下，它甚至可以成為政府與民眾進行溝通的最直接、最快捷、最可靠的通信方式。

但是數字電視地面廣播技術還存在很多的不足，很多關鍵技術仍在研究發展中，信號接收滯后與中斷現象也時有發生，尤其在高速載體上表現得更為明顯。在市場方面，目前更廣泛應用的衛星電視、三網融合有線電視和互聯網視頻更具優勢和市場占有率，目前數字地面廣播電視雙向數字交互，現在能做到設備層面，但是業務內容層面還是難點。

（三）發射系統（含機房、電力系統等）改造

本次項目改造的重點是更換數字電視發射機，完成配套的通風散熱、電力、防雷等輔助系統優化改造。發射系統具備IP數據和控制接口。

發射機主要功能技術參數：

1.整機重要參數

調制誤差率（MER）：≥40.1dB，鄰頻道內的發射功率：≤－57.4 dB，鄰頻道外的發射功率：≤－73.7 dB，整機效率：≥33.2%，帶肩比（中心頻率±4.2MHz）：＜－42.3dB，帶內不平坦度（fc±3.591MHz）：－0.4dB～0.4dB，單頻網模式頻率調節步長：0.1Hz，頻率準確度：MFN模式±12.7Hz，SFN模式0Hz。

本振相位噪聲：

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3個月頻率穩定度：采用內部參考源時≤1×10－8，采用外接參考源時≤1×10－10；工作頻率：工作頻道及頻率范圍滿足技術分冊附件1的要求，并符合GB/T 14433-1993規定；射頻輸出功率穩定度：±0.09dB輸出負載的反射損耗（8MHz帶內）：正常工作≥26dB，允許工作≥20dB；帶外頻譜特性：符合標準GB20600-2006中帶外頻譜模板的有關規定。

2.整機其他參數

單頻網時延調整范圍：0ms～969.9999ms，單頻網時延調整步進：100ns，射頻輸出負載阻抗：射頻輸出負載阻抗標稱值為50Ω。環境要求：正常環境溫度工作－5℃～50℃，允許工作－10℃～55℃；相對濕度：正常工作≤95%（20℃），允許工作≤96%（無結露）；大氣壓力：56kPa～106 kPa；工作電壓幅度：176V～264V AC或三相342V-418V AC；電源頻率：50±5Hz；工作海拔：≤4500米。發射機全部采用價格較貴的鏟片式散熱技術及部分紫銅基板，提高散熱效率；設計保證功放管的高效率；使用高效、先進的散熱系統。

3.整機接口

TS流輸入采用可智能自動切換的雙ASI接口，BNC接頭，陰型，輸入阻抗為75Ω；10MHz時鐘輸入采用BNC接頭，陰型，輸入阻抗為50Ω（10MHz時鐘為正弦波，峰峰值范圍為－5dBm～12dBm）、1pps輸入采用BNC接頭，陰型，TTL電平，輸入阻抗為50Ω；監測輸出采用BNC接頭，陰型，輸出阻抗為50Ω；遙控、監控接口采用RS485或RJ45，其中RS485采用DB9接頭，陰型；發射機輸出接口選用GB/T 12566-1990中推薦的連接器型號。

激勵器主要功能技術參數：支持GB 20600-2006規定的所有工作模式，在各種工作模式下激勵器開始調制的第一個超幀為0號，即偶數超幀。各種工作模式下，系統（8MHz帶寬）最大凈碼率符合標準規范。碼流備份和切換：激勵器后側板有兩路ASI輸入和1路IP（單播或組播）輸入，這兩路ASI串口輸入為獨立的TS流輸入，互為備份，具有自動和手動無縫切換功能。具備完善的線性和非線性預校正功能，通過預校正，可有效改善發射機輸出信號的頻譜特性，確保在任何環境下發射機保持高指標運行，對功率放大器引起的非線性及線性失真進行補償，使功放始終工作在效率最佳狀態，讓發射機有好的線性、足夠高的頻率精度和穩定度以及良好的相位噪聲、誤碼率和信噪比指標。

