省臺CMMB信源數字微波傳輸應用方案探討

黃曉武，吳 鴻

（四川省廣播電視發射傳輸中心，四川 成都 610017）

1 引言

目前，四川省已開通18個二級城市的CMMB覆蓋和省級的BOSS系統。從全國省級CMMB信源傳輸的方式來看，幾乎都采用了省廣電光網進行傳送。根據實際情況，四川省首次采用了廣電SDH/PDH數字微波網進行全省的CMMB信源傳輸，達到了各項技術要求和實際效果。

2 省臺CMMB信源微波傳輸方式

隨著通信技術和互聯網的發展，網絡上層業務和應用類型的增加，以太網IP數據包是目前數據傳輸的主要載體，將IP包通過SDH/PDH光網和微波網，即Ethernet over SDH（EoS）進行傳輸，如何保證傳輸的高效、安全、靈活成為廣電、電信業研究的熱點問題。

由于IP幀的突發性和不定長與要求嚴格同步的SDH幀有很大區別，因而需要用鏈路層適配協議封裝IP包，速率適配，再映射到指定的SDH幀凈負荷區進行傳輸。在接收端，通過解映射、解封裝恢復出IP包。EoS技術主要有IP包的封裝技術、虛級聯映射技術等。

1）封裝技術。對IP包封裝主要完成識別幀的起始字節和結束字節，即幀劃分；將“突出”、“間歇”的IP包變成流暢的連續數據流；增加一定的糾錯能力。EoS對IP幀封裝的主流封裝協議有通用成幀規程（Genenric Framing Procedure，GFP）和 SDH 鏈路接入規程（Link Access Procedure-SDH，LAPS）。這兩種數據鏈路層協議都是面向非連接的，采用固定時隙封裝方式，都經過CRC校驗和X43+1多項式擾碼處理，實現可靠透傳。封裝協議LAPS（ITU-TX.86）是HDLC類協議改進的一種，同PPP協議非常相似，只支持點對點工作，LAPS幀不需要字節填充。封裝協議GFP（ITU-TG.7041-2001）是簡化數據鏈路（Simple Data Link，SDL）協議的改進型，與LAPS 相比較為復雜，不需要起始、結束標示符。具備低延遲的傳輸與處理能力，更適合處理實時業務和塊狀編碼的信號和高速廣域網的應用。封裝后各種協議幀的長度將直接影響傳輸性能，幀長越長，出現錯幀的可能性越大，出現誤比特的概率就越大，當幀擴展為原長度的2倍時，丟包率將增加約2倍，惡化了透傳性能。但由于短幀包含的幀頭及幀的間隔包比較多，因此長幀的吞吐量（在無幀丟失的情況下，實際可傳送數據的最大帶寬）效率高于短幀，通過實驗，在短幀情況下，LAPS和GFP性能相差不多，但在長幀情況下，GFP的傳輸性能明顯優于LAPS。

2）虛級聯（VCAT）技術。級聯是SDH的重要特性之一，級聯是通過把多個虛容器（VC）按要求組合起來，形成一個仍然保持比特序列完整性的單個更大的容器來使用。級聯分為連續（相鄰）級聯和虛級聯，連續級聯在整個傳輸過程中保持占用一個連續的帶寬，而虛級聯先將連續的帶寬拆分為多個獨立的VCS，各獨立的VCS分別傳送，在接收側重新組合為連續帶寬。鏈路容量調整方案為LCAS（ITU-TG.7042/Y.1305），它提供了一種虛級聯鏈路首端和末端的適配功能，也支持單向控制虛級聯組VCG中VC成員的數量，即減少和恢復虛容器的數量而不損傷帶寬。達到傳輸帶寬匹配和動態分配管理的目的。在n STM-1帶寬內，虛容器VC-4/3/2可形成不同的虛級聯組VCG，形成邏輯上內部各自獨立通道，傳送不同節目包。STM-1幀中的最小顆粒為VC-12，最多可達63個VC-12的級聯。虛級聯技術提供了靈活的帶寬動態分配，克服了帶寬不匹配的浪費現象，提高了帶寬利用率。

