喀斯特山区高速公路调频同步广播网的设计与实践
陈秀荣 周礼坤 王斌
（贵州广播电视台 贵州 贵阳 550002）
该文已发表于《广播与电视技术》2015年1月刊
【摘 要】 在贵州喀斯特山区复杂的地形条件下，为了使高速公路沿线能同步收听调频广播节目,贵州广播电视台以公路沿线广电台站为主、通信基站为辅建设同步发射点，实施了交通广播高速公路调频同步覆盖项目，实现了高速路沿线“无缝”覆盖收听的良好效果。本文结合工程实践，阐述了我台在覆盖规划设计、发射台站选择、干扰分析处理、安全播出管理及覆盖质量分析等方面的具体做法，供业内人士参考。【关键词】喀斯特山区 高速公路 同步广播 规划设计 站点选择 安全播出1.引言
为了丰富广大驾乘人员的精神文化生活，贵州广播电视台（以下简称“我台”）从2009年起，以高速公路沿线广电系统内高山台站为主，通信基站为辅建设发射点的覆盖思路，分步规划和实施省内高速公路沿线调频同步广播网的建设，已实现了交通广播在省内近2000公里高速公路沿线“无缝”覆盖收听。贵州海拔较高，地势起伏大，地形地貌复杂，是典型的喀斯特山区。过境本省的五条国家高速贯穿了全省9个市(州)，省内高速公路以境内的国家高速路段为骨干，辐射延伸至每一个县城，沿线同步广播的覆盖难度颇高。因此，本文主要从规划设计、站点选择与布局、保障安全播出及覆盖收听效果等方面介绍我台在复杂地形条件下沿高速公路建设调频同步广播网的设计思考和实践经验。2.覆盖需求分析
我台在省内高速公路沿线建设调频同步广播网，首先是对公路沿线重要城镇或人口聚居区域的覆盖，其次是对高速公路沿线的“无缝”覆盖，做到区域覆盖和人口覆盖统筹兼顾，“以线带面”带动高速公路沿线周边区域的覆盖；根据调频同步广播行业标准GY/T 154—2000《调频同步广播系统技术规范》的要求，建设调频同步网，使覆盖区域收听质量、信号场强等达到行业标准的相关规定。即：根据ITU-R BS.412《VHF调频广播规划准则》，接收天线高度4m 时，公路沿线的覆盖场强不低于46dBμV，公路沿线城市地区不低于60 dBμV；接收天线高度10m 时，公路沿线的覆盖场强不低于54dBμV，公路沿线城市地区不低于66dBμV[1]；按照《广播节目声音质量主观评价方法和技术指标要求》（GB/T 16463-1996）采用的5分制标准对声音质量进行主观评价打分，相干区内的覆盖收听声音质量主观评价达到3.5分以上[1]。3.站点规划及干扰处理
3.1规划原则根据调频同步广播的特点，结合省内高速公路沿线地形地貌复杂的实际情况，采用小功率多布点规划调频同步广播系统，在前期规划中，遵循以下原则[2]：1）在站点选择时，应考虑尽量减少两个以上发射台站形成的重叠干扰区；重叠干扰区也就是相干区，是同步技术需要重点调试的区域，减少覆盖重叠区的跨度，可以更方便射频延时、音频延时等网络参数计算和调整，可以使相干区的覆盖效果调得更好。2）相干区尽量控制在人口密集的城镇区域之外，城镇尽量用单站点覆盖，确保城区良好的覆盖收听效果。3）高速路沿线充分考虑隧道、山脉等地形条件等对电磁波信号阻挡衰减来进行站点布局，减少相干区的同时，实现除隧道外的其他路段无缝覆盖。4）尽量提高覆盖重叠区的驻波谷点场强，以满足最低可用场强要求。3.2干扰分析及处理在规划调频广播覆盖时，要考虑与其他调频、电视业务和非广播业务相互间的干扰，其中，与其他台调频广播的同、临频干扰情况最为常见。出现同频、邻频干扰情况时，我台采取与其他播出单位协商修改频率的办法，由我台请广播电视规划院为其计算出新的频率，并按程序报行政管理部门审批，得到批复的新频率后与其进行置换，再实施我台同步广播发射站点建设工作；若不在同一覆盖区域但仍有可能对另一发射台的播出频率造成干扰的情况，由我台在安装发射系统时采取降低功率、安装反射板等调整天线场形及方向的技术措施予以解决。