探析IP微波在广播电视发射台的应用

上传:lumzhulumzhu 2020-10-20 11:38:16 版权声明 举报文章

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信息时代背景下,随着广播电视行业的繁荣发展,传统的微波信号传输方式已经无法满足行业的发展要求,为了优化节目信号传输手段,IP微波应运而生。IP微波可以从电视中心向发射台传输节目信号源和网络电话信号,保障节目的高质量播出。本文以IP微波作为研究对象,通过IP微波系统的优化设计实现IP微波在广播电视发射台中的实践应用。为保证发射台节目高效播出,应建立起一个拥有较大传输容量的通信系统完成宽带通信业务,依靠技术相对成熟的IP微波不仅可以降低光缆传输价格,还能缩短施工周期,实现信号的双向传输,丰富接口类型,完成对传统微波的有效兼容。

1IP微波传输的优势

1.1接口类型较多,可兼容传统微波。在帧结构上,IP微波可以全方位的对IP分组业务提供支持,并兼容PHD和SDH等传统微博业务。在IP微波中频系统内包含TDM交换矩阵与IP分组交换单元,可以为设备提供E1、FE、ATM等不同的业务接口,可实现以太网与TDM业务原生态处理,完善了端到端的服务保障机制,可满足各种带宽业务需求。不仅如此,IP微波可以为前端节目数据传输信号,还能够向发射台传输以H.264格式为主的节目播出情况、设备监控信号以及安放信号等。1.2自适应调制提升传播效率。将自适应调制及数用在IP微波系统中,IP微波可以实时根据天气环境变化情况,在无损伤的前提下自动调整调制制式。QPSK的误码率低,有着较强的抗噪声性能,但频带利用率较低,只有2bps/Hz。MQAM调制方式下,M=16时,频带利用率可以达到4bps/Hz;M=32时,MQAM的频带利用率有5bps/Hz。因此,如果MQAM中的M超过8,其频带利用率会比QPSK要高,但抗噪声性能方面不够理想。受天气条件的限制,IP微波系统可以使用最高调制模式,如果天气环境恶劣,IP微波系统的调制级别会按照实际天气状态自动下调,确保高优先级别的信号传输链路不会出现中断现象。等到天气转好后,IP微波系统会恢复到原本的高调模式,确保系统运行的稳定。比如带宽是28MHz的时候,QPSK调制方式的传输容量为57Mbps;16QAM调制方式的传输容量是114Mbps;32QAM调制方式的传输容量是143Mbps;64QAM调制方式的传输容量是172Mbps;128QAM调制方式的传输容量是200Mbps;256QAM调制方式的传输容量是229Mbps。1.3IP微波设备集成度较高。IP微波系统的相关设备集成度较高,各个节点支持不同方向的微波链路。系统中包含大容量交换矩阵,可支持多业务无阻塞交换,IP微波可以与光纤设备相融合,并在统一网管平台下完成端到端的业务分发与管理,实现对平台的有效保护。每一个IP微波节点都能支持多方向的信号传输,且传输起来十分方便,增加ODU设备与天馈线就能提高传输效率。

