廣播電視信號(hào)傳輸中的關(guān)鍵技術(shù)分析

張 宜

（云南廣播電視臺(tái)，云南 昆明 650000）

1 光纖通信技術(shù)

1.1 光纖通信技術(shù)原理

光纖通信是一種以光波為載體傳輸信息，以光纖為傳輸介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳輸并達(dá)到通信目的的通信技術(shù)，可以傳輸?shù)男畔ㄕZ(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)等。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)射機(jī)（光調(diào)制設(shè)備）、光接收機(jī)（光解調(diào)設(shè)備）、光纖和各種無(wú)源光設(shè)備組成。在源端，光發(fā)射器通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換來(lái)調(diào)制信息，直接調(diào)制通常使用振幅調(diào)制方法來(lái)控制光功率，發(fā)出的光波將信息發(fā)送到接收端，光接收器從光波中檢測(cè)信息（解調(diào)）。如果是長(zhǎng)距離傳輸，則必須在通信線路的中間插入一個(gè)中繼器。實(shí)際的光纖通信系統(tǒng)通常是雙向的，因此系統(tǒng)的組成包括正向和負(fù)向的基本系統(tǒng)，每個(gè)發(fā)送端和接收端形成一個(gè)整體，稱為光收發(fā)器。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字光纖通信系統(tǒng)還包括 PCM 終端設(shè)備、數(shù)字多路復(fù)用設(shè)備、光中繼器、監(jiān)視系統(tǒng)、警報(bào)系統(tǒng)和電源系統(tǒng)。

1.2 光纖通信技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用

當(dāng)前，在廣播電視領(lǐng)域，光纖被用作廣播電視信號(hào)傳輸?shù)妮d體，基于光纜的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是廣播電視產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的主要方向。光纖通信技術(shù)具有容量大、抗干擾強(qiáng)、損耗低的優(yōu)點(diǎn)，在廣播電視信號(hào)傳輸過(guò)程中不受中繼噪聲的影響，在接收過(guò)程中不受信號(hào)延遲的影響，是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量實(shí)時(shí)視頻和音頻服務(wù)的理想傳輸介質(zhì)。它是實(shí)時(shí)或遠(yuǎn)程傳輸?shù)闹饕绦騻鬏敺椒ǎ殉蔀閿?shù)字電視和廣播公司數(shù)據(jù)的最可靠傳輸鏈路。

目前，我國(guó)的有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展迅速，擁有4萬(wàn)多千米的光纖干線，國(guó)家廣播電視光纖骨干網(wǎng)基本實(shí)現(xiàn)了省、市、自治區(qū)的光纖聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)，各級(jí)廣播電視有線網(wǎng)絡(luò)公司普遍采用光纖 /同軸電纜混合寬帶用戶網(wǎng)絡(luò)（ HFC）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有寬帶接入、程序眾多、圖像質(zhì)量好、頻譜資源豐富的優(yōu)點(diǎn)，除了發(fā)送廣播和電視節(jié)目外，它還支持各種通信服務(wù)，為廣播電視數(shù)字業(yè)務(wù)提供了極大的便利。

隨著數(shù)字電視的日益普及，電視不僅提供單向的信息接收，而且朝著雙向互動(dòng)的方向發(fā)展。利用光纖傳輸廣播電視不僅大大提高了信號(hào)質(zhì)量，而且易于實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，能夠適應(yīng)日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求，從而帶動(dòng)了廣電雙向綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的發(fā)展。目前，利用光纖通信的廣電雙向網(wǎng)絡(luò)改造方案主要有 EPON+EOC、EPON+LAN 和FTTH。

2 SDH 數(shù)字技術(shù)

2.1 SDH 數(shù)字技術(shù)的概念

SDH 是同步數(shù)字體系的簡(jiǎn)稱，是一種數(shù)字傳輸?shù)南到y(tǒng)協(xié)議， ITU-T（以前稱為 CCITT）對(duì)其進(jìn)行了重新定義，并根據(jù)貝爾通信學(xué)院提出的同步光網(wǎng)絡(luò)（SONET）概念在 1988年將其命名為 SDH，該技術(shù)已成為適用于光纖、微波、衛(wèi)星和其他傳輸方式的通用技術(shù)系統(tǒng)。

