廣西廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)概況

（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺(tái)）

由于廣西廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與建設(shè)受諸多條件的限制，超長站距的電路較多，臺(tái)站不具備空間分集天線的安裝條件，如何確保數(shù)字微波的傳輸質(zhì)量是個(gè)難題，下面就廣西廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)中遇到的困難和改進(jìn)意見進(jìn)行簡述。

一、數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

（一）數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)和容量

根據(jù)業(yè)務(wù)需要，數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量600M。

1. 無線數(shù)字化節(jié)目源（中央及廣西廣播電視節(jié)目共30套）需要帶寬為100Mbps。

2.臺(tái)站監(jiān)控系統(tǒng)：200Mbps。

3.其它應(yīng)用：100Mbps。

4.業(yè)務(wù)擴(kuò)展：預(yù)留200Mbps。

（二）規(guī)劃路由

廣西廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃干線總長6327.32km，共設(shè)195個(gè)微波站的200跳線路（含無源），網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為環(huán)樹混合網(wǎng)，一個(gè)大環(huán)和五個(gè)小環(huán)，線路覆蓋130個(gè)300w以上（含）廣播電視發(fā)射臺(tái)、7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)發(fā)射臺(tái)及14個(gè)區(qū)市縣廣播電視臺(tái)。最長站距為二四六臺(tái)至融水轉(zhuǎn)播臺(tái)94.44km，最短站距為金秀林場山至金秀轉(zhuǎn)播臺(tái)0.48km。跨海線路長度為48.08km。

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)是在原5條模擬主干線的基礎(chǔ)上擴(kuò)展為6條數(shù)字微波主干線路，即北線、西北線、西線、西南線、南線和東線，最長線路為東線797.53km，最短線路為西南線295.21km。

（三）工作頻段及波道頻率配置

我區(qū)原有的模擬微波使用7.7～8.2 GHz頻段和1.4 GHz頻段，當(dāng)前1.4GHz頻段已不能再使用，因此，結(jié)合我區(qū)臺(tái)站分布散、方向較多的實(shí)際，工作頻段選定為7.1～8.5 GHz頻段。

波道帶寬設(shè)定為56MHz。其中7GHz（L）使用3波道，7GHz（U）使用4波道，7.7～8.2 GHz頻段同方向按1、3、5、7或2、4、6、8波道配置，8.2～8.5 GHz頻段同方向按2、10波道配置。

（四）數(shù)字微波線路傳輸質(zhì)量指標(biāo)的確定

我區(qū)廣播電視數(shù)字微波線路為省內(nèi)干線，依據(jù)《廣播電視SDH數(shù)字微波線路勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》GY/T 5092-2016的要求設(shè)計(jì)，通道差錯(cuò)性能指標(biāo)和可用性指標(biāo)見表1和表2。

表1 我區(qū)數(shù)字微波省內(nèi)干線差錯(cuò)性能指標(biāo)（長期運(yùn)行指標(biāo)）

其中，B= 2% +（2×10-5×L），L為實(shí)際線路長度（km）。

實(shí)際東線最長線路為797.53km，分配的每公里指標(biāo)為1.44E-08，設(shè)計(jì)時(shí)按50%的富裕量進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)，分配給傳輸部分的指標(biāo)只有50%，即7.19E-08，其余線路的指標(biāo)均按此指標(biāo)進(jìn)行核算。

表2 我區(qū)數(shù)字微波省內(nèi)干線的可用性指標(biāo)和中斷強(qiáng)度指標(biāo)（長期運(yùn)行指標(biāo)）

其中，L為實(shí)際線路長度（km）。

由于深衰落不會(huì)在全線同時(shí)發(fā)生，只要在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)某一中繼段發(fā)生，這個(gè)中繼段就成為全線的決定因素，當(dāng)深衰落使該段誤碼率不小于1×10-3，則這個(gè)中繼段的誤碼率就與全線誤碼率指標(biāo)相同，無需指標(biāo)再分配。又因?yàn)榇藭r(shí)該段的瞬斷率僅是全線的一部分，所以總瞬斷率指標(biāo)在全線是按距離分配的。

微波傳輸系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)如表3、表4。

（五）規(guī)劃的難點(diǎn)

表3 系統(tǒng)差錯(cuò)性能指標(biāo)（SESR）

表4 系統(tǒng)可用性指標(biāo)

