廣播電視衛(wèi)星節(jié)目安全播出實踐研究
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摘要：本文闡述了廣播電視節(jié)目衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)和衛(wèi)星接收系統(tǒng)的組成，分析了衛(wèi)星傳輸?shù)闹饕蓴_因素以及廣播電視節(jié)目衛(wèi)星傳輸?shù)奶攸c，探討了衛(wèi)星地面接收站為保障衛(wèi)星節(jié)目安全播出應(yīng)采取的措施。
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星傳輸安全播出廣播電視節(jié)目
1引言
衛(wèi)星傳輸是廣播電視節(jié)目傳輸中最高效的一種方式。一顆廣播電視衛(wèi)星的信號能覆蓋我國全境，衛(wèi)星地球站之間即使相距萬里，也能進行節(jié)目傳送。即使在一些偏遠或交通不便的地區(qū)也能接收廣播電視衛(wèi)星節(jié)目，衛(wèi)星傳輸能突破地形和空間的限制，甚至成為這些地區(qū)與外界進行信息交流的唯一有效途徑，因此具有重要的政治意義和經(jīng)濟價值。但是，廣播電視衛(wèi)星節(jié)目在傳輸中受到強烈干擾時，地面接收站的衛(wèi)星節(jié)目就會出現(xiàn)畫面馬賽克甚至中斷，嚴(yán)重影響衛(wèi)星節(jié)目的播出安全。
2衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的組成
通常，衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)可分為4個主要部分：衛(wèi)星、衛(wèi)星地球站(包括地面上行站和地面接收站）、監(jiān)控分系統(tǒng)、追蹤遙測分系統(tǒng)。其中，衛(wèi)星與衛(wèi)星地球站用于信號傳輸；追蹤遙測分系統(tǒng)、監(jiān)控分系統(tǒng)用于衛(wèi)星的監(jiān)控，保障衛(wèi)星的正常運轉(zhuǎn)。在廣播電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中，地面上行站負(fù)責(zé)將廣播電視節(jié)目音視頻信號進行處理和調(diào)制，變頻為上行微波頻率，通過天線發(fā)送給衛(wèi)星；衛(wèi)星接收到上行微波信號后，通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器再把上行微波信號變頻和放大，變成下行微波頻率信號發(fā)送給地面接收站；地面接收站收到下行微波信號后，再通過變頻、解調(diào)和處理，恢復(fù)原來的廣播電視音視頻節(jié)目信號。
3衛(wèi)星接收系統(tǒng)的組成
衛(wèi)星接收系統(tǒng)主要由衛(wèi)星接收天線、饋源、接收高頻頭、衛(wèi)星接收機等幾部分組成。廣播電視衛(wèi)星接收系統(tǒng)的工作流程是：衛(wèi)星接收機搜索用于廣播電視信號傳輸?shù)男l(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器；把衛(wèi)星天線接收到的下行微波信號處理后，變頻成中頻信號；中頻信號經(jīng)過QPSK解調(diào)后，輸出數(shù)字碼流；數(shù)字碼流經(jīng)過信道解碼、電路解碼、糾錯等處理，分離出音視頻碼流和數(shù)據(jù)碼流，經(jīng)處理恢復(fù)成數(shù)字音視頻信號；數(shù)字音視頻信號分別經(jīng)過視頻編碼器和音頻數(shù)字與模擬變換器輸出模擬音視頻信號；模擬音視頻信號進入廣播電視播出中心或者發(fā)射中心，經(jīng)調(diào)度后使用。
4衛(wèi)星的主要干擾因素
