單頻網建設的數字電視論文范文

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1單頻網系統的原理

在地面數字電視單頻網中，傳送的節目信號首先經過信號編碼和信號復用形成原始TS碼流，接著送入到單頻網適配器進行適配，在適配器中，引入GPS信號完成碼率適配和秒幀初始化包(SIP)插入，最終形成包含秒幀初始化包(SIP)的TS碼流，通過信號分配網絡傳送到各個發射臺，經各發射臺的激勵器(調制器)進行時鐘同步處理，完成信道編碼，調制成射頻信號進行發射，單頻網系統的結構如圖1所示。在地面數字電視單頻網的構建過程中，需要依賴全球定位系統(GPS:GlobalPositioningSystem)來完成單頻網網絡發射頻率和TS碼流的同步。GPS信號主要包括時鐘10MHz和秒脈沖1PPS信號，單頻網適配器借助10MHz時鐘調整TS碼流速率，同時借助1PPS這一時間基準，周期性地向TS碼流中插入秒幀初始化包(SIP)。激勵器的時間同步處理，根據接收到的TS流中的SIP，解析出TS碼流的時延信息，再結合發射站點本地的1PPS信號，實現對TS碼流的時延設置，完成激勵器的各項工作參數的配置，達到各站點同步發送信號的目的。

2江蘇地面數字電視單頻網

2．1江蘇單頻網項目概況江蘇廣電按照“統一規劃，統一建設，統一管理，統一運營”的原則，共同籌劃江蘇省地面數字電視單頻網應用示范網絡建設項目。2010年11月，該項目經國家發改委批準立項，作為江蘇省廣電發展“十二五”規劃的核心的工作之一，江蘇省無線覆蓋數字化計劃在4年內建設覆蓋全省的地面數字電視廣播系統。一期搭建覆蓋全省13個地級市的地面數字電視單頻網，建成后將面向全省各地級市播出多套電視節目和綜合數據信息;二期將基本覆蓋全省縣級區域，率先實現地面數字電視覆蓋到縣，此項目的實施將有力推進江蘇廣電無線數字化進程，完善江蘇廣播電視公共服務體系［3］。

2．2技術參數(1)編碼格式:AVS編碼(主路)和H．264編碼(備路);(2)碼率:3Mbps;(3)工作模式為模式3(單載波方式C=3780，調制方式16QAM，編碼效率FEC=0．6，幀頭模式PN=945，交織模式720，系統凈碼率為14．438Mbps);(4)發射頻道:21頻道;(5)極化方式:水平極化;(6)傳輸節目:CCTV－1、CCTV－7、江蘇衛視、江蘇教育、江蘇公共、優漫卡通。

2．3系統方案組成單頻網系統方案由前端系統、傳輸網絡、發射系統以及監控系統等4個部分組成。(1)前端系統前端系統主要在江蘇有線總前端對CCTV－1、CCTV－7、江蘇衛視、江蘇教育、江蘇公共、優漫卡通6個傳輸節目進行信號編碼和信號復用，采用主備路信號，主路采用AVS編碼，備路采用H．264編碼，通過不同單頻網適配器(主路UBS單頻網適配器，備路環路網單頻網適配器)，統一接入I切換器，最終切換輸出含單頻網流的I信號，單頻網的前端系統如圖2所示。(2)傳輸網絡傳輸網絡負責數字電視節目信號在前端系統與發射系統之間的分配與傳輸，前端系統輸出含單頻網流的I信號，采用光纖直接傳輸或江蘇有線SDH干線傳輸傳送到各個發射站點。光纖直接傳輸利用南京市區有線電視網絡與各發射站點間的光纖，將分配后的含單頻網流的I信號，通過I光發射機輸出，發射站點通過對應的光接收機進行信號接收。SDH干線傳輸利用江蘇有線SDH干線傳輸網45M傳輸通道，將分配后的含單頻網流的I信號，利用I轉DS3適配器與江蘇有線SDH干線網絡45M通道進行連接，在各市縣干線網絡對應45M端口進行信號下行，并進行DS3轉I適配，再利用當地的城市網與發射站點間的光纜線路，通過I光發射機/光接收機進行信號的傳輸，如圖4所示。(3)發射系統發射系統負責接收傳輸網絡傳送來的單頻網信號，送入單頻網配送網關收端設備，再將適配后的單頻網流送入數字電視發射機，通過國標地面數字電視激勵器和功放模塊后，按照相應設計的發射機功率，送入對應設計的場型、增益和安裝方位角的發射臺天線覆蓋對應區域。(4)監測系統監測系統以南京發射主站為監控中心，將所有發射站點的監控數據通過傳輸線路匯集至主站監控平臺，進行統一集中化監控管理，其系統實現5大監測功能:①對發射機的實時監測:基于實時的對發射機(含激勵器)的各種表頭值(如功率、溫度等數據)和表征設備當前工作狀態的狀態量(如開關機狀態、激勵器選擇、功放電源告警等)的采集，結合具體的業務需求，可以方便準確地了解整個發射系統的工作狀況、任意一臺發射機或激勵器具體的運行狀況(包括激勵器工作參數)，瀏覽當前的有關告警信息，任意一臺設備發生異態時產生聲音和顯示報警。②對空收信號的實時監測:將各新增站點機頂盒解調空收信號輸出后的畫面回傳至省前端監控平臺，實時顯示于原有的監控界面上，對畫面監測信號進行實時滾動顯示、基于節目流層面的數據分析，節目中斷、靜止時進行告警提示并記錄。③控制功能:系統能實現遙控發射機開關、功放復位、激勵器切換、設備參數設置等功能，遙控功能可通過人工授權給任一終端或用戶。④告警功能:基于遠程設備告警參數設置的功能，實現對設備各具體參數的門限、告警條件、告警級別進行設置。在發射機出現故障或主要參數異常和量值超門限時，能自動啟動報警系統并在界面上按告警級別以聲音、顏色、語音等方式顯示故障發射機和故障部位，便于值班人員迅速判斷和及時排除故障。⑤數據管理功能:按要求準確記錄新增設備的數據到現有的數據庫中以備用，需要記錄的數據包括兩個方面:發射機相關運行狀態信息數據(自動定時抄表、狀態和表頭值變化時的所有參數)和對發射機進行的控制動作，根據業務需求提出一定的查詢條件，對數據庫記錄的數據進行抄表數據查詢、故障記錄查詢、故障歷史數據的查詢、開關機記錄查詢、重要控制動作記錄(如切換激勵器)查詢。

