县级地面数字电视发射台站系统维护技术分析.pdf

广播与电视技术 2023年 第50卷 第6期87Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖县级地面数字电视发射台站 系统维护技术分析【摘 要】随着中央广播电视节目无线数字化工程的实施，为确保广播电视安全播出，无线发射台站例行巡检和日常维护的重要性日益凸显，本文提出了一种包含接收检测的县级地面数字电视监测系统，并对县级无线发射台巡检和日常维护经验进行归纳总结。【关键词】广播电视,安全播出,巡检,保养维护,发射机,监测【中图分类号】TN94 【文献标识码】B 【DOI编码】10.16171/ki.rtbe.20230006016【本文献信息】冯后华.县级地面数字电视发射台站系统维护技术分析J.广播与电视技术，2023,Vol.50(6).Analysis of System Maintenance Technology of County-level Digital Terrestrial Television Transmitting StationFeng Houhua(Huaping Radio,Film and Television Service Station,Lijiang,Yunnan 674800,China)Abstract With the implementation of the digital wireless coverage project of the central radio and television programs,to ensure the safe broadcasting,the importance of routine inspection and daily maintenance of wireless transmitting stations has become increasingly prominent.This paper proposes a county-level terrestrial digital television monitoring system including reception and detection,and summarizes the inspection and daily maintenance experience of county-level wireless transmitting stations.Keywords Radio and television,Safe broadcasting,Inspection,Maintenance,Transmitter,Monitoring冯后华(云南省丽江市华坪县广播电影电视服务站，云南 674800)0 引言华坪县于 2017 年由中央投入资金基于我国自主的地面数字电视广播传输标准 DTMB1实施中央节目无线数字化工程，有效解决了无线模拟技术条件下传输节目少、质量差等问题，进一步提升了广播电视公共服务水平和质量。目前，华坪县已经建设了 6 个站点，包括 1 个主站和 5 个乡镇站点，并研制和建立了县级检测平台、台站维护流程以及 DTMB 接收信号分析系统。本文将介绍县级监控平台的设计架构，介绍台站日常维护流程和总结常见故障，应用一种面向单频网状态分析的 DTMB 接收信号分析系统。随着地面无线 700MHz 清频工作和中央广播电视节目深度覆盖工作的进一步深入，作为县级广播电视工作者尽快深入了解数字化覆盖系统的技术原理、使用方法以及故障分析方法已经迫在眉睫，希望本文能够帮助基层尽快掌握数字电视地面覆盖系统的监控和维护细节，促进县级地面数字电视加快从数字化走向智能化。1 县级地面数字电视监测平台架构设计县级地面数字电视监测平台是全国地面数字电视发射覆盖系统的重要组成部分，是全国地面数字电视覆盖网络的底层“神经元”。县级平台的批量建立将为数字电视网络走向智能化奠定底层技术基础。县级平台需要实现对发射系统状态监测、节目内容监看以及故障检测上报等功能。作为县级平台的设计需要兼顾基层硬件设备条件与功能完整，设备整体架构图如图 1 所示。广播与电视技术 2023年 第50卷 第6期88无线覆盖 Wireless Coverage传输覆盖传统的地面数字监测系统主要监测从卫星接收机接收下来的待转播电视信号以及发射机的状态，缺少对实际覆盖和接收状态的检测。本文根据实践经验，在监测和维护系统中增加了接收监控系统，通过选择单频网重叠覆盖点，用专用接收机分析接收点的信号并予以反馈。