1.超長站距的質(zhì)量指標(biāo)問題。全網(wǎng)共有44跳電路站距超過50km，其中50～60km的15跳，60～70km的 14跳，70～ 80km的 9跳，80～ 90km的 5跳，90～100km的1跳，最長站距為二四六臺(tái)至融水轉(zhuǎn)播臺(tái)94.44km。大部分超長站距的電路為數(shù)字化改造的模擬線路，不具備安裝分集天線的條件，并且天線離機(jī)房過遠(yuǎn)（最長的饋管達(dá)150米），空間分集系統(tǒng)的饋管損耗和分路系統(tǒng)損耗過大，導(dǎo)致衰落儲(chǔ)備電平過低，并且頻率選擇性衰落嚴(yán)重，難以保證電路的傳輸質(zhì)量。

2.部分臺(tái)站的方向較多，各方向天線之間夾角過小，頻率規(guī)劃困難。方向最多的二四六臺(tái)，共有9個(gè)方向的天線，在同一頻段內(nèi)多波道配置大容量無法完成，容易出現(xiàn)干擾。

3.環(huán)網(wǎng)電路的高低站頻率配置無法在同一頻段內(nèi)完成。

4.沿海區(qū)域雨衰影響較大，跨海電路的多徑傳輸衰落嚴(yán)重。

5.沿海區(qū)域臺(tái)風(fēng)對天線的影響較大及天線安裝位置的限制，天線口徑不宜超過3.2米。

居于以上原因，采用以下辦法解決：

將高頻單元搬至天線端的辦法解決饋管過長引入的損耗，即分體式IP微波。同時(shí)，采用雙極化天線、兩波道分開安裝方式可消除分路系統(tǒng)的損耗。為了滿足衰落儲(chǔ)備和傳輸質(zhì)量及傳輸容量要求，必須采用大功率、低接收門限的IP微波設(shè)備按2+0容量配置，波道帶寬為56MHz，調(diào)制方式為128QAM。由于高頻室外單元（ODU）工作環(huán)境惡劣，經(jīng)受烈日暴曬和風(fēng)雨侵蝕以及雷擊損壞的影響，其可靠性比全室內(nèi)型設(shè)備低，因此，在IP微波設(shè)備的選型和安裝環(huán)境（防雷系統(tǒng)）要求較高，必須需要高可靠性的IP微波設(shè)備，設(shè)備的無故障工作時(shí)間MTBF大于50萬小時(shí)（1+1系統(tǒng)）。

為了滿足傳輸質(zhì)量要求，除了滿足傳輸容量外，設(shè)備必須具有無線鏈路匯聚功能，即1+1保護(hù)配置。設(shè)備具有AMR功能（自適應(yīng)調(diào)制）和QoS功能，設(shè)置端口保護(hù)，在惡劣氣候條件下也不會(huì)中斷主用信號(hào)傳輸。

為了滿足多方向臺(tái)站的波道頻率配置，擬使用7.1～7.7GHz頻段、7.7～8.2GHz頻段和8.2～8.5GHz頻段的頻率；環(huán)網(wǎng)部分的高低站頻率配置使用7.1～7.7GHz頻段過渡；跨海電路由于受頻率資源限制及海面反射的影響，擬使用8.2～8.5GHz頻段按3+0 SD（空間分集）配置，波道帶寬為28MHz，調(diào)制方式為128QAM，傳輸容量為450Mbps。

對于超長站距，應(yīng)盡量拉開兩波道的頻率間隔，以獲得較大的頻率分集改善系數(shù)（根據(jù)實(shí)際情況，7.7～8.5GHz頻段最大頻率分集改善系數(shù)取10，7.1～7.7GHz頻段最大頻率分集改善系數(shù)取15）。在7.7～8.2GHz頻段，兩波道間隔為118.6MHz；在7.1～7.7GHz頻段，波道間隔為328MHz；在8.2～8.5GHz頻段，波道間隔為56MHz。

系統(tǒng)的傳輸容量如下：

主干線和環(huán)網(wǎng)的波道帶寬為56MHz，調(diào)制方式為128QAM，傳輸容量為600Mbps；分支電路的7.1～8.2GHz頻段，波道帶寬為56MHz，調(diào)制方式為128QAM，傳輸容量為600Mbps；分支電路的8.2～8.5GHz頻段，波道帶寬為40MHz，調(diào)制方式為256QAM，傳輸容量為500Mbps；跨海電路的波道帶寬為28MHz，調(diào)制方式為128QAM，傳輸容量為600Mbps。對于設(shè)置無源中繼站的特殊線路那坡轉(zhuǎn)播臺(tái)——弄利山——那坡中波臺(tái)及果嶺——那合山——湖潤轉(zhuǎn)播臺(tái)電路，波道帶寬為56MHz，調(diào)制方式為128QAM，傳輸容量為600Mbps。

圖1 廣西廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃路由圖

廣西廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃路由圖如圖1所示。

（六）線路傳輸質(zhì)量估算

依據(jù)《廣播電視SDH數(shù)字微波線路勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》GY/T 5092-2016的要求，提供4種微波衰落概率預(yù)測公式：

