新一代運城微波傳輸系統實(shí)現數字化

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(diǎn)，不僅在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中廣泛的應用，同樣得到固定網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商的青睞；應用廣泛，可以用用在廣播電視，安防視頻監控傳輸、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(hù)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(yíng)面臨著(zhù)極大的困難，嚴重缺乏城內管道、光纖資源。這時(shí)，采用無(wú)線(xiàn)方式來(lái)迅速切入市場(chǎng)，解決業(yè)務(wù)的接入，產(chǎn)生運營(yíng)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(luò )補充手段。

一 運城數字微波系統簡(jiǎn)介

運城站是山西省最南部的一個(gè)終端站，原站點(diǎn)設在運城市委大樓上，2006年12月，數字化改造時(shí)遷至禹都發(fā)射臺內。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(xiàn)掛高40米，磁偏角3.77,磁通信方位角359.85度，天線(xiàn)仰角1.32度，距上站稷王山36.17千米。運城站與稷王山站點(diǎn)對點(diǎn)的微波傳輸系統采用PDH傳輸方式進(jìn)行相應的數字化改造。PDH數字化微波容量為45MB,可供21個(gè)2MB接口。運城站發(fā)射頻率為7925.60MHz,接收頻率為8236.92MHz,同時(shí)接收兩路數字電視信號，回傳兩套數字電視信號，兩路數字廣播信號。運城站信號流程如圖1所示。

二 微波數字設備功能及特點(diǎn)

1. 45MB PDH數字微波通信設備

運城微波傳輸系統使用的是桂林南方通信設備工程公司引進(jìn)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數字微波傳輸系統。該系統是專(zhuān)為廣播電視傳輸系統數字化改造而研制的集電視、廣播、語(yǔ)音、數據等綜合業(yè)務(wù)數字微波傳輸的設備。主要由微波發(fā)信機、QPSK調制解調器，45MB復分接器，勤務(wù)、監控及電源等部分組成，該系統綜合了廣播電視傳輸的高效率及電信數字傳輸的靈活性，能同時(shí)傳輸7路數字電視信號和30路2Mbps的接口語(yǔ)音。該設備技術(shù)先進(jìn)，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(wù)提供了一個(gè)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(gè)插件部分。即收信插件、發(fā)信插件、調制解調插件、電源插件、監控插件和1+1切換插件。它們都裝在公共單元內，稱(chēng)為信道掛箱。在一個(gè)掛箱內有兩套信道機和一個(gè)監控插件。在終端站兩套信道機為一主一備，當一路信道機有故障時(shí)，可自動(dòng)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(gè)方向。信道機的微波口和中頻口都在掛箱的前面，而各種數據接口都在掛箱后面的母板上，這些數據包括調制的45M輸入，解調的兩路45M輸出、公務(wù)信道的輸入輸出和兩路RS232數據的輸入輸出（其中第2路為監控信道）。另外，母板上還內置了一個(gè)45M二分配器供1+1切換系統使用。

（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(guò)具體的媒質(zhì)。例如二人對話(huà)，靠聲波通過(guò)二人間的空氣來(lái)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(guò)的設施。無(wú)線(xiàn)電話(huà)的信道就是電波傳播所通過(guò)的空間，有線(xiàn)電話(huà)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(huà)中，一個(gè)電話(huà)機作為發(fā)出信息的信源，另一個(gè)是接收信息的信宿，它們之間的設施就是一條信道，這時(shí)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(wú)用信號，送給功率放大器輸入端，并放大到一規定電平，經(jīng)合路器由天線(xiàn)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(shí)延均衡器進(jìn)行時(shí)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(dòng)電平控制，使最后輸出電平保持恒定odBm,然后送給解調器解調。如圖3所示。

（2）調制解調器插件

調制解調器，是一種計算機硬件，它能把計算機的數字信號翻譯成可沿普通電話(huà)線(xiàn)傳送的脈沖信號，而這些脈沖信號又可被線(xiàn)路另一端的另一個(gè)調制解調器接收，并譯成計算機可懂的語(yǔ)言。這一簡(jiǎn)單過(guò)程完成了兩臺計算機間的通信。

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

解調器采用相干解調方式，即是利用兩個(gè)相互正交的參考相位載波進(jìn)行相干檢測（即同步解調），并經(jīng)過(guò)差分譯碼、雙單變換輸出45MBbps數據信號。采用QPSK相位調制方式，系統抗噪性能良好，頻譜利用率較高，設備構成簡(jiǎn)單。解調器原理方框圖如圖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，將各種輸入數據分配給主、備調制機；同時(shí)將主、備解調機的輸出數據（44.736Mbps數據、公務(wù)信號、兩路RS232數據），擇優(yōu)選取，切換輸出。切換依據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(shí)間小于5ms.切換機也提供兩路45Mbps數據輸出。

（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）監控機插件

每臺監控機最多可管理兩個(gè)收信機、兩個(gè)發(fā)信機、兩個(gè)調制解調機和兩個(gè)分復接器（分接器）的告警監控數據，并將監控信息整理打包成R232數據，通過(guò)監控信道和數據交換機與中央（太原站）監控計算機通信。作為端站，我們不使用數據交換機，所以監控機插件的RS232數據接口通過(guò)網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)（交叉線(xiàn)）直接連到調制解調插件的輔助數據2接口上。

