探析IP微波在廣播電視發射臺的應用

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信息時代背景下，隨著廣播電視行業的繁榮發展，傳統的微波信號傳輸方式已經無法滿足行業的發展要求，為了優化節目信號傳輸手段，ip微波應運而生。IP微波可以從電視中心向發射臺傳輸節目信號源和網絡電話信號，保障節目的高質量播出。本文以IP微波作為研究對象，通過IP微波系統的優化設計實現IP微波在廣播電視發射臺中的實踐應用。為保證發射臺節目高效播出，應建立起一個擁有較大傳輸容量的通信系統完成寬帶通信業務，依靠技術相對成熟的IP微波不僅可以降低光纜傳輸價格，還能縮短施工周期，實現信號的雙向傳輸，豐富接口類型，完成對傳統微波的有效兼容。

1IP微波傳輸的優勢

1.1接口類型較多，可兼容傳統微波。在幀結構上，IP微波可以全方位的對IP分組業務提供支持，并兼容PHD和SDH等傳統微博業務。在IP微波中頻系統內包含TDM交換矩陣與IP分組交換單元，可以為設備提供E1、FE、ATM等不同的業務接口，可實現以太網與TDM業務原生態處理，完善了端到端的服務保障機制，可滿足各種帶寬業務需求。不僅如此，IP微波可以為前端節目數據傳輸信號，還能夠向發射臺傳輸以H.264格式為主的節目播出情況、設備監控信號以及安放信號等。1.2自適應調制提升傳播效率。將自適應調制及數用在IP微波系統中，IP微波可以實時根據天氣環境變化情況，在無損傷的前提下自動調整調制制式。QPSK的誤碼率低，有著較強的抗噪聲性能，但頻帶利用率較低，只有2bps/Hz。MQAM調制方式下，M=16時，頻帶利用率可以達到4bps/Hz；M=32時，MQAM的頻帶利用率有5bps/Hz。因此，如果MQAM中的M超過8，其頻帶利用率會比QPSK要高，但抗噪聲性能方面不夠理想。受天氣條件的限制，IP微波系統可以使用最高調制模式，如果天氣環境惡劣，IP微波系統的調制級別會按照實際天氣狀態自動下調，確保高優先級別的信號傳輸鏈路不會出現中斷現象。等到天氣轉好后，IP微波系統會恢復到原本的高調模式，確保系統運行的穩定。比如帶寬是28MHz的時候，QPSK調制方式的傳輸容量為57Mbps；16QAM調制方式的傳輸容量是114Mbps；32QAM調制方式的傳輸容量是143Mbps；64QAM調制方式的傳輸容量是172Mbps；128QAM調制方式的傳輸容量是200Mbps；256QAM調制方式的傳輸容量是229Mbps。1.3IP微波設備集成度較高。IP微波系統的相關設備集成度較高，各個節點支持不同方向的微波鏈路。系統中包含大容量交換矩陣，可支持多業務無阻塞交換，IP微波可以與光纖設備相融合，并在統一網管平臺下完成端到端的業務分發與管理，實現對平臺的有效保護。每一個IP微波節點都能支持多方向的信號傳輸，且傳輸起來十分方便，增加ODU設備與天饋線就能提高傳輸效率。

