新一代運(yùn)城微波傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化

微波傳輸是一種最靈活、適應(yīng)性最強(qiáng)的通信手段，具有建設(shè)快、投資小、應(yīng)用靈活的特點(diǎn)，不僅在移動網(wǎng)絡(luò)中廣泛的應(yīng)用，同樣得到固定網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的青睞；應(yīng)用廣泛，可以用用在廣播電視，安防視頻監(jiān)控傳輸、控制等。到目前，中國還擁有全國的骨干微波鏈路。

2001年，根據(jù)國務(wù)院（2001） 36號關(guān)于電信體制改革方案通知的要求以及電信體制改革工作小組的資產(chǎn)劃分的方案，中國電信重組（南北拆分）后，中國電信在北方和中國網(wǎng)通在南方的網(wǎng)絡(luò)都發(fā)生巨大的變化，全程全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢及豐富的用戶接入資源迅速消失，因此新成立的北方各電信分公司和南方各網(wǎng)通分公司的運(yùn)營面臨著極大的困難，嚴(yán)重缺乏城內(nèi)管道、光纖資源。這時，采用無線方式來迅速切入市場，解決業(yè)務(wù)的接入，產(chǎn)生運(yùn)營收入，提升競爭力，成為一種重要的選擇。在資源相對豐富的中國電信南方和中國網(wǎng)通北方，同樣也在使用微波傳輸作為一種經(jīng)濟(jì)有效的光纖網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充手段。

一 運(yùn)城數(shù)字微波系統(tǒng)簡介

運(yùn)城站是山西省最南部的一個終端站，原站點(diǎn)設(shè)在運(yùn)城市委大樓上，2006年12月，數(shù)字化改造時遷至禹都發(fā)射臺內(nèi)。該站處于北緯35°03′27.29″，東經(jīng)111°0′52.49″，站址掛高369米，天線掛高40米，磁偏角3.77,磁通信方位角359.85度，天線仰角1.32度，距上站稷王山36.17千米。運(yùn)城站與稷王山站點(diǎn)對點(diǎn)的微波傳輸系統(tǒng)采用PDH傳輸方式進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字化改造。PDH數(shù)字化微波容量為45MB,可供21個2MB接口。運(yùn)城站發(fā)射頻率為7925.60MHz,接收頻率為8236.92MHz,同時接收兩路數(shù)字電視信號，回傳兩套數(shù)字電視信號，兩路數(shù)字廣播信號。運(yùn)城站信號流程如圖1所示。

二 微波數(shù)字設(shè)備功能及特點(diǎn)

1. 45MB PDH數(shù)字微波通信設(shè)備

運(yùn)城微波傳輸系統(tǒng)使用的是桂林南方通信設(shè)備工程公司引進(jìn)NEC等國際知名公司設(shè)計(jì)制造，采用最新集成電路及FPGA技術(shù)，推出的SMART-2000型45MB PDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)是專為廣播電視傳輸系統(tǒng)數(shù)字化改造而研制的集電視、廣播、語音、數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)數(shù)字微波傳輸?shù)脑O(shè)備。主要由微波發(fā)信機(jī)、QPSK調(diào)制解調(diào)器，45MB復(fù)分接器，勤務(wù)、監(jiān)控及電源等部分組成，該系統(tǒng)綜合了廣播電視傳輸?shù)母咝始半娦艛?shù)字傳輸?shù)撵`活性，能同時傳輸7路數(shù)字電視信號和30路2Mbps的接口語音。該設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，組網(wǎng)靈活，安裝、維護(hù)方便，傳輸容量大，為今后傳輸更多業(yè)務(wù)提供了一個良好的平臺。

