海南广电数字微波传输链路的发展和应用_施大威.pdf

130电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)BROADCASTING&TRANSMISSION广播与传输文献引用格式：施大威，林峰.海南广电数字微波传输链路的发展和应用 J.电视技术，2023，47（1）：130-133.SHI D W,LIN F.Development and application of digital microwave transmission link of Hainan broadcasting groupJ.Video Engineering，2023，47（1）：130-133.中图分类号：TN948.14 文献标识码：A DOI：10.16280/j.videoe.2023.01.031海南广电数字微波传输链路的发展和应用施大威，林 峰（海南广播电视总台，海南 海口 570206）摘要：对海南广播电视总台（以下简称海南广电）数字微波传输链路的各个发展阶段和微波系统演化历程进行梳理和介绍，分析海南广电微波从 1985 年始建至今，其在不同发展历史阶段的建设情况、系统演化历程，以及主要系统组成和配置、工作原理及技术特点。重点介绍海南广电现阶段采用的IP微波技术的技术方案和性能指标，进一步解读未来海南广电发展规划情况，为微波技术的发展和应用提供参考。关键词：数字微波；IP 微波传输；5GDevelopment and Application of Digital Microwave Transmission Link of Hainan Broadcasting GroupSHI Dawei,LIN Feng(Hainan Broadcasting Group,Haikou 570206,China)Abstract:This paper sorts out and introduces the various development stages of Hainan broadcasting group digital microwave transmission link and the evolution of microwave system.This paper focuses on the historical construction and system evolution of Hainan broadcasting group microwave,which has been developed at various stages from its inception in 1985 to the present,as well as its main system composition and configuration,working principle and technical characteristics.In particular,the technical and performance indicators of IP microwave technology adopted by Hainan broadcasting group at this stage are analyzed,and the future development plan of Hainan broadcasting group is further interpreted,so as to provide discussion on the development and application of microwave technology.Keywords:digital microwave;Internet protocol microwave transmission;5G0 引 言1931 年，世界上建立第一条模拟微波通信链路开通。随着微波技术的革新，20 世纪 80 年代出现了准同步数字体系（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）数 字 微 波，20 世 纪 90 年 代 出现了同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）数字微波。到了 2008 年，为了满足更高带宽和传输业务多样化的需求，微波 IP 化的概念出现了1。数字微波也从 TDM 微波（PDH 微波和 SDH微波）发展到了现在常见的 IP 微波传输。海南属于台风灾害多发地区，恶劣气象频发。例如，打破了我国 2006 年第 8 号台风“桑美”记录的超强台风“威马逊”，登陆海南时中心风力达到了17 级以上，成为建国以来登陆我国的最强台风。海南广播电视总台（以下简称海南广电）的微波系统经过多年发展，经受住了海南气象灾害的考验，为海南广播电视信号的安全播出做出了重要贡献。1 微波系统演化海南广电微波传输链路始建于 1985 年，1987 作者简介：施大威（1988），男，本科，工程师，研究方向为广播电视安全播出、微波机房运行监控与维护。E-mail：。电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)131BROADCASTING&TRANSMISSION广播与传输年 8 月正式开通，全长 529 km，贯通南北。微波链路拓扑如图 1 所示，以海口微波站为首站，沿海南省中西部市县分布，直至三亚微波站，全程共计 12个微波站点，为海南省直发射台、卫星地球站以及沿途的市县广播电视台提供中央和海南省的各个广播电视节目信号。海口微波站微波设备石山微波站微波设备金鸡岭微波站微波设备八所微波站微波设备临高微波站微波设备儋州微波站微波设备昌江微波站微波设备尖峰岭微波站微波设备阿陀岭微波站微波设备田头岭微波站微波设备三亚微波站微波设备无源微波站府城中波发射台微波设备儋州中波发射台微波设备三亚演播室微波设备昌江县台微波设备五指山微波站微波设备图 1 海南广电微波链路拓扑图回看海南省微波传输的发展历史，1987 年正式开通模拟微波链路，2012 年全线更新为数字微波设备，2015 年逐跳扩容成 2+1 保护配置，2017年开始进行微波 IP 化改造，2020 年 9 月全线微波链路完成了微波 IP 化的改造升级2。