2IP微波在廣播電視發射臺中的應用分析

2.1廣播電視發射臺IP微波系統的基本架構。IP微波技術調制方式靈活，可用于多種類型的業務，能夠滿足不同傳輸帶寬的使用需求。將IP微波技術用于廣播電視傳輸網絡中，可以完成對傳統信號源的傳輸，通過端到端系統的構建實現信號雙向接入，并同時支持電話和網絡信號之間的數據交換，可同步回傳各個發射站的視頻圖像與監控信息。目前廣播電視發射臺使用到的IP微波方式主要以分體型微波為主，IP微波系統主要包含室外與室內單元、天線幾部分。室外單元主要分為發信機與收信機兩部分，可完成對中頻信號與射頻信號的轉換；室內單元包含中頻模塊、業務模塊以及交叉模塊，作為IP微波設備的重要組成部分，能夠完成各個模塊的使用功能；天線的使用功能在于將輸出的信號輻射出去，再將輸入的信號接收到IP微波系統內。2.2綜合IP微波系統特點，優化系統應用場景。經過多年的發展，目前用于廣播電視發射臺的IP微波系統已經具備了以下特點：（1）IP微波系統應用了先進的調制技術，系統可以在雨雪天氣中按照實際情況自動調制解調。傳統的微波系統在應用時會發生雨衰現象，從而降低信號的傳輸質量。相比之下，IP微波系統受到天氣的影響比較小。（2）IP微波系統的集成化程度較高，受地理環境與基礎設施的影響小，在視距范圍內搭建通信鏈路，比光纜傳輸方式快捷。不僅如此，IP微波系統建設成本低，可用在臨時數據鏈路的搭建。將IP微波用在廣播電視發射臺中，使IP微波系統可以用于不同的場景。系統設備十分靈活，但是與光纖介質相比，IP微波不能提供超大容量的傳輸，且頻率資源有限，可以作為光纖鏈路的代替品，解決部分區域光纖無法通達的問題，完成對數據的雙向傳輸，保證網絡運行可靠。IP微波系統可用于以下三種場景：（1）光纖無法通達，不能實現環網的場景。應用IP微波系統銜接分組設備，形成網絡環，保證網絡運行穩定。（2）野外或者山區等通信基礎設施薄弱的場景。應用IP微波系統為廣播電視行業或其他特定行業提供服務，完成高帶寬專線接入。（3）突發事件場景。遇到突發事件時，IP微波系統可以快速布置設備，并完成信號的雙向通信，為應急指揮與通信提供技術支持，保障平臺正常通信。這三種場景在廣播電視行業中經常出現，無線發射臺站無法有效敷設光纖，架設IP微波系統可以通過空中組網的方式完成通信。2.3廣播電視中心與IP微波系統的設計分析。當前廣播電視臺發射站不僅要傳輸多套節目源，還要實現節目播出情況、設備監控信息以及安防情況的回傳。IP微波系統需要兼容發射站中衛星接收機、遠程監控設備與安防設備等一系列已有設備。（1）系統設計思路使用復用器打包復用多套節目源，復用器支持多路信號輸入，并輸出MPEG-2格式ASI碼流。使用適配器將ASI碼流信號轉化為IP信號，再將信號輸入IP微波系統發信機中，完成信號的轉換與傳輸。利用交換機對廣播電視節目的播出情況和設備監控信息接到IP微波系統設備的發信機中，公務電話信號可以在電話交換機與轉換器的應用下完成E1信號向IP微波信號的轉換和傳輸。在本系統的設計思路中，將復用器轉化為QPSK調制器，將ASI與IP適配器輸出的ASI碼流調制為950-2150MHz頻率的QPSK信號，最后將信號發送到衛星接收機內即可，有接收機解調后輸出用于廣播電視的AV信號。（2）系統頻率與路由規劃IP微波系統可以用到比較廣泛的頻段，從5.8GHz頻段到42GHz頻段都能使用IP微波。對于5.8GHz頻段，可使用的IP微波設備是AN80i；其他頻段的IP微波設備可以是IPSO200。這些設備應用范圍廣，但不一定適用于廣播電視行業。正常情況下，廣播電視用到的頻段是低于11GHz微波頻段的，受雨衰因素的影響，建議電視臺在設計IP微波系統時選用低于10GHz頻段的IP微波。在設定IP微波頻率的時候，應結合IP微波系統的實際建設需求，將極化方式考慮進去，并按照帶寬的情況確定微波頻率。在設計IP微波傳輸鏈路路由時，可以參考國際通用的Pathloss軟件分析得出，其結果可能會受到電平衰落儲備的影響，建議將傳輸鏈路路由選擇在35dB以上。做好IP微波系統傳輸信號的備份工作，防止信號資源丟失，可以采用1+1同頻備份方法和多頻備份保護方式，由于IP微波頻譜資源干線傳輸可以用到1+1雙頻備份保護方法，建議對支線使用1+1同頻備份保護方式。（3）設備選型與參數規劃微波設備是IP微波傳輸系統的核心裝置，在本系統設計中選用了iPasolink100，這一設備作為數字微波系統，集成了TDM交換和分組交換等特性，可匯聚下一代分組IP微波、IP微波系統結構沒有太大的改變，與傳統的分體式微波結構十分相似，但交換和流量管理新技術被用于其中，IP微波系統的接口更加豐富，且配置十分靈活，可以有效降低系統投資成本，提升數據通道的利用效率。應用iPasolink100后，IP微波系統可提供460Mbps傳輸容量，支持自適應調制方式，系統包含室外單元、室內單元、天線三部分，其中室內單元和室外單元之間有一根同軸電纜連接，室外單元和天線可以直接安裝。在系統傳輸容量上選擇波道間隔28MHz的運行模式，將調制方式設置成256QAM，此時IP微波系統總容量已經達到了220Mbps。除了2Mbps的容量是用于電話通信，剩余的容量都用在廣播電視節目的信號傳輸。與傳統微波系統相比，IP微波系統沿用了過去的頻率波道配置，但兩種系統可同時發射，需要在IP微波系統內使用臨時頻率，避開現有的頻率干擾，經過調試之后，建議將工作頻道選擇在8GHz左右。當IP微波逐漸穩定使用后，將原有的微波關閉，修改遠程和本地站點頻率，實現對IP微波系統的頻率波道優化配置。（4）信號傳輸系統IP微波設備在初次使用時需要適當改造周圍的設備，湯姆遜ViBE設備中無需E1板卡適配，可以將設備調整成ASI信號輸入輸出，增加適配器后可直接IP微波系統，完成信號與微波的雙向傳輸。在IP微波系統內增加PCM電話業務，應添加PCM復用設備。選擇系統周邊設備型號使，應結合IP微波與光纜之間的互備要求，意IP微波系統為基礎完成光纜業務傳輸。所以，推薦選用思科DCM適配器，使其傳輸IP微波的同時能夠傳輸光纜信號。使用BW3630F多業務PCM復用設備，對E1接口中的IP微波和光纜同時傳輸，支持IP微波和光纜信號的相互切換，強化IP微波系統的自動化調控程度。總結：廣播電視臺IP微波系統的建設實現了傳媒中心到發射臺的微波改造，應用DCM與IP微波設備可實現廣播電視節目信號和PCM電話業務的雙向傳輸，支持微波和光纜的相互切換與備份。分析IP微波在廣播電視發射臺中的應用，完善系統基本架構，優化系統應用場景，通過科學的設備選型與參數規劃使信號傳輸系統功能更加完善，為系統的運行營造良好的內外環境。

作者:黨華夏 單位:山西廣播電視無線管理中心太原微波站