安徽交通广播调频同步系统整体转换技术方案

■安徽广播电视台：王炳璋

安徽交通广播是安徽最受欢迎的主流媒体之一，自2004年开播至今，一直采用调频同步广播技术，全省同一个频点促进了安徽交通广播的蓬勃发展，但经过十几年的运行，安徽交通广播的同步广播设备老化，指标下降，导致在相干区收听效果变差，严重影响听众的收听感受，因此需对安徽交通广播的同步系统进行整体转换。本文介绍了本次系统转换的设计原则、转换的目标以及同步广播系统的设备配置及连接方式，此外本文还介绍了同步广播监控系统的设计方案及安全性设计。

1. 同步系统设计原则及目标

1.1 设计原则

安徽交通广播调频同步系统整体转换项目，必须充分考虑系统可靠性、技术先进性、经济性和一定的前瞻性（可拓展性）。因此我们在设计本方案时，遵循以下原则：①可靠性：系统设备均需通过ISO9001国际质量体系认证和无线发射设备生产许可认证和国家广电总局广电设备入网认证。系统的关键部位采用一定的冗余设计以提高系统可靠性。②技术先进性：采用当今最先进、可靠的调频同步广播技术，即零倍频DDS高稳本振同步技术，实现相干区内同步效果达到主观评价4分以上，并保持长期稳定运行，结合实时远程监控技术掌握实时播出情况[1]。③经济性：保留发射台站的原有设备，包括卫星接收天线和高频头、射频功率放大器及天馈线系统设备等。④可拓展性：全省同步广播网的建设是一个长期的过程，今后随着电台业务的发展，将不断添加节目套数、台站数量和功能模块数量等，因此系统设计采用了模块式结构，今后可灵活地进行规模扩展和功能扩展。扩容后不影响系统的技术指标和性能要求。

1.2 转换目标

根据安徽交通广播现有覆盖布局，转换工程完成后将在不低于现有覆盖率的情况下，达到改善同步覆盖效果之目的。具体目标如下。

1.2.1 收听效果

当场强不低于40 dBuV/m(4m接收天线)时，两个发射点形成的3dB干扰区内收听效果不低于4分，其余路段收听效果不低于4.5分。可根据实际情况适当调整原有站点的布局和发射功率[2]。

1.2.2 3个及以上发射点形成的干扰区

若相干区内存在3个及以上发射点的调频信号，且信号场强相差在6 dB以内，即形成3个及以上发射点干扰区，对于3个或以上发射点形成的干扰区，调试时要尽量避免，若不能避免，干扰区内收听效果不低于3.5分，干扰区距离不超过相邻台站总距离的20%[3]。若第3或以上个发射点的场强低于第2个6 dB以上（设发射点的场强按照大小排序为第1、第2、第3个等），则可忽视第3个及以上发射点的场强干扰，即仍视为两个发射点形成的干扰区。

1.2.3 稳定性目标

转换后同步效果长期稳定，即在外界电磁环境和本身发射参数（发射功率、天线参数）未发生变化的情况下，收听效果不会发生较明显的劣化。

2. 调频同步广播系统

2.1 节目传输单元

采用SDH双向E1通道实现音频节目及监控数据信号的传输。节目传输单元由E1同步编码器（主、备）、GPS标准频率发生器、E1切换器、E1数字音频分配器、数据复用器和监控服务器等设备组成[4]。节目传输单元设备放置在广播总控机房。

为了确保不间断播音，主要设备（GPS标准频率发生器、E1音频同步编码器）采用主备配置，故障时可自动切换。采用2台主备E1自动切换器的目的是保证最重要的发射台（大蜀山发射台）的E1信号源来自两个不同路径，从而提高系统的可靠性。

2.2 发射单元

发射单元是调频同步广播系统的核心部分，主要目的一是保证所覆盖区域内有足够的场强，二是保证在相干区内无同频干扰声，满足正常收听[5]。

方案将沿用所有原有25个发射台站的射频功放和天馈线等设备，对数字调频同步激励器、E1同步解码器、GPS标准频率发生器、监控适配器等设备进行整体转换、升级改造。

各发射机房配备一只19英寸标准机柜，高度42U，用以放置本次系统转换所有新增设备，机柜视各机房的具体情况放置在发射机房或信号机房，同步激励器输出采用高品质同轴电缆与发射机的激励输入口相连接，机柜配备高品质空气开关、防雷器和PDU。各发射机房配备一只500W UPS作为远程监控设备的备用电源。

2.2.1 大蜀山发射台

大蜀山发射台主要设备包括E1数据复用器、E1解码器、智能数字音频切换器、GPS接收天线、GPS标准频率发生器、30W同步激励器以及原有的10kW调频发射机及天馈线等。

大蜀山发射台的同步设备采用完整的主备系统，并配置主备激励器切换器，为了确保不间断播音，信号源采用不同路径传输过来的两路E1信号和一路AES数字信号，经音频智能切换器输出的两路信号分别送给主备同步激励器（切换器按指定优先级自动选择输出）。两路同步激励器的射频输出经射频智能切换器选择输出到射频功放。

大蜀山发射台内同步设备的监控数据通过E1反向通道回传到广播中心机房。同时提供数据接口，供本地电脑监控，实现在台站本地对同步设备工作状态的监看，数据传输采用接口协议方式。大蜀山发射台设备配置及连接方式如图1所示。

图1 大蜀山发射台设备及连接图

2.2.2 其他10个骨干台

主要设备包括E1数据复用器、E1解码器、GPS标准频率发生器、GPS接收天线、智能数字音频切换器和30W同步激励器。主用信号源采用SDH E1通道的数字音频信号，备用信号为卫星，主备信号源经智能数字音频切换器选择后输出到同步激励器。发射台站内同步设备的监控数据通过E1反向通道回传到广播中心机房；同时提供数据接口供本地电脑监控，实现台站本地对同步设备工作状态的监看。

