視頻傳輸技術(shù)分析

陳戰(zhàn) 2004/08/23

　　隨著Internet的不斷發(fā)展，人們希望在網(wǎng)上傳送更多的多媒體信息。視頻信號(hào)的傳輸是多媒體信息傳輸?shù)暮诵�。視頻信號(hào)在計(jì)算機(jī)終端播放已不成問題，關(guān)鍵問題在于信號(hào)的壓縮及傳輸技術(shù)。例如，傳輸MPG－1方式的普通電視信號(hào)，要求速率為120～140kbit/s；傳輸相當(dāng)于S－VSH的MPG－2電視信號(hào)，要求500kbit/s的速率；傳輸雙工或更高質(zhì)量的信號(hào)，對(duì)帶寬的要求還要高。另外，視頻傳輸對(duì)延遲及延遲抖動(dòng)要求較高。所以，視頻傳輸不但要有較寬的帶,還要有較好的穩(wěn)定性和可伸縮性。

1．電話線傳輸視頻信息

　　用電話系統(tǒng)傳輸視頻信號(hào)，主要應(yīng)用的是各種數(shù)字用戶線路xDSL技術(shù)。它提供一種直接接入Internet方案的不中斷服務(wù)。按照ITU G.902定義，接入網(wǎng)由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間一系列傳送實(shí)體（如網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和傳輸設(shè)施等）組成，是能為電信業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)提供所需傳輸能力的實(shí)施系統(tǒng)，可經(jīng)由管理接口（Q3）配置和管理。它實(shí)際上是本地局與用戶設(shè)備間的信息傳送實(shí)施系統(tǒng)，可以部分或全部替代傳統(tǒng)的用戶本地線路，含復(fù)用、交叉連續(xù)和傳輸?shù)裙δ�。原則上，接入網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)的SNI和UNI的類型、數(shù)目沒有限制。整個(gè)通信網(wǎng)分為3部分：傳送網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)。最新的 xDSL技術(shù)利用電話線路的雙銅線實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)兆比特的數(shù)據(jù)傳輸，比普通撥號(hào)上網(wǎng)及ISDN適配器的速率高得多。

　　ADSL（非對(duì)稱用戶數(shù)字線）是xDSL技術(shù)之一。它可傳輸高品質(zhì)的視頻信號(hào)。其上行傳輸速率要低于下行傳輸速率。下行傳輸速率受傳輸距離的影響，距離為2.7km時(shí)，傳輸速率8.4Mbit/s，5.5km時(shí)便降到 1.54Mbit/s。上行傳輸速率在16～64kbit/s之間。所以ADSL更適合點(diǎn)播的分布式服務(wù)。ADSL的關(guān)鍵技術(shù)在于高速信道的調(diào)制，可選用的調(diào)制技術(shù)有3種：正交幅度調(diào)制（QAM）、無載波幅度相位調(diào)制（CAP）和離散多頻（DMT）調(diào)制。與QAM、CAP相比，DMT可提供更高的工作速率，是一種多載波調(diào)制方法。它將電話網(wǎng)中雙絞線的可用頻帶（1MHz）劃分為256個(gè)子信道，每個(gè)子信道帶寬為 4kHz。它可根據(jù)各子信道的性能來動(dòng)態(tài)地分配各信道每字符可攜帶的比特?cái)?shù)，關(guān)閉那些不能攜帶數(shù)據(jù)的子信道，這樣使可用頻帶的平均傳輸率大大提高。ADSL將下行高速信道分為4個(gè)子承載信道 AS0－AS3，將雙工中速信道分為3個(gè)子信道LS0－LS2。各個(gè)信道的選擇在ADSL初始化中完成。 ADSL可提供符合歐洲、北美標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)速率，也可為ATM提供信道。系統(tǒng)工作時(shí)，4路下行單向高速數(shù)據(jù)信號(hào)AS0－AS3和3路雙工中速信號(hào)LS0－LS2經(jīng)過同步混合，進(jìn)入兩個(gè)分離的緩存器--快速緩存器和交織緩存器，分別進(jìn)行循環(huán)碼校驗(yàn)、量化和前向糾錯(cuò)編碼（FEC）。交織緩存器出來的數(shù)據(jù)還需經(jīng)過交織處理。兩路信號(hào)在經(jīng)過頻率分配，均衡后，再進(jìn)行星座編碼和增益控制，最后經(jīng)反傅立葉變化（IDFT）來完成多載波的調(diào)制，再經(jīng)過并／串變換和D／A轉(zhuǎn)換，發(fā)送到信道上去。接收端經(jīng)相反處理，即可恢復(fù)數(shù)據(jù)。

