单频网建设的数字电视论文范文

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1单频网系统的原理

在地面数字电视单频网中，传送的节目信号首先经过信号编码和信号复用形成原始TS码流，接着送入到单频网适配器进行适配，在适配器中，引入GPS信号完成码率适配和秒帧初始化包(SIP)插入，最终形成包含秒帧初始化包(SIP)的TS码流，通过信号分配网络传送到各个发射台，经各发射台的激励器(调制器)进行时钟同步处理，完成信道编码，调制成射频信号进行发射，单频网系统的结构如图1所示。在地面数字电视单频网的构建过程中，需要依赖全球定位系统(GPS:GlobalPositioningSystem)来完成单频网网络发射频率和TS码流的同步。GPS信号主要包括时钟10MHz和秒脉冲1PPS信号，单频网适配器借助10MHz时钟调整TS码流速率，同时借助1PPS这一时间基准，周期性地向TS码流中插入秒帧初始化包(SIP)。激励器的时间同步处理，根据接收到的TS流中的SIP，解析出TS码流的时延信息，再结合发射站点本地的1PPS信号，实现对TS码流的时延设置，完成激励器的各项工作参数的配置，达到各站点同步发送信号的目的。

2江苏地面数字电视单频网

2．1江苏单频网项目概况江苏广电按照“统一规划，统一建设，统一管理，统一运营”的原则，共同筹划江苏省地面数字电视单频网应用示范网络建设项目。2010年11月，该项目经国家发改委批准立项，作为江苏省广电发展“十二五”规划的核心的工作之一，江苏省无线覆盖数字化计划在4年内建设覆盖全省的地面数字电视广播系统。一期搭建覆盖全省13个地级市的地面数字电视单频网，建成后将面向全省各地级市播出多套电视节目和综合数据信息;二期将基本覆盖全省县级区域，率先实现地面数字电视覆盖到县，此项目的实施将有力推进江苏广电无线数字化进程，完善江苏广播电视公共服务体系［3］。

2．2技术参数(1)编码格式:AVS编码(主路)和H．264编码(备路);(2)码率:3Mbps;(3)工作模式为模式3(单载波方式C=3780，调制方式16QAM，编码效率FEC=0．6，帧头模式PN=945，交织模式720，系统净码率为14．438Mbps);(4)发射频道:21频道;(5)极化方式:水平极化;(6)传输节目:CCTV－1、CCTV－7、江苏卫视、江苏教育、江苏公共、优漫卡通。

2．3系统方案组成单频网系统方案由前端系统、传输网络、发射系统以及监控系统等4个部分组成。(1)前端系统前端系统主要在江苏有线总前端对CCTV－1、CCTV－7、江苏卫视、江苏教育、江苏公共、优漫卡通6个传输节目进行信号编码和信号复用，采用主备路信号，主路采用AVS编码，备路采用H．264编码，通过不同单频网适配器(主路UBS单频网适配器，备路环路网单频网适配器)，统一接入I切换器，最终切换输出含单频网流的I信号，单频网的前端系统如图2所示。(2)传输网络传输网络负责数字电视节目信号在前端系统与发射系统之间的分配与传输，前端系统输出含单频网流的I信号，采用光纤直接传输或江苏有线SDH干线传输传送到各个发射站点。光纤直接传输利用南京市区有线电视网络与各发射站点间的光纤，将分配后的含单频网流的I信号，通过I光发射机输出，发射站点通过对应的光接收机进行信号接收。SDH干线传输利用江苏有线SDH干线传输网45M传输通道，将分配后的含单频网流的I信号，利用I转DS3适配器与江苏有线SDH干线网络45M通道进行连接，在各市县干线网络对应45M端口进行信号下行，并进行DS3转I适配，再利用当地的城市网与发射站点间的光缆线路，通过I光发射机/光接收机进行信号的传输，如图4所示。(3)发射系统发射系统负责接收传输网络传送来的单频网信号，送入单频网配送网关收端设备，再将适配后的单频网流送入数字电视发射机，通过国标地面数字电视激励器和功放模块后，按照相应设计的发射机功率，送入对应设计的场型、增益和安装方位角的发射台天线覆盖对应区域。(4)监测系统监测系统以南京发射主站为监控中心，将所有发射站点的监控数据通过传输线路汇集至主站监控平台，进行统一集中化监控管理，其系统实现5大监测功能:①对发射机的实时监测:基于实时的对发射机(含激励器)的各种表头值(如功率、温度等数据)和表征设备当前工作状态的状态量(如开关机状态、激励器选择、功放电源告警等)的采集，结合具体的业务需求，可以方便准确地了解整个发射系统的工作状况、任意一台发射机或激励器具体的运行状况(包括激励器工作参数)，浏览当前的有关告警信息，任意一台设备发生异态时产生声音和显示报警。②对空收信号的实时监测:将各新增站点机顶盒解调空收信号输出后的画面回传至省前端监控平台，实时显示于原有的监控界面上，对画面监测信号进行实时滚动显示、基于节目流层面的数据分析，节目中断、静止时进行告警提示并记录。③控制功能:系统能实现遥控发射机开关、功放复位、激励器切换、设备参数设置等功能，遥控功能可通过人工授权给任一终端或用户。④告警功能:基于远程设备告警参数设置的功能，实现对设备各具体参数的门限、告警条件、告警级别进行设置。在发射机出现故障或主要参数异常和量值超门限时，能自动启动报警系统并在界面上按告警级别以声音、颜色、语音等方式显示故障发射机和故障部位，便于值班人员迅速判断和及时排除故障。⑤数据管理功能:按要求准确记录新增设备的数据到现有的数据库中以备用，需要记录的数据包括两个方面:发射机相关运行状态信息数据(自动定时抄表、状态和表头值变化时的所有参数)和对发射机进行的控制动作，根据业务需求提出一定的查询条件，对数据库记录的数据进行抄表数据查询、故障记录查询、故障历史数据的查询、开关机记录查询、重要控制动作记录(如切换激励器)查询。

