乐山广播电视台地面数字电视覆盖工程DTMB前端平台改造方案

曾 丹

（作者单位：四川省乐山广播电视台）

乐山市位于四川省西南部，地貌特征为山地、丘陵、平坝等三种类型，主要以山地为主，各区市县有线广播网络建设参差不齐，如采用有线光缆覆盖其建设工期长、杆路复杂、资金需求量大，且维护成本太高。乐山市在2013年建成的农村地面数字电视（无线发射方式）已覆盖八个区、市、县，目前仅有沐川、马边和峨边县相对滞后，乐山本地广播电视节目覆盖的瓶颈就在于最后一公里。

为最大程度满足更多偏远山区群众收听收看到乐山及区县本地的广播电视节目，选择目前技术成熟、传输稳定、建设周期快、维护量小的地面数字电视传输途径作为本次地面数字前端平台技改的方案。

1 地面数字电视传输覆盖工程前端现状

乐山市目前拥有两套地面数字广播电视前端系统，一套位于市文化广电新闻出版局机房，一套位于市中区悦来乡顶高山机房，各有优缺点，分述如下。

市文广新局机房的前端：组建于2013年，40套节目，信号取于广电网络公司和接收卫星信号。

优点：位置优越、方便传输、便于检修、售后有保障。

缺点：按国家要求组建的AVS格式编码系统，因标准较早，目前已更新为AVS+，已无法满足现有系统要求；乐山广播电视台周边电磁环境复杂，各移动运营商微波和无线频率的交叉使用，已经严重干扰市台卫星信号的接收。

市中区悦来乡顶高山机房的前端：组建于2015年，40套节目，信源的选择较杂，传输途径也多，取自卫星节目的信号有26套；从市电视台经光缆传输14套节目到顶高山，其中6套（中央三、五、六、八和乐山新闻综合、乐山公共频道）采用光端机经光缆传到顶高山，IP输出至交换机；另外8套（中九、辽宁、深圳、峨眉电影、四川二、三、四、五）取自市广电网络公司的DVB-C信号，在顶高山上经机顶盒解调成视音频信号后再编码，输出IP信号进交换机。

优点：本前端系统完全基于IP链路，与四川省乐山广播电视台即将组建的系统属同一模式；主要设备均为进口产品，图像清晰，伴音悦耳，性能稳定；卫星信源稳定，不受干扰。

缺点：信源多渠道交汇，不利于管理和监控；机房位于顶高山，增加了维护难度和成本。

2 面临的问题

首先，目前乐山市2套前端系统的任意一套均无法满足现有技术传输要求，需通过技术手段进行融合重组，以满足乐山市本地广播电视节目无线数字覆盖的技术播出要求。

其次，连接市广播电视台机房和顶高山转播发射台之间的节目传送链路仅有一条光缆线路。从通信系统角度来看，因其不具备任何抗毁性和抗破坏性，是极不安全的；从广播电视角度看，单一的信号源方式也非常不安全，无法达到安全播出要求。

最后，近几年，由于自然灾害、城乡建设、树木砍伐及其他因素，已经发生数起造成这条光缆线路中断而导致的停播事故，造成了不可忽视的社会影响和经济影响。

3 技改方案总体思路

3.1 总体思路

本系统升级改造方案将以现有的地面数字电视前端平台为基础，采用国家推荐的AVS+编码格式，拟用2+1共3个频点向各区、市、县传输画面清晰、内容丰富的标清中央、各省市及区县本地数字广播电视节目。地处偏远的沐川县、峨边县将全部新建发射主站和各分站，其余区市县在原来地面数字电视覆盖面的基础上进行补点。据统计，全市境内新建和补点基站区需96座。为最大程度节约建设成本，覆盖补点发射基站的选取主要利用现有无线发射台资源（中国移动、中国电信、中国联通等公司基站）。项目实施完成后，全市地面数字电视覆盖人口能够达到95%以上。