3 四川省SDH數字微波多業務傳輸平臺

利用EoS技術將語音、視頻、數據等多種業務統一到SDH平臺上傳輸，同時將以太網的二層交換靈活性和資源優化能力與現有SDH傳輸網相結合，從而得到一種高速、經濟的數據接入解決方案，達到成本低廉、性價比高、組網強、可擴展的多業務平臺（Multi-Service Transport Platform，MSTP）。MSTP基本模式如圖1所示。

四川省MSTP選用以色列ECI通訊公司生產的BG-40型產品，該產品將SDH系統的復用器、數字交叉連接器（DXC）、WDM終端、網絡二層交換機等多個獨立設備集成在一個2U的子架中，采用EoS技術將各種業務的公共部分統一集合在一起處理，其結構由OSI的7層協議簡化至接入層、傳輸層、控制層、應用層4層協議，達到了結構扁平化，一套設備解決了所有業務的接入、交換和傳送，降低了網絡建設成本，維護方便。BG-40原理如圖2所示。

以CMMB信源傳輸為例分述如下：

1）輸入接口級（接入層）

實現語音、視頻和數據等業務的綜合接入和匯聚。支持TDM和具有動態的ATM業務，提供的基本配置有16路EoS內部接口和8路10/100 Base-T接口，任一接口支持EPL，EVPL，EPLAN和EVPLAN業務，并具有QoS保證。2個千兆以太網口、8個E2接口、模塊化設計可配置業務擴展卡和相關業務子卡，2路相同組播地址的CMMB IP信源分別接入不同的10/100 Base-T接口，其他接口可接入不同的電視信源，廣播信源可通過8個E1接口傳送。另外還留有SDH光/電、PDH和PCM接口。

2）分配處理級（傳輸、控制層）

該級主要完成對業務的靈活配置和處理。具有高效的帶寬利用率，內置DXC1/0功能，可根據業務量實現VC-12/VC-3/VC-4高低階虛級聯和2層交換，實現中等容量高低階交叉矩陣，包括VC-12，VC-3，VC-4級別的交叉連接，最大為16個VC-4無阻塞、全交叉矩陣。VC的最小顆粒為VC-12，并保證每路輸出達到電信級QoS。EoS封裝協議GFP/LAPS可選，高低階VC虛級聯支持LCAS協議，可對二層以太網交換配置VLAN。

3）應用層

2路CMMB信源通過SDH微波干線傳輸進入用戶端的MSTP BG-40，經過與發送端BG-40相反過程：去擾碼、CRC錯誤檢驗、去除LAPS特定的字節即解映射、解封裝，恢復兩路CMMB IP信源，送至PDH微波的10/100 Base-T/E1協議轉換器入口，或送至CMMB發射機入口。

BG-40是一個靈活的多業務傳送平臺，可應用于各種配置方式。其突出的優勢和特點體現為：1）根據需求逐步提升業務容量。可非常方便地增加STM-1接口數量，實現從STM-1到STM-4的升級；2）子波長疏導（grooming）功能提高了光纖的利用率以及傳輸不同類型業務時的效率；3）直接提供PCM業務接口以及DXC1/0交叉連接功能，方便各種專網的建設和維護；4）多個ADM和完全低階交叉連接的功能使得BG-40可以作為理想的解決方案提供給用戶，以部署靈活的網絡拓撲，如環狀、網狀、星型等。

MSTP在應用中遇到的問題有：由于帶寬利用率目前仍以SDH為核心，以VC-12的整數倍捆綁各種VC-3/4虛容器來匹配帶寬，因此無法根據實際傳輸流量進行動態調整；同時需要封裝、映射復雜的鏈路層協議來完成適配，增加了開銷，占用了帶寬，降低了傳輸效率；沒有建立統一的網管和鏈路層各種協議，目前還無法實現不同設備的MSTP之間的互聯互通。