衛(wèi)星傳輸是一種開放的、遠程的、無線的傳輸模式，因此，衛(wèi)星和衛(wèi)星地球站的傳輸環(huán)境、工作狀態(tài)都會影響衛(wèi)星傳輸?shù)男Ч?。其中最常見的幾種干擾因素如下。（1）日凌對衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊?。每年春分和秋分時，廣播電視衛(wèi)星都會發(fā)生日凌中斷。日凌是指當(dāng)衛(wèi)星的運行軌道與地球、太陽在一條直線上時，如果衛(wèi)星運行到地球與太陽之間，則地面上行站或者地面接收站天線在對準(zhǔn)衛(wèi)星的同時也會對準(zhǔn)太陽，強烈的太陽輻射會使地面接收站的接收信號暫時中斷，這種中斷就叫日凌中斷。這種中斷每年會發(fā)生兩次，每次持續(xù)十幾天。日凌會影響廣播電視衛(wèi)星節(jié)目的接收，造成衛(wèi)星節(jié)目畫面馬賽克、花屏甚至中斷，使收聽收看質(zhì)量下降。（2）電磁波對衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊?。衛(wèi)星是廣播電視節(jié)目單向傳輸鏈中必需的中繼站，衛(wèi)星信號在開路的傳播空間難免會受到空間電磁波的干擾。其中有技術(shù)方面的原因，也有遭遇衛(wèi)星通信頻率被占用或者被惡意攻擊的原因。比如，因為無線電頻譜規(guī)劃中5G通信信號頻段與廣播電視C波段衛(wèi)星通信頻段重合，曾發(fā)生過5G基站開機，但未改造的地面廣播電視C波段衛(wèi)星接收系統(tǒng)無法接收到衛(wèi)星節(jié)目的事故。（3）雨雪對衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊?。雨雪造成的衛(wèi)星通信質(zhì)量下降叫雨雪衰耗。當(dāng)衛(wèi)星通信電磁波信號經(jīng)過大氣對流層，遇到雨、雪、云、霧時，能量會被吸收和散射，造成其能量的衰耗。衰耗因衛(wèi)星傳輸信號頻率的不同，所穿越雨雪的強弱和路程不同，大小也不同。（4）衛(wèi)星天線對衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊?。衛(wèi)星地球站是衛(wèi)星傳輸?shù)钠瘘c和終點，地面地球站衛(wèi)星天線的狀態(tài)容易受到周圍環(huán)境的影響。比如：雷電和雨水會造成衛(wèi)星高頻頭燒毀；強風(fēng)會造成地面衛(wèi)星天線結(jié)構(gòu)或方位角發(fā)生變化；遭遇沙暴或暴雪后，天線反射面上堆積的塵土和積雪會使饋源和反射表面發(fā)生變化，如增加對電波的散射和降低天線增益等。這些都會影響廣播電視節(jié)目的正常傳輸。其他對衛(wèi)星傳輸造成干擾的因素還有：太陽活動的干擾、電離層的干擾、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的干擾等。
5廣播電視衛(wèi)星節(jié)目的備份
突發(fā)的衛(wèi)星傳輸干擾會使廣播電視衛(wèi)星接收出現(xiàn)異常，衛(wèi)星地面接收站為保證廣播電視節(jié)目的正常播出，最快的解決辦法就是改用備用衛(wèi)星天饋系統(tǒng)的節(jié)目源繼續(xù)播出，也就是轉(zhuǎn)星。實際上，央視和省級廣播電視臺的上星節(jié)目因不同業(yè)務(wù)的需要，會同時使用幾顆衛(wèi)星一起傳輸同一個頻道（頻率）的節(jié)目，比如：央視綜合頻道為實現(xiàn)在國內(nèi)全覆蓋，通過中星6B、中星6A衛(wèi)星向國內(nèi)各級廣播電視臺傳送高清節(jié)目；為實現(xiàn)衛(wèi)星直播，使用中星9號衛(wèi)星向全國“戶戶通”用戶傳送同一節(jié)目；為實現(xiàn)節(jié)目的海外覆蓋，使用亞太5C衛(wèi)星向周邊國家用戶傳送同一節(jié)目。這些衛(wèi)星使用的無線電頻率不同，比如，中星6B、中星6A使用C波段；中星9、亞太5C使用Ku波段。同時，各個衛(wèi)星所在的空間位置和運行參數(shù)也不相同。因此，同一干擾源對它們的影響程度也不同，這些就為衛(wèi)星節(jié)目信源的備份提供了條件。衛(wèi)星節(jié)目信源的備份是針對廣播電視衛(wèi)星傳輸異常處理所做的事前準(zhǔn)備，需要準(zhǔn)備一套以上的衛(wèi)星天饋接收系統(tǒng)，才能實現(xiàn)應(yīng)急轉(zhuǎn)星，保證節(jié)目高質(zhì)量、不間斷播出。在進行轉(zhuǎn)星操作時要注意，因為不同衛(wèi)星距離地面的高度不同，所在空間的位置不同，因此，從衛(wèi)星到地面上行站、地面接收站的傳輸路徑和路程也不同。