3.2 机房选址

市级前端信号平台是将融合后的信源传送到各区市县分前端和高山主发射站的核心信源，为确保全市本地广播电视节目无线数字覆盖前端系统的安全播出和运行稳定，改造的新前端系统拟建在市广播电视台机房内，原因如下。

首先，具备设备工作环境。市电视台机房有恒温空调、湿度监控、双回路电源、防脉冲浪涌电源、抗静电地板以及有人值守等，完全符合机房建设条件。

其次，方便传输。可将处理好的IP流传到市广电网络公司网络和楼顶进行微波发射，可与顶高山建立双向IP微波，对接方便。

最后，利于维护和便于管理。

3.3 遵循原则

3.3.1 适用性和可靠性

系统必须能够长时间稳定运行，信号覆盖广，服务平台和传输网稳定。确保用户能够正常收看。

3.3.2 长效性

必须建立健全管理机制，合理运行维护资金，同时责任到人、工作到位，加强对机房设备的监管，发现故障隐患及时排除，保障系统长效运行，服务群众。

3.3.3 安全性

遵照国家有关法律法规和标准，符合国家和行业技术标准；符合国家有关安全和保密的要求，为保证系统安全必须建立完善、可靠的系统用户访问权限机制。

3.3.4 先进性

选择成熟先进的技术路线，选用公认的主流产品，组建满足应用需求的地面数字电视系统，并保证系统在较长时期内的良好使用和先进性。

由于目前技术发展极为迅速，设备更新换代频繁，为保证系统有较长的生命力，设计方案要选择较高的起点，不仅满足现在应用的需要，而且要充分考虑到未来技术发展的需要，使系统能够在尽可能长的时期内满足应用需要。

3.3.5 扩展性与兼容性

扩展性与兼容性建设能满足当前地面数字电视工作需要。随着新技术、新业务的发展，为保障系统后期节目扩容和标清转高清码流的增加，调制单元采用六通道调制，避免重复投资。同时，保证系统的先进性，总体结构上具备足够的整体升级扩展能力，以适应系统本身的发展需求。

3.3.6 用户管理的统一性

通过公共服务管理系统实现对本区域用户的统一管理，显示本地用户的授权信息，同时具备一定的授权控制功能。

3.4 信源规划

乐山市本地广播电视节目无线数字覆盖前端系统拟传42套广播电视节目到各区市县，由以下几部分组成。

顶高山节目下传：卫星节目26套，信源取自无干扰的顶高山，经高清卫星接收器将节目转为SDI输出至编码器，经编码后输出IP流进交换机。

其他节目：包含中央-3、-5、-6、-8、-9、四川-2、-3、-4、-5、峨眉电影、辽宁、深圳。

市广播电视台2套节目：由市广播电视台机房的硬盘播出系统提供2套SDI或AV信号，经编码后输出IP流进交换机。

夹江台和峨眉山台节目：利用两县上传到市局的自办节目，编码复用后输出IP流进交换机，混入前端系统。由于夹江县和峨眉山市的部分区域在顶高山主站覆盖范围之内，为节省投资，上述两县区域用户可直接接收顶高山主站信号，也就可以收看本县电视节目。

各区市县分前端：经IP解复用后将夹江、峨眉山节目解除，把本县节目编码复用进系统即可。

3.5 信源传输

为确保系统安全播出，本次将改建的前端系统采用主备链路传输，主要传输途径为市广播电视台到顶高山的有线光缆，备播信号采用顶高山到市广播电视台的无线IP微波链路。

3.5.1 主播信号传输

顶高山节目下传的26套卫星节目和市级机房处理好的信源，均通过光缆采用IP光端机进行传输。

3.5.2 备播信源传输

顶高山至市电视台机房：顶高山节目下传的26套卫星节目采用IP流微波将信号传导市广播电视台，发射及接收均采用IP传输。

市电视台机房至顶高山：市广播电视台将复用好的节目亦采用IP方式，通过IP微波送达顶高山机房，发射及接收均采用IP传输。

3.6 系统组成及功能

乐山市本地广播电视节目无线数字覆盖系统包括：市级服务平台系统(管理终端)、市级节目复用系统、节目传输系统、主站发射覆盖系统、终端接收机（机顶盒）、监控单元等。

市级服务平台的功能。根据省市地面数字电视系统的要求，在综合考察基础条件良好、便于信号汇集处理、播出安全、传输便捷等因数的基础上，机房的地址选在市广播电视台机房内，授权管理服务终端设在各区市县广电网络公司营业部。