頻率參考源：有外參考源時，激勵器優先使用外部參考源；無外參考源時，激勵器將啟用內部參考源。內外參考源可手動或自動無縫切換，切換時不會對解調后圖像產生可察覺損傷。內參考源采用高穩定度恒溫晶振，頻率穩定度優于1×10的8次方；電平控制具有手動電平控制（MLC）和自動電平控制（ALC）兩種功率控制方式。監控和報警：具有詳盡的實時監控和報警功能。當激勵器出現碼流輸入異常（輸入中斷、非TS流格式、輸入碼率大于最大凈碼率）、外參考時鐘失效，射頻本振失鎖、溫度過熱、單頻網狀態異常（無法解析SIP、SIPCRC校驗錯、單頻網狀態失效）、發射機輸出射頻指標異常（MER、帶肩）等情況時，可直接在前面板上或遠程監控端查看報警內容，方便排除故障。

自動保護：提供自動保護功能，具有完善的告警、保護功能。當激勵器的某些部件發生嚴重故障時（如輸出過載、功放過熱等），或由于外部原因造成激勵器損傷時、由于TS流出現中斷時，監控系統會自動切斷激勵器的射頻輸出或關機，以保護發射機功放模塊，避免進一步傷害。在激勵器異常通斷電時，激勵器輸出的瞬間雜波不會對發射機造成損壞。激勵器在單頻網狀態下，當在輸入碼流丟失或錯誤時，激勵器可根據要求設置射頻輸出關斷功能，當上述異常狀態消除后，激勵器可自動恢復到正常單頻網組網工作狀態。激勵器在單頻網狀態下，當在輸入碼流的SIP丟失時，激勵器保持調制輸出，并且在輸入碼流的SIP恢復正常時恢復到正常的單頻網工作狀態。在外參考時鐘失效時，激勵器可根據要求設置射頻保持功能。

監測輸出：提供10MHz監測輸出、本振監測輸出、IF監測輸出（可選）和RF監測輸出。監測輸出信號用于系統設備性能測量、實時監控和廣播網絡運營維護。組網方式：支持多頻網(MFN)或基于衛星傳輸分發的單頻網（SFN）組網方式，其中基于衛星傳輸分發的SFN組網方式符合GD/J 066-2015的有關規定。外接參考頻率相對1pps相位變化容差超過±5×10－8。

激勵器輸出支持連續調制輸出、載頻輸出模式、輸出頻譜關閉模式，可通過設備面板和配置管理接口選擇，方便用戶調試。激勵器具有強大的SIP包時延抖動消除功能，可容忍的SIP包時延抖動大于300ms，確保在任何信源傳輸方式下單頻網工作正常。激勵器內部具有碼流緩沖區，可有效對抗輸入碼流突發輸入。激勵器可容忍碼216Mb/s的突發碼流輸入速率。配置數據備份/恢復功能：不受斷電的影響保存設置參數，在斷電恢復后，可調用斷電前的配置參數，自動恢復工作。激勵器內部最大可儲存8組包括功放預校正數據在內的配置參數，方便N+1系統的搭建。遙控遙測：具有RS485/RS232遙控遙測接口，可通過計算機遠程操作，對激勵器工作模式進行設置，對激勵器的工作狀態進行監測。

（四）監控監測系統

通過一臺服務器安裝一套多畫面監控監測系統及網管軟件，實現本地非接觸式監控監測、遠程多用戶、多媒體訪問監控監測整個系統安全運行情況。

三、項目落實后情況

滿足新時代廣播電視發展趨勢要求，實現我市地面廣播電視數字化及傳輸發射系統雙向化改造，為確保我臺廣播電視傳輸發射系統安全保障提供強有力的技術支撐。