IP微波在數字地面電視傳輸中的運用

劉耀昱

（烏海市文化廣電事業發展中心，內蒙古 烏海 016000）

0 引 言

IP化改造，是近年來我國數字地面電視技術升級的重點目標[1]。國家廣播電視總局印發的《廣播電視和網絡視聽“十四五”發展規劃》提到，加快全國有線電視網絡互聯互通平臺和廣電網絡資源大數據平臺建設，提升全國一網的綜合業務承載能力和寬帶網絡能力，加快完成骨干網絡云華、光纖化、IP化改造。這說明，IP化改造將是“十四五”時期我國數字地面電視發展的重要任務之一。就電視信號傳輸而言，IP微波是實現信號IP化傳輸的關鍵技術。故而，近年來關于IP微波在數字地面電視傳輸中的運用成為行業領域研究的熱點內容。

1 IP微波技術與數字地面電視概述

1.1 IP微波技術的概念

IP微波技術，又稱為互聯網絡協議微波技術（Internet Protocol Microwave Technology，IPMT），是在SDH信號傳輸技術的基礎上發展出來的傳輸技術[2]。從原理上看，IP微波技術是在IP協議的基礎上，實現對不同種類幀型的IP協議進行的格式轉化，最終實現信息的定向傳遞。基于IP微波技術基礎開發的傳輸系統，通常由室內模塊、室外模塊、接收天線及中頻纜線4部分組成。其中，室內模塊主要放置在室內，室外模塊既可以安放在室內，也可以放置于室外；中頻纜線主要負責連接兩個板塊的信號，剛開始傳輸的信號也需要經過中頻纜線傳送至接收天線[3]。

IP數字微波技術具有大帶寬、高兼容性及強可靠性的特點。其中，大帶寬是指IP數字微波技術具有自適應調制功能，能夠在QPSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM等多種模式中進行自適應的調制；高兼容性是指IP微波技術擁有較高的集成度，能夠為通過E1、FE/GE等不同接口間的信號傳輸提供支持；強可靠性是指IP微波技術采用多種鏈路保護機制，可以對主控單元、交叉單元、電源等進行充分的保護，同時也可以對網絡實施保護，進而保證與光纖信號網絡的有效連接[4]。

1.2 數字地面電視的概念

作為一種電視技術，數字地面電視是通過接收由電視信號發射塔發射的地面信號來實現節目信號轉換和播放的技術方法。在實際的應用中，數字地面電視對硬件的配置標準要求比較高，用戶只有配置具有地面信號接收端口的電視設備，才能夠接收電視節目信號并觀看電視節目內容。這種方式有別于傳統模擬電視通過專門配置的機頂盒來實現信號接收和轉化的模式。相較于傳統模擬電視而言，數字地面電視具有三方面的特點。

（1）低通量。數字地面電視信號的傳輸是以數字化的數據信息作為媒介實現的，這使得單位時間內傳輸的數據量得到了提升。相關試驗表明，目前數字地面電視的傳輸速率可以達到24 Mb·s-1[5]。

（2）覆蓋范圍廣。數字地面電視具有高水平的頻率劃分能力，這使得其可以根據不同的情況進行靈活的頻率劃分，從而保證信號的覆蓋范圍。目前的數字電視技術具備組建在16 km至36 km覆蓋區域的單一頻道網絡劃分和覆蓋能力[6]。

（3）運行模式多樣化。數字地面電視具有包括HDTV、SDTV等多種類型的運行模式，其信號的傳輸速率可以達到5.39～32.50 Mb·s-1，這使得其可以在多種運行模式中進行任意的配置[7]。并且，數字地面電視的信號保護隔斷可以在55.6 ms或者125.0 ms，這也使得信號的傳輸安全性得到了保證。

2 IP微波在數字地面電視傳輸中的具體運用

目前，IP微波在數字地面電視傳輸中的運用多體現在對傳統數字電視傳輸系統進行的IP化改造。換而言之，IP微波是在較為成熟、完備的數字地面電視傳輸中的應用，是對原有的傳輸技術和裝置進行的替換與優化。下面主要結合數字地面電視傳輸的IP化改造流程和操作進行介紹。