整个监测系统包括专用机房、发射机房和接收监控系统三大 部分。1.专用机房：建议为监测系统建立专用机房，建立完备的门禁和电源系统，设置应用服务器、管理服务器和数据服务器，建立专网，通过交换机汇总各类监控信息，并按照上级平台要求上报信息。2.发射机房：在发射机房里，通过各类传感器和设备信息反馈，得到发射机机房的各类环境信息、信源（来自卫星接收机）信息、发射机和激励器的状态信息等，汇总传输给专用机房。3.接收监控系统：随着 700MHz 清频工作的进展，越来越多的地区采用了单频网发射。在单频网发射情况下，增加了对发射机同步发射的要求，这是传统的发射机维护监控所不具备的要求。同时，对于无线广播信号，目标覆盖区域的接收状况传统上基于覆盖软件仿真，缺少实际的接收数据。为此，增加了接收监控系统，择单频网重叠覆盖点，用专用接收机分析接收点的信号并予以反馈接收是否成功、接收功率、无线信道多径信息。监控维护平台可以通过多个接收点的实际接收情况，分析发射覆盖的实际 效果。2 县级地面数字电视监测平台的分层架构设计监测平台软件“云”化设计是技术趋势，按照软件分层思路设计的地面数字电视监测平台结构如图 2 所示。1.物理层：为监测系统高效可靠运行提供基础运行环 境，主要包括数据库服务器、数据存储设备、应用服务器、图1 县级地面数字电视监测系统设备架构图2 县级地面数字电视监测平台分层架构广播与电视技术 2023年 第50卷 第6期89Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖各类传感器、解码显示设备、安全设备等。2.传输层：提供地面数字电视内容流与各类监控信息的传输汇总，主要包括 TS 码流的传输和基于 IP 打包的监控数据传输。3.数据层：建设全域数据库，为各级平台提供集中的数据存储和数据服务能力，按照业务数据的逻辑模型，可分为预警信息库、节目信息库、资源库和空间数据库等四大类数据。4.应用支撑层：为各类监控业务应用提供直接可调用的主要工具、网络配置功能和用户管理功能，主要包括数据交换功能、综合网管、统一用户管理、报表工具、日志管理、告警 管理。5.应用层：实现各类监控系统各项业务应用功能，主要包括环境监测、安播质量监控、视频实时监看、设备状态监测、值班台、历史数据显示等子系统。3 平台运维内容与常见故障分析平台应用界面提供了监控运维、实时监看、传输链路监测和监管运维等功能，分别如图 3 图 6 所示。通过监控平台运行的长时间实践，对常见的故障和处理方法归纳如下：1.无实时画面可能的情况：监测主机“死机”需现场重启或远程重启；可能监测线松动，只能到现场处理，更换监测线或重新连接；卫星接收机未锁定：1）高频头损坏，更换高频头；2）加密卡过期，与中数传媒联系，重发授权；3）卫星信号差，可能因风导致螺丝松动，卫星没有对准，使用寻星仪调整卫星锅面俯仰角至卫星信号最强，并能播放节目，重新固定螺栓；4）激励器未锁定信号源，ASI 码流未传过来，在监管系统安防监控页面可精略看到功放和激励器同时告警灯闪烁，常见信号线松动，需现场 检查。2.发射机驻波比过大：故障原因主要在滤波器、天馈线、耦合器、未级功放。耦合器和滤波器之间射频电缆，采用天馈测试仪测试天馈线的系统驻波比，判断是天线的问题还是馈线的问题，一般馈线驻波变差，可能是室外接头密封不好，图3 监控运维界面图5 传输链路监控图4 信源实时监看图6 发射监管运维广播与电视技术 2023年 第50卷 第6期90无线覆盖 Wireless Coverage传输覆盖加充气机对电缆充干燥空气即可；发射天线驻波比变差可能是内部进水，清理积水或者更换天线；检查未级功放、耦合器和滤波器之间的射频电缆接触是否良好，插头是否紧固；检查发射机驻波门限值是否合理。3.发射机过流保护报警：常见前级功放变大或者激励器输出信号变大，造成未级功放管电流过大而报警。检查设置中的电流保护门限值，重新设置；检查功放输出匹配电路是否发生变化。4.发射机过载保护报警：输出功率过大，常见激励器输出辐度异常，AGC 控制电平异常，各放大管静态电流异常，常见前级功放模块中检测电路异常，更换相应模块 即可。5.发射机过温保护报警：常见散热的轴流风机不转或反转，风道堵塞、机房空调不工作或环境温度高。检查风机的转速、方向；定期清理风机叶片上的灰尘；更换不转的 风机。4 单频网状态分析系统对于县级覆盖系统，目前并没有设计单频网覆盖系统。但是一方面随着 700MHz 清频工作的深入，为进一步提高数字电视频率使用效率，对于具备多点发射的县城也需要使用单频网系统2；同时，在县级地区，也存在很多地点能够接收到省台的单频网信号，如果在这些重叠覆盖地区布置具备单频网状态分析功能的设备，将有助于地面数字电视单频网覆盖网的安全播出，并实现从数字化维护到智能化维护的 转变。