包頭市無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的組成及應(yīng)用
引言
包頭市是我國北方較大的工業(yè)城市，總面積27768平方公里，人口240萬，下轄九個旗縣區(qū)，其中五個農(nóng)牧業(yè)旗縣區(qū)，人口70多萬，農(nóng)村、牧區(qū)面積為26499平方公里，地域廣闊，地形復(fù)雜。既有廣袤的草原，又有連綿起伏的山區(qū)；既有居住人口相對集中的農(nóng)村，也有人員***的牧區(qū)。由于地理環(huán)境、人口分布和經(jīng)濟條件等因素的影響，建設(shè)貫通全市的農(nóng)村、牧區(qū)有線電視網(wǎng)絡(luò)存在巨大的困難。近幾年建設(shè)的“村村通”工程，大多以小片有線網(wǎng)為主，節(jié)目套數(shù)少，信號質(zhì)量差，而且由于維護管理體制和維護經(jīng)費的原因，不少出現(xiàn)“返盲”現(xiàn)象。連市區(qū)周邊的九原區(qū)，許多農(nóng)牧民也只能用開路的方式接收３-4套不大清楚的無線模擬電視信號。如何從根本上解決農(nóng)牧民看電視難的問題，建設(shè)農(nóng)村、牧區(qū)廣播電視基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，保障網(wǎng)絡(luò)的安全性與長效性，讓廣大農(nóng)牧民看到幾十套高清晰的數(shù)字電視節(jié)目，是包頭市廣播電視發(fā)展和社會主義新農(nóng)村建設(shè)的一個重要課題。
2004年開始，根據(jù)國家廣電總局關(guān)于微波數(shù)字化技術(shù)改造提出的政策性指導原則，包頭市廣電局對原有的三條模擬微波電路進行了數(shù)字化改造；并新建了一個數(shù)字電視平臺和五個數(shù)字MMDS，傳輸56套數(shù)字電視節(jié)目。初步建成了全市無線數(shù)字電視主干網(wǎng)絡(luò)，基本構(gòu)建了農(nóng)村、牧區(qū)廣播電視公共服務(wù)體系，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。
無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)作用與功能
包頭市無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與運行，充分考慮了包頭的經(jīng)濟實力、地理環(huán)境、人口分布和已有的資源，采取不同的接入方式，擴大數(shù)字廣播電視和農(nóng)牧業(yè)科技信息的無線覆蓋。無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了以下功能：
（1）促進了邊疆少數(shù)民族地區(qū)廣播電視的發(fā)展，滿足了農(nóng)牧民群眾的精神文化需求，提高了農(nóng)牧民群眾文化素養(yǎng)和農(nóng)村道德風尚，使包頭市的農(nóng)村、牧區(qū)廣播電視提前進入數(shù)字時代。同時為包頭市廣播電視村村通工程、社會主義新農(nóng)村的建設(shè)提供了節(jié)目、信息和技術(shù)保障平臺，構(gòu)建起包頭市農(nóng)村、牧區(qū)廣播電視公共服務(wù)體系。進一步縮小了城鄉(xiāng)信息鴻溝，開辟了農(nóng)村、牧區(qū)科技普及和技能培訓的新渠道。
（2）進一步加強了全市廣播電視安全播出與保障系統(tǒng)，充分發(fā)揮出國家安全保障預(yù)警體系的功能，提高了防范敵對勢力對廣播電視信號干擾和破壞設(shè)施的能力。
（3）按照國家對微波、衛(wèi)星、光纜三種不同傳輸技術(shù)手段的規(guī)劃，其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)嚴格遵循國家和行業(yè)標準，優(yōu)化資源配置，確保了無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)管理、維護、運行的安全、穩(wěn)定和可靠。
（4）無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，完成了微波傳輸設(shè)備的數(shù)字化改造，使微波傳輸這個重要的戰(zhàn)略、戰(zhàn)備資源和技術(shù)保障手段及其功效得以充分發(fā)揮。并且，***在SDH數(shù)字微波傳輸電路中的3個高山微波中繼站上，使用微波同頻直放技術(shù)獲得了成功。節(jié)省了大量的建設(shè)和維護經(jīng)費。為內(nèi)蒙古自治區(qū)5000多公里模擬微波數(shù)字化改造積累了經(jīng)驗。
無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)接入的基本方案
