地面數字電視三級單頻網系統建設

滕旭光

（萊州市融媒體中心，山東 煙臺 261400）

0 引 言

2021 年6 月21 日，中國廣電全國地面數字電視700 MHz 頻率遷移項目工程總承包（EPC）招標工作正式啟動，對全國范圍內廣播電視發射臺站的現有發射機系統及天饋線系統進行改造升級，涉及臺站6 026 座，頻道12 350 個。在此背景下，我國地面數字電視的單頻網建設成為重要方向。針對地面數字電視三級單頻網系統建設的研究與探討，能夠有效保障地面數字電視的安全播出以及覆蓋效果。

1 地面數字電視單頻網建設現狀

地面數字電視單頻網通過一組共用頻率的發射臺，實現全國范圍內的地面數字電視信號覆蓋。我國地面數字電視單頻網建設是一個備受關注的話題。作為一項重要的基礎設施項目，地面數字電視單頻網建設在我國得到了廣泛的推進[1]。

在技術標準方面，我國單頻網建設采用的是國家標準《地面數字電視廣播傳輸系統技術要求》（GB 20600—2006）。這一標準規定了地面數字電視單頻網系統的頻率規劃、調制方式以及信號傳輸參數等關鍵技術指標，為系統建設提供了統一的技術基礎。

在網絡覆蓋方面，目前我國已經建成了一批地面數字電視單頻網發射臺，實現了對主要城市和農村地區的信號覆蓋。這些發射臺通過合理的布局和優化的傳輸技術，有效提高了地面數字電視信號的覆蓋范圍和質量。

在節目內容方面，我國地面數字電視單頻網不僅傳輸廣播電視的標清和高清節目，還提供了豐富多樣的增值業務和互動功能。觀眾可以通過地面數字電視接收設備，收看高質量的節目內容，并參與互動投票、節目點播等活動，豐富了觀看體驗。

在頻譜資源合理利用和頻率規劃的優化方面，相關部門通過頻譜管理和規劃，確保地面數字電視單頻網與其他無線電通信系統的頻譜資源協調共享，保障了廣播電視業務的正常開展。

盡管我國地面數字電視單頻網建設已經取得了一定的成績，但仍面臨一些挑戰和問題。例如，一些偏遠地區和邊遠地區的覆蓋仍存在一定局限，需要進一步加強建設。此外，隨著新一代數字電視技術如超高清電視和互聯網電視等的發展，，地面數字電視單頻網也需要不斷進行技術升級和改造[2]。

2 地面數字電視三級單頻網系統建設方案

2.1 地面數字電視單頻網架構

地面數字電視單頻網是一種通過共用頻率的發射臺實現全國范圍內地面數字電視信號覆蓋的系統。它由單頻網適配系統、單頻網節目分配系統和單頻網發射系統三個部分組成，如圖1 所示。單頻網適配系統負責對來自不同廣播電視臺的節目信號進行整合和處理，確保它們能夠在同一頻率傳輸。這一系統包括多路復用（MUX）、編碼與解碼、時分多址（TDM）等關鍵功能模塊。單頻網節目分配系統包括發射端網絡適配器、單頻網TS 流信號分配網絡以及接收端網絡適配器等。單頻網發射系統包括發射機、單頻網授時接收設備，通過同步系統對同步信息進行TS 流處理，通過授時接收設備完成GPS、BDS 等信號的接收[3]。

圖1 地面數字電視單頻網架構

2.2 地面數字電視三級單頻網分級建設

地面數字電視三級單頻網分級建設是根據《全國地面數字電視廣播頻率規劃》和《廣播電視安全播出管理規定》的要求，將單頻網系統按照建設規模和覆蓋范圍等級劃分為一級、二級、三級單頻網，如表1 所示。不同等級的單頻網主要用于傳輸不同級別的節目，在單頻網信號源系統、單頻網主站設置、技術系統配置、運行維護、突發事件預防及應急處置等方面的保障要求也各有不同。

表1 單頻網分級

一級單頻網是全國單頻網，采用集中式架構，建議建立一主兩備的單頻網信號源系統，日常播出由單頻網主信號源系統發送節目。一級單頻網應至少設置三個單頻網主站（一主兩備），達到一級安全播出保障要求。二級單頻網主要為省域單頻網、地市域單頻網等，可以為集中式架構或分布式架構。建議建立一主一備的單頻網信號源系統或一主一備兩個單頻網主站。如為分布式架構，單頻網主站（備）需要獨立建設單頻網信號源，作為整個單頻網系統的備份信號源，各從站除了接收單頻網主站（主）的單頻網信號外，還應接收單頻網主站（備）的單頻網信號。二級單頻網應至少設置兩個單頻網主站（一主一備），達到二級安全播出保障要求。三級單頻網主要為縣域單頻網，保障要求為三級安全播出保障要求，相對較低。其建設方式與二級單頻網類似，但要達到相應的安全播出保障要求[4]。

2.3 地面數字電視單頻網信號源系統

地面數字電視單頻網信號源系統是單頻網系統的重要組成部分，其主要職責是提供節目源，對節目源信號進行編碼、復用、單頻網信號適配和分發，為單頻網系統提供經過適配的碼流。信號源系統輸出的碼流應包含SIP 信息，包括編碼效率、符號星座映射方式和幀頭模式等單頻網系統參數，并經過單頻網適配器處理，使其符合單頻網系統的標準。

