包头市无线数字电视网络的组成及应用

网络
本文介绍了包头市无线数字电视网络实施原则、系统架构和应用状况,详细阐述了SDH数字微波传输、数字电视平台、数字MMDS的建设方式,以及各部分的具体组成。

引言

包头市是我国北方较大的工业城市,总面积27768平方公里,人口240万,下辖九个旗县区,其中五个农牧业旗县区,人口70多万,农村、牧区面积为26499平方公里,地域广阔,地形复杂。既有广袤的草原,又有连绵起伏的山区;既有居住人口相对集中的农村,也有人员***的牧区。由于地理环境、人口分布和经济条件等因素的影响,建设贯通全市的农村、牧区有线电视网络存在巨大的困难。近几年建设的“村村通”工程,大多以小片有线网为主,节目套数少,信号质量差,而且由于维护管理体制和维护经费的原因,不少出现“返盲”现象。连市区周边的九原区,许多农牧民也只能用开路的方式接收3-4套不大清楚的无线模拟电视信号。如何从根本上解决农牧民看电视难的问题,建设农村、牧区广播电视基础网络,保障网络的安全性与长效性,让广大农牧民看到几十套高清晰的数字电视节目,是包头市广播电视发展和社会主义新农村建设的一个重要课题。

2004年开始,根据国家广电总局关于微波数字化技术改造提出的政策性指导原则,包头市广电局对原有的三条模拟微波电路进行了数字化改造;并新建了一个数字电视平台和五个数字MMDS,传输56套数字电视节目。初步建成了全市无线数字电视主干网络,基本构建了农村、牧区广播电视公共服务体系,取得了较好的社会效益和经济效益。

无线数字电视网络作用与功能

包头市无线数字电视网络的建设与运行,充分考虑了包头的经济实力、地理环境、人口分布和已有的资源,采取不同的接入方式,扩大数字广播电视和农牧业科技信息的无线覆盖。无线数字电视网络实现了以下功能:

(1)促进了边疆少数民族地区广播电视的发展,满足了农牧民群众的精神文化需求,提高了农牧民群众文化素养和农村道德风尚,使包头市的农村、牧区广播电视提前进入数字时代。同时为包头市广播电视村村通工程、社会主义新农村的建设提供了节目、信息和技术保障平台,构建起包头市农村、牧区广播电视公共服务体系。进一步缩小了城乡信息鸿沟,开辟了农村、牧区科技普及和技能培训的新渠道。

(2)进一步加强了全市广播电视安全播出与保障系统,充分发挥出国家安全保障预警体系的功能,提高了防范敌对势力对广播电视信号干扰和破坏设施的能力。

(3)按照国家对微波、卫星、光缆三种不同传输技术手段的规划,其网络建设严格遵循国家和行业标准,优化资源配置,确保了无线数字电视网络管理、维护、运行的安全、稳定和可靠。

(4)无线数字电视网络建设中,完成了微波传输设备的数字化改造,使微波传输这个重要的战略、战备资源和技术保障手段及其功效得以充分发挥。并且,***在SDH数字微波传输电路中的3个高山微波中继站上,使用微波同频直放技术获得了成功。节省了大量的建设和维护经费。为内蒙古自治区5000多公里模拟微波数字化改造积累了经验。

无线数字电视网络接入的基本方案

根据包头市实际情况,全市无线数字电视网络建设是按照不同地区、不同用户,通过SDH微波传输系统和数字MMDS覆盖系统,灵活地实现数字电视节目和信息在各旗县区有线电视网络、农村牧区有线电视小片网和分散的农牧民用户的无线接入。

其具体接入方法是:
   
(1)包头市九原区及市区周边的地区,利用市区数字MMDS主发射系统,直接通过数字电视机顶盒,无线接入56套数字电视节目。其网络系统框图如图1所示:复用设备输出6个45Mbit/s信号,传输数字电视节目,节目交换和召开电视会议等。

系统可靠性:电路传输可靠性按99.9%设计。无人值守,并且有遥监、遥控功能。

工作频段:电路频率选用微波6GHz的6460—6880MHz频段。

波道配置:遵循信息产业部《1-30GHz数字微波接力系统容量系列及射频波道配置方案》。包头-固阳-白云-达茂为1、3波道,包头-东河-土右为2、4波道,包头-石拐为5、9波道。