1.单频网接收分析终端单频网接收分析终端（以下简称“终端”）设备采用铸铝合金底壳，工程塑料上盖的防水结，部署于户外（楼顶或抱杆），整体结构为防水设计，具有体积小、低功耗、易于部署等特点。设备接口包括一路标准 N 型射频接口、一路电源接口、一路 4G 天线、一路 HDMI 输出接口、一路CVBS 输出接口和两路有线网络接口。终端结构图如图 7 所示。该终端是对地面数字电视无线广播电视信号接收测试设备，实现对无线射频信号和节目码流关键指标的测试与回传，与平台端软件配合，开展无线广播电视信号覆盖质量综合评估，是分析系统中的关键支撑设备。终端功能主要包含以下几点：1）具备基本的机顶盒功能，搜台、播放 DTMB 数字节 目等；2）全频段监测，有效频点数据刷新时间小于 30 秒；3）客户指定的频点监测，有效数据上传间隔小于 5 秒；4）具备信道参数、多径、PID 及对应码率的分析能力；5）IP 和 4G 通道可以互为备份，IP 优先；6）固件升级，远程维护。终端的实现原理是选用地面解调的专用芯片，通过高频头和解调芯片的 AGC 控制得到接收信号功率的估计；通过解调芯片处理信道多径的中间状态，输出无线信道多径的时域功率分布值，在主芯片内分析；通过高清解码主芯片，一方面实现接收状态信息的分析和打包反馈，一方面实现电视信号的解码显示；通过 4G 模块的置入，实现监控信息的回传。这样的终端对于使用用户而言，不会影响收视体验，通过赠送方式能够解决接收地点安装 问题。2.使用实例云南省丽江市华坪县单频网接收分析终端设备的数字电视接收频率范围：UHF：470 566MHz，606 702MHz。监测地点的选取应该单频网传输覆盖情况与实际地形相结合，使得试点运维尽可能多地包含各类情况。监测位置的选取应遵循以下原则：1）宜多不宜少：同一类型的覆盖区域，设置的监测节点越多越好，数量越多，可以防止随机性错误的能力越强，通过简单的统计投票机制，就可以排除个别监测节点可能遇到的设备故障、突发干扰等随机情况。图7 单频网接收分析终端实物图和接口图广播与电视技术 2023年 第50卷 第6期91Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖图8 单频网信号覆盖重叠区弱多径图2）宜远不宜近：同一类型覆盖区域内的监测节点，应尽量部署在相互位置较远的地点，以防止突发干扰对同一地区监测节点的影响，也有助于系统准确判断某地区是否存在信号干扰。3）宜高不宜低：监测节点应尽量部署在比较开阔的地点（例如城市中的高楼楼顶），这样可以保证信号多径条件相对简单，可以帮助监测系统更容易分析出发射台站的故障。天线的安装：每个地区信号极化方式不同，有水平和垂直接收两种方式，信号不好时可以考虑换个角度接收信号，短的铝管朝向当地电视台信号发射台方向，尽量架设的位置越高越好，终端中具备信号调试功能，可以根据信号强度和信号质量调整天线位置，也可以根据电视台数量和清晰度调整最好位置。在两个发射台站单频网信号覆盖重叠区，监测到多径相差 0.3s 的多径图（见图 8），单频网重叠覆盖区的多径干扰较弱，覆盖区内未出现信号干扰。在两个发射台站单频网信号覆盖重叠区，监测到多径相差 32.4s 的多径图（见图 9），多径延时超过理论延时差，则说明多个发射点之间时钟不同步3，如果功率足够而解码失败，则说明单频网各发射点的发射内容不一致。5 结束语本文简单介绍了在数字化时代，电视广播发射覆盖系统的使用和维护要点，并使用了单频网接收分析设备，希望能够为县级广播电视覆盖工作者提供工程经验，加速完成全国的广播电视维护系统的全数字化工作，并向智能化 转变。参考文献：1 数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制S.GB 206002006,2006(08).2 地面数字电视广播单频网技术要求S.GB/T 28433-2012,2012(06).3 郭嘉.复杂地形条件下地面数字电视单频网重叠覆盖区接收性能研究J.广播与电视技术,2017(11).4 刘骏,中央广播电视节目无线数字化覆盖工程地面数字电视组网技术方案J.广播与电视技术,2015(6).第一作者简介：冯后华，男，1971 年 4 月出生，本科，工作于中共华坪县委宣传部下属事业单位华坪县广播电影电视服务站，负责全县广播电视网的规划和建设以及 6 个中央无线发射台站的管理、安全播出、设备运行维护。主要研究方向：地面无线数字广播电视传输覆盖和无线发射台站设备 运维。图9 单频网信号覆盖重叠区强多径图