地面数字电视三级单频网系统建设

滕旭光

（莱州市融媒体中心，山东 烟台 261400）

0 引 言

2021 年6 月21 日，中国广电全国地面数字电视700 MHz 频率迁移项目工程总承包（EPC）招标工作正式启动，对全国范围内广播电视发射台站的现有发射机系统及天馈线系统进行改造升级，涉及台站6 026 座，频道12 350 个。在此背景下，我国地面数字电视的单频网建设成为重要方向。针对地面数字电视三级单频网系统建设的研究与探讨，能够有效保障地面数字电视的安全播出以及覆盖效果。

1 地面数字电视单频网建设现状

地面数字电视单频网通过一组共用频率的发射台，实现全国范围内的地面数字电视信号覆盖。我国地面数字电视单频网建设是一个备受关注的话题。作为一项重要的基础设施项目，地面数字电视单频网建设在我国得到了广泛的推进[1]。

在技术标准方面，我国单频网建设采用的是国家标准《地面数字电视广播传输系统技术要求》（GB 20600—2006）。这一标准规定了地面数字电视单频网系统的频率规划、调制方式以及信号传输参数等关键技术指标，为系统建设提供了统一的技术基础。

在网络覆盖方面，目前我国已经建成了一批地面数字电视单频网发射台，实现了对主要城市和农村地区的信号覆盖。这些发射台通过合理的布局和优化的传输技术，有效提高了地面数字电视信号的覆盖范围和质量。

在节目内容方面，我国地面数字电视单频网不仅传输广播电视的标清和高清节目，还提供了丰富多样的增值业务和互动功能。观众可以通过地面数字电视接收设备，收看高质量的节目内容，并参与互动投票、节目点播等活动，丰富了观看体验。

在频谱资源合理利用和频率规划的优化方面，相关部门通过频谱管理和规划，确保地面数字电视单频网与其他无线电通信系统的频谱资源协调共享，保障了广播电视业务的正常开展。

尽管我国地面数字电视单频网建设已经取得了一定的成绩，但仍面临一些挑战和问题。例如，一些偏远地区和边远地区的覆盖仍存在一定局限，需要进一步加强建设。此外，随着新一代数字电视技术如超高清电视和互联网电视等的发展，，地面数字电视单频网也需要不断进行技术升级和改造[2]。

2 地面数字电视三级单频网系统建设方案

2.1 地面数字电视单频网架构

地面数字电视单频网是一种通过共用频率的发射台实现全国范围内地面数字电视信号覆盖的系统。它由单频网适配系统、单频网节目分配系统和单频网发射系统三个部分组成，如图1 所示。单频网适配系统负责对来自不同广播电视台的节目信号进行整合和处理，确保它们能够在同一频率传输。这一系统包括多路复用（MUX）、编码与解码、时分多址（TDM）等关键功能模块。单频网节目分配系统包括发射端网络适配器、单频网TS 流信号分配网络以及接收端网络适配器等。单频网发射系统包括发射机、单频网授时接收设备，通过同步系统对同步信息进行TS 流处理，通过授时接收设备完成GPS、BDS 等信号的接收[3]。

图1 地面数字电视单频网架构

2.2 地面数字电视三级单频网分级建设

地面数字电视三级单频网分级建设是根据《全国地面数字电视广播频率规划》和《广播电视安全播出管理规定》的要求，将单频网系统按照建设规模和覆盖范围等级划分为一级、二级、三级单频网，如表1 所示。不同等级的单频网主要用于传输不同级别的节目，在单频网信号源系统、单频网主站设置、技术系统配置、运行维护、突发事件预防及应急处置等方面的保障要求也各有不同。

表1 单频网分级

一级单频网是全国单频网，采用集中式架构，建议建立一主两备的单频网信号源系统，日常播出由单频网主信号源系统发送节目。一级单频网应至少设置三个单频网主站（一主两备），达到一级安全播出保障要求。二级单频网主要为省域单频网、地市域单频网等，可以为集中式架构或分布式架构。建议建立一主一备的单频网信号源系统或一主一备两个单频网主站。如为分布式架构，单频网主站（备）需要独立建设单频网信号源，作为整个单频网系统的备份信号源，各从站除了接收单频网主站（主）的单频网信号外，还应接收单频网主站（备）的单频网信号。二级单频网应至少设置两个单频网主站（一主一备），达到二级安全播出保障要求。三级单频网主要为县域单频网，保障要求为三级安全播出保障要求，相对较低。其建设方式与二级单频网类似，但要达到相应的安全播出保障要求[4]。

2.3 地面数字电视单频网信号源系统

地面数字电视单频网信号源系统是单频网系统的重要组成部分，其主要职责是提供节目源，对节目源信号进行编码、复用、单频网信号适配和分发，为单频网系统提供经过适配的码流。信号源系统输出的码流应包含SIP 信息，包括编码效率、符号星座映射方式和帧头模式等单频网系统参数，并经过单频网适配器处理，使其符合单频网系统的标准。

