基于MSTP 链路的同步广播信号源传输方案

袁林宏 江苏省广播电视总台

1.引言

江苏交通广播网（应急广播）使用中星6B的卫星信号作为全省覆盖站点的同步广播信号源，站点接收的卫星信号易受到恶劣天气（雨雪）和日凌等因素的影响而造成大面积停播。同时，随着城市规模的不断扩大，城市内无线电频谱环境越来越复杂，有些不知来源的无线电干扰源会干扰到卫星下行传输链路，站点接收信号时会受到电磁干扰而造成卡顿甚至无法正常解码。并且，干扰源的类型多，呈现一定的随机性和不固定性，有时无法在短时间内有效排除。

根据国家新闻出版广电总局第62号令《广播电视安全播出管理规定》及实施细则中的相关要求，为进一步提高覆盖站点的安全保障等级，江苏台在采用卫星传输节目信号的基础上，与运营商合作，租用运营商的10M/MSTP专用链路传输广播音频信号，建立第二路广播信号源传输通道，作为江苏广播全省覆盖站点的主用同步广播节目信号。同时发射台站的监控数据和监控中心的服务器之间的数据交换也通过该链路实现。信号传输方案主要包括三方面内容。一是在省电台传输机房与全省30个覆盖站点之间建立专线传输通道；二是在省电台传输机房建设节目信号同步编码平台；三是在全省30个覆盖站点，完成江苏交通广播与音乐广播节目信号同步解码系统的建设，并完成覆盖网络整体的同步组网调试。

2.专线传输路由建设方案

MSTP（Multi-service Transport Platform）即多业务传输平台，基于SDH平台将以太网、ATM、POS等多种技术进行有机融合，将多种业务进行汇聚并进行有效地适配，使用UDP传输层协议，实现多业务的综合接入和传送。UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接。它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它放到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。由于传输数据不建立连接，也就不需要维护连接状态，包括收发状态等。因此，一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

专线同步传输路由建设内容主要是在电台传输机房和全省30个发射台站之间提供端到端的通道服务。专线传输网络采用星型，点到多点双向传输模式。方案中需要提供两个独立的传输通道：双向码流通道和双向数据通道。其中，双向码流通道的下行通道（节目传输）实现省电台至30个发射台站之间的广播节目信号的传输；双向码流通道的上行通道实现将各市、县监控和数据业务传送至省电台传输机房。

由于调频同步广播系统要求节目音频信号的传输路径时间延迟量稳定，且在经过同步编、解码器后实现路径时延自动补偿，故要求运营商提供的10M/MSTP带宽为核心层带宽独享、不受网络风暴等其他因素的影响。专线传输路由建设方案见图1。

3.同步编码方案

基于“延时自动同步”技术的调频同步广播系统，由延时自动同步数字音频传输系统和全数字激励器组成。其中延时自动同步数字音频传输系统是系统的核心，由IP同步编码器、IP同步解码器和GPS频标发生器3种核心设备构成。

同步编码平台中的IP同步编码器完成四套广播节目的数字音频的压缩编码，把音频信号以及监控数据转化为IP数据包。信号在经过转换后，统一以IP数据包的形式使用以太网技术进行传输，实现传输方案的全IP化。在编码时插入由卫星时标设备提供的高稳时码，用于同步解码器的时标，保证任意两台音频解码的音频输出时间轴精度不劣于1us。四套广播的音频信号分别输入到对应的IP同步编码器，输入的数字音频信号支持AES规范，采样率32k/44.1k/48k (接口XLR )。输入的模拟音频信号支持平衡输入方式（接口XLR )。IP同步编码器输出IP 码流(采用TS over IP的UDP输出，支持包含源地址的三层组播，接口RJ45 )和E1信号(符合G.703标准,接口75欧BNC )。同步基准使用GPS标频发生器输出的1pps和10MHz输入到IP编码器，接口为BNC。四台IP（同步）编码器输出的四路IP码流经网络交换机复用后，通过运营商提供的MSTP核心专网传输链路传输到各FM发射站点。广播节目信号编码平台见图2。

图1 专线传输路由建设方案

4.同步广播节目信号解码方案

图2 广播节目信号编码平台

在每个发射站点，复用后的IP码流通过网络交换机分别送给四台IP同步解码器输入端口（RJ45)，完成下行码流的解复用、音频（同步）解码。GPS标频发生器输出的1pps和10MHz输入到IP解码器，GPS标频发生器输出的F1和F2输入到同步激励器，实现调频同步广播网内的同步发射机的频率、相位同步。同步解码器将根据AES音频数据流中的时标信号和本地GPS基准源的1PPS信号，实时测量传输链路延时，并对解码后的数字音频进行延时自动补偿。

IP解码器输出的数字音频信号（数字接口XLR)，作为发射站点中同步激励器的主用信号源。同时，站点上接收的卫星传输链路作为备用信号源。当主用信号因故中断时，通过远程监控系统操作激励器切换到备用信号源，以确保发射机音频信号不间断播出。广播节目信号解码方案见图3。

5.同步效果调试

建设FM同步广播网要取得良好的同步效果，必须周密设计技术系统中的三个主要关键参数。一是保证音频传输通道的时延差稳定；二是解码设备完成解码后音频信号的幅度值保持一致；三是合理规划各基站EPR(有效发射功率)，应保证相干区场强值达到42dBuV/m。

本案中通过提高GPS信号的稳定和高精度，保证音频传输通道的时延差稳定；采用性能优良的同步激励器，保证发射频率的精度和稳定度达到要求，可消除两站点间因相对频偏造成的同频差拍声和相位差失真；采用数字音频信号传输，可准确控制音频信号的幅度，消除不同站点间因调制度差而衍生的噪声。

在完成技术系统设备安装调试后，选取任意相邻的两个发射站点，准确测试和采集音频信号之间的的时延差参数，调整同步激励器中时延量。采用路测方式，详细记录收测路线上的主观收听效果、地理信息及相关发射点设备的运行数据。通过数据分析，准确控制发射点激励器的延时量、调制度值，可保证同步效果长期稳定，两个相邻发射点形成的3dB干扰区内收听效果可不低于4分。

图3 广播节目信号解码方案

6.结束语

本案中使用的组网方式可以实现一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信，可以充分满足广播节目信号稳定可靠传输的需求。项目建设过程中，根据运营商的光纤资源情况和发射站点的机房条件，充分考虑利用现有资源，可在满足业务需要的前提下选择灵活的组网方案。在设备选型时，充分考虑MSTP产品对不同业务的支持方式，充分测试MSTP产品是否适用于运营商的应用环境，同时解决新建系统与现有监控网络的互联互通问题。目前，依靠现有技术条件和运营商的可靠服务，广电行业使用MSTP设备传输同步广播信号，可以充分保证同步广播信号的质量。