SDH 傳輸技術運用于廣播電視信號傳輸的分析

◎王 杰

(貴州省廣播電視技術中心，貴州 貴陽 550001)

由于新時代發展速度加快，科學技術也在持續發展當中，而且技術水平不斷提高，在這其中發展較快的一個技術就是SDH 技術。各種新技術在廣播電視傳輸設備中獲得了廣泛運用，特別是對改進圖像的清晰度、圖像傳遞質量、增加電視節目套數等方面發揮著重要作用[1]。當今光纖、衛星等領域統統運用了SDH 技術傳輸體制，該傳輸速率高，促使傳統廣播電視信號傳輸緩慢的情況得以改變，大大增強了傳輸效率。故而，下面對廣播電視信號傳輸運用SDH 技術展開了論述。

一、SDH技術概述

(一)SDH 時代背景

SDH 傳輸概念并非是當今時代才出現的，其誕生可以追溯至20 世紀80 年代，創始者為美國貝爾通信研究所人員，也被人們稱之為同步網絡。實際上，這是經過全套分等級標準傳輸結構創立起來的，適合使用在類型多元化的經適配處理的凈負荷，也就是完了節點接口比特流中運用在電信業務的那一部分，在各種物理媒質中傳輸[2]。這一標準在20 世紀80 年代初發展成了美國數字體系的最新標準。在發展過程中，相關研究者讓SDH 發展成同時適合使用在微波、光纖燈通信技術體制當中。

(二)SDH 技術基本構成

SDH 的英文全稱就是Synchronous Digital Hierachy，中文名稱被稱之為同步數字體系。這是一種傳輸數字通信技術，可以提高傳輸效率，增強傳輸工作質量。在SDH 傳輸網內，主要是以相關網絡單元構建而成，在各種物理媒質中同步傳遞信息，結合了多種功能，比如復接功能、傳輸功能等，能統一進行網絡管理和操作，是系統化的信息網絡。除此以外，SDH 技術還可以實現網絡管理、動態維護等，促使網絡資源不會出現浪費的現象，提高資源利用率。

SDH 有統一的網絡節點NNI，如此促使過去復雜的信號變得更加簡單化，促使信號互通和傳輸、復用等過程越來越簡單。同時，其還有非常標準的信息結構登記。N 等于1、4、6 的時候，基本模塊就是STM-1、STM-4、STM6，其傳輸速率，如表1 所示。并且，其有塊狀幀結構，可以進行多種開銷比特，把其合理使用在網絡運維當中。而網絡單元為同步、分插復用器等。

表1 SDH 傳輸模塊傳輸速率

在SDH 傳輸技術當中，比較關鍵的就是網絡單元，也就是終端、分插復用器。本次針對STM-1 來說，終端復用器關鍵工作就在于把低速支路信號與155Mb/s 電信號加以整合，繼而經過GM1，也就是人們常提到的符號反轉碼變換后進去到微波傳輸系統當中，該逆程反之。分插復用器，簡言之，即為把同步復用、數字交叉鏈接相融，具有很強的分插任意支路信號的能力，有著相當高的靈活性。經過不同網絡單元構成不同形式，比方說環型網、線型應用等。

二、傳輸基本原理

SDH 傳輸技術中比較重要的一部分就是塊狀幀結構，該種結構是通過縱橫向列字節構建而成的，各個字節均有8b。全幀結構組成部分有三個，即為段開銷區、管理單元指針、凈負荷區，其中，前者用在確保網絡安全穩定運行，可以做好網絡維護管理工作，確保信息傳輸有效性；管理單元指針，即為合理運用于指示凈負荷區的信息第一字節在同步傳輸幀中的位置，如此利于接收時可以快速分離凈負荷[3]。凈負荷區主要是用于儲存用在信息業務的比熱，還有少數的是在通道管理的通道開銷字節里面運用。SDH 幀傳輸的時候，其秩序需要嚴格遵從從小到大的原則進行，將其排列成串型碼流按照秩序一一展開。各幀傳輸125s，每秒可以傳輸8 000 幀。就以STM-1 而言，每幀傳輸比特19 440b，如此一來可以充分了解到SDH 同步傳輸模塊中各個傳輸模塊的傳輸速率。