4 四川省CMMB信源數字微波傳輸系統應用技術方案

4.1 PDH數字微波應用技術特點

該工程使用桂林南方通信設備工程公司研制開發的高性價比的第三代Smart系列PDH數字微波設備，其主要技術特征有：1）傳輸容量為45 Mbit/s；2）采用QPSK調制方式，增加了擴捕電路，極大提高了捕捉帶寬，從而提高了設備的穩定性與可靠性；3）對基帶處理采用了數字濾波滾降技術，滾降系數可達到0.35；4）率先在PDH領域采用前向糾錯（FEC）技術，有效降低了接收信號的誤碼率，可提高6 dB的接收門限電平；5）具有完整的勤務及監控系統。

4.2 PDH數字微波傳輸CMMB信源系統

本工程采用Ethernet over PDH（EoPDH）技術和標準。EoPDH與EoS相類似，也要首先對IP進行封裝、映射、容器/虛容器的級聯或虛級聯、工作帶寬匹配或動態調整、QoS管理、利用VLAN技術建立虛通道等。其主要技術特征有：1）IP 封裝協議 GFP-F（G.7041）；2） VCAT虛級聯和LCAS鏈路容量調整方案（G.7042）；3）Ethernet到n E1的映射采用G.7043建議；4）Ethernet到單E1的映射采用G.8040建議。

該PDH數字微波傳輸系統支持基于端口的VLAN劃分，可提供8個共享式10/100 Base-T以太網接口，同時也支持G.703協議接口。

4.3 四川省CMMB信源微波傳輸應用方案簡介

四川省廣電的SDH數字微波專網共有44個站點，2 200多千米，采用多業務平臺，傳輸容量為2×155 Mbit/s。將中央CMMB、四川CMMB相同組播地址不同內容的2路IP信號，通過2路IP光纖設備送到微波機房MSTP上不同的2路10/100 Base-T入口，經過MSTP系統對不同的2路IP CMMB信源進行IP封裝，映射轉換成SDH的幀格式，進入SDH微波信道機，通過SDH數字微波干線網傳輸至用戶端的MSTP系統，經過解映射、解封裝，還原出2路CMMB不同的IP信源，進入PDH微波系統10/100 Base-T/8E1協議轉換器，經過IP封裝、映射轉換成PDH的幀格式，進入PDH微波信道機傳送到終端用戶8E1/10/100 Base-T協議轉換器（適配器）入口，經過解映射、解封裝輸出中央CMMB和四川CMMB兩路IP信源，送入CMMB發射機IP交換機入口。四川省數字微波骨干網拓撲圖和第一期CMMB站點分布圖如圖3所示。

4.4 四川省CMMB信源數字微波傳輸架構（見圖4）

CMMB發射站點信號來源有3個途徑：中央四套CMMB節目及數據信號，主用在CMMB發射點經鑫諾3號衛星下行，備用經過SDH微波網傳送；省節目信號經省SDH微波骨干網傳輸；市節目信號經H.264編碼器進行音/視頻編碼后，至交換機。圖中虛線為返傳監控信號流程線。

4.5 CMMB信源傳輸應用方案特點

應用EoS和EoPDH技術，在SDH和PDH微波傳輸系統中直接進行IP兩路同組播地址不同內容的CMMB信源透傳，并且構建了CMMB全網監控系統在全國尚屬首次，為廣電微波網承載IP業務成功搭建了實驗平臺。該平臺環節少而簡潔，達到了傳輸結構扁平化。整個工程投資少、見效快；投入的設備具有兼容性和擴展性，如PDH微波設備、10/100 Base-T/E1協議轉換設備等；充分挖掘了廣電微波網現有資源和傳輸能力，特別是PDH微波的靈活運用，將為今后城市補點組建CMMB單頻網發揮其特有的優勢，在“三網融合”的進程中，為廣電整合有線、無線傳輸網提供了寶貴的可借鑒的成功范例。

5 小結

盡管目前全國CMMB實際覆蓋速度與當初規劃有一定差距，但其技術層面和宏觀層面都處于良好的發展態勢。隨著國家強力推進“三網融合”的國家信息化發展戰略目標，一定要充分整合內部資源，用好用活廣電系統這張有線、無線傳輸網，為廣電的事業建設和產業發展提供強有力的支撐。