比如，我台在规划交通广播调频同步网时，同步频率FM95.2MHz就与大方县转播的中央二套频率FM95.2MHz同频、与赤水市自办频率FM95.1MHz临频等，均通过频率置换的方式得到解决[3]。对需要协商改频的同步规划方案，由于工作周期长，协调难度也比较大。需要提前谋划，早做准备，并请求行政管理部门支持，争取尽快完成新频率报批（或现有频率置换）的手续，才有利于覆盖工程的顺利开展。3.3发射点规划布局与覆盖区域根据省内现有高速公路的状况，我台交通广播高速公路调频同步网计划分两期建设同步发射点120个，覆盖包括兰海、沪昆、汕昆、杭瑞、夏蓉等5条国家高速在贵州境内约2400公里的路段；覆盖省内水黄、贵毕、毕威、遵赤、思剑、晴兴、玉铜、贵开、贵惠等9条公路约1100公里的路段；同时覆盖包括贵阳、遵义、安顺、毕节、六盘水、铜仁、黔西南、黔南、黔东南等9个市（州）高速公路沿线的66个县级以上城市。目前一期工程已规划建设同步发射点50个，覆盖包括兰海高速、沪昆、杭瑞高速等3条国家高速在贵州境内约1200公里的路段；覆盖省内从贵阳到毕节、毕节至赫章、仁怀至赤水、贵阳至开阳、贵阳至惠水等5条公路以及兴义、水城两地总共超过800公里的路段；覆盖包括全省9个市（州）高速公路沿线的35个县级以上城市。4.同步发射台站的选择思路
在规划我台调频同步广播网的建设项目时，发射站点的选择以高速公路沿线广电系统内高山台站为主，沿线通信基站为辅进行补充覆盖的思路。4.1以广电发射台为主的原因1）大多城区附近的高山上，相对地势较高，对于人口集中的城镇区域有良好的覆盖收听效果，并能兼顾城镇附近公路沿线的覆盖。2）台站机房条件较好，包括通风、散热、电源、防（避）雷的硬件设施等完备有效，有利于设备长期不间断运行。3）大多数台站都有专业人员值守，能有效保障安全播出和处理常见故障。4）多数台站通公路，交通比较便利，对设备运输、安装、调试以及后期维护工作都有利。4.2以公路沿线通信基站为辅的考虑因素由于同步网是采用小功率发射机进行覆盖，只利用广电高山台站难以实现相邻县城之间高速公路的无缝覆盖。因此，我台与省内联通、移动等通信企业合作，在高速公路覆盖的盲区内寻找合适的通信基站，搭建调频同步广播的发射系统，实现对公路盲区的有效覆盖。在选择和使用通信站时，主要考虑以下几个方面因素：1）相邻台站之间应保持合理距离，尽量减少台站之间的覆盖重叠，只要保障高速公路收听盲区的覆盖即可。2）基站高度适中，基站位置太高干扰面太大，位置太低覆盖面太小。3）尽量选择机房面积大，有围墙，有落地通信塔的基站。以确保有足够的空间安装设备。4）机房通风散热条件、防雷避雷设施是否完好。5）供配电系统稳定性、功率容量等。6）满足相应路段覆盖需要的前提下，发射功率应小于广电台站内的发射功率，以减少和临近台站的相干区。由于通信基站自身的局限性，存在诸多的安全播出隐患，必须要采取相应的措施保障安全播出。5.保障安全播出的思考与实践
5.1安全播出的隐患及保障措施分析调频同步广播网发射台站多，所使用的通信基站都是处于无人值守的野外山头，机房比较封闭，安防、避雷、电源、散热等方面设施条件有限，雷击、停电、被盗甚至被破坏的情况都时有发生；大部分县级广电发射台站的值守的技术力量也很薄弱，部分台站甚至只有保卫人员值守，安全播出隐患较大。因此，我台编制同步广播网建设的技术方案时，就考虑了保障同步广播网安全播出技术措施和管理方案，一方面使用防插播技术杜绝非法信号破坏，搭建远程监控管理系统，实现对所有台站的及时有效管理；另一方面考虑到使用的通信机房环境恶劣，配电系统均使用了稳压电源和三级防雷模块，同时使用环境监控设备以掌握机房的温度、湿度、烟雾以及市电电压等数据。5.2同步网的防插播应用所谓防插播，就是要防止非法信号插入发射系统进行播出，使发射系统设备能对正常信号和非法插入信号进行识别区分并做出相应动作，阻断非法信号的传输并做出报警。具体做法是运用数字水印技术在编码端对数字音频码流插入水印；在解码端对码流中的水印进行验证，如果验证不通过则关断音频或者切换等相应操作[4]，系统结构如图1所示。图1.防插播系统结构图