2. SMART-2000型信道機(jī)掛箱

SMART-2000型信道機(jī)掛箱共包括六個插件部分。即收信插件、發(fā)信插件、調(diào)制解調(diào)插件、電源插件、監(jiān)控插件和1+1切換插件。它們都裝在公共單元內(nèi)，稱為信道掛箱。在一個掛箱內(nèi)有兩套信道機(jī)和一個監(jiān)控插件。在終端站兩套信道機(jī)為一主一備，當(dāng)一路信道機(jī)有故障時，可自動切換到另一路信道機(jī)工作；在中繼站兩套信道機(jī)分別對上下兩個方向。信道機(jī)的微波口和中頻口都在掛箱的前面，而各種數(shù)據(jù)接口都在掛箱后面的母板上，這些數(shù)據(jù)包括調(diào)制的45M輸入，解調(diào)的兩路45M輸出、公務(wù)信道的輸入輸出和兩路RS232數(shù)據(jù)的輸入輸出（其中第2路為監(jiān)控信道）。另外，母板上還內(nèi)置了一個45M二分配器供1+1切換系統(tǒng)使用。

（1）信道機(jī)插件

傳送信息的物理性通道。信息是抽象的，但傳送信息必須通過具體的媒質(zhì)。例如二人對話，靠聲波通過二人間的空氣來傳送，因而二人間的空氣部分就是信道。郵政通信的信道是指運(yùn)載工具及其經(jīng)過的設(shè)施。無線電話的信道就是電波傳播所通過的空間，有線電話的信道是電纜。每條信道都有特定的信源和信宿。在多路通信，例如載波電話中，一個電話機(jī)作為發(fā)出信息的信源，另一個是接收信息的信宿，它們之間的設(shè)施就是一條信道，這時傳輸用的電纜可以為許多條信道所共用。

收、發(fā)均采用70MHz中頻接口，其工作原理如下：

發(fā)信端將70MHz已調(diào)中頻信號與本振信號進(jìn)行變頻，變換成微波信號，經(jīng)三腔濾波器濾除無用信號，送給功率放大器輸入端，并放大到一規(guī)定電平，經(jīng)合路器由天線發(fā)送出去。如圖2所示。

收端將收到的微弱微波信號經(jīng)分路器分路后送入低噪聲放大器放大，放大后的信號與本振信號混頻，混頻到70MHz中頻；又經(jīng)三腔濾波器濾除鏡像信號，70MHz中頻信號經(jīng)時延均衡器進(jìn)行時延均衡，均衡后的中頻信號送給AGC中頻放大器進(jìn)行放大，經(jīng)AGC自動電平控制，使最后輸出電平保持恒定odBm,然后送給解調(diào)器解調(diào)。如圖3所示。

（2）調(diào)制解調(diào)器插件

調(diào)制解調(diào)器，是一種計(jì)算機(jī)硬件，它能把計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號翻譯成可沿普通電話線傳送的脈沖信號，而這些脈沖信號又可被線路另一端的另一個調(diào)制解調(diào)器接收，并譯成計(jì)算機(jī)可懂的語言。這一簡單過程完成了兩臺計(jì)算機(jī)間的通信。

調(diào)制解調(diào)器主要的任務(wù)是將編碼壓縮的廣播電視節(jié)目信號調(diào)制到70MHz中頻頻帶上，然后再將中頻信號調(diào)制到微波上去，45Mbps調(diào)制器采用QPSK調(diào)制方式，將45MBbps的數(shù)字信號進(jìn)行整形、單雙變換、差分編碼并調(diào)制到70MHz的中頻上。調(diào)制器原理方框圖為4所示。

解調(diào)器采用相干解調(diào)方式，即是利用兩個相互正交的參考相位載波進(jìn)行相干檢測（即同步解調(diào)），并經(jīng)過差分譯碼、雙單變換輸出45MBbps數(shù)據(jù)信號。采用QPSK相位調(diào)制方式，系統(tǒng)抗噪性能良好，頻譜利用率較高，設(shè)備構(gòu)成簡單。解調(diào)器原理方框圖如圖5所示。