以下以海南广电微波链路的首站海口微波站为例，介绍其微波系统从 TDM 微波到 IP 微波的发展演化历史，并分析主要的技术方案和应用。1.1 TDM 微波阶段海口微波站始建于 1987 年 1 月，通过引进意大利的模拟微波设备，于 1987 年 4 月 12 日正式开通模拟微波传输，并在 1999 年 9 月就开通了数字微波。在 2017 年进行微波 IP 化改造前，海口微波站采用上海贝尔阿尔卡特朗讯公司的 SDH 微波9600LSY 系列设备，2+1 系统配置（每个波道的传输速率为 155 Mbs-1的 STM-1 信号），工作频率采用U6 GHz频段。此时微波系统是传统的TDM微波，其信号传输系统组成如图 2 所示。从工作原理上看，9600LSY 微波设备将机房复用设备获取的 155 Mbs-1基带信号连接到基带子架 RRA 板上进行 RRA 处理（Radio Regenerated Adaptation，即处理基带信号，进行无线信号的再生适配），之后经过 MODEM 单元调制输出 140 MHz的中频信号。中频信号输出到发信机的发信本振上变频为微波信号，再通过发信分路的滤波器，输出复合信号到天馈线进行微波发射。接收的站点则逆向解调 155 Mbs-1信号，最后通过站内的解码器输出视频、音频信号进行使用。1.2 IP 微波阶段2017 年，海口微波站把 TDM 微波升级为 IP 分组微波，在兼容原有微波机架、电源系统、天馈系统的基础上，通过增加上海贝尔阿尔卡特朗讯公司的 9500MPR 无线分组微波设备，实现微波 IP 化。9500MPR 微波设备是 9600LSY 产品的演进版本，实现在现有的 9600LSY TDM 平台上平滑升级改造9600LSY TDM微波设备收发信机滤波器9600基带子架RRA板MODEM模块中频信号射频线3SDH业务馈线微波发射图 2 TDM 微波阶段信号传输系统框图132电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)BROADCASTING&TRANSMISSION广播与传输成为 IP 微波。系统配置从原来的 2+1 变为现在的4+0 方式，并保留 1 组 9600LSY 微波通道作为第五路传输通道。因此，设备共提供了五路信号波道。改造后的信号传输系统组成如图 3 所示。9500MPR IP微波设备收发信机滤波器IDU室内单元主控板以太网处理板SDH接入板IP业务IP业务4SDH业务米跳线射频线SFP-SFP 3 馈线微波发射（IP数据流）收发信机滤波器9600基带子架RRA板MODEM模块中频信号射频线1SDH业务馈线9600LSY TDM微波设备图 3 IP 微波阶段信号传输系统框图从工作原理上看，9500MPR 微波设备的 IDU 室内单元将 SDH 业务和 IP 业务经过处理后通过 IP 数据流承载信号，再送入收发信机进行传输。具体由SDH接入板接收来自机房复用设备的4路155 Mbs-1 的 STM-1 信号，并实现 SDH over IP 封装。而主控板和以太网处理板则可接收 IP 业务信号。再把以上数据通过以太网处理板的 SFP 口输出 IP 数据流到收发信机，生成射频信号后通过滤波器发往天线。2 微波 IP 化的技术特点TDM 数字微波采用时分复用技术，在时域上将信道进行多路信号复用，使得同一个信道可以传输多路信号3。但每个信号也必须时刻占有分配的固定带宽，单个波道的最大带宽固定为 155 Mbs-1。现如今，随着高清电视甚至更高码率的 4K、8K 电视信号的普及推广，传统的 TDM 传输模式已不能满足目前广播电视行业高速率、多业务传输需求。IP 微波支持分组组网技术，同时兼容 TDM 微波传统业务，提供了 E1，STM-1，ATM，GE 等多种业务接口，把各个不同业务数据“帧”统一转成IP 数据包（其长度可变），能接入多种类型业务，提升了微波网络的灵活性、可靠性和扩展性。海南广电微波链路使用的 IP 微波设备支持频率分集（采用不同收发频率，波道间隔为 40 MHz，收发频率间隔为 340 MHz）、空间分集（采用分集天线接收信号）和极化分集（采用不同极化方向传输信号，并开启交叉极化干扰抑制技术 XPIC），通过 链 路 聚 合（Link Aggregation，LAG）功 能 增 加传输容量，应用了环境自适应调制技术（Adaptive Modulation），从而实现更高的用户体验质量。2.1 交叉极化干扰抑制技术 XPIC为了充分利用频点资源，海南广电微波部分枢纽站采用了水平极化和垂直极化两路极化波来传输信号，实现传输容量加倍。为了消除两路极化波间的交叉干扰，可以开启 XPIC 交叉极化干扰抑制技术，将两个极化波进行一定的处理（引进抵消信号），从而从被干扰的信号中恢复出原始信号。2.2 链路聚合技术 LAG目前，9500MPR 设备的 IP 微波采用 4+0 的系统配置，即把 4 个微波通道进行链路聚合传输，使得链路带宽增加。当有任意通道故障时，其他通道负担信号总负载的传输，从而实现链路通道的相互 电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)133BROADCASTING&TRANSMISSION广播与传输备份。系统把4条9500MPR的通道进行链路聚合后，4 个通道的总传输容量最高可达 1.221 4 Gbs-1，而单个 9600LSY 设备的 TDM 微波通道继续提供155 Mbs-1的传输速率。2.3 自适应调制技术 AM自适应调制即根据无线通信环境质量和服务质量（Quality of Service，QoS）要求，通过无感的动态改变调制方式，用以获得系统最优的吞吐量。频道宽度为 40 MHz 时，不同调制方式的传输容量如表 1 所示。表 1 不同