接口速率:数字系列比特率等级,网络节点接口和复接结构符合G.707、G.708、和G.709标准。各级接口的物理/电器符合G.703要求。在三次群速率一下,以45Mb/s与2Mb/s接口为主。45Mb/s接口用于数字电视信号,编码方式为MPEG-2;2Mb/s接口用于广播信号及数据接口,广播信号编码方式为MUSCAM。数据接口标准按相关国标。

网管功能:网管系统具有故障管理、运行管理、配置管理、性能管理和安全管理功能。

数字微波传输系统设备组成如下表:

4.1.2SDH数字微波传输系统主要技术指标

传输容量:主通道:1×155Mbit/s,路旁业务:2×2Mbit/s。调制方式为64QAM。解调方式为相干解调。中频频率70MHz。发信机输出功率:标准功率≥29dBm,高功放≥32dBm。收信机噪声系数≤1.5dB。接收机门限电平≤-76.1dBm,BER≤10E-03≤-74.6dBm,BER≤10E-06。

4.1.3数字微波同频直放系统

包头无线数字电视网络在SDH数字微波传输系统建设中,由于经费紧张,***在地处群山之中的微波中继站上,使用微波同频直放技术获得成功。节约了大量的建设和维护经费。其系统组成框图如图4所示。

微波同频直放设备主要用于接收、放大该波段微弱的数字微波信号,要求系统具有低噪声、高增益、动态范围大、性能稳定可靠、适应环境温度能力强的特点。为保证整个数字微波传输系统的误码率指标,微波同频直放站必须要有较大的功率输出,较高的三阶互调(三阶互调指标***≥40dBc)。据此要求,在其微波发信模块中,采用了功率回退技术。即功率输出回退10dB(P1dB在小于或等于25dBm左右)使用,均能很好的传输数字微波信号。

通过实践证明:采用适当的功率回退,既可提高功率放大器的线性指标,也能满足传输数字信号的非线性失真指标要求。直放站主要技术指标如下:

工作频率6460—6880MHz。总增益≥50dB。系统噪声系数≤5dB。微波功放输出功率P1dB=36dBm。天线端口输出功率P1dB=34.5dBm输出功率,P23dBm时三阶互调≥40dBc。 #p#

4.2数字MMDS系统

无线数字电视网络中,数字MMDS系统包含数字前端系统、数字发射系统、传输系统、用户接收系统和用户管理系统。

4.2.1数字前端系统

无线数字电视网络中,数字电视节目平台是按照DVB-C数字电视广播有线传输标准建设。由信号源、信源编码、多路复用、条件接收加密控制、QAM调制器组成数字MMDS的DVB-C前端系统。其前端系统中,数字卫星节目经TS流卫星接收机转换为MPEG-2/DVBTS流;加密卫星节目经解码再编码转换成MPEG2/DVBTS流;其它信源通过编码生成的MPEG-2/DVBTS流。以上各路TS流均经过复用加扰,分别输出至SDH微波传输系统和市区的主QAM调制系统。SDH数字微波传输系统主要解决数字电视平台与旗、县、区有线电视网络的联网及无线覆盖;市区的主QAM调制系统输出中频IF信号送至数字MMDS发射机,完成市区周边农牧区的广播电视覆盖。

各组成部分的主要性能、技术标准及数量如下表:能够接收QPSK调制,提供模拟视音频信号。能够接收QPSK调制,含MPEG-2数据流的卫星信号,输出ASI传输流,带有解码功能,提供模拟视音频信号。支持4:2:0MPEG2MP@ML视频编码视频数字时基校正输出TS速率1—20Mbps支持SDI数字视频输入,CVBS模拟复合输入,Y/C视频输入。支持IP输出和E3/DS3输出,便于与非线性编辑和数字化播出设备接口,开展网络电视可对输入的实时视频复用和再复用功能,能够将8个输入口的单节目传输流(SPTS)或多节目传输流(MPTS)复用成一个多节目的传输流(MPTS)。而且内置加扰模块,可以进行DVB通用加扰,符合同密标准。通过外部的网管软件,可以在安装浏览器的计算机上进行远程管理。基带信号和附加数据的复用符合ISO/IEO-13818标准。传输加扰复用器输出接口为DVB标准的ASI接口。与CA和网管相连的部分支持TCP/IP协议,采用RJ45以太网接口。