为保障安全播出，单频网信号源系统在单频网适配器前应该具备主、备配置。对于一级和二级单频网，其信号源系统建议至少具备三路不同传输路由的信号源，包括一路主信号和两路备份信号。对于三级单频网，则建议具备两路不同传输路由的信号源，其中包括一路主信号和一路备份信号。在单频网系统建设过程中，需要重视单频网信号源系统的主、备配置，这是保障单频网系统全局安全播出的重要环节。同时，备份要求也需要得到足够的重视，避免将未经过单频网适配器的普通码流作为备份信号源，以免在切换至备份信号源时，造成单频网变多频网的工作状态，导致大面积覆盖干扰，严重影响用户正常收听和收看广播电视节目[5]。

2.4 地面数字电视单频网节目分配网络

地面数字电视单频网节目分配网络是地面数字电视系统的关键组成部分，负责将各个频道的节目信号从中心节点传输到各个发射台，进而实现对广播信号的分发和覆盖。地面数字电视单频网节目分配网络通常包括以下几个要素。

（1）中心节点。中心节点是整个节目分配网络的控制中心，负责节目的调度和分发。它接收来自节目源的节目信号，并根据调度算法和优先级进行合理的分配，将节目传输给各个发射台。

（2）节目源。节目源是指节目的来源，可以是电视台、广播公司或其他节目提供商。节目源将节目信号提供给中心节点，通常通过卫星链路、光纤传输等方式进行。

（3）节目传输设备。节目传输设备负责将节目信号从中心节点传输到各个发射台，通常包括编码器、调制器、传输设备等，用于将数字节目信号转换为适合传输的格式，并通过传输介质（如光纤、微波链路等）将信号传送出去。

（4）网络架构。地面数字电视单频网节目分配网络的网络架构是为了实现高效的节目传输和覆盖而设计的。它通常采用多级网络结构，将发射台按照区域进行划分，形成不同级别的单频网。通过合理的网络布局和连接方式，确保节目信号可以从中心节点传输到各个发射台。

（5）调度系统。调度系统是节目分配网络的重要组成部分，根据节目源的节目列表、播出计划和优先级等信息进行节目调度和分发。调度系统可以根据实时的信号质量和网络状态进行智能调度，保证节目信号的稳定传输和良好的观看体验[6]。

2.5 地面数字电视单频网监测系统

地面数字电视单频网监测系统是地面数字电视系统的重要组成部分，旨在监测和维护单频网的信号质量、运行状态以及频谱使用情况，确保数字电视信号的稳定传输和覆盖，通常具有以下功能。

（1）信号质量监测。监测系统会定期或实时检测各个发射台的信号质量，包括信号强度、信噪比、误码率等指标。通过对信号质量的监测，可以及时发现和定位信号异常或故障，并采取相应的措施进行修复和优化。

（2）频谱监测。地面数字电视单频网需要合理利用频谱资源，因此频谱监测是必要的。监测系统会对频谱进行实时监测，以检测是否有非法占用或干扰信号的存在，并根据监测结果进行频率规划和干扰处理，确保数字电视信号的稳定传输。

（3）故障诊断与报警。监测系统能够对单频网的故障进行自动诊断，并及时发出报警通知。当发生故障，系统可以快速定位故障的具体位置和原因，以便维护人员进行及时修复，减少服务中断时间。

（4）网络状态监测。监测系统会监测单频网中各个发射台的工作状态、连接状态以及网络拓扑结构，以确保网络的正常运行。通过实时监测和分析网络状态，可以发现和解决潜在的问题，保障系统的稳定性和可靠性。

2.6 地面数字电视单频网应急广播系统

地面数字电视单频网应急广播系统是地面数字电视系统的一项重要功能，旨在在紧急情况下，向广大公众发布重要的应急信息和警示信息，以保障公众的安全。根据国家广播电视总局《广播电视和网络视听“十四五”科技发展规划》要求，到2025 年，全国各级应急广播平台基本建成。

地面数字电视单频网应急广播系统具有以下功能。第一，应急预警功能。系统可以接收来自相关机构的应急预警信息，如自然灾害、恶劣天气、社会安全事件等。通过与应急管理部门和气象等机构的联动，系统能够及时收到预警信息，并将其转化为广播信号进行传输。第二，紧急信息发布功能。应急广播系统具备发布紧急信息的能力。在发生紧急情况时，系统能够快速将相关信息编码并通过数字电视信号传输到各个发射台，使广大观众能够及时收到警示信息和应急指导。第三，广播覆盖优化。为了确保应急信息的广泛传播，系统会对发射台的信号覆盖范围进行优化调整。通过合理的发射台布局和信号传输参数设置，系统可以实现应急信息的全面覆盖，使更多人能够及时收到重要的警示和指导。第四，多渠道发布。应急广播系统不仅通过地面数字电视信号进行应急信息发布，还可以与其他媒体渠道进行联动，如广播、手机短信、互联网等。通过多渠道发布，可以提高应急信息的覆盖范围和触达率，确保更多人能够及时获取到重要的应急信息。

3 结 语

在单频网系统建设中，监测和应急广播系统的建设是不可或缺的。只有通过监测系统实现对单频网信号质量和设备运行状态的监测，才能够及时发现和解决问题，保障数字电视的正常传输和播出。在未来的单频网建设中，相关部门要从顶层设计、统筹规划出发，分阶段、分步骤进行，进一步提高数字电视的服务质量和覆盖范围，为社会公众提供更好的数字电视体验。