（3）1+1切換插件

為提高微波信道的傳輸可靠性而配置，將各種輸入數(shù)據(jù)分配給主、備調(diào)制機(jī)；同時將主、備解調(diào)機(jī)的輸出數(shù)據(jù)（44.736Mbps數(shù)據(jù)、公務(wù)信號、兩路RS232數(shù)據(jù)），擇優(yōu)選取，切換輸出。切換依據(jù)為信道機(jī)的工作狀態(tài)和誤碼率等，切換方式為直接切換，切換時間小于5ms.切換機(jī)也提供兩路45Mbps數(shù)據(jù)輸出。

（4）信道電源插件

信道電源為-48V輸入，向信道機(jī)提供+5V、+12V和-12V電源。

（5）監(jiān)控機(jī)插件

每臺監(jiān)控機(jī)最多可管理兩個收信機(jī)、兩個發(fā)信機(jī)、兩個調(diào)制解調(diào)機(jī)和兩個分復(fù)接器（分接器）的告警監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并將監(jiān)控信息整理打包成R232數(shù)據(jù)，通過監(jiān)控信道和數(shù)據(jù)交換機(jī)與中央（太原站）監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信。作為端站，我們不使用數(shù)據(jù)交換機(jī)，所以監(jiān)控機(jī)插件的RS232數(shù)據(jù)接口通過網(wǎng)絡(luò)線（交叉線）直接連到調(diào)制解調(diào)插件的輔助數(shù)據(jù)2接口上。

3. 分復(fù)接器

分復(fù)接器將復(fù)接、分接兩個部分做成一體，完成45Mbps數(shù)據(jù)到21個2M數(shù)據(jù)的復(fù)接、分接功能，并提供一個監(jiān)控口，.該設(shè)備將國際上使用的DS3數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換成國內(nèi)通用的E1數(shù)據(jù)接口，方便我們使用2M口上各種成熟的終端設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸與改造的關(guān)鍵設(shè)備。

4. 公務(wù)機(jī)

具有話路終端和公務(wù)信號中繼（分支）兩個功能。其公務(wù)信號與各調(diào)制解調(diào)機(jī)或切換機(jī)相連，在1+0的鏈路中用二十芯排線連接信道掛箱的SC I/O端口，在1+1的鏈路中用四芯電話線連接切換機(jī)的EOW端口。每臺公務(wù)機(jī)最多可匯接四個方向的公務(wù)信號

5. 廣播電視終端設(shè)備

廣播電視終端設(shè)備是指E1數(shù)據(jù)以下的數(shù)字終端，即廣播編碼器、廣播解碼器、電視編碼器、電視解碼器以及適配器等。

終端，即計(jì)算機(jī)顯示終端，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備。計(jì)算機(jī)顯示終端伴隨主機(jī)時代的集中處理模式而產(chǎn)生，并隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。迄今為止，計(jì)算技術(shù)經(jīng)歷了主機(jī)時代、PC時代和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算時代這三個發(fā)展時期，終端與計(jì)算技術(shù)發(fā)展的三個階段相適應(yīng)，應(yīng)用也經(jīng)歷了字符啞終端、圖形終端和網(wǎng)絡(luò)終端這三個形態(tài)。

（1）編碼器

編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備。 編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號，前者成為碼盤，后者稱碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是1還是0;非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是1還是0,通過1和0的二進(jìn)制編碼來將采集來的物理信號轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼可讀取的電信號用以通訊、傳輸和儲存。

運(yùn)城站編碼器采用的是北京環(huán)路數(shù)字圖像技術(shù)有限公司生產(chǎn)的EN2200數(shù)字編碼器，該編碼器可同時對模擬及數(shù)字音視頻信號進(jìn)行數(shù)字壓縮處理，ASI和G.703接口輸出TS碼流。ASI接口輸出碼速率為1.5 Mbps~105Mbps（±10ppm）任意可調(diào)，符合DVB標(biāo)準(zhǔn)。RS-232接口，可與計(jì)算機(jī)串口相連，完成編碼器參數(shù)配置，工作狀態(tài)提取，遠(yuǎn)程狀態(tài)提取，遠(yuǎn)程網(wǎng)路管理，數(shù)據(jù)傳送等功能。