為保障安全播出，單頻網信號源系統在單頻網適配器前應該具備主、備配置。對于一級和二級單頻網，其信號源系統建議至少具備三路不同傳輸路由的信號源，包括一路主信號和兩路備份信號。對于三級單頻網，則建議具備兩路不同傳輸路由的信號源，其中包括一路主信號和一路備份信號。在單頻網系統建設過程中，需要重視單頻網信號源系統的主、備配置，這是保障單頻網系統全局安全播出的重要環節。同時，備份要求也需要得到足夠的重視，避免將未經過單頻網適配器的普通碼流作為備份信號源，以免在切換至備份信號源時，造成單頻網變多頻網的工作狀態，導致大面積覆蓋干擾，嚴重影響用戶正常收聽和收看廣播電視節目[5]。

2.4 地面數字電視單頻網節目分配網絡

地面數字電視單頻網節目分配網絡是地面數字電視系統的關鍵組成部分，負責將各個頻道的節目信號從中心節點傳輸到各個發射臺，進而實現對廣播信號的分發和覆蓋。地面數字電視單頻網節目分配網絡通常包括以下幾個要素。

（1）中心節點。中心節點是整個節目分配網絡的控制中心，負責節目的調度和分發。它接收來自節目源的節目信號，并根據調度算法和優先級進行合理的分配，將節目傳輸給各個發射臺。

（2）節目源。節目源是指節目的來源，可以是電視臺、廣播公司或其他節目提供商。節目源將節目信號提供給中心節點，通常通過衛星鏈路、光纖傳輸等方式進行。

（3）節目傳輸設備。節目傳輸設備負責將節目信號從中心節點傳輸到各個發射臺，通常包括編碼器、調制器、傳輸設備等，用于將數字節目信號轉換為適合傳輸的格式，并通過傳輸介質（如光纖、微波鏈路等）將信號傳送出去。

（4）網絡架構。地面數字電視單頻網節目分配網絡的網絡架構是為了實現高效的節目傳輸和覆蓋而設計的。它通常采用多級網絡結構，將發射臺按照區域進行劃分，形成不同級別的單頻網。通過合理的網絡布局和連接方式，確保節目信號可以從中心節點傳輸到各個發射臺。

（5）調度系統。調度系統是節目分配網絡的重要組成部分，根據節目源的節目列表、播出計劃和優先級等信息進行節目調度和分發。調度系統可以根據實時的信號質量和網絡狀態進行智能調度，保證節目信號的穩定傳輸和良好的觀看體驗[6]。

2.5 地面數字電視單頻網監測系統

地面數字電視單頻網監測系統是地面數字電視系統的重要組成部分，旨在監測和維護單頻網的信號質量、運行狀態以及頻譜使用情況，確保數字電視信號的穩定傳輸和覆蓋，通常具有以下功能。

（1）信號質量監測。監測系統會定期或實時檢測各個發射臺的信號質量，包括信號強度、信噪比、誤碼率等指標。通過對信號質量的監測，可以及時發現和定位信號異?；蚬收?，并采取相應的措施進行修復和優化。

（2）頻譜監測。地面數字電視單頻網需要合理利用頻譜資源，因此頻譜監測是必要的。監測系統會對頻譜進行實時監測，以檢測是否有非法占用或干擾信號的存在，并根據監測結果進行頻率規劃和干擾處理，確保數字電視信號的穩定傳輸。

（3）故障診斷與報警。監測系統能夠對單頻網的故障進行自動診斷，并及時發出報警通知。當發生故障，系統可以快速定位故障的具體位置和原因，以便維護人員進行及時修復，減少服務中斷時間。

（4）網絡狀態監測。監測系統會監測單頻網中各個發射臺的工作狀態、連接狀態以及網絡拓撲結構，以確保網絡的正常運行。通過實時監測和分析網絡狀態，可以發現和解決潛在的問題，保障系統的穩定性和可靠性。

2.6 地面數字電視單頻網應急廣播系統

地面數字電視單頻網應急廣播系統是地面數字電視系統的一項重要功能，旨在在緊急情況下，向廣大公眾發布重要的應急信息和警示信息，以保障公眾的安全。根據國家廣播電視總局《廣播電視和網絡視聽“十四五”科技發展規劃》要求，到2025 年，全國各級應急廣播平臺基本建成。

地面數字電視單頻網應急廣播系統具有以下功能。第一，應急預警功能。系統可以接收來自相關機構的應急預警信息，如自然災害、惡劣天氣、社會安全事件等。通過與應急管理部門和氣象等機構的聯動，系統能夠及時收到預警信息，并將其轉化為廣播信號進行傳輸。第二，緊急信息發布功能。應急廣播系統具備發布緊急信息的能力。在發生緊急情況時，系統能夠快速將相關信息編碼并通過數字電視信號傳輸到各個發射臺，使廣大觀眾能夠及時收到警示信息和應急指導。第三，廣播覆蓋優化。為了確保應急信息的廣泛傳播，系統會對發射臺的信號覆蓋范圍進行優化調整。通過合理的發射臺布局和信號傳輸參數設置，系統可以實現應急信息的全面覆蓋，使更多人能夠及時收到重要的警示和指導。第四，多渠道發布。應急廣播系統不僅通過地面數字電視信號進行應急信息發布，還可以與其他媒體渠道進行聯動，如廣播、手機短信、互聯網等。通過多渠道發布，可以提高應急信息的覆蓋范圍和觸達率，確保更多人能夠及時獲取到重要的應急信息。

3 結 語

在單頻網系統建設中，監測和應急廣播系統的建設是不可或缺的。只有通過監測系統實現對單頻網信號質量和設備運行狀態的監測，才能夠及時發現和解決問題，保障數字電視的正常傳輸和播出。在未來的單頻網建設中，相關部門要從頂層設計、統籌規劃出發，分階段、分步驟進行，進一步提高數字電視的服務質量和覆蓋范圍，為社會公眾提供更好的數字電視體驗。