在轉(zhuǎn)星操作時會發(fā)現(xiàn)，不同衛(wèi)星轉(zhuǎn)播的同一節(jié)目在播出時會出現(xiàn)時間不同步。比如，《中國之聲》的衛(wèi)星有中星6B和中星9，根據(jù)日凌時間表發(fā)現(xiàn)，每次日凌到來時，兩個衛(wèi)星的日凌中斷時間相隔1個多小時。為保證播出，可以提前設(shè)定好主、備衛(wèi)星轉(zhuǎn)星的信號切換時間，保證節(jié)目播出不中斷，但為了保證播出質(zhì)量，就要對轉(zhuǎn)星后節(jié)目中的畫面重復(fù)或者跳幀進行過渡處理。在有條件的廣播電視臺，為保證衛(wèi)星節(jié)目的播出安全，也會采用主、備兩副衛(wèi)星天線對同一衛(wèi)星信號進行備份。
6主、備衛(wèi)星的選擇
不間斷、高質(zhì)量是廣播電視播出的基本要求，所以常用衛(wèi)星接收系統(tǒng)必須具有較高的可靠性和安全性。與C波段衛(wèi)星信號相比，Ku波段具有信道資源充分、不受地面微波信號干擾、收發(fā)天線口徑相對較小、覆蓋廣以及便于實現(xiàn)波束賦形等優(yōu)點。但是，Ku波段衛(wèi)星的傳輸更易受環(huán)境干擾，比如：上下行信號雨雪衰耗遠大于C波段；在日凌時段，比C波段衛(wèi)星受到的干擾程度更嚴(yán)重；穿越電離層時比C波段衛(wèi)星受到的影響更大，因此，Ku波段衛(wèi)星一般作為備選衛(wèi)星信源使用。因此，廣播電視播出中心和發(fā)射中心在接收中央廣播電視總臺的廣播電視衛(wèi)星節(jié)目時，主衛(wèi)星使用C波段的中星6B或中星6A，備用衛(wèi)星使用Ku波段的中星9或者亞太5C；中央廣播電視總臺的廣播節(jié)目主衛(wèi)星使用C波段中星6B，備用衛(wèi)星使用Ku波段的中星9或者亞太6。
7衛(wèi)星節(jié)目信源的切換方式
衛(wèi)星地面接收站進行轉(zhuǎn)星操作，一般可以使用以下兩種方式實現(xiàn)。
7.1切換主、備衛(wèi)星天饋系統(tǒng)
通過快速替換衛(wèi)星接收機射頻輸入口的饋線，完成主、備衛(wèi)星天饋系統(tǒng)的切換，操作上又可以分成手動方式和機選方式兩種。（1）手動方式。即技術(shù)人員人工拆除與衛(wèi)星接收機相連的主衛(wèi)星天線饋線，換上備用衛(wèi)星天線饋線，完成衛(wèi)星天線饋線的主、備切換。使用這種拆換方式前，必須先關(guān)閉與其相連的衛(wèi)星接收機電源，防止操作時饋線接頭短路燒壞LNB或者接收機，所以切換時衛(wèi)星信號會暫時中斷。（2）機選方式。即在接收高頻頭和衛(wèi)星接收機之間加裝同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)，使用同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)完成衛(wèi)星接收天饋TerrestrialDigitalTelevision信息安全InformationSecurity66.www.rti.cn系統(tǒng)的切換。這種同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)的種類比較多，控制方式也很多。根據(jù)控制方式可以分為以下兩類。一是衛(wèi)星接收機控制：在支持相應(yīng)控制信號功能的衛(wèi)星接收機里，通過菜單設(shè)置選項，管理同軸切換開關(guān)輸入輸出接口的連接。這類設(shè)備控制信號的種類比較多，如有使用13/18V電壓信號控制切換的二切一開關(guān),有使用0/22kHz頻率信號控制切換的二切一開關(guān)，還有使用軟件DiSEqC（DigitalStlitleEquipmentControl）協(xié)議管理4個或8個信號輸入端口切換的四切一開關(guān)和八切一開關(guān)。特別要注意的是，使用時，除了選擇的衛(wèi)星接收機與同軸選擇開關(guān)的控制方式要匹配，還需要正確設(shè)置選項才可正常使用，尤其是DiSEqC的協(xié)議有多個版本，要求設(shè)置端口的順序要與連接的高頻頭一致，本振參數(shù)必須設(shè)置正確，如若不當(dāng)可能無法使用。二是外部電源控制：這種方式是用開關(guān)或者計算機控制外部供電的方法，實現(xiàn)射頻同軸開關(guān)兩個輸入端中的一個與輸出端連通，實現(xiàn)衛(wèi)星天線的主、備切換。使用切換主、備衛(wèi)星天饋系統(tǒng)的方式轉(zhuǎn)星，成本低、操作簡便，但不能直接掌握主、備衛(wèi)星天饋系統(tǒng)輸出的實時情況。