（2）解碼器與適配器

編碼器（encoder），是一種輸入模擬視頻信號并將它轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號格式，以進(jìn)一步壓縮和傳輸?shù)挠布?軟件設(shè)備。像視頻的mpeg4,音頻的mp3,ac3,dts等，這些編碼器可以將原始數(shù)據(jù)壓縮存放，剛才都是常用的編碼格式，還有些專業(yè)的編碼格式，一般家庭基本不會用到。為了在家用設(shè)備或者電腦上重放這些視頻和音頻則需要用到解碼軟件，一般稱為插件。比如mpeg4解碼插件ffdshow,ac3解碼插件ac3fliter等。只有裝了各種解碼插件你的電腦才能重放這些圖像和聲音。

接收山西電視臺和黃河電視臺信號使用的解碼器和適配器，分別是以色列Scopus公司生產(chǎn)的IRD-2900型解碼器和北京環(huán)網(wǎng)科技公司生產(chǎn)的TLK1000型適配器。該解碼器能接受符合G.703標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-2/DVB傳輸流。具有符合DVB標(biāo)準(zhǔn)的信道解碼糾錯能力。在輸入ASI接口輸入TS流，在輸出端有復(fù)合視頻、S端子，音頻輸出2路模擬立體聲平衡輸出，數(shù)據(jù)輸出接口，使解碼器可進(jìn)行軟件升級或數(shù)據(jù)加載。TLK1000是一款MPEG 4:2:0模式適配器，它基于MPE-2及DVB標(biāo)準(zhǔn)，支持PAL、NTSC視頻制式，具有4路E1TS流輸入接口和2路ASI碼流接口輸出。

6. 系統(tǒng)電源

運(yùn)城數(shù)字微波設(shè)備系統(tǒng)使用的是廣州基仕域通訊科技有限公司采用挪威技術(shù)生產(chǎn)的POWEC高頻諧振式電源，該電源系統(tǒng)由控制模塊、告警模塊或告警接口版、整流模塊、配電模塊、子機(jī)架和機(jī)架組合而成的智能化諧振式高頻開關(guān)電源。電源系統(tǒng)原理如圖6所示。

系統(tǒng)的工作原理是整流模塊把交流輸入變成直流輸出，然后送到由匯流排并聯(lián)的直流配電模塊和電池熔絲模塊，經(jīng)配電模塊內(nèi)部分路開關(guān)或熔絲輸出，向負(fù)載供電，同時亦對電池充電。當(dāng)市電中斷時，由電池向負(fù)載供電?？刂颇K通過RS485與告警模塊及整流模塊通訊。而數(shù)據(jù)測量、采集則由告警模塊負(fù)責(zé)，其對象包括市電、直流配電模塊、電池熔絲模塊和電池等。系統(tǒng)工作時，控制模塊監(jiān)視系統(tǒng)的各種狀態(tài)，調(diào)整其參數(shù)，自動執(zhí)行預(yù)定的各項(xiàng)任務(wù)，系統(tǒng)異常時發(fā)出告警信號，經(jīng)由告警模塊輸出并顯示在控制模塊上。

三 數(shù)字設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)。

為了保證數(shù)字設(shè)備的正常使用和可靠性工作，我們首先做了以下兩方面工作：一是對原機(jī)房設(shè)備的接地系統(tǒng)進(jìn)行了改造。具體做法是增大接地線引入坑的范圍，且在坑內(nèi)增添導(dǎo)線特性好的材料，增粗接地導(dǎo)線面積，改由原來的12平方鋁線為16平方銅線為接地導(dǎo)線；二是對機(jī)房進(jìn)行裝潢改造。具體做法是對機(jī)房門窗進(jìn)行密封處理，地面鋪設(shè)成木質(zhì)地板，設(shè)備機(jī)架后的檢修地面鋪設(shè)為防靜電特性的地板材料。另一方面我們對波導(dǎo)管進(jìn)出口進(jìn)行密封處理，值班人員保證做好機(jī)房環(huán)境的日常清理和檢查工作，盡量減少灰塵、雨水等有害物質(zhì)對數(shù)字設(shè)備的侵害。由于不同的數(shù)字設(shè)備工作特性不同，這就要求我們必須分門別類去搞好維護(hù)與保養(yǎng)工作。