從事該行業的人均已經了解到，各種業務信號進去到SDH 幀結構，統統需要經過不同的階段，也就是映射、定位、復用階段[4]。在這里面，映射階段就是把不同傳輸速率信號用碼速加以調整，繼而放置于有關容器之中，且增加通道開銷POH 組成虛容器。定位就是指把幀相位不相同的信息整理在支路單元、管理單元，經過支路單元指針、管理單元指針方可實現。復用就是把低階通道層信號以碼速調整以后進入高階，或者是把高階通道信號以碼速調整進入復用層。將139.264Mb/s 信號至STM-1 構成而言，這幾個步驟即為：139.264Mb/s 信號先步入標準容器，經過合理調整速率輸出有關數字信號，最后進去到虛擬容器當中；增加通道開銷后輸出信號；在管理單元里面添加管理單元指針，輸出有關信號。

三、傳輸特征分析

SDH 電信傳輸使用了同步復用法、映射結構，能夠使用軟件實現高階信號和低階支路信號二者之間的一步復用，上下業務開展起來比較容易，有效簡化了交叉連接設備。

SDH 傳輸技術有著不一樣的傳輸特征，其詳細體現在如下方面：

第一，該種傳輸技術采取了同步復用法，以及有關映射結構，可以用軟件達到一步復用的目的，即高階和低階信號一步復用，上下業務要想順利開展是輕而易舉的，同時還有效簡化了有關交叉連接設施設備。

第二，將不同地區標準加以統一化，促使從前想都不敢想的國際電信互通變成了一種可能性，而且可以在一定時間段內得以實現。

第三，SDH 傳輸技術可以和PDH 相結合起來，能容納不同的業務信號。

第四，SDH 傳輸技術可以全面統一網絡接口標準，促使每個廠商的產品直接互通，不同的傳輸媒質均可以直接連接，組網十分便捷。

第五，SDH 傳輸技術在進行信息傳輸的時候，并非是隱秘的，相反其是透明的、公開化的。

第六，SDH 傳輸技術幀結構有諸多開銷比特，可以加速網絡運行速度，提升網絡運維管理能力。

四、廣播電視信號傳輸現狀

首先，維護較差，應用不到位。現階段，部分廣播電視臺對于信號傳輸缺乏一定的關注度，尤其是采買者以及監察工作者未能做好自己的工作，繼而有偷工減料的行為，直接影響到了信號傳輸穩定性以及全面性，造成信號在傳輸時常常受到波動，大大影響到了觀眾的觀影體驗感。設備維修工作人員在信號傳輸設備維修過程中，不夠仔細，未能嚴格根據相關要求或規定維護和檢修設備，甚至由于使用設備不到位導致設備使用年限減短，不能確保廣播電視有效傳播[5]。再者，被地區所限，各地區轉播技術良莠不齊，尤其是經濟滯后地區信號傳輸技術十分滯后，大大影響到了廣播電視信號的有效傳輸，經常導致觀眾對廣播電視節目的不滿，嚴重者還會投訴。

其次，被外部環境影響較大。廣播電視傳輸技術被自然界影響，信號傳輸設備以及接收設備和廣播身為媒介，居民運用的接收設備大部分暴露于室外，假設遭遇惡劣氣候情況，比如，大風、雷陣雨天氣等，其暴露于自然環境中的接收器就會被環境影響，使電視信號消失，從而直接影響到觀眾的觀影體驗。該種自然因素是無法避免的，而且是隨機性的。所以，廣播電視信號傳輸過程中，會有各種情況發生。傳統廣播電視傳輸很多運用了衛星信號傳輸技術，雖然現階段已經具備的衛星數量較多，不過不一樣的衛星產生的作用有所差別，在傳播衛星信號過程中，必須要衛星和廣播電視傳輸設備加以交互，然后由衛星把信息放還給接收設備，伴隨衛星持續更新換代，衛星發射信號有很大幾率會被新的頻段信號覆蓋，從而導致信號中斷，對廣播電視信號交互毫無益處，同時也造成信號不能有效傳輸，致使廣電信號傳輸發展受阻[6]。

五、SDH技術的運用

(一)信號來源

廣播電視信號來源通常就是經過衛星接收有關數字節目，或者是經過我國廣播電視SDH 干線網絡傳遞至前端的數字節目，又或者是本地節目源的模擬視音頻信號。

(二)信號傳輸以前的處理

在廣電信號傳輸過程中運用SDH 技術，理應先做好信號傳輸數字化處理工作，處理工作需要分成不同的步驟，比方說、量化、取樣等。取樣即為經過取樣頻率抽取輸入信號瞬時幅度值；量化即將幅度變化中的無窮多個值用有限多個值加以渠道，加強幅度值離散[7]。視頻信號數據關鍵是經過縮減圖像像素之間的有關性，實現壓縮圖像的目標，也就是把畫面里面反復出現、相對靜止的冗余信號進行有效壓縮，僅僅傳遞畫面里面靈活變化的活動部分。該優勢在于可以大大縮減視頻信號數碼率，也就是有效削弱了對傳輸容量的要求。