2．4設備選用和調試

2．4．1前端系統設備選用(1)編碼器系統采用美國EnvivioC4系統，美國Envivio公司是H．264/AVS編碼器行業的技術領導者，目前在全球占有60%以上的份額，其圖像質量在多家電視臺的專業測試中名列前茅。(2)復用器系統采用北京算通科技發展股份有限公司EM800數字多媒體處理平臺，EM800具有性能穩定、兼容性好、集成度高、操作簡便、組網方式靈活等優點，可以為運營商節省大量的維護成本和空間。EM800支持4路MPTS/SPTS傳輸流I輸入、4路MPTS/SPTS傳輸流千兆IP輸入、2路獨立MPTS/SPTS傳輸流I輸出。(3)地面國標單頻網適配器分別選用加拿大UBS公司的DTMB4010DTMB適配器和北京環路網公司的TL405DTMB適配器。(4)GPS時鐘選擇北京泰福特電子科技有限公司的HJ5436A－IVGPS同步時鐘，該GPS時鐘在全國多個DTMB平臺上使用，完全滿足標書要求。(5)I切換器、I/DS3適配器、I/IP合路光機均選用北京環路網公司的設備。I切換器選用SS100型I切換器，I/DS3網絡適配器選配TL403網絡適配器，DS3/I網絡適配器選配TL305系列網絡適配器，I傳輸光端機選配TL501/TL551型I/IP合路光端機。(6)標配視音頻編碼器采用海康威視DS－6101HF－IP，這是海康威視基于TI平臺開發的視頻服務器，采用Linux操作系統、Davinci處理器，運行穩定可靠，采用標準H．264壓縮算法，支持多種分辨率實時編碼，支持多種網絡協議，可應用于多種領域的安全防范。(7)無線標清數字電視機頂盒采用金網通國標地面標清數字電視機頂盒，它采用國內知名品牌AVL8332處理器，集成了國內多種主流條件接收系統，集成了國內多種主流數據廣播系統，支持多種頻道搜索方式，支持多種在線升級規范，支持開機畫面更新，支持廣告圖片功能。

2．4．2IP地址規劃和設備配置根據網管系統要求對AVS_AV編碼器、AVS_SDI編碼器、復用器、單頻網適配器、I切換開關、前端網管服務器、系統監控終端(授權)、核心交換機、發射機、激勵器、I/IP光端機(發)、I/IP光端機(收)、I/DS3傳輸適配器、DS3/I傳輸適配器、AV監控轉碼器進行IP地址配置。以江蘇省省會南京和13個地市區域進行IP地址規劃，每個地市設置獨立的網關，江蘇單頻網中的IP分配地址如表1所示。

2．4．3設備調試在單頻網(揚州和鎮江兩地)組網中發現，在兩地的信號覆蓋重疊區域，電視信號圖像有馬賽克現象，發現這是環路網公司的I/DS3傳輸適配器與吉兆公司的激勵器碼流不匹配造成的。不同廠家的激勵器對輸入的包含SIP包的單頻網信號的要求及處理方式不同，某些對輸入信號指標要求較高的激勵器(送給激勵器的I信號抖動超標時，激勵器將停止工作)，DS3通道的反向適配需要采用對輸出I信號有定時調整的方案，以校正信道適配引起的抖動超標等問題，但這種方案一般需要加入GPS同步參考時鐘來保證長時間工作而不會由不同設備參考時鐘的不同步造成差異，而某些對輸入信號要求不是太高的激勵器(只要求輸入信號能夠透明、均勻地送給激勵器即可)可以采用透明傳輸，不做定時校正的方案。改用透明傳輸、不做定時調整的方案以后，避免了參考時鐘對輸出I信號的影響，DS3適配器只是在速率適配過程中在傳輸流中將添加的空包去除，而不做其他任何調整，因而在保證透明傳輸的情況下不會出現抖動和網絡延時的跳變，從而避免對激勵器當前秒幀內數據同步的影響。對環路網的DS3通道適配器進行軟件升級，使DS3通道的信號進行透明傳輸，不做定時調整與吉兆激勵器進行互聯配合解決了調試的問題。

3結束語

至2013年底，江蘇地面數字電視單頻網完成兩期建設，一期即國家發改委批復的示范項目，包括前端和13個市發射臺站建設，二期包括13座縣級發射臺建設。單頻網的構建極大地推動了地面電視廣播的發展，單頻網能有效地節約頻率資源，節省設備費用，擴大覆蓋區域，它豐富了電視信號的覆蓋手段，同時也豐富了市民的文化生活，為國家文化產業的大發展起到了重要的作用。

作者：華金京孫焱伍得兵姚偉單位：金湖縣廣播電視臺