1.ITU-R詳細(xì)計(jì)算公式：

2.ITU-R快速計(jì)算公式：

3.中國經(jīng)驗(yàn)公式一：

4.中國經(jīng)驗(yàn)公式二：

ITU-R 詳細(xì)計(jì)算公式最接近實(shí)際值，中國經(jīng)驗(yàn)公式二次之，擬以ITU-R 詳細(xì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

以最長站距的二四六臺(tái)——融水轉(zhuǎn)播臺(tái)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)指標(biāo)驗(yàn)算。

由于采用雙極化分開安裝，并且兩個(gè)極化的頻率相隔較遠(yuǎn)，電路指標(biāo)驗(yàn)算時(shí)不考慮晴空條件下和降雨條件下XPD降低引起的中斷。

對于最長站距94.44km的二四六臺(tái)——融水轉(zhuǎn)播臺(tái)電路，采用iPsolink400型IP微波設(shè)備，天線口徑3.2米，采用56MHz波道帶寬和128QAM調(diào)制，發(fā)信功率30dBm，傳輸容量為660Mbps，工作于7.1～7.7GHz頻段。在進(jìn)行傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)，GY/T 5092-2016并沒有要求將大于2.30E-04的10秒內(nèi)的差錯(cuò)計(jì)入不可用指標(biāo)，由于大于2.30E-04的差錯(cuò)已成為不可用，驗(yàn)算時(shí)一并列入不可用。該電路傳輸質(zhì)量驗(yàn)算如表5。

表5 二四六臺(tái)——融水轉(zhuǎn)播臺(tái)微波傳輸質(zhì)量驗(yàn)算表

從表5可見，該電路雖然最壞月份的差錯(cuò)性能無法滿足設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求，但能滿足電路的分配指標(biāo)要求。

六條主干線的估算值見表6及表7,各線路的驗(yàn)算值均能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

從上表可見，各條線路的總指標(biāo)估算均能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，但是，部分超長站距及沿海區(qū)域的部分線段的驗(yàn)算指標(biāo)略低于設(shè)計(jì)指標(biāo)，見表8及表9。

從表8可見，該5段電路的平均年份差錯(cuò)性能指標(biāo)估算值均大于設(shè)計(jì)指標(biāo)，但均小于分配的指標(biāo)，可通過在設(shè)計(jì)指標(biāo)限額內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)增加這些線路的指標(biāo)，無需更改設(shè)計(jì)。

從表9可見，冠頭嶺——潿洲島線路雖然采用了空間分集和頻率分集系統(tǒng)，仍然無法滿足可用性設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，表中的其余線段在未使用空間分集系統(tǒng)的情況下也無法滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。中斷原因是沿海區(qū)域的雨衰過大引起的中斷，這些線段的可用性指標(biāo)可在分配指標(biāo)限額內(nèi)適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整以滿足整個(gè)線路的指標(biāo)要求。

二、數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

（一）數(shù)字微波線路的建設(shè)概況

從2011年至2019年底止，廣西廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)在原模擬微波線路的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字化改造并進(jìn)行擴(kuò)展，建成北線、西北線、西線、西南線、南線和東線共6條線路，建設(shè)線路總長2744.8km，共建設(shè)有66個(gè)微波站的65跳數(shù)字微波線路，覆蓋52個(gè)廣播電視發(fā)射臺(tái)及13個(gè)局臺(tái)。

2019年已建成的廣西廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)路由圖如圖2所示。

已建數(shù)字微波線路采用NEC iPasolink系列IP微波設(shè)備，主干線采用2+0配置的400型設(shè)備，部分分支電路采用200型設(shè)備。所有設(shè)備均按56MHz波道帶寬及128QAM調(diào)制方式進(jìn)行設(shè)置，主干線采用兩波道雙極化分開安裝，2+0配置形成1+1保護(hù)（鏈路匯聚），純IP模式傳輸信號(hào)，傳輸容量為636Mbps；部分分支電路按56MHz波道帶寬及32QAM調(diào)制方式進(jìn)行設(shè)置，1+0配置，TDM+IP混合傳輸，便于備份上山光纜信號(hào)。

表6 線路差錯(cuò)性能指標(biāo)驗(yàn)算表（平均年份SESR）

表7 線路可用性指標(biāo)驗(yàn)算表（平均年份）

表8 特殊線段的差錯(cuò)性能指標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果

表9 特殊線段的可用性指標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果

圖2 2019年已建成的廣西廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)路由圖

廣西廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)安裝有網(wǎng)管系統(tǒng)，便于設(shè)備的維護(hù)和業(yè)務(wù)端口的配置。通過網(wǎng)管系統(tǒng)可以監(jiān)測各微波網(wǎng)元的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