4.2.2数字发射系统

数字MMDS发射系统由数字发射机、频率基准源、频率合成器、馈线与天线构成。数字发射机使用MMDS的标准频段2535--2599MHz,8个频点占用带宽64MHz。每个8MHz带宽的模拟电视频道发射7套压缩的数字电视节目。数字MMDS发射机选用相位噪声小于-110dB、模拟/数字兼容的全数字美国ITS-5523数字MMDS发射机,其发射功率10W。同时增加了ITS-506010M频率基准,提供双内部晶振和双外部参考输入,用于解决主基准工作失常时,系统自动切换到备份参考源,确保数字MMDS系统不间断工作。频率合成器则选择带内频响平坦度和群时延特性好,带外抑制很陡峭的美国ITS-8750频道合成器。天馈系统使用上海26所生产的馈管和美国安德鲁缝隙天线。天馈线的功率容量比数字MMDS发射机的平均功率大5倍。

无线数字电视网络中,数字系统的前端和主发射机设在市中心,共传输56套数字电视节目。主系统的TS流经过复用加扰,一路TS流送至64QAM调制器,调制后的中频信号输出到市区的数字MMDS单频道发射系统,并经市区同频差转发射(距离主发射中心35公里),覆盖市区全部以及周边的九原区;同时经过复用加扰后的另一路TS流,通过码流变换和复接设备,接入无线数字电视网络中的SDH微波传输网,传至偏远旗、县、区广播电视网络。

此时TS流再通过码流变换和复接设备,在接入当地有线电视网同时,又通过微波站QAM调制器和数字MMDS单频道发射机,再次对旗、县、区进行无线发射覆盖。
   
主发射系统输出电平值、插入损耗及接收电平值如下:

QAM调制器采用64QAM,符号率为6.875Ms/s,输出频率为36.15MHz,输出电平为-13—23dBm。数字发射机输出电平为40dBm,相位噪声优于-110dB。频道合成器单支插入损耗为1.2d,系统损耗为1.2+0.04×n(n为频道数)。波导损耗为1.9dBM/100M,140米总损耗为2.7dB。HM12V缝隙天线增益为13dB,全向垂直极化。整个系统从发射机到发射天线共6个接头,每个接头的损耗按0.5dB计,共3dB。

用户接收端接收电平(接收天线及下变频的增益按55dB计)为:

P2=PT+GT-L频道合成器-L接头+G下变频器+接收天线-92.4-20Lgd-20Lgf

其中:P2为接收电平,PT为发射机输出电平,GT为发射天线增益,L频道合成器为频道合成器插损,G下变频器+接收天线为下变频器+接收天线的增益,92.4-20Lgd-20Lgf为自由空间损耗,d单位为公里,f单位为MHz。

包头市无线数字电视的优势

包头市无线数字电视网络经过两年多的运行,其优势体现在:

(1)无线数字电视传输方式,非常适合偏远的少数民族地区广播电视网络建设,避免了有线方式在跨越高山、河流等所带来的困难,建设和运维成本都比有线的成本低,性价比高。

(2)无线数字电视网络应用灵活广泛,既可以实现干线传输和有线电视联网,又可作为用户分配网,直接接入到用户数字电视机顶盒。利用CA和SMS系统,完全解决了用户管理和收费难的问题。用户端的建设费用投入少,安装调试容易,价格低廉。

(3)无线数字电视系统在发展方面***灵活性和可扩充性,可根据用户需求进行系统设计或动态分配系统资源。传输节目套数可由少到多,规模可由小到大,逐级发展,不会造成资金或设备的浪费。

(4)数字MMDS在微波波段传输,各种建筑物对其吸收大,反射波弱。数字电视图像不会出现雪花、网纹、图像模糊等模拟电视图像常见的现象,在信噪比相同时,数字传输要求的载噪比门限值约比模拟电视低20db。根据数字电视传输的峭壁效应,只要保证误码率不超过门限,数字电视就不会产生失真,其图像质量好,传输距离远,无积累影响,无中继传输可达近百公里,中继传输可达几百公里。

(5)数字MMDS系统采用MPEG-2数字压缩方式,在原来只能传送1套模拟电视节目的8MHz带宽内,可高质量地传送4-8套数字电视节目,提高了频谱的利用率。

结束语

包头市农村、牧区广播电视无线数字电视主干网络建成后,传输56套高质量的数字电视节目,目前已解决了1万多户农牧民看电视问题。下一步,将充分发挥数字无线电视网络资源优势,加快网络建设,扩大有效覆盖。在提供丰富电视节目的同时,增加农牧业科普知识、农牧业技能和农牧业科技信息等多种本地化、信息化服务,确保农村、牧区广播电视公共服务体系长期有效运行,更好的为建设社会主义新农村服务。

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责任编辑:许凤丽 来源: 中国数字电视
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