2IP微波在广播电视发射台中的应用分析

2.1广播电视发射台IP微波系统的基本架构。IP微波技术调制方式灵活,可用于多种类型的业务,能够满足不同传输带宽的使用需求。将IP微波技术用于广播电视传输网络中,可以完成对传统信号源的传输,通过端到端系统的构建实现信号双向接入,并同时支持电话和网络信号之间的数据交换,可同步回传各个发射站的视频图像与监控信息。目前广播电视发射台使用到的IP微波方式主要以分体型微波为主,IP微波系统主要包含室外与室内单元、天线几部分。室外单元主要分为发信机与收信机两部分,可完成对中频信号与射频信号的转换;室内单元包含中频模块、业务模块以及交叉模块,作为IP微波设备的重要组成部分,能够完成各个模块的使用功能;天线的使用功能在于将输出的信号辐射出去,再将输入的信号接收到IP微波系统内。2.2综合IP微波系统特点,优化系统应用场景。经过多年的发展,目前用于广播电视发射台的IP微波系统已经具备了以下特点:(1)IP微波系统应用了先进的调制技术,系统可以在雨雪天气中按照实际情况自动调制解调。传统的微波系统在应用时会发生雨衰现象,从而降低信号的传输质量。相比之下,IP微波系统受到天气的影响比较小。(2)IP微波系统的集成化程度较高,受地理环境与基础设施的影响小,在视距范围内搭建通信链路,比光缆传输方式快捷。不仅如此,IP微波系统建设成本低,可用在临时数据链路的搭建。将IP微波用在广播电视发射台中,使IP微波系统可以用于不同的场景。系统设备十分灵活,但是与光纤介质相比,IP微波不能提供超大容量的传输,且频率资源有限,可以作为光纤链路的代替品,解决部分区域光纤无法通达的问题,完成对数据的双向传输,保证网络运行可靠。IP微波系统可用于以下三种场景:(1)光纤无法通达,不能实现环网的场景。应用IP微波系统衔接分组设备,形成网络环,保证网络运行稳定。(2)野外或者山区等通信基础设施薄弱的场景。应用IP微波系统为广播电视行业或其他特定行业提供服务,完成高带宽专线接入。(3)突发事件场景。遇到突发事件时,IP微波系统可以快速布置设备,并完成信号的双向通信,为应急指挥与通信提供技术支持,保障平台正常通信。这三种场景在广播电视行业中经常出现,无线发射台站无法有效敷设光纤,架设IP微波系统可以通过空中组网的方式完成通信。2.3广播电视中心与IP微波系统的设计分析。当前广播电视台发射站不仅要传输多套节目源,还要实现节目播出情况、设备监控信息以及安防情况的回传。IP微波系统需要兼容发射站中卫星接收机、远程监控设备与安防设备等一系列已有设备。(1)系统设计思路使用复用器打包复用多套节目源,复用器支持多路信号输入,并输出MPEG-2格式ASI码流。使用适配器将ASI码流信号转化为IP信号,再将信号输入IP微波系统发信机中,完成信号的转换与传输。利用交换机对广播电视节目的播出情况和设备监控信息接到IP微波系统设备的发信机中,公务电话信号可以在电话交换机与转换器的应用下完成E1信号向IP微波信号的转换和传输。在本系统的设计思路中,将复用器转化为QPSK调制器,将ASI与IP适配器输出的ASI码流调制为950-2150MHz频率的QPSK信号,最后将信号发送到卫星接收机内即可,有接收机解调后输出用于广播电视的AV信号。(2)系统频率与路由规划IP微波系统可以用到比较广泛的频段,从5.8GHz频段到42GHz频段都能使用IP微波。对于5.8GHz频段,可使用的IP微波设备是AN80i;其他频段的IP微波设备可以是IPSO200。这些设备应用范围广,但不一定适用于广播电视行业。正常情况下,广播电视用到的频段是低于11GHz微波频段的,受雨衰因素的影响,建议电视台在设计IP微波系统时选用低于10GHz频段的IP微波。在设定IP微波频率的时候,应结合IP微波系统的实际建设需求,将极化方式考虑进去,并按照带宽的情况确定微波频率。在设计IP微波传输链路路由时,可以参考国际通用的Pathloss软件分析得出,其结果可能会受到电平衰落储备的影响,建议将传输链路路由选择在35dB以上。做好IP微波系统传输信号的备份工作,防止信号资源丢失,可以采用1+1同频备份方法和多频备份保护方式,由于IP微波频谱资源干线传输可以用到1+1双频备份保护方法,建议对支线使用1+1同频备份保护方式。(3)设备选型与参数规划微波设备是IP微波传输系统的核心装置,在本系统设计中选用了iPasolink100,这一设备作为数字微波系统,集成了TDM交换和分组交换等特性,可汇聚下一代分组IP微波、IP微波系统结构没有太大的改变,与传统的分体式微波结构十分相似,但交换和流量管理新技术被用于其中,IP微波系统的接口更加丰富,且配置十分灵活,可以有效降低系统投资成本,提升数据通道的利用效率。应用iPasolink100后,IP微波系统可提供460Mbps传输容量,支持自适应调制方式,系统包含室外单元、室内单元、天线三部分,其中室内单元和室外单元之间有一根同轴电缆连接,室外单元和天线可以直接安装。在系统传输容量上选择波道间隔28MHz的运行模式,将调制方式设置成256QAM,此时IP微波系统总容量已经达到了220Mbps。除了2Mbps的容量是用于电话通信,剩余的容量都用在广播电视节目的信号传输。与传统微波系统相比,IP微波系统沿用了过去的频率波道配置,但两种系统可同时发射,需要在IP微波系统内使用临时频率,避开现有的频率干扰,经过调试之后,建议将工作频道选择在8GHz左右。当IP微波逐渐稳定使用后,将原有的微波关闭,修改远程和本地站点频率,实现对IP微波系统的频率波道优化配置。(4)信号传输系统IP微波设备在初次使用时需要适当改造周围的设备,汤姆逊ViBE设备中无需E1板卡适配,可以将设备调整成ASI信号输入输出,增加适配器后可直接IP微波系统,完成信号与微波的双向传输。在IP微波系统内增加PCM电话业务,应添加PCM复用设备。选择系统周边设备型号使,应结合IP微波与光缆之间的互备要求,意IP微波系统为基础完成光缆业务传输。所以,推荐选用思科DCM适配器,使其传输IP微波的同时能够传输光缆信号。使用BW3630F多业务PCM复用设备,对E1接口中的IP微波和光缆同时传输,支持IP微波和光缆信号的相互切换,强化IP微波系统的自动化调控程度。总结:广播电视台IP微波系统的建设实现了传媒中心到发射台的微波改造,应用DCM与IP微波设备可实现广播电视节目信号和PCM电话业务的双向传输,支持微波和光缆的相互切换与备份。分析IP微波在广播电视发射台中的应用,完善系统基本架构,优化系统应用场景,通过科学的设备选型与参数规划使信号传输系统功能更加完善,为系统的运行营造良好的内外环境。

作者:党华夏 单位:山西广播电视无线管理中心太原微波站