5.3远程管理系统从安全播出和管理需要的角度出发，建立调频同步广播网远程监控管理系统。实现对同步发射台站工作数据的实时采集，对台站工作状态的实时控制和故障报警状态的及时处理，以提高发射台站管理的安全性、及时性、可控性，保障安全播出。系统设计的总体思路是利用GPRS的APN网络技术，在同步发射台站通过无线APN专网固定IP接入方式接入监控服务器，服务器通过APN专线接入监控系统，在服务器端通过监控网络对所有站点数据进行采集和存储；客户端接入服务器端后，获取各个站点的设备状态数据，实现对站点设备的监控[4]。系统结构图如图2所示。图2.监控系统网络结构图
5.4 后期运维管理从2009年开始在高速公路沿线进行调频同步覆盖建设工作以来，随着同步发射站点不断增加，我们一直在思考和探索如何高效、及时地处理同步网的各种故障，保障同步网安全、稳定地运行。目前实施的保障方案如下：1）技术保障制定系统详细的运维管理技术规范和应急处理预案，在日常的维护工作中不断地总结完善，使技术方案和保障措施更加符合运维管理工作的实际。2）人才保障组建专门的技术队伍，加强技术人员的培训和考核力度，不断地增强应急处置水平。同时，实行“专人专管”，即将运维团队分成不同的小组，将覆盖区域切割后分给不同的小组，各小组再将责任区域内的发射站点分给小组人员。团队负责人负责协调各小组的工作，小组长负责统筹安排小组人员的工作，既有责任明晰的分工，又有相互配合的协作。3）设备管理每年购置一定数量的备品备件，确保维护工作及时有序地开展。所有设备录入设备动态登记管理库（自行研发的管理软件），责任人员要负责站点故障设备的维修、返修、维护及登记工作；能随时查询、跟踪每一台设备的信息。4）考核管理按规定考核各个发射站点开机率，故障响应时间，恢复处理时间等，落实在绩效分值化考核管理中，对维护人员进行严格考核。6. 覆盖质量分析
2013年，我台组织实施了交通广播省内高速公路沿线调频同步网一期工程50个发射站点的安装和调试。经过一年多的运行，系统设备工作稳定，覆盖收听效果良好。6.1场强与收听效果场强测试使用了车载场强测试仪在覆盖路段进行移动测试，测试设备接入了GPS定位天线和调频广播的接收天线，并将天线置于车顶，调频接收天线离地面高度约为4米，测试过程中场强数据和坐标数据同时测量并自动保存，导出测试数据后坐标数据在地图软件中形成连续直观的场强图。图3.交通广播高速公路调频同步网（一期）站点分布及覆盖场强图
图3所示为交通广播高速公路调频同步网（一期）工程项目站点分布及大部分路段的覆盖场强图。将测试数据导入相应的分析软件计算得出，交通广播高速路调频同步网除了“隧道”路段以外，其他路段的场强值均大于50dBμV；公路沿线城市城区的覆盖场强均大于60dBμV。城区附近的广电发射台为城区人口提供了优质的覆盖，主观收听评价可达5分；公路沿线相干区收听效果良好，没有明显的干扰路段，总体收听效果主观评价可达3.5分以上。达到了区域覆盖和人口覆盖统筹兼顾，“以线带面”带动高速公路沿线周边区域覆盖的目的。6.2隧道盲区分析我们知道，调频段电磁波的波长较长，绕射能力较差，靠隧道外发射台的信号不能实现对隧道的有效覆盖。然而，贵州的高速公路隧道多而长，对这些隧道进行调频覆盖需要投入的资金特别大，同时考虑到覆盖高速路隧道的经济效益和社会效益都不明显，故我台现阶段高速公路调频同步网的建设没有考虑隧道覆盖的投入。因此，我台建设的交通广播高速公路调频同步网存在隧道收听盲区。
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