2．4设备选用和调试

2．4．1前端系统设备选用(1)编码器系统采用美国EnvivioC4系统，美国Envivio公司是H．264/AVS编码器行业的技术领导者，目前在全球占有60%以上的份额，其图像质量在多家电视台的专业测试中名列前茅。(2)复用器系统采用北京算通科技发展股份有限公司EM800数字多媒体处理平台，EM800具有性能稳定、兼容性好、集成度高、操作简便、组网方式灵活等优点，可以为运营商节省大量的维护成本和空间。EM800支持4路MPTS/SPTS传输流I输入、4路MPTS/SPTS传输流千兆IP输入、2路独立MPTS/SPTS传输流I输出。(3)地面国标单频网适配器分别选用加拿大UBS公司的DTMB4010DTMB适配器和北京环路网公司的TL405DTMB适配器。(4)GPS时钟选择北京泰福特电子科技有限公司的HJ5436A－IVGPS同步时钟，该GPS时钟在全国多个DTMB平台上使用，完全满足标书要求。(5)I切换器、I/DS3适配器、I/IP合路光机均选用北京环路网公司的设备。I切换器选用SS100型I切换器，I/DS3网络适配器选配TL403网络适配器，DS3/I网络适配器选配TL305系列网络适配器，I传输光端机选配TL501/TL551型I/IP合路光端机。(6)标配视音频编码器采用海康威视DS－6101HF－IP，这是海康威视基于TI平台开发的视频服务器，采用Linux操作系统、Davinci处理器，运行稳定可靠，采用标准H．264压缩算法，支持多种分辨率实时编码，支持多种网络协议，可应用于多种领域的安全防范。(7)无线标清数字电视机顶盒采用金网通国标地面标清数字电视机顶盒，它采用国内知名品牌AVL8332处理器，集成了国内多种主流条件接收系统，集成了国内多种主流数据广播系统，支持多种频道搜索方式，支持多种在线升级规范，支持开机画面更新，支持广告图片功能。

2．4．2IP地址规划和设备配置根据网管系统要求对AVS_AV编码器、AVS_SDI编码器、复用器、单频网适配器、I切换开关、前端网管服务器、系统监控终端(授权)、核心交换机、发射机、激励器、I/IP光端机(发)、I/IP光端机(收)、I/DS3传输适配器、DS3/I传输适配器、AV监控转码器进行IP地址配置。以江苏省省会南京和13个地市区域进行IP地址规划，每个地市设置独立的网关，江苏单频网中的IP分配地址如表1所示。

2．4．3设备调试在单频网(扬州和镇江两地)组网中发现，在两地的信号覆盖重叠区域，电视信号图像有马赛克现象，发现这是环路网公司的I/DS3传输适配器与吉兆公司的激励器码流不匹配造成的。不同厂家的激励器对输入的包含SIP包的单频网信号的要求及处理方式不同，某些对输入信号指标要求较高的激励器(送给激励器的I信号抖动超标时，激励器将停止工作)，DS3通道的反向适配需要采用对输出I信号有定时调整的方案，以校正信道适配引起的抖动超标等问题，但这种方案一般需要加入GPS同步参考时钟来保证长时间工作而不会由不同设备参考时钟的不同步造成差异，而某些对输入信号要求不是太高的激励器(只要求输入信号能够透明、均匀地送给激励器即可)可以采用透明传输，不做定时校正的方案。改用透明传输、不做定时调整的方案以后，避免了参考时钟对输出I信号的影响，DS3适配器只是在速率适配过程中在传输流中将添加的空包去除，而不做其他任何调整，因而在保证透明传输的情况下不会出现抖动和网络延时的跳变，从而避免对激励器当前秒帧内数据同步的影响。对环路网的DS3通道适配器进行软件升级，使DS3通道的信号进行透明传输，不做定时调整与吉兆激励器进行互联配合解决了调试的问题。

3结束语

至2013年底，江苏地面数字电视单频网完成两期建设，一期即国家发改委批复的示范项目，包括前端和13个市发射台站建设，二期包括13座县级发射台建设。单频网的构建极大地推动了地面电视广播的发展，单频网能有效地节约频率资源，节省设备费用，扩大覆盖区域，它丰富了电视信号的覆盖手段，同时也丰富了市民的文化生活，为国家文化产业的大发展起到了重要的作用。

作者：华金京孙焱伍得兵姚伟单位：金湖县广播电视台