根據(jù)包頭市實際情況,全市無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是按照不同地區(qū)、不同用戶，通過SDH微波傳輸系統(tǒng)和數(shù)字MMDS覆蓋系統(tǒng)，靈活地實現(xiàn)數(shù)字電視節(jié)目和信息在各旗縣區(qū)有線電視網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)村牧區(qū)有線電視小片網(wǎng)和分散的農(nóng)牧民用戶的無線接入。
其具體接入方法是：
（1）包頭市九原區(qū)及市區(qū)周邊的地區(qū)，利用市區(qū)數(shù)字MMDS主發(fā)射系統(tǒng)，直接通過數(shù)字電視機頂盒，無線接入56套數(shù)字電視節(jié)目。其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框圖如圖1所示：復(fù)用設(shè)備輸出6個45Mbit/s信號，傳輸數(shù)字電視節(jié)目，節(jié)目交換和召開電視會議等。
系統(tǒng)可靠性：電路傳輸可靠性按99.9％設(shè)計。無人值守，并且有遙監(jiān)、遙控功能。
工作頻段：電路頻率選用微波6GHz的6460—6880MHz頻段。
波道配置：遵循信息產(chǎn)業(yè)部《1-30GHz數(shù)字微波接力系統(tǒng)容量系列及射頻波道配置方案》。包頭-固陽-白云-達茂為1、3波道，包頭-東河-土右為2、4波道，包頭-石拐為5、9波道。
接口速率：數(shù)字系列比特率等級，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口和復(fù)接結(jié)構(gòu)符合G.707、G.708、和G.709標準。各級接口的物理/電器符合G.703要求。在三次群速率一下，以45Mb/s與2Mb/s接口為主。45Mb/s接口用于數(shù)字電視信號，編碼方式為MPEG-2；2Mb/s接口用于廣播信號及數(shù)據(jù)接口，廣播信號編碼方式為MUSCAM。數(shù)據(jù)接口標準按相關(guān)國標。
網(wǎng)管功能：網(wǎng)管系統(tǒng)具有故障管理、運行管理、配置管理、性能管理和安全管理功能。
數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)設(shè)備組成如下表：
4.1.2SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)主要技術(shù)指標
傳輸容量：主通道：1×155Mbit/s，路旁業(yè)務(wù)：2×2Mbit/s。調(diào)制方式為64QAM。解調(diào)方式為相干解調(diào)。中頻頻率70MHz。發(fā)信機輸出功率：標準功率≥29dBm，高功放≥32dBm。收信機噪聲系數(shù)≤1.5dB。接收機門限電平≤-76.1dBm，BER≤10E-03≤-74.6dBm，BER≤10E-06。
4.1.3數(shù)字微波同頻直放系統(tǒng)
包頭無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)在SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)建設(shè)中，由于經(jīng)費緊張，***在地處群山之中的微波中繼站上，使用微波同頻直放技術(shù)獲得成功。節(jié)約了大量的建設(shè)和維護經(jīng)費。其系統(tǒng)組成框圖如圖4所示。
微波同頻直放設(shè)備主要用于接收、放大該波段微弱的數(shù)字微波信號，要求系統(tǒng)具有低噪聲、高增益、動態(tài)范圍大、性能穩(wěn)定可靠、適應(yīng)環(huán)境溫度能力強的特點。為保證整個數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的誤碼率指標，微波同頻直放站必須要有較大的功率輸出，較高的三階互調(diào)（三階互調(diào)指標***≥40dBc）。據(jù)此要求，在其微波發(fā)信模塊中，采用了功率回退技術(shù)。即功率輸出回退10dB（P1dB在小于或等于25dBm左右）使用，均能很好的傳輸數(shù)字微波信號。
通過實踐證明：采用適當?shù)墓β驶赝?，既可提高功率放大器的線性指標，也能滿足傳輸數(shù)字信號的非線性失真指標要求。直放站主要技術(shù)指標如下：
工作頻率6460—6880MHz。總增益≥50dB。系統(tǒng)噪聲系數(shù)≤5dB。微波功放輸出功率P1dB=36dBm。天線端口輸出功率P1dB=34.5dBm輸出功率，P23dBm時三階互調(diào)≥40dBc。 #p#
4.2數(shù)字MMDS系統(tǒng)