SDH 是由一套分層的標(biāo)準(zhǔn)傳輸結(jié)構(gòu)組成的，它不僅是一套新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，而且是一種聯(lián)網(wǎng)原則。其核心理念是從國(guó)家統(tǒng)一電信網(wǎng)和國(guó)際互聯(lián)互通的高度建設(shè)數(shù)字傳輸網(wǎng)，不僅提供了一個(gè)國(guó)際化的框架，而且可以發(fā)展成為一個(gè)靈活、兼容、可控、可管理的標(biāo)準(zhǔn)化和智能化世界電信傳輸網(wǎng)，并且采用世界標(biāo)準(zhǔn)接口，實(shí)現(xiàn)多廠商設(shè)備環(huán)境的兼容性，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)高效協(xié)調(diào)的管理和運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)靈活的組網(wǎng)和業(yè)務(wù)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自愈功能，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。由于維護(hù)功能的增強(qiáng)，大大降低了設(shè)備的運(yùn)維成本。

2.2 SDH 數(shù)字技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用

廣播和電視設(shè)備中的圖像編碼器與 SDH 設(shè)備的34 Mb/s（或45 Mb/s）和139.264 Mb/s 接口互連，數(shù)據(jù)和語(yǔ)音設(shè)備與 SDH 的2 Mb/s 接口互連設(shè)備。對(duì)該節(jié)目信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，以形成 139.264 Mb/s 的編碼率。壓縮后，它以 34.368 Mb/s 的速度進(jìn)入 C4 容器，最后形成STM-1，程序的音頻和視頻信號(hào)存儲(chǔ)在STM-1的有效負(fù)載區(qū)域中，轉(zhuǎn)換后的 SDH 程序信號(hào)通過(guò)光纖或數(shù)字微波線傳輸。服務(wù)站收到節(jié)目信號(hào)后，通過(guò)解碼器和調(diào)制器將節(jié)目信號(hào)恢復(fù)到相應(yīng)的頻道，并通過(guò)本地有線電視網(wǎng)和發(fā)射臺(tái)將節(jié)目信號(hào)傳送到千家萬(wàn)戶。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)目信號(hào)的安全傳輸，通常采用雙光纖雙向復(fù)用段環(huán)的自愈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

目前，我國(guó)大部分省份采用 SDH 技術(shù)建設(shè)省級(jí)廣電干線網(wǎng)。例如，浙江省的光纜骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)采用朗訊數(shù)字同步串行光傳輸設(shè)備，可以傳輸 256套高質(zhì)量的廣播電視節(jié)目，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)等功能。湖北省骨干網(wǎng)采用 SDH 技術(shù)，擁有數(shù)千個(gè)網(wǎng)絡(luò)主控，網(wǎng)絡(luò)容量達(dá)到 STM-16，傳輸速率為 2.5 Gb/s。湖北國(guó)家骨干網(wǎng)主回路采用雙纖雙向復(fù)用段交換環(huán)保護(hù)。河北有線電視網(wǎng)的主要千網(wǎng)采用加拿大北方電信 SDH 光傳輸設(shè)備和微波傳輸設(shè)備，傳輸能力為 STM-16，傳輸速率為 2.5 Gb/s，采用雙纖自愈環(huán)和 128QAM 微波技術(shù)。安徽省廣播電視光纖的省級(jí)骨干網(wǎng)采用 2.5 Gb/s SDH 系統(tǒng)，采用雙環(huán)單線系統(tǒng)。廣東有線電視千線網(wǎng)是結(jié)合環(huán)網(wǎng)和光柵的光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用雙纖雙向復(fù)用段保護(hù)方式，傳輸速率為2.5 Gb/s。廣東還將在 SDH 傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，使用 ATM交換網(wǎng)絡(luò)在全省引入實(shí)時(shí)視頻節(jié)目交換、計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)和視頻會(huì)議系統(tǒng)等業(yè)務(wù)職能。

3 衛(wèi)星傳輸技術(shù)

3.1 衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的組成

衛(wèi)星電視發(fā)射臺(tái)和衛(wèi)星電視接收臺(tái)是衛(wèi)星電視的主要組成部分。節(jié)目可以由衛(wèi)星系統(tǒng)本身、專用節(jié)目制作單元、視頻信號(hào)、錄像帶、光盤等制作。上行發(fā)射臺(tái)將接收到的節(jié)目轉(zhuǎn)換成電視信號(hào)進(jìn)行傳輸，然后通過(guò)上行傳輸通道發(fā)送給電視衛(wèi)星或通信衛(wèi)星。電視廣播衛(wèi)星（或通信衛(wèi)星）通過(guò)接收天線改變地面上行站發(fā)送的上行信號(hào)的頻率和功率，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)發(fā)送給地面接收站。衛(wèi)星地面接收站有兩種，一種是設(shè)備較多的集體接收站，另一種是簡(jiǎn)單的接收天線，供個(gè)人接收衛(wèi)星發(fā)射的電視信號(hào)。衛(wèi)星 TT&C 站利用遙測(cè)遙控技術(shù)跟蹤衛(wèi)星姿態(tài)，及時(shí)調(diào)整衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的工作狀態(tài)，通過(guò)分析衛(wèi)星接收到的遙測(cè)信號(hào)，判斷廣播衛(wèi)星系統(tǒng)的工作狀態(tài)，然后進(jìn)行必要的調(diào)整，使衛(wèi)星處于更好的工作狀態(tài)。