（二）數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)信號(hào)結(jié)構(gòu)

數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘?hào)為IP信號(hào)，各站采用三層交換機(jī)進(jìn)行信號(hào)源組網(wǎng)，目前傳輸?shù)墓?jié)目信號(hào)源如下：

1.AVS+地標(biāo)節(jié)目:中央及廣西廣播電視節(jié)目共27套。

2.MPEG-2節(jié)目：中央及廣西廣播電視節(jié)目共12套。

部分分支電路的TDM業(yè)務(wù)用來傳輸DS3廣播電視節(jié)目及市縣廣播電視節(jié)目。

3.其它業(yè)務(wù)尚未啟用。

（三）數(shù)字微波線路建設(shè)中存在的問題

1.舊天線的改造

原模擬線路進(jìn)行數(shù)字化改造時(shí)，保留原來的微波天線，并用極化分離器將其改造為雙極化天線。部分舊天線使用年久，調(diào)整件生銹已無法調(diào)整，而且小部分天線由于災(zāi)害而變形，開通時(shí)接收信號(hào)低。

2.路由阻擋及天線安裝位置受限

由于天線安裝位置受限及傳輸路由阻擋（樹木、房屋等）而導(dǎo)致接收電平下降，從而降低衰落儲(chǔ)備引起中斷。

3.新天線安裝

安裝新天線時(shí)，天線調(diào)整的準(zhǔn)確度滿足理論計(jì)算值，誤差不能超過3dB。特別是超長站距的電路，接收電平過低會(huì)降低傳輸質(zhì)量。

三、數(shù)字微波線路運(yùn)行情況

根據(jù)網(wǎng)管系統(tǒng)提供的日常運(yùn)行參數(shù)分析，數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行正常，超長電路衰落時(shí)有發(fā)生，匯總?cè)缦拢?/p>

1.由于城市的發(fā)展，高樓阻擋部分電路的微波信號(hào)傳輸。

2.沿海區(qū)域的電路衰落頻繁、嚴(yán)重。

3.超長站距電路的雨衰嚴(yán)重。

4.子夜衰落頻繁、嚴(yán)重。

5.氣溫劇變引起深衰落。

針對目前的電路運(yùn)行狀況，提出以下改進(jìn)意見：

1.沿海區(qū)域受海蒸汽的影響，K系數(shù)變化較大（電波傳播的彎曲度變化），同時(shí)空氣密度的梯度改變及不均勻體的反射和散射，形成嚴(yán)重的多徑傳輸，導(dǎo)致接收端接收信號(hào)深衰落，因此，沿海區(qū)域的衰落比桂西和桂北地區(qū)頻繁、嚴(yán)重，衰落深度超過40dB的情況時(shí)有發(fā)生，為此，需要對天線進(jìn)行調(diào)整，選擇衰落影響最小的最佳角度。

2.增加發(fā)信功率，原安裝的數(shù)字微波設(shè)備均為普通功率的設(shè)備，為增強(qiáng)抗衰落，超長電路的發(fā)信機(jī)宜更換為高功率的發(fā)信機(jī)，可增加6dB的衰落儲(chǔ)備。

3.更改調(diào)制方式，目前的業(yè)務(wù)占用帶寬不到100Mbps，在不采取其它措施的情況下可以考慮臨時(shí)更改調(diào)制方式或波道寬度以減小傳輸帶寬來增加衰落儲(chǔ)備量，如56MHz/128QAM改為28MHz/32QAM，2+0的傳輸帶寬從636Mbps降為226Mbps，而平衰落儲(chǔ)備增加10dB。

4.超長站距的電路增加空間分集系統(tǒng)或增加中繼站。此辦法效果最好，但投資較大。

5.對于強(qiáng)降雨引起超長站距電路的中斷，唯有縮短站距或增加衰落儲(chǔ)備量才能減輕。

四、結(jié)束語

廣西廣播電視數(shù)字微波傳輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與建設(shè)受諸多因素的影響，臺(tái)站安裝條件受限，超長站距電路無空間分集系統(tǒng)，設(shè)備的發(fā)信功率為普通功率，再加上由于天線調(diào)整的準(zhǔn)確度不夠，接收信號(hào)電平減小（正常應(yīng)為理論值±3dB），導(dǎo)致衰落儲(chǔ)備量下降，不能對抗深衰落。目前，雖然臨時(shí)通過減小傳輸帶寬來滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量的要求，但不能適應(yīng)其它業(yè)務(wù)的開展，因此，最終還要通過更換高功率發(fā)信機(jī)和對天線進(jìn)行調(diào)整來提高傳輸質(zhì)量以滿足傳輸帶寬的要求。