1. SMART-2000型數(shù)字微波通信設(shè)備的使用與維護(hù)

要求機(jī)房溫度控制在0攝氏度至45攝氏度范圍之中，最佳溫度應(yīng)保持在15攝氏度至25攝氏度之間，根據(jù)機(jī)房環(huán)境定期清理插件的面板和機(jī)箱的上下風(fēng)道，防止積有灰塵，影響通風(fēng)。

在檢查設(shè)備的工作狀態(tài)或測試其性能以前，一定要通知監(jiān)視站的值班人員，做好相應(yīng)的處理和維護(hù)準(zhǔn)備工作，在維修正在工作中的設(shè)備時，要嚴(yán)格執(zhí)行手動操作程序，在沒有切斷電源盤輸出電源以前，不能插播任何插件和電纜，向外拉出插件時，一定要使用專門的工具，以防插件損壞。在維修結(jié)束后，將所有的插件插入掛箱，并正確接好電纜，按通電程序檢查各開關(guān)的位置是否正確，接通電源盤（PS）的電源開關(guān)，檢查所有的插件告警（紅色）是否熄火，正常時應(yīng)只有綠色指示燈亮，最后要報(bào)告監(jiān)視站維修完畢。

在查尋故障時可按以下步驟進(jìn)行：

察看各插件的告警信號燈，以便確定故障發(fā)生所在的部件；

檢查電源盤（PS）的輸入和輸出是否正常；

用表頭檢查各單元的指示，和出廠記錄作比較，找出有故障的插件；

通過標(biāo)準(zhǔn)測試，發(fā)現(xiàn)故障，通過分析判斷的找出故障插件。

2. 編碼器、解碼器及適配器的使用與維護(hù)

編碼器、解碼器及適配器在日常使用和檢修后 ,一定要做好以下幾點(diǎn)工作：

確保每臺設(shè)備要可靠接地，以防止雷擊損害；

不要遮擋設(shè)備的通風(fēng)孔，并要時常留心設(shè)備風(fēng)扇工作是否正常，以利設(shè)備散熱；

由于設(shè)備開機(jī)需要初始化，所以每次開關(guān)機(jī)間隔必須大于4秒以上；

編碼器輸入的模擬視、音頻信號須為標(biāo)準(zhǔn)的全電視信號，即具有行、場同步，符合廣電標(biāo)準(zhǔn)要求；如果是非標(biāo)準(zhǔn)的視音頻信號，需要在模擬視音頻信號輸入編碼器前，增加一個時基校正器，對輸入信號源進(jìn)行同步處理；

用于回傳電視新聞的編碼器，在空余時間亦要提供視頻信號以防死機(jī)現(xiàn)象發(fā)生。

3. 電原系統(tǒng)的使用與維護(hù)

系統(tǒng)必須接地可靠，防止危險(xiǎn)電壓產(chǎn)生，要將機(jī)架地、三相四線地、-48伏地三個分別接地，最后再接到一個接地盤上；

每個季度檢查一次輸出電壓值，確保其不超出誤差范圍，檢查結(jié)果要存檔，以便發(fā)現(xiàn)異常。

四 結(jié)束語

運(yùn)城微波傳輸系統(tǒng)數(shù)字化改造一年來，廣播電視信號傳輸質(zhì)量得到了改善，系統(tǒng)可靠性得到了提高，微波對外輻射得到了減少，系統(tǒng)傳輸質(zhì)量得到了增加，抗干擾能力得到了加強(qiáng)，設(shè)備維護(hù)工作量得到了降低，但同時也對技術(shù)人員提出了新的課題，就是要不斷強(qiáng)化數(shù)字微波傳輸知識和數(shù)字電視知識的學(xué)習(xí)，只有不斷學(xué)習(xí)新知識，掌握新技術(shù)，才能真正做到不間斷高質(zhì)量地傳送廣播電視信號。