2.2.3 市县发射台

主要设备包括E1数据复用器、E1解码器、GPS接收天线、GPS标准频率发生器、30W同步激励器。信号源采用SDH E1通道的数字音频信号。

3. 监控系统

3.1 监控系统设计理念

同步广播远程监控系统的作用是保证同步广播网在任何时间处于最佳状态运行。通过双向SDH E1通道实现远程监控信号的传递。在系统整体的设计上，以数据库作为整个系统的软件平台，所有有关发射台日常运作的相关信息以及每个管理模块都以数据库这一纽带相互利用、相互依存。采用集散控制系统的设计理念使控制高度分散、管理相对集中。

3.2 监控系统安全性设计

设立两台监控服务器，其中一台作为控制服务器（运行监控程序，以下简称（控）），另外一台作为监测服务器（运行无控制功能的监测程序，以下简称（监））。主控服务器作为唯一I/O服务器与各机房发射设备进行数据通讯（数据采集和控制）并实时显示数据，监测服务器则利用软件的网络功能，直接引用主控服务器的采集数据作为远程变量实时显示，两台服务器各建立一个SQL数据库，由监控软件按一定规则同时存储历史数据。

将两台服务器互相连接。（控）与办公网使用带有VPN功能的路由器连接（办公网用户可以通过拨号来操控（控））。在办公网防火墙上设定针对VPN路由器的端口映射，网络连接如图2所示。

图2 网络连接图

灾难分析：台外攻击由防火墙阻隔，只开放（监）的80端口。入侵者无法通过80以外的端口进行攻击。台内攻击（监）有一定的风险，但是可以通过（监）操作系统的软防火墙阻隔。台内攻击（控）必须通过VPN拨号才能访问主机。台内通过攻击（监）进一步攻击（控），需由（控）的操作系统软防火墙阻隔。（监）意外故障或损坏，可以由（控）暂时替代（监）的功能，用户多了一层VPN拨号的操作。（控）意外故障或损坏，可以由（监）运行监控程序暂代（控）的功能，临时救急。

3.3 监控系统原理

监控系统由监控中心设备和发射机房数据采集控制设备两部分组成。

3.3.1 监控中心

由监控中心服务器（控、监2台）、短信处理器和连接在同一局域网上的其他相关终端PC机组成。服务器（控）经网路交换机、E1数据复用器，通过E1网络与机房的设备进行数据采集和控制；服务器（控）汇总各种数据信息，进行分析后作出处理，自动发出各种控制或报警指令，同时将数据实时存入后台数据库。服务器（监）直接引用服务器（控）的采集数据作为远程变量实时显示，经授权的局域网或公网PC终端可以通过WEB浏览的方式实时地看到服务器（监）的页面信息，即可以看到各台发射机运行的主要参数和环境参数。经授权的局域网PC终端可通过VPN加密通道操控服务器（控），以实现对远程发射机的控制。

3.3.2 发射机房

发射机房通过监控适配器来进行数据采集和远程控制；监控适配器通过RS232、RS485或模拟量从发射机系统各设备采集数据后，转换成TCP/IP信号，经网络交换机、E1数据复用器，通过E1网络将数据传送到监控中心，实现异地监控。嵌入式的监控适配器不受停电的影响，当电源恢复后会自动启动，不影响远程监控。

监控适配器设有本地RS232/485监控端口，直接与骨干台本地监测终端连接，实现骨干台本地数据监测，本地监测软件不提供控制功能；骨干台本地监测与监控中心监控属两个不同的数据传输通道，因此互不影响和干扰。

3.4 监控系统功能

3.4.1 监测

系统可监测的内容主要有：

（1）E1解码器监测参数

E1信号状态、1PPS信号状态、信号同频状态、信号相位状态等。

（2）标频器监测参数

锁定卫星状态、24.32M输出状态、655.36M输出状态、1PPS信号状态、设备运行状态等。

（3）同步激励器监测参数

输出功率、反射功率、左右声道调制度、频率、工作温度、左右音频增益、延时量、功率百分比等。

（4）功放监测参数

输出功率、反射功率、工作电压、工作电流、工作温度等。

（5）E1数据复用器监测参数

E1网络传输通断状态。

3.4.2 控制

主要是控制同步激励器的多个参数，如输出功率调整、音频增益（电平）调整、频率调整、延时量调整、射频输出开关。

3.4.3 报警

包括监控管理平台声、光、短信报警，能有效屏蔽各类无效报警，报警门限值可以自己设置；可以开启或关闭报警功能。

报警的内容如激励器的输出功率、反射功率超限报警，过温报警，频率偏差报警；功放输出功率、反射功率超限报警；E1解码器、标频器面板指示灯状态；E1切换器主路输入信号的故障状态；E1数据复用器：数据通断报警。

3.4.4 统计查询和存储打印

可存储、统计、查询发射机的运行数据、报警数据、用户登录数据、重要操作数据、通讯终端数据等关键数据保留10年以上，普通数据保留1年，可打印各类报表。

4. 结束语

随着调频广播的发展，调频同步广播技术越来越成熟，已被很多电台广泛运用。相干区内的同频干扰是制约调频同步广播的主要因素，本方案可以有效地解决同频干扰问题，提高安徽交通广播的收听效果。同时，本方案中的调频同步广播监控系统，通过双向SDH E1通道实现远程监控信号的传递，可远程进行同步参数的调整，及时对非同步状态进行报警，保证了同步广播网在任何时间都处于最佳状态运行。