市级平台提供六个方面的基本业务：第一，转送上级集成播控平台下发的业务（即中央、省级、市级的广播电视节目业务、信息服务业务和紧急广播业务）；第二，插入本地的电视（广播）节目业务；第三，授权管理终端的建设；第四，本地的信息服务业务；第五，本地的应急广播业务；第六，汇集并上传本地监控信号。

市级服务平台的组成。本地广播电视节目无线数字覆盖系统是为解决用户开放式接收本地数字电视节目，接收来自省级信号和本级信号而提出的一套方案。数字电视节目的信源包括四部分：第一，省级平台下传到市级平台的数字电视节目；第二，部分省级卫星节目；第三，乐山市级平台插入的电视节目；第四，夹江和峨眉山节目的混入。

信源编码：市级服务平台的编码设备主要用于处理本地节目的编码。由于地面数字电视的频率资源比较紧张，实现发射和接收的技术难度也变得更大。为在有限的频率资源中传输更多电视节目，目前，国内地面数字电视无线覆盖均采用AVS+标准进行信源编码，具体如表1所示。

信道调制：乐山市本地广播电视节目无线数字覆盖建设系统市级前端，采用3个节目包进行IP传送，合计3个频点，发射的节目包42套数字电视节目，每个节目包占用21.00 Mbps。

公共服务管理系统（SMS）：虽采用清流透明传输，但为加强管理，便于统计和维护，仍将搭建SMS系统，在各县局增设服务管理终端，负责管理本县，含用户资料的开户、录入、授权、报停、管理，等等。

节目传输系统：传送到各区市县分前端的信源采用光缆IP方式传送；主播信源采用光纤到顶高山，备播信源采用微波传送到顶高山。

设备选型原则：为实现与四川省地面数字电视运管中心的无缝对接，保证系统的顺利实施和运行，本方案配置的主要系统和设备的选型，需满足国家标准、行业标准、环保标准和省运管中心要求，与四川省局采购的系统和设备兼容。

表1 信源编码方式说明

4 技术概要

乐山市本地广播电视节目全覆盖建设将遵循国家标准和行业规范以及四川省新闻出版广电局要求，严格执行，立足现在面向未来，既要满足现有传输覆盖技术要求，也要为后期节目扩容预留通道，现在传输标清节目源，以后将逐步过渡到高清。全市做到统一方案规划、统一系统标准、统一信源平台、统一传输模式。

统一方案规划：由市局统筹规划建设纲要，各区市县结合自身情况制定技术方案和项目实施方案，上报市局，经专家论证批复后自行实施。

统一系统标准：编码采用国家自主知识产权的AVS+编码方式、覆盖采用无线地面数字广播电视平台、必须采用单频网组网、频点采用总局规划频率，杜绝非法占用或乱用频率资源。为将来扩容和标清转高清，调制设备全部采用多通道DTMB激励器。

统一信源平台：由市电视台组建全市标准节目信源，分发至各区县分前端，各区县添加1-2套自办节目复用进本地节目包后传至各无线发射站点。

统一传输模式：市电视台标准信源采用IP封装，经VPN或专网经乐山市广电网络分公司的光纤路由传送到各区县分前端。传输网络采用环网结构，冗余主备自动切换，最大限度保障主信源不间断播出。

5 技改方案

5.1 市广播电视台前端平台和传输链路

市局前端和广播电视台前端进行合并，信号源统一由市电视台集成，如图1所示。全市以两个频点组建全域单频网，传输中央及省市节目。信号经单频网适配器处理后，通过IP组网方式传输到广电网络乐山分公司，再通过网络公司的数通网络传输到各个区县。

