實現(xiàn)數(shù)字化的運城微波傳輸系統(tǒng)，傳輸質(zhì)量與抗干擾能力得到改善

微波傳輸是一種最靈活、適應性最強的通信手段，具有建設快、投資小、應用靈活的特點，不僅在移動網(wǎng)絡中廣泛的應用，同樣得到固定網(wǎng)絡運營商的青睞；應用廣泛，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)絡都發(fā)生巨大的變化，全程全網(wǎng)的網(wǎng)絡優(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)通分公司的運營面臨著極大的困難，嚴重缺乏城內(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)務的接入，產(chǎn)生運營收入，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)濟有效的光纖網(wǎng)絡補充手段。

一 運城數(shù)字微波系統(tǒng)簡介

運城站是山西省最南部的一個終端站，原站點設在運城市委大樓上，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。運城站與稷王山站點對點的微波傳輸系統(tǒng)采用PDH傳輸方式進行相應的數(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。運城站信號流程如圖1所示。

二 微波數(shù)字設備功能及特點

1. 45MB PDH數(shù)字微波通信設備

運城微波傳輸系統(tǒng)使用的是桂林南方通信設備工程公司引進NEC等國際知名公司設計制造，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)務數(shù)字微波傳輸?shù)脑O備。主要由微波發(fā)信機、QPSK調(diào)制解調(diào)器，45MB復分接器，勤務、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。該設備技術(shù)先進，組網(wǎng)靈活，安裝、維護方便，傳輸容量大，為今后傳輸更多業(yè)務提供了一個良好的平臺。

2. SMART-2000型信道機掛箱

SMART-2000型信道機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)有兩套信道機和一個監(jiān)控插件。在終端站兩套信道機為一主一備，當一路信道機有故障時，可自動切換到另一路信道機工作；在中繼站兩套信道機分別對上下兩個方向。信道機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載工具及其經(jīng)過的設施。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)時延均衡器進行時延均衡，均衡后的中頻信號送給AGC中頻放大器進行放大，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，是一種計算機硬件，它能把計算機的數(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，并譯成計算機可懂的語言。這一簡單過程完成了兩臺計算機間的通信。

調(diào)制解調(diào)器主要的任務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；同時將主、備解調(diào)機的輸出數(shù)據(jù)（44.736Mbps數(shù)據(jù)、公務信號、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，向信道機提供+5V、+12V和-12V電源。

（5）監(jiān)控機插件

每臺監(jiān)控機最多可管理兩個收信機、兩個發(fā)信機、兩個調(diào)制解調(diào)機和兩個分復接器（分接器）的告警監(jiān)控數(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)交換機與中央（太原站）監(jiān)控計算機通信。作為端站，我們不使用數(shù)據(jù)交換機，所以監(jiān)控機插件的RS232數(shù)據(jù)接口通過網(wǎng)絡線（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. 分復接器

分復接器將復接、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)的復接、分接功能，并提供一個監(jiān)控口，.該設備將國際上使用的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備，是實現(xiàn)數(shù)字化傳輸與改造的關(guān)鍵設備。

4. 公務機

具有話路終端和公務信號中繼（分支）兩個功能。其公務信號與各調(diào)制解調(diào)機或切換機相連，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的EOW端口。每臺公務機最多可匯接四個方向的公務信號

5. 廣播電視終端設備

廣播電視終端設備是指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，即計算機顯示終端，是計算機系統(tǒng)的輸入、輸出設備。計算機顯示終端伴隨主機時代的集中處理模式而產(chǎn)生，并隨著計算技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。迄今為止，計算技術(shù)經(jīng)歷了主機時代、PC時代和網(wǎng)絡計算時代這三個發(fā)展時期，終端與計算技術(shù)發(fā)展的三個階段相適應，應用也經(jīng)歷了字符啞終端、圖形終端和網(wǎng)絡終端這三個形態(tài)。

（1）編碼器

編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數(shù)據(jù)進行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。 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"的二進制編碼來將采集來的物理信號轉(zhuǎn)換為機器碼可讀取的電信號用以通訊、傳輸和儲存。

運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標準。RS-232接口，可與計算機串口相連，完成編碼器參數(shù)配置，工作狀態(tài)提取，遠程狀態(tài)提取，遠程網(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，以進一步壓縮和傳輸?shù)挠布?軟件設備。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標準的MPEG-2/DVB傳輸流。具有符合DVB標準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標準，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

運城數(shù)字微波設備系統(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、子機架和機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，向負載供電，同時亦對電池充電。當市電中斷時，由電池向負載供電?？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責，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)行預定的各項任務，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)字設備的維護與保養(yǎng)。

為了保證數(shù)字設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：一是對原機房設備的接地系統(tǒng)進行了改造。具體做法是增大接地線引入坑的范圍，且在坑內(nèi)增添導線特性好的材料，增粗接地導線面積，改由原來的12平方鋁線為16平方銅線為接地導線；二是對機房進行裝潢改造。具體做法是對機房門窗進行密封處理，地面鋪設成木質(zhì)地板，設備機架后的檢修地面鋪設為防靜電特性的地板材料。另一方面我們對波導管進出口進行密封處理，值班人員保證做好機房環(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)字設備的侵害。由于不同的數(shù)字設備工作特性不同，這就要求我們必須分門別類去搞好維護與保養(yǎng)工作。

1. SMART-2000型數(shù)字微波通信設備的使用與維護

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

在檢查設備的工作狀態(tài)或測試其性能以前，一定要通知監(jiān)視站的值班人員，做好相應的處理和維護準備工作，在維修正在工作中的設備時，要嚴格執(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，正常時應只有綠色指示燈亮，最后要報告監(jiān)視站維修完畢。

在查尋故障時可按以下步驟進行：

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；

通過標準測試，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

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工作：

確保每臺設備要可靠接地，以防止雷擊損害；

不要遮擋設備的通風孔，并要時常留心設備風扇工作是否正常，以利設備散熱；

由于設備開機需要初始化，所以每次開關(guān)機間隔必須大于4秒以上；

編碼器輸入的模擬視、音頻信號須為標準的全電視信號，即具有行、場同步，符合廣電標準要求；如果是非標準的視音頻信號，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現(xiàn)象發(fā)生。

3. 電原系統(tǒng)的使用與維護

系統(tǒng)必須接地可靠，防止危險電壓產(chǎn)生，要將機架地、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，設備維護工作量得到了降低，但同時也對技術(shù)人員提出了新的課題，就是要不斷強化數(shù)字微波傳輸知識和數(shù)字電視知識的學習，只有不斷學習新知識，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。