7.2切換主、備衛(wèi)星接收系統(tǒng)的音視頻信號
在衛(wèi)星地面接收站，同時安排使用主、備兩組衛(wèi)星接收天饋系統(tǒng)，兩組衛(wèi)星接收天饋系統(tǒng)分別輸出同一節(jié)目的音視頻信號，分為主、備節(jié)目信號，接入一臺音視頻切換設(shè)備，使用時按設(shè)置閾值自動切換或手動切換，經(jīng)過選擇后的節(jié)目信號進入音視頻播出系統(tǒng)，供調(diào)度使用。使用切換主、備衛(wèi)星天饋系統(tǒng)輸出音視頻信號的方式轉(zhuǎn)星，能方便主、備衛(wèi)星節(jié)目的監(jiān)管和故障判斷，主、備衛(wèi)星節(jié)目的質(zhì)量和狀態(tài)可實時查看，節(jié)目源的選擇切換更靈活，衛(wèi)星節(jié)目的播出安全更容易保證。
8地面接收系統(tǒng)的配置
在衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)的配置中還有兩個重要但又常被忽略的問題。
8.1衛(wèi)星接收機衛(wèi)星信號的分配方式
衛(wèi)星接收系統(tǒng)接收多個節(jié)目時，會使用多臺衛(wèi)星接收機，這些衛(wèi)星接收機獲得衛(wèi)星接收系統(tǒng)的射頻輸入信號一般有3種方式：接收機串聯(lián)、采用無源分配器和采用有源分配放大器。常見的衛(wèi)星接收機都有一個輸入信號的無源環(huán)路射頻輸出接口（簡稱“環(huán)出”），所以這3種方式中，接收機串聯(lián)使用是最經(jīng)濟的使用方式。但串聯(lián)時，如果其中任何一臺接收機出現(xiàn)前級故障或電源故障，都將會導(dǎo)致其后的接收機沒有輸入信號，是3種方式中可靠性最低的一種。采用無源分配器為多臺衛(wèi)星接收機提供輸入信號，是3種方式中性價比最高的一種，也是目前最常用的一種。但無源分配器在保持信號載噪比的同時，每多一路輸出會損失一定的信號電平，當(dāng)無源衰減造成接收信號的噪聲低于接收機的底噪聲時，會影響輸出節(jié)目的信號質(zhì)量。采用專業(yè)的有源分配可以解決電平余量低、接收機較多的情況。但有源分配會引入一定的噪聲，降低了信號的載噪比。如果綜合小于1dB的插損指標(biāo)，將會是一種較好的折中方法。
8.2低噪聲放大器供電方式的選擇
低噪聲放大器的失效會導(dǎo)致其整個接收系統(tǒng)的信號中斷。除選擇比較耐用的低噪放之外，可靠的低噪放供電應(yīng)該是降低低噪聲放大器失效率的一種有效方式。目前，流行的低噪放供電方式有利用接收機直接供電和利用LNB電源插入器供電兩種。一般來說，市場上衛(wèi)星接收機的品質(zhì)差別較大，LNB電源插入器的可靠性比普通衛(wèi)星接收機的LNB供電電源的可靠性高很多，對于衛(wèi)星廣播電視收轉(zhuǎn)站，采用專業(yè)的LNB電源插入器是以小投資獲取系統(tǒng)安全性較大提升的一個有效手段。
9結(jié)語
廣播電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)遭遇的日凌干擾、電磁環(huán)境干擾、雨雪干擾等，在當(dāng)前技術(shù)條件下都已有了相應(yīng)的應(yīng)對策略。但有效減少甚至是避免因為衛(wèi)星信號干擾產(chǎn)生的衛(wèi)星節(jié)目錯播、劣播和中斷，關(guān)鍵還需要衛(wèi)星播出人員的準(zhǔn)確判斷和正確處理，這是對衛(wèi)星播出人員的重大考驗，需要廣大衛(wèi)星播出人員具有更高的政治意識、責(zé)任意識、憂患意識和更高的綜合素質(zhì)。
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作者：楊光焰 單位：吐魯番人民廣播電臺
