廣播電視信號傳輸中的關鍵技術分析

張 宜

（云南廣播電視臺，云南 昆明 650000）

1 光纖通信技術

1.1 光纖通信技術原理

光纖通信是一種以光波為載體傳輸信息，以光纖為傳輸介質來實現(xiàn)信息傳輸并達到通信目的的通信技術，可以傳輸?shù)男畔ㄕZ音、圖像、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務等。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)射機（光調制設備）、光接收機（光解調設備）、光纖和各種無源光設備組成。在源端，光發(fā)射器通過模數(shù)轉換來調制信息，直接調制通常使用振幅調制方法來控制光功率，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信息（解調）。如果是長距離傳輸，則必須在通信線路的中間插入一個中繼器。實際的光纖通信系統(tǒng)通常是雙向的，因此系統(tǒng)的組成包括正向和負向的基本系統(tǒng)，每個發(fā)送端和接收端形成一個整體，稱為光收發(fā)器。在實際應用中，數(shù)字光纖通信系統(tǒng)還包括 PCM 終端設備、數(shù)字多路復用設備、光中繼器、監(jiān)視系統(tǒng)、警報系統(tǒng)和電源系統(tǒng)。

1.2 光纖通信技術在廣播電視信號傳輸中的應用

當前，在廣播電視領域，光纖被用作廣播電視信號傳輸?shù)妮d體，基于光纜的網(wǎng)絡建設是廣播電視產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展的主要方向。光纖通信技術具有容量大、抗干擾強、損耗低的優(yōu)點，在廣播電視信號傳輸過程中不受中繼噪聲的影響，在接收過程中不受信號延遲的影響，是實現(xiàn)高質量實時視頻和音頻服務的理想傳輸介質。它是實時或遠程傳輸?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，我國的有線電視網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)展迅速，擁有4萬多千米的光纖干線，國家廣播電視光纖骨干網(wǎng)基本實現(xiàn)了省、市、自治區(qū)的光纖聯(lián)網(wǎng)，同時，各級廣播電視有線網(wǎng)絡公司普遍采用光纖 /同軸電纜混合寬帶用戶網(wǎng)絡（ HFC）網(wǎng)絡結構。這種結構具有寬帶接入、程序眾多、圖像質量好、頻譜資源豐富的優(yōu)點，除了發(fā)送廣播和電視節(jié)目外，它還支持各種通信服務，為廣播電視數(shù)字業(yè)務提供了極大的便利。

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質量，而且易于實現(xiàn)雙向傳輸，能夠適應日益增長的業(yè)務需求，從而帶動了廣電雙向綜合業(yè)務網(wǎng)的發(fā)展。目前，利用光纖通信的廣電雙向網(wǎng)絡改造方案主要有 EPON+EOC、EPON+LAN 和FTTH。

2 SDH 數(shù)字技術

2.1 SDH 數(shù)字技術的概念

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

SDH 是由一套分層的標準傳輸結構組成的，它不僅是一套新的國際標準，而且是一種聯(lián)網(wǎng)原則。其核心理念是從國家統(tǒng)一電信網(wǎng)和國際互聯(lián)互通的高度建設數(shù)字傳輸網(wǎng)，不僅提供了一個國際化的框架，而且可以發(fā)展成為一個靈活、兼容、可控、可管理的標準化和智能化世界電信傳輸網(wǎng)，并且采用世界標準接口，實現(xiàn)多廠商設備環(huán)境的兼容性，在整個網(wǎng)絡上實現(xiàn)高效協(xié)調的管理和運營，實現(xiàn)靈活的組網(wǎng)和業(yè)務調度，實現(xiàn)網(wǎng)絡自愈功能，提高網(wǎng)絡資源利用率。由于維護功能的增強，大大降低了設備的運維成本。

2.2 SDH 數(shù)字技術在廣播電視信號傳輸中的應用

廣播和電視設備中的圖像編碼器與 SDH 設備的34 Mb/s（或45 Mb/s）和139.264 Mb/s 接口互連，數(shù)據(jù)和語音設備與 SDH 的2 Mb/s 接口互連設備。對該節(jié)目信號進行數(shù)字處理，以形成 139.264 Mb/s 的編碼率。壓縮后，它以 34.368 Mb/s 的速度進入 C4 容器，最后形成STM-1，程序的音頻和視頻信號存儲在STM-1的有效負載區(qū)域中，轉換后的 SDH 程序信號通過光纖或數(shù)字微波線傳輸。服務站收到節(jié)目信號后，通過解碼器和調制器將節(jié)目信號恢復到相應的頻道，并通過本地有線電視網(wǎng)和發(fā)射臺將節(jié)目信號傳送到千家萬戶。為了實現(xiàn)節(jié)目信號的安全傳輸，通常采用雙光纖雙向復用段環(huán)的自愈網(wǎng)絡結構。