無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字MMDS系統(tǒng)包含數(shù)字前端系統(tǒng)、數(shù)字發(fā)射系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、用戶接收系統(tǒng)和用戶管理系統(tǒng)。
4.2.1數(shù)字前端系統(tǒng)
無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字電視節(jié)目平臺是按照DVB-C數(shù)字電視廣播有線傳輸標準建設(shè)。由信號源、信源編碼、多路復(fù)用、條件接收加密控制、QAM調(diào)制器組成數(shù)字MMDS的DVB-C前端系統(tǒng)。其前端系統(tǒng)中，數(shù)字衛(wèi)星節(jié)目經(jīng)TS流衛(wèi)星接收機轉(zhuǎn)換為MPEG-2/DVBTS流；加密衛(wèi)星節(jié)目經(jīng)解碼再編碼轉(zhuǎn)換成MPEG2/DVBTS流；其它信源通過編碼生成的MPEG-2/DVBTS流。以上各路TS流均經(jīng)過復(fù)用加擾，分別輸出至SDH微波傳輸系統(tǒng)和市區(qū)的主QAM調(diào)制系統(tǒng)。SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)主要解決數(shù)字電視平臺與旗、縣、區(qū)有線電視網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)及無線覆蓋；市區(qū)的主QAM調(diào)制系統(tǒng)輸出中頻IF信號送至數(shù)字MMDS發(fā)射機，完成市區(qū)周邊農(nóng)牧區(qū)的廣播電視覆蓋。
各組成部分的主要性能、技術(shù)標準及數(shù)量如下表：能夠接收QPSK調(diào)制，提供模擬視音頻信號。能夠接收QPSK調(diào)制，含MPEG-2數(shù)據(jù)流的衛(wèi)星信號，輸出ASI傳輸流，帶有解碼功能，提供模擬視音頻信號。支持4:2:0MPEG2MP@ML視頻編碼視頻數(shù)字時基校正輸出TS速率1—20Mbps支持SDI數(shù)字視頻輸入，CVBS模擬復(fù)合輸入，Y/C視頻輸入。支持IP輸出和E3/DS3輸出，便于與非線性編輯和數(shù)字化播出設(shè)備接口，開展網(wǎng)絡(luò)電視可對輸入的實時視頻復(fù)用和再復(fù)用功能，能夠?qū)?個輸入口的單節(jié)目傳輸流（SPTS）或多節(jié)目傳輸流（MPTS）復(fù)用成一個多節(jié)目的傳輸流（MPTS）。而且內(nèi)置加擾模塊，可以進行DVB通用加擾，符合同密標準。通過外部的網(wǎng)管軟件，可以在安裝瀏覽器的計算機上進行遠程管理?；鶐盘柡透郊訑?shù)據(jù)的復(fù)用符合ISO/IEO-13818標準。傳輸加擾復(fù)用器輸出接口為DVB標準的ASI接口。與CA和網(wǎng)管相連的部分支持TCP/IP協(xié)議，采用RJ45以太網(wǎng)接口。
4.2.2數(shù)字發(fā)射系統(tǒng)
數(shù)字MMDS發(fā)射系統(tǒng)由數(shù)字發(fā)射機、頻率基準源、頻率合成器、饋線與天線構(gòu)成。數(shù)字發(fā)射機使用MMDS的標準頻段2535--2599MHz，8個頻點占用帶寬64MHz。每個8MHz帶寬的模擬電視頻道發(fā)射7套壓縮的數(shù)字電視節(jié)目。數(shù)字MMDS發(fā)射機選用相位噪聲小于-110dB、模擬/數(shù)字兼容的全數(shù)字美國ITS-5523數(shù)字MMDS發(fā)射機，其發(fā)射功率10W。同時增加了ITS-506010M頻率基準，提供雙內(nèi)部晶振和雙外部參考輸入，用于解決主基準工作失常時，系統(tǒng)自動切換到備份參考源，確保數(shù)字MMDS系統(tǒng)不間斷工作。頻率合成器則選擇帶內(nèi)頻響平坦度和群時延特性好，帶外抑制很陡峭的美國ITS-8750頻道合成器。天饋系統(tǒng)使用上海26所生產(chǎn)的饋管和美國安德魯縫隙天線。天饋線的功率容量比數(shù)字MMDS發(fā)射機的平均功率大5倍。
無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字系統(tǒng)的前端和主發(fā)射機設(shè)在市中心，共傳輸56套數(shù)字電視節(jié)目。主系統(tǒng)的TS流經(jīng)過復(fù)用加擾，一路TS流送至64QAM調(diào)制器，調(diào)制后的中頻信號輸出到市區(qū)的數(shù)字MMDS單頻道發(fā)射系統(tǒng)，并經(jīng)市區(qū)同頻差轉(zhuǎn)發(fā)射（距離主發(fā)射中心35公里），覆蓋市區(qū)全部以及周邊的九原區(qū)；同時經(jīng)過復(fù)用加擾后的另一路TS流，通過碼流變換和復(fù)接設(shè)備，接入無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)中的SDH微波傳輸網(wǎng)，傳至偏遠旗、縣、區(qū)廣播電視網(wǎng)絡(luò)。
