IP微波通信在广播电视传输中的应用_岳蕾.pdf

电视技术 第 46 卷第 12 期(总第 565 期)135BROADCASTING&TRANSMISSION广播与传输文献引用格式：岳蕾.IP 微波通信在广播电视传输中的应用 J.电视技术，2022，46（12）：135-138.YUE L.The application of IP microwave communication in broadcasting and television transmissionJ.Video Engineering，2022，46（12）：135-138.中图分类号：TN948.14 文献标识码：A DOI：10.16280/j.videoe.2022.12.032IP 微波通信在广播电视传输中的应用岳 蕾（甘肃省广电局微波传输中心，甘肃 兰州 730030）摘要：微波通信是广播电视传输的重要方式，被广泛应用于传输网络、直播网络、应急广播等广播电视领域。基于此，以 IP 微波通信在广播电视传输中的应用为研究重点，分析微波传输的发展历程，介绍 IP 微波通信，以甘肃省广播电视局 IP 化改造试验为例，探讨 IP 微波通信在广播电视传输中的应用，推动各级广播电视播出机构制播系统 IP 化的实现。关键词：IP 微波；广播电视；传输The Application of IP Microwave Communication in Broadcasting and Television TransmissionYUE Lei(Microwave Transmission Center of Gansu provincial Bureau of Radio and Television,Lanzhou 730030,China)Abstract:Microwave communication is an important way of radio and television transmission,which is widely used in transmission network,live network,emergency broadcasting and other radio and television fields.This paper takes the application of IP microwave communication in radio and television transmission as the research focus,analyzes the development history of microwave transmission,introduces IP microwave communication,takes the experiment of IP transformation of Gansu provincial Radio and Television Bureau as an example,discusses the application of IP microwave communication in radio and television transmission,and promotes the realization of IP broadcast system of radio and television broadcasting institutions at all levels.Keywords:IP microwave;radio and television;transmission0 引 言微波是频率在 300 MHz 300 GHz 的电磁波。微波频率通常高于无线电波，其穿透、反射、吸收特点明显。微波传输凭借传输距离短、机动性能优、工作频宽大等优点，被广泛应用于移动通信领域1。广播电视和网络视听“十四五”科技发展规划 明确提出有线电视网络IP化、智慧广电媒体平台IP化、IP 流直播、全 IP 化制播标准等发展方向，加快推进制播体系技术升级，如新型 IP 化制播网络架构、IP化制播信号处理及安全管控技术、IP 化制播互操作性测试等。1 微波传输发展历程微波传输经历了模拟微波传输、SDH 数字微波传输、IP微波传输等不同的发展阶段，如图1所示。在模拟微波传输阶段，视频信号与音频信号调制在微波信道，通过天线发射至接收站点，再利用微波收信机接收并调制视频信号与音频信号。早期各地广播电视台节目数量少，模拟微波可满足广播电视台传输需求。随着广播电视行业的发展，模拟微波已难以适应现代广播电视行业的发展现状。模拟微波存在抗干扰能力差、大规模集成应用难度大成本高、保密性差等劣势，广播电视数字化的发展也使 作者简介：岳 蕾（1969），女，本科，高级工程师，研究方向为广播电视传输。136电视技术 第 46 卷第 12 期(总第 565 期)BROADCASTING&TRANSMISSION广播与传输数字微波逐渐替代模拟微波2。准同步数字体系（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）发展形成同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH），这是广播电视行业传输系统的新发展3。SDH 数字微波传输在接口方式、复用方式、运维管理、系统兼容等方面具有明显优势，适应广播电视节目数量增加、网状传输发展现状。SDH数字微波传输抗干扰能力强、保密效果好，能够有效提升广播电视视音频节目质量。SDH 数字微波传输系统将广播、电视分别编码，通过复用适配与微波节点设备完成微波传输，再通过微波节点设备与解复用适配完成视频解码与音频解码，最终传输至相应的接收设备。SDH 数字微波传输可完成多套标清、高清电视与多套广播的传输任务，同时具备较强的扩容能力4。