目前，我國大部分省份采用 SDH 技術建設省級廣電干線網(wǎng)。例如，浙江省的光纜骨干傳輸網(wǎng)絡采用朗訊數(shù)字同步串行光傳輸設備，可以傳輸 256套高質量的廣播電視節(jié)目，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和計算機聯(lián)網(wǎng)等功能。湖北省骨干網(wǎng)采用 SDH 技術，擁有數(shù)千個網(wǎng)絡主控，網(wǎng)絡容量達到 STM-16，傳輸速率為 2.5 Gb/s。湖北國家骨干網(wǎng)主回路采用雙纖雙向復用段交換環(huán)保護。河北有線電視網(wǎng)的主要千網(wǎng)采用加拿大北方電信 SDH 光傳輸設備和微波傳輸設備，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。安徽省廣播電視光纖的省級骨干網(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)是結合環(huán)網(wǎng)和光柵的光纖網(wǎng)絡結構，采用雙纖雙向復用段保護方式，傳輸速率為2.5 Gb/s。廣東還將在 SDH 傳輸網(wǎng)絡的基礎上，使用 ATM交換網(wǎng)絡在全省引入實時視頻節(jié)目交換、計算機廣域網(wǎng)和視頻會議系統(tǒng)等業(yè)務職能。

3 衛(wèi)星傳輸技術

3.1 衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的組成

衛(wèi)星電視發(fā)射臺和衛(wèi)星電視接收臺是衛(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、錄像帶、光盤等制作。上行發(fā)射臺將接收到的節(jié)目轉換成電視信號進行傳輸，然后通過上行傳輸通道發(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）通過接收天線改變地面上行站發(fā)送的上行信號的頻率和功率，然后通過轉換器將信號發(fā)送給地面接收站。衛(wèi)星地面接收站有兩種，一種是設備較多的集體接收站，另一種是簡單的接收天線，供個人接收衛(wèi)星發(fā)射的電視信號。衛(wèi)星 TT&C 站利用遙測遙控技術跟蹤衛(wèi)星姿態(tài)，及時調整衛(wèi)星轉發(fā)器的工作狀態(tài)，通過分析衛(wèi)星接收到的遙測信號，判斷廣播衛(wèi)星系統(tǒng)的工作狀態(tài)，然后進行必要的調整，使衛(wèi)星處于更好的工作狀態(tài)。

3.2 衛(wèi)星傳輸技術在廣播電視信號傳輸中的應用

（1）項目立項平臺。節(jié)目平臺是節(jié)目播出和整合的重要組成部分，與節(jié)目采集、編碼和復用系統(tǒng)密切相關。節(jié)目采集的主要任務是對節(jié)目源信號進行處理，然后利用碼復用技術對節(jié)目進行解碼。比如視頻動態(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，國家有關部門對衛(wèi)星直播作出明確指示，大力發(fā)展機頂盒業(yè)務，讓觀眾通過《廣播電視指南》搜索收看節(jié)目，從而推動廣播電視的發(fā)展，這是國家重視農(nóng)村文化生活的重要體現(xiàn)。

（2）衛(wèi)星廣播工作。為了促進廣播電視事業(yè)的發(fā)展和掌握知識產(chǎn)權技術的核心，衛(wèi)星廣播信號的編碼需要采用國際 ABS-S 標準，使用上、中、下三種信號進行編碼，確保信號快速準確地到達電視接收機。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量的電視節(jié)目，推進我國的精神文明建設。

（3）實現(xiàn)標準的衛(wèi)星接收方式能有效保證我國衛(wèi)星廣播電視的安全性和高質量的信號傳輸。此外，在衛(wèi)星數(shù)據(jù)信號傳輸過程中，除標準模式外的“村級通信”機頂盒也可以保證我國的衛(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，需要調整接收天線以保證直播質量。

4 網(wǎng)絡IP 技術

4.1 網(wǎng)絡IP 技術的傳輸原理

IP 網(wǎng)絡系統(tǒng)將 IP 技術與傳統(tǒng) SDH 傳輸系統(tǒng)相結合，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)絡平臺上傳輸廣播電視信號，而無需創(chuàng)建單獨的傳輸系統(tǒng)。壓縮的存儲服務器文件信息作為文件發(fā)送到 IP 網(wǎng)絡系統(tǒng)，然后打包并發(fā)送到電視廣播接收器。在信息解碼中，每個音視頻文件都有自己的 IP 地址。根據(jù)網(wǎng)絡通信協(xié)議，建立了廣播電視信號傳輸系統(tǒng)，一條 IP 鏈路將正常傳播，另一條鏈路將自動故障轉移。

4.2 網(wǎng)絡IP 技術在廣播電視信號傳輸中的應用

網(wǎng)絡IP 技術在廣播電視傳輸中的應用十分理想。節(jié)目傳輸時，將信號編碼成高質量的 IP 信號流，提高廣播電視播出效率和信號傳輸能力，具有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換和遠程控制的優(yōu)點。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)目技術水平的不斷提高。讓廣播電視行業(yè)注重新技術的應用，及時更新技術，更好地適應日新月異的技術時代，不斷提高廣播電視節(jié)目的傳輸效率。此外， IP 網(wǎng)絡技術采用集成設備，維護維修方便，節(jié)約了成本。

5 結束語

在廣播電視節(jié)目中，數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮后通過一系列形式傳輸，通過提高系統(tǒng)的效率和技術的改進，可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Α?shù)字電視已成為我國廣播電視的發(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傳輸技術體系，更好地為廣播電視行業(yè)提供更先進的技術支持。