3.2 衛(wèi)星傳輸技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用

（1）項(xiàng)目立項(xiàng)平臺(tái)。節(jié)目平臺(tái)是節(jié)目播出和整合的重要組成部分，與節(jié)目采集、編碼和復(fù)用系統(tǒng)密切相關(guān)。節(jié)目采集的主要任務(wù)是對(duì)節(jié)目源信號(hào)進(jìn)行處理，然后利用碼復(fù)用技術(shù)對(duì)節(jié)目進(jìn)行解碼。比如視頻動(dòng)態(tài)編碼，從500 kb/s 到10 Mb/s 不等，為大眾提供優(yōu)美的節(jié)目。同時(shí)，國(guó)家有關(guān)部門對(duì)衛(wèi)星直播作出明確指示，大力發(fā)展機(jī)頂盒業(yè)務(wù)，讓觀眾通過(guò)《廣播電視指南》搜索收看節(jié)目，從而推動(dòng)廣播電視的發(fā)展，這是國(guó)家重視農(nóng)村文化生活的重要體現(xiàn)。

（2）衛(wèi)星廣播工作。為了促進(jìn)廣播電視事業(yè)的發(fā)展和掌握知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的核心，衛(wèi)星廣播信號(hào)的編碼需要采用國(guó)際 ABS-S 標(biāo)準(zhǔn)，使用上、中、下三種信號(hào)進(jìn)行編碼，確保信號(hào)快速準(zhǔn)確地到達(dá)電視接收機(jī)。壓縮電視節(jié)目生成頻道代碼，利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸，向接收方傳輸數(shù)據(jù)，有助于確保觀眾接收高質(zhì)量的電視節(jié)目，推進(jìn)我國(guó)的精神文明建設(shè)。

（3）實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星接收方式能有效保證我國(guó)衛(wèi)星廣播電視的安全性和高質(zhì)量的信號(hào)傳輸。此外，在衛(wèi)星數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸過(guò)程中，除標(biāo)準(zhǔn)模式外的“村級(jí)通信”機(jī)頂盒也可以保證我國(guó)的衛(wèi)星廣播電視的安全性。另外，直播衛(wèi)星的接收需要考慮各種條件和環(huán)境因素，需要調(diào)整接收天線以保證直播質(zhì)量。

4 網(wǎng)絡(luò)IP 技術(shù)

4.1 網(wǎng)絡(luò)IP 技術(shù)的傳輸原理

IP 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將 IP 技術(shù)與傳統(tǒng) SDH 傳輸系統(tǒng)相結(jié)合，具有較高的傳輸容量、傳輸速度和穩(wěn)定性，它可以直接在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上傳輸廣播電視信號(hào)，而無(wú)需創(chuàng)建單獨(dú)的傳輸系統(tǒng)。壓縮的存儲(chǔ)服務(wù)器文件信息作為文件發(fā)送到 IP 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，然后打包并發(fā)送到電視廣播接收器。在信息解碼中，每個(gè)音視頻文件都有自己的 IP 地址。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，建立了廣播電視信號(hào)傳輸系統(tǒng)，一條 IP 鏈路將正常傳播，另一條鏈路將自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移。

4.2 網(wǎng)絡(luò)IP 技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)IP 技術(shù)在廣播電視傳輸中的應(yīng)用十分理想。節(jié)目傳輸時(shí)，將信號(hào)編碼成高質(zhì)量的 IP 信號(hào)流，提高廣播電視播出效率和信號(hào)傳輸能力，具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程控制的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)為廣播電視節(jié)目傳輸效率非常高，提高了觀眾觀看效率，有利于廣播電視節(jié)目技術(shù)水平的不斷提高。讓廣播電視行業(yè)注重新技術(shù)的應(yīng)用，及時(shí)更新技術(shù)，更好地適應(yīng)日新月異的技術(shù)時(shí)代，不斷提高廣播電視節(jié)目的傳輸效率。此外， IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采用集成設(shè)備，維護(hù)維修方便，節(jié)約了成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

在廣播電視節(jié)目中，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)壓縮后通過(guò)一系列形式傳輸，通過(guò)提高系統(tǒng)的效率和技術(shù)的改進(jìn)，可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Α?shù)字電視已成為我國(guó)廣播電視的發(fā)展的主流，為了保證行業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展，需要不斷探索與豐富信號(hào)傳輸技術(shù)體系，更好地為廣播電視行業(yè)提供更先進(jìn)的技術(shù)支持。