随着我国多网融合战略的深入推进，广播电视行业也在不断推动 IP 化进程，IP 微波传输在广播电视领域的应用也在持续拓展。IP 微波传输能够实现节目源到各发射台站的节目分配。随着 5G 商用的逐步推进，我国 5G 基站总数也已超过 222 万个，网络宽带需求大幅度提升。我国地缘辽阔，在一些光缆无法铺设或铺设成本较高地区，IP 微波传输具备更大宽带、更灵活接入等优势。2 IP 微波通信2.1 IP 微波通信概述IP 即 互 联 网 协 议（Internet Protocol），IP 微波技术即互联网络协议微波技术（Internet Protocol Microwave Technology，IPMT），是在 SDH 数字微波技术基础上的新发展。IP 微波主要包括室内模块、室外模块、接收天线以及中频缆线等5。IP 微波传输系统由供配电系统、接入平台、微波单元、旧业务平台以及新业务平台等组成，如图 2 所示。IP 微波采用分组通信方式，在分组交换技术支持下，包长可变。分组交换技术可实现动态统计复用，满足多种业务同线路共享宽带与统计复用，极大提升宽带利用率，目前已广泛应用于广播电视领域。2.2 IP 微波通信的优势与不足IP 微波通信与 SDH 微波系统相比优势明显。第一，IP 微波通信的频谱资源利用效率更高，配置更加灵活。在 256QAM 调制技术与 28 MHz 宽带支持下，IP 微波通信的接口速率与实际业务速率都有明显提升，理论速率可达 224 Mbs-1，除去管道损耗，用户实际业务速率也可达 200 Mbs-1。第二，IP 微波通信支持自适应多速率调制（Adaptive Multi Rate，AMR），调制等级为 QPSK、16 2048QAM，如图 3 所示。在大雨天气时雨衰明显，空口传输质量较差，通过自适应调试技术进行调制降级，能够保证重要节目安全。在传输质量较好时，可以通过自适应调试技术进行调制升级，以获得较大传输宽带，满足更多业务接入需求。IP 微波通信也存在一些不足。IP 微波通信采用分组交换技术，以存储转发、带宽共享模式运作，在业务较多场景下，频繁的统计复用易造成网络拥塞与延时。在信道状况差时会出现误码率、数据出错、错误重发等问题，严重时影响业务正常使用6。2.3 IP 微波通信的关键技术IP 微波通信主要有以下关键技术。（1）自适应调试技术。IP 微波通信具备大带宽、高兼容性、可靠性等特点，能够适应 QPSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM 等多种模式自适应调制，不同调制方式对应的指标如图 1 微波传输发展历程 电视技术 第 46 卷第 12 期(总第 565 期)137BROADCASTING&TRANSMISSION广播与传输表 1 所示。表 1 不同调制方式对应的指标调制方式载波带宽/MHz传输速率/kbs-1发信功率/dBm门限电平/dBm系统增益/dB2048QAM2830927-60.0 87.01024QAM2827927-63.5 90.5512QAM2825428-67.0 95.0256QAM2822730-70.0100.0128QAM2819631-73.5104.564QAM2817033-76.0109.0QPSK285633-88.5121.5（2）PWE3 边缘伪线仿真。在分组交换网络中，模仿 TDM、ATM、ETH 等业务行为特征，有效解决旧业务平台不支持 IP 协议、难以传输数据的问题。（3）LAG 链路聚合组。SDH 微波系统传输带宽与 SDH 帧大小相互限制，导致空闲带宽分配不合理。IP 微波通信充分利用 LAG 功能，实现多物理端口汇聚成一个逻辑端口，不同码流信号进入微波设备后在相应的微波信道传输，通过接收端接收信号后再复原成原来的码流信号，原理如图 4 所示。图 4 链路聚合组示意图图 2 IP 微波传输系统图图 3 自适应多速率语音编码138电视技术 第 46 卷第 12 期(总第 565 期)BROADCASTING&TRANSMISSION广播与传输3 IP 微波通信在广播电视传输中的应用3.1 甘肃省广播电视局 IP 化改造思路为适应广播电视制播传输 IP 化发展趋势，甘肃省广播电视局于2016年提出IP化改造试验计划，并于2020年完成改造建设，IP化改造取得显著成效。改造内容主要包括 IP 化组网、大带宽、对标 5G、可利旧、能灾备以及全覆盖等。建设目标包括：使用原有微波天馈系统，简化系统割接流程，提升干线微波双向传输总容量，4+0 配置 IP 化改造，每个 IP 微波信道优先提供 1 个 STM-1 通道，升级现有 SDH 传输平台，支持 IP 和 ASI、E1 等信号端口接入。频率规划方面，优先考虑使用原有通道频率，采用频率复用方式，每跳微波具有 5 个以上的微波信道。3.2 传输指标长距链路使用全室内型长距微波MPT-HL，支持最高调制方式 1024QAM，室内配备四个通道，干线传输速率可达 1 Gbs-1，总传输容量可达 1.221 4Gbs-1。短距链路使用室内室外型 MPT-HQAM，支持最高调制方式 2048QAM，配置两个通道，总净传输速率为 0.688 6 Gbs-1。自适应调制使用 9500MPR 系列设备，具备 100 MHzs-1速度无差错传输，满足复杂环境下的传输速率。3.3 设备结构设备结构方面，沿用原 9600LSY 系列设备机架进行 SDH 微波机架设备布局，长距离微波室内型机架 MPT-HL 进行长距 IP 微波架设，支线站点设备结构采用高性能双极化集成天线。甘肃省广播电视局完成 SDH 数字微波向 IP 微博通信的平滑转换，IP 微波链路干线传输率达 1 Gbs-1，SDH+IP 架构光电混合传输网体系建成。在未来，甘肃省广播电视局会逐步淘汰 SDH 微波，不断进行系统扩容，保障超高清融媒体信号传输。4 结 语本文介绍了 IP 微波通信的概念、发展历程以及关键技术。IP 微波通信凭借其大容量带宽、良好的接口兼容性等优势，正逐步取代 PDH、SDH 数字微波，在广播电视