此時TS流再通過碼流變換和復(fù)接設(shè)備，在接入當?shù)赜芯€電視網(wǎng)同時，又通過微波站QAM調(diào)制器和數(shù)字MMDS單頻道發(fā)射機，再次對旗、縣、區(qū)進行無線發(fā)射覆蓋。
主發(fā)射系統(tǒng)輸出電平值、插入損耗及接收電平值如下：
QAM調(diào)制器采用64QAM，符號率為6.875Ms/s，輸出頻率為36.15MHz，輸出電平為-13—23dBｍ。數(shù)字發(fā)射機輸出電平為40dBｍ，相位噪聲優(yōu)于-110dB。頻道合成器單支插入損耗為1.2d，系統(tǒng)損耗為1.2+0.04×n（n為頻道數(shù)）。波導損耗為1.9dBM/100M，140米總損耗為2.7dB。HM12V縫隙天線增益為13dB，全向垂直極化。整個系統(tǒng)從發(fā)射機到發(fā)射天線共6個接頭,每個接頭的損耗按0.5dB計，共3dB。
用戶接收端接收電平（接收天線及下變頻的增益按55dB計）為：
P2=PT+GT-L頻道合成器-L接頭+G下變頻器+接收天線-92.4-20Lgd-20Lgf
其中：P2為接收電平，PT為發(fā)射機輸出電平，GT為發(fā)射天線增益，L頻道合成器為頻道合成器插損，G下變頻器+接收天線為下變頻器+接收天線的增益，92.4-20Lgd-20Lgf為自由空間損耗，d單位為公里，f單位為MHz。
包頭市無線數(shù)字電視的優(yōu)勢
包頭市無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過兩年多的運行，其優(yōu)勢體現(xiàn)在：
（1）無線數(shù)字電視傳輸方式，非常適合偏遠的少數(shù)民族地區(qū)廣播電視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，避免了有線方式在跨越高山、河流等所帶來的困難，建設(shè)和運維成本都比有線的成本低，性價比高。
（2）無線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用靈活廣泛，既可以實現(xiàn)干線傳輸和有線電視聯(lián)網(wǎng)，又可作為用戶分配網(wǎng)，直接接入到用戶數(shù)字電視機頂盒。利用CA和SMS系統(tǒng)，完全解決了用戶管理和收費難的問題。用戶端的建設(shè)費用投入少，安裝調(diào)試容易，價格低廉。
（3）無線數(shù)字電視系統(tǒng)在發(fā)展方面***靈活性和可擴充性，可根據(jù)用戶需求進行系統(tǒng)設(shè)計或動態(tài)分配系統(tǒng)資源。傳輸節(jié)目套數(shù)可由少到多，規(guī)?？捎尚〉酱?，逐級發(fā)展，不會造成資金或設(shè)備的浪費。
（4）數(shù)字MMDS在微波波段傳輸，各種建筑物對其吸收大，反射波弱。數(shù)字電視圖像不會出現(xiàn)雪花、網(wǎng)紋、圖像模糊等模擬電視圖像常見的現(xiàn)象，在信噪比相同時，數(shù)字傳輸要求的載噪比門限值約比模擬電視低20db。根據(jù)數(shù)字電視傳輸?shù)那捅谛?yīng)，只要保證誤碼率不超過門限，數(shù)字電視就不會產(chǎn)生失真，其圖像質(zhì)量好，傳輸距離遠,無積累影響，無中繼傳輸可達近百公里，中繼傳輸可達幾百公里。
（5）數(shù)字MMDS系統(tǒng)采用MPEG-2數(shù)字壓縮方式，在原來只能傳送1套模擬電視節(jié)目的8MHz帶寬內(nèi)，可高質(zhì)量地傳送4-8套數(shù)字電視節(jié)目，提高了頻譜的利用率。
結(jié)束語
包頭市農(nóng)村、牧區(qū)廣播電視無線數(shù)字電視主干網(wǎng)絡(luò)建成后，傳輸56套高質(zhì)量的數(shù)字電視節(jié)目，目前已解決了1萬多戶農(nóng)牧民看電視問題。下一步，將充分發(fā)揮數(shù)字無線電視網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢，加快網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，擴大有效覆蓋。在提供豐富電視節(jié)目的同時，增加農(nóng)牧業(yè)科普知識、農(nóng)牧業(yè)技能和農(nóng)牧業(yè)科技信息等多種本地化、信息化服務(wù)，確保農(nóng)村、牧區(qū)廣播電視公共服務(wù)體系長期有效運行，更好的為建設(shè)社會主義新農(nóng)村服務(wù)。
【編輯推薦】