國內電視使用PAL 制式，亮度信號Y，色差信號R-Y，B-Y 的取樣頻率分別為13.5 和6.75MHz。這些取樣信號使用了8b 進行量化，如此一來，傳輸碼率就是216Mbps，對傳輸速率是STM-16 的SDH 設備來說，僅可以傳輸8 路視頻信號。如果要實現廣播電視信號大節目量傳輸，就需要合理處理壓縮編碼。發展到如今，多半運用MPEG-2 壓縮技術，可以把信號進行壓縮，壓縮至1.5Mbps，這樣一來就可以增加廣電節目套數。數據壓縮不到位體現在現階段壓縮信息量較大的圖像，因為需要摒棄一部分圖像信息，尤其是壓縮至2Mbps 以下的過程中，圖像馬賽克效應十分顯著，圖像在壓縮編碼以后，各個數碼對前后圖像均有很大的影響。假設傳輸過程中出現錯誤的數碼，那么接收端還原的圖像就會被直接影響到。音頻信號數據壓縮與視頻信號相同，在時域信息以及頻域信息當中，均有信息冗余的情況。人的耳朵對于信號的頻率、幅度以及時間的分辨率并非無限制的，故而只要是人的耳朵不能感受到的成分，就是不相干的部分，需要及時去除、不進行編碼與傳輸，如此削弱了數字音頻信號數碼率[8]。

接下來，經過數據壓縮視音頻基本碼流，于編碼器內通過打包處理輸出有包頭的視音頻基本碼流，然后經過傳輸復用與打包，輸出包頭傳輸碼流，此被人們稱之為TS 碼流，也就是可以經過標準ASI 接口和別的設備互相連接。以上各路編碼器輸出TS 碼流只是單節目流，假設需要多節目碼流，可以把多種來源不一的，比如MPEG-2 編碼器輸出的單節目碼流通過再復用器把數據復習接位一路多節目碼流；與此同時，復用器可以對輸入的MPTS 加以全面分析，挑選里面的1 路或者是多路TS 碼流展開復用。

(三)實際應用

廣播電視信號在SDH 網絡中傳輸常用的傳輸速率就是44.763Mbps DS3 接口，如此一來，必須要將滿足MPEG-2標準的單路編碼器輸出MPEG-2 多節目碼流與SDH 設備傳輸速率是44.763Mbps 的DS3 接口連接在一起，不過因為編碼器或者是再復用器輸出接口是ASI，與SDH 設備DS3 接口要求不相符。與此同時，兩者碼流格式不同，所以必須要在兩者之間添加合適的網絡適配器。網絡適配器輸入接口是ASI，輸出接口是DS3，適配器TX 將ASI 信號變成DS3 信號，這樣才有利于在SDH 網絡上傳輸；適配器RX 將DS3 信號變成ASI 信號，是從SDH 網絡上取的信號，有利于在本地HFC 網上給最終用戶進行傳輸。在干線傳輸過程中，上SDH 適配器需要和下SDH 適配器搭配使用，即需要采取相同一家的適配器。通過適配以后的TS 碼流，可以經過SDH設備傳輸率是44.763Mbps 的DS3 接口，接著經過SDH 映射與復用，最后可以構成STM-1 信號。

廣播電視信號儲存于SDH 幀結構凈負荷之中，故而，轉變成SDH 形式的廣播電視信號，可以經過不同物理媒質有效傳輸。

倘若使用數字電視播出方案，可以把適配器輸出TS 碼流，通過數字調制器變成對應的頻道，用戶在家內就可以使用機頂盒，就是STB 接收數字電視，也就是可以在傳統MHz 帶寬的頻道中傳輸8 套數字電視節目。如此一來，就可以提升頻譜利用率。

六、結語

綜上所述，SDH 是一種全新的傳輸技術，有一定的傳輸容量，傳輸距離較遠，傳輸質量佳，有著相當強大的網絡管理功能以及自愈性，其運用碼流再生，讓噪音持續增加，同時還是用了前向糾錯技術，確保了信號質量不變，各廠家SDH 設備可以彼此兼容，容易優化升級擴容，而且有傳輸綜合業務等優勢，其各種優勢十分適用于廣播電視信號傳輸，所以在傳輸網中運用甚廣。這種技術也可以提供多種業務接口，從而實現數據、語音、圖像有效傳輸，與網絡融合發展趨勢相符。除了廣播電視本身的業務發展，也可以提供租賃服務，增加經濟效益，給有線網絡提供應急保障。