为确保安全播出，市级信源将利用广电网络乐山分公司的环网链路，组建IP冗余环网传输结构，主备信号自动切换。有条件的区市县也可自行组建10～20套节目的备播系统（无法组建全市单频网），确保安全播出。传输网络环网拓扑结构如图2所示。

图1 市广播电视台前端平台

图2 传输网络环网拓扑结构

5.2 各区市县分前端

市级平台信源到区市县分前端落地后，一路通过IP网关转为ASI信号。

本地节目编码后复用进本地节目包，通过单频网适配器处理，按“同源、同时、同频”的原则组建各区县的单频网系统。本地节目包的ASI信号，一路经ASI/IP适配器转换为IP信号。

经过上述过程，区县的信号源就有两种接口类型，一种是IP信号，一种是ASI信号，可以分别适合不同的传输方式，具体如图3所示。

图3 各区市县分前端传输方式

5.2.1 各区市县至发射站点的传输链路

以IP方式传输：自建或租用其他营运商的IP网络进行信号传输，如图4所示。

图4 以IP方式传输

以ASI光端机传输：距离较近且有独立光纤到达的站点，可以选用此种传输方式，如图5所示。

图5 以IP方式传输

射频传输：没有交叉覆盖区域的站点可以选择用此种传输方式，如图6所示。

空间信号收转：对于没有条件利用光纤传输的发射站点，如果能收到其他站点发射的信号，可以采用收转的方式进行覆盖，如图7所示。

图6 射频传输

图7 空间信号收转

表2 市、区、县地面数字电视频道安排

图8 几种信源传输方式的系统网络拓朴图

5.2.2 发射基站

全市本地广播电视节目全覆盖建设工程的基站建设，将采用小功率多点发射的方式进行无缝覆盖，为严格执行总局要求和充分节约频率资源，避免2个及以上基站交叉覆盖区内造成同频干扰。

全市以两个频点组建全域单频网，传输中央及省市节目；各区县以一个批准的频点组建局部单频网，主要传输区县本地节目。原有建设好的发射站点所使用的频率维持现状，新增站点所使用的频率按以下规划，如表2所示。

全域单频网采用总局批复给市本级的32频道和33频道。

夹江、井研、峨边、沐川使用28频道建设本区县的单频网；峨眉山、犍为、马边采用29频道建设本区县的单频网；沙湾和金口河采用34频道建设本区县的单频网。

区县使用的28和29频道为批复给区县所使用的频率，作为非相邻区域的资源共享使用。沙湾和金口河由于地理位置和地形条件原因，不会干扰乐山境外的信号，选用34频道可以优化发射和接收系统的指标。

由于选择的传输方式不同，各台站的设备配置略有不同，主要体现在对信号的处理方面。

第一，IP传输方式需要在站点将IP信号转换为ASI信源，再送激励器进行调制。

第二，ASI光端机传输方式，光端机需要成对使用。

第三，射频传输方式很简单，直接将光信号转换为发射频点的射频信号。

第四，空间收转方式则将接收到的信号再生调制到需要发射的频点。

几种信源传输方式的系统网络拓朴图如图8所示。

5.2.3 接收终端

接收终端由接收八木天线、-5电缆和地面数字电视接收机构成，接收机必须支持AVS+解码，该部分由各区市县自行采购。

6 结语

本前端系统建设项目实施后将切实解决统一信源和统一用户管理系统的问题，全市按照统一传输方式将信源传送到各区市县分前端，健全和完善农村公共文化服务体系。

为使全市城乡群众收看到乐山市台和当地广播电视台节目，让各级党委、政府的图像声音传到千家万户，给广大农村群众提供积极、健康、向上的精神食粮，传递党的方针、政策和致富信息，服务精准扶贫工作，相关部门大力推进本地广播电视节目的覆盖建设，通过地面广播电视数字化促进广播电视大发展大繁荣，全面提高乐山市广播电视传播能力、公共服务能力和应急广播能力，切实解决广大偏远地区农民群众收听广播和收看电视的问题，实现公共服务均等化。