2.1 配置相關硬件設備

硬件是IP微波技術應用的載體[8]。在對原有的數字地面電視傳輸設備和技術進行IP化改造過程中，要通過配置性能更強的硬件設備來為IP微波技術的應用創造良好的硬件機制。在數字地面電視傳輸系統中，硬件設備主要承擔的是數字微波信號的發射、調試、天線調整等，是IP微波技術應用的基本保證。對數字地面電視傳輸系統中硬件設備的配置，要遵循靈活處理的原則。對于系統中已有的設備，要根據其是否能夠滿足IP微波運用需要而進行相應的改造處理，即如果設備能夠滿足IP微波傳輸的需要，就繼續保留該硬件設備；如果設備難以滿足IP微波傳輸的需要，則可以在設備上適當增加接口盤，使其能夠滿足IP微波傳輸的需要。同樣，對于部分系統中使用的編制碼器在保證數字微波信號壓縮和傳輸方面的能力欠佳的情況，可以在原有的編碼器中增加H.264編碼功能，為數字微波信號在互聯網中傳輸的轉換提供支持。當然，對于那些改造價值不太大的硬件設備，則要進行果斷的替換，以保證改造后的數字地面電視硬件設備組合能夠滿足IP微波傳輸的需要。

2.2 優化系統拓撲結構

拓撲結構是IP微波在數字地面電視傳輸系統中順利運用的框架基礎。只有保證拓撲結構的合理，才能夠確保IP微波的良好運用[9]。總體來說，數字地面電視傳輸系統中的拓撲結構優化主要包括微波設備—MSTP設備和MSTP設備—STM-A信號兩部分。其中，微波設備—MSTP設備是微波傳輸信號通過發射、傳輸和處理以后，輸出至MSTP設備的過程，其優化主要是在系統中增設IP電視解碼器，使信號轉化為數字信號，并最終被轉化為視頻或者音頻信號，達到信號傳輸的需要。MSTP設備—STM-A信號則是將接收到的數字信號再次轉化為IP信號，最后輸出給微波設備，由微波設備直接將IP信號發射出去。在這個過程中，系統中MSTP設備的網絡設備會被激活，對即將發射的IP信號進行格式方面的檢查，確保所有的音頻、視頻信號正常。

2.3 增強網絡管理系統功能

網絡管理系統是在互聯網技術的支持下開發的用于管理微波信號傳輸的自動化、智能化工具，其主要承擔對IP微波傳輸過程的實時、動態監控，并在發現傳輸過程中存在的問題后進行相應的傳輸管理優化，確保數字地面電視傳輸工作的高效、安全開展。增強網絡管理系統功能，除了按照微波傳輸的需要進行功能模塊和算法路徑的優化以外，還要對系統中的數字微波設備、傳輸通道、信號強度等設備和資源運行狀況進行監測和管理，確保當系統運行異常時能夠及時地報警，并提示異常情況，提高對信號傳輸問題檢查和解決的效率與效果。

3 IP微波運用時需要注意的問題

由于IP微波是在對數字地面電視系統進行IP化改造過程中運用的技術方法，其在傳輸方面的運用效果受技術應用方式的影響。因此，在掌握上述具體運用策略的同時，還要對技術應用過程中可能出現的問題進行足夠的關注和必要的防范。具體來說，在IP化改造中，應當重點關注以下兩方面的問題。

3.1 保證微波帶寬資源利用效率

帶寬資源利用效率，直接影響數字信號傳輸的效率，進而影響整體信號傳輸的效果。因此，在IP微波應用中，相關主體要重視有限帶寬資源的利用，確保IP微波的運用有足夠的帶寬資源作為支持。在這方面，可以在系統中開辟專門的數字微波傳輸通道，這樣就可以保證IP微波應用過程中不會出現信號傳輸過多占用帶寬資源的情況[10]。同時，也可以借助IP微波技術搭建一對多的信號傳輸關系網絡，彌補原有的一對一的信號傳輸方式弊端，使信號傳輸變得更加靈活、多樣，保證傳輸通道資源利用的效率。

3.2 靈活選擇設備類型

目前，IP微波在數字地面電視傳輸中的運用方式主要有“室內+室外”和單純的室外兩種，不同方式對應的設備類型存在明顯的差異。其中，“室內+室外”方式的接口類型有GE光口、FE光口、STM-1光口、E1接口以及FE電口等，并且這些接口的數量比較多，室內與室外間采用中頻電纜連接并傳送信號和饋電。單純的室外方式的接口類型一般只有GE光口、STM-1光口，且數量上相對比較少，如果需要傳送諸如E1等業務，則要借助室內的外接設施來實現。兩種方式的性能差異決定了相關主體在IP微波技術運用過程中，要根據需求靈活選擇相應的方式，并根據方式選擇相應的設備類型，以確保技術運用的有效性。

4 結 語

IP微波作為IP化改造重點選擇和使用的技術類型，其在數字地面電視傳輸方面有明顯的運用價值。目前，相關主體在IP化改造實踐中，已經開始嘗試通過配置相關硬件設備、優化系統拓撲結構、增強網絡管理系統功能等方法來推動IP微波的運用。考慮到IP化改造面臨的復雜性，在實際的IP微波運用中，相關主體要注意保證微波帶寬資源利用效率和靈活選擇設備類型，以確保技術在數字地面傳輸中運用的效果。