3. 分復接器

分復接器將復接、分接兩個(gè)部分做成一體，完成45Mbps數據到21個(gè)2M數據的復接、分接功能，并提供一個(gè)監控口，.該設備將國際上使用的DS3數據接口轉換成國內通用的E1數據接口，方便我們使用2M口上各種成熟的終端設備，是實(shí)現數字化傳輸與改造的關(guān)鍵設備。

4. 公務(wù)機

具有話(huà)路終端和公務(wù)信號中繼（分支）兩個(gè)功能。其公務(wù)信號與各調制解調機或切換機相連，在1+0的鏈路中用二十芯排線(xiàn)連接信道掛箱的SC I/O端口，在1+1的鏈路中用四芯電話(huà)線(xiàn)連接切換機的EOW端口。每臺公務(wù)機最多可匯接四個(gè)方向的公務(wù)信號

5. 廣播電視終端設備

廣播電視終端設備是指E1數據以下的數字終端，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，是計算機系統的輸入、輸出設備。計算機顯示終端伴隨主機時(shí)代的集中處理模式而產(chǎn)生，并隨著(zhù)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(shí)代、PC時(shí)代和網(wǎng)絡(luò )計算時(shí)代這三個(gè)發(fā)展時(shí)期，終端與計算技術(shù)發(fā)展的三個(gè)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(luò )終端這三個(gè)形態(tài)。

（1）編碼器

編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數據進(jìn)行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。 編碼器把角位移或直線(xiàn)位移轉換成電信號，前者成為碼盤(pán)，后者稱(chēng)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，一電刷接觸導電區或絕緣區來(lái)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(shí)以透光區和不透光區來(lái)表示代碼的狀態(tài)是1還是0,通過(guò)1和0的二進(jìn)制編碼來(lái)將采集來(lái)的物理信號轉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)路數字圖像技術(shù)有限公司生產(chǎn)的EN2200數字編碼器，該編碼器可同時(shí)對模擬及數字音視頻信號進(jìn)行數字壓縮處理，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，符合DVB標準。RS-232接口，可與計算機串口相連，完成編碼器參數配置，工作狀態(tài)提取，遠程狀態(tài)提取，遠程網(wǎng)路管理，數據傳送等功能。

（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換為數字信號格式，以進(jìn)一步壓縮和傳輸的硬件/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據壓縮存放，剛才都是常用的編碼格式，還有些專(zhuān)業(yè)的編碼格式，一般家庭基本不會(huì )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(chēng)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，數據輸出接口，使解碼器可進(jìn)行軟件升級或數據加載。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. 系統電源

運城數字微波設備系統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(kāi)關(guān)電源。電源系統原理如圖6所示。

系統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)配電模塊內部分路開(kāi)關(guān)或熔絲輸出，向負載供電，同時(shí)亦對電池充電。當市電中斷時(shí)，由電池向負載供電?？刂颇K通過(guò)RS485與告警模塊及整流模塊通訊。而數據測量、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。系統工作時(shí)，控制模塊監視系統的各種狀態(tài)，調整其參數，自動(dòng)執行預定的各項任務(wù)，系統異常時(shí)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 數字設備的維護與保養。

為了保證數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進(jìn)行了改造。具體做法是增大接地線(xiàn)引入坑的范圍，且在坑內增添導線(xiàn)特性好的材料，增粗接地導線(xiàn)面積，改由原來(lái)的12平方鋁線(xiàn)為16平方銅線(xiàn)為接地導線(xiàn)；二是對機房進(jìn)行裝潢改造。具體做法是對機房門(mén)窗進(jìn)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(jìn)出口進(jìn)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)對數字設備的侵害。由于不同的數字設備工作特性不同，這就要求我們必須分門(mén)別類(lèi)去搞好維護與保養工作。

1. SMART-2000型數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，根據機房環(huán)境定期清理插件的面板和機箱的上下風(fēng)道，防止積有灰塵，影響通風(fēng)。

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(shí)，要嚴格執行手動(dòng)操作程序，在沒(méi)有切斷電源盤(pán)輸出電源以前，不能插播任何插件和電纜，向外拉出插件時(shí)，一定要使用專(zhuān)門(mén)的工具，以防插件損壞。在維修結束后，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(kāi)關(guān)的位置是否正確，接通電源盤(pán)（PS）的電源開(kāi)關(guān)，檢查所有的插件告警（紅色）是否熄火，正常時(shí)應只有綠色指示燈亮，最后要報告監視站維修完畢。

在查尋故障時(shí)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(pán)（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(chǎng)記錄作比較，找出有故障的插件；

通過(guò)標準測試，發(fā)現故障，通過(guò)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(diǎn)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(fēng)孔，并要時(shí)常留心設備風(fēng)扇工作是否正常，以利設備散熱；

由于設備開(kāi)機需要初始化，所以每次開(kāi)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(chǎng)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(gè)時(shí)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(shí)間亦要提供視頻信號以防死機現象發(fā)生。

3. 電原系統的使用與維護

系統必須接地可靠，防止危險電壓產(chǎn)生，要將機架地、三相四線(xiàn)地、-48伏地三個(gè)分別接地，最后再接到一個(gè)接地盤(pán)上；

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

四 結束語(yǔ)

運城微波傳輸系統數字化改造一年來(lái)，廣播電視信號傳輸質(zhì)量得到了改善，系統可靠性得到了提高，微波對外輻射得到了減少，系統傳輸質(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(shí)也對技術(shù)人員提出了新的課題，就是要不斷強化數字微波傳輸知識和數字電視知識的學(xué)習，只有不斷學(xué)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。