　　HDSL（高速率用戶數(shù)字線）亦是xDSL技術(shù)的一種，由于采用了先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)，所以對(duì)帶寬的要求較少，在傳輸?shù)耐瑫r(shí)也不用中繼器，僅使用兩對(duì)雙絞線。HDSL用兩對(duì)雙絞銅線傳送雙向?qū)ΨQ數(shù)字信號(hào)，傳輸速率為 168kbit/s，提供2048kbit/s的E1業(yè)務(wù)。HDSL無中繼傳輸距離為3～5km，比傳統(tǒng)的PCM要長(zhǎng)一倍以上。它對(duì)雙絞銅線的要求沒有傳統(tǒng)技術(shù)嚴(yán)格，所以安裝方便。HDSL采用了若干編碼和調(diào)制方式，如基帶編碼方式（PAM）、正交幅度調(diào)制（QAM）、無載波調(diào)幅調(diào)相（CAP）等，以提高傳送質(zhì)量，延長(zhǎng)傳輸距離。HDSL用多對(duì)線并行傳輸，光將2Mbit/s的數(shù)據(jù)流均勻分配在若干對(duì)雙絞銅線上傳輸，然后再還原成2Mbit/s。

　　目前ADSL和shdsl技術(shù)較為成熟，用得較多。其他還有RDSL（自適應(yīng)用戶數(shù)字線），它可根據(jù)傳輸線的質(zhì)量和傳輸距離動(dòng)態(tài)地調(diào)整訪問速度；VDSL（甚高速用戶數(shù)字線），這是傳輸速率最快的一種，在一對(duì)雙絞線上可支持上行傳輸速率13～52Mbit/s和下行傳輸速率1.5～2.3Mbit/s，但傳輸距離只有300～1 400m，可以支持高清晰度電視（HDTV）信號(hào)；SDSL（單用戶數(shù)字線），也支持T1 線路及E1線路，傳輸距離在304m內(nèi)時(shí)，可以滿足上、下行傳輸速率相等的要求，在無負(fù)載銅質(zhì)電話線上，支持廉價(jià)1.1Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸，并很快達(dá)到2Mbit/s；IDSL（ISDN用戶數(shù)字線），在無負(fù)載銅質(zhì)電話線上支持雙向144kbit/s的數(shù)據(jù)速率，能在標(biāo)準(zhǔn)ISDN的距離上實(shí)現(xiàn)ISDN的質(zhì)量，很適合傳輸距離超過5km的用戶。

　　那么現(xiàn)在市場(chǎng)上傳輸視頻最讓大家公認(rèn)為比較好的一款設(shè)備為北京建華經(jīng)緯科技有限公司的G.shdsl，用戶普遍反應(yīng)此設(shè)備傳輸距離較遠(yuǎn)，而且?guī)挻螅δ芏�，還帶有路由功能，具有SNMP網(wǎng)管功能，適應(yīng)于大型的網(wǎng)絡(luò)組建。方便了各種類型的用戶。而且有過多次監(jiān)控項(xiàng)目的應(yīng)用，比較適合于較遠(yuǎn)距離的傳輸，傳輸2.3M可以傳輸4公里，最遠(yuǎn)8公里，以上所說是在0.4的線徑下進(jìn)行傳輸，如果線徑越粗，傳輸距離就越遠(yuǎn)，相應(yīng)帶寬會(huì)跟隨。G.shdsl采用的是最新的編碼技術(shù)TC-PAM16編碼技術(shù)，此技術(shù)符合G.991.2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在以后的DSLAM應(yīng)用當(dāng)中，大家就不必為不同廠家的產(chǎn)品無法互通的問題而苦腦了，只要是符合G.991.2標(biāo)準(zhǔn)，而且是PAM16編碼技術(shù)的G.shdsl，都有機(jī)會(huì)互通。目前G.shdsl產(chǎn)品市場(chǎng)上很亂，有的價(jià)格特別的便宜，但是用不住，于是客戶的售后服務(wù)就會(huì)把我們累個(gè)半死，這還不說，而且客戶有關(guān)一肚子的不滿，造成下次合作的機(jī)會(huì)下降。所以我希望各位在選擇G.shdsl產(chǎn)品的時(shí)候一定要慎重。目前這款DSL前端必須要連接一個(gè)小型的視頻服務(wù)器（帶有LAN接口），后端接主機(jī)。以下是一個(gè)應(yīng)用的方案拓樸圖。


2．利用無線技術(shù)傳輸視頻信息

　　無線接入的下行速度要高于上行速度，可達(dá)到400kbit/s，這是因?yàn)橛脩羯闲卸嗖捎媚M調(diào)制解調(diào)器，通過標(biāo)準(zhǔn) SLIP／PPP聯(lián)接到本地ISP。實(shí)際速度根據(jù)調(diào)制解調(diào)器速率而定。

　　另一種無線技術(shù)是局域性多點(diǎn)分布服務(wù)（LDMS），它是一種雙向的數(shù)字式廣播系統(tǒng)，主要利用地面設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。LMDS使用G波段，由于頻率高，所以集線站和網(wǎng)絡(luò)中心的轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸數(shù)據(jù)。這個(gè)通信中心的作用是處理所有的路徑選擇、線路交換以及橋接到Internet上的一些問題。雖然LMDS不是一個(gè)完全的交換式網(wǎng)絡(luò)，但是它可以建立虛擬的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。正如其他高速訪問方案一樣，LMDS也是非對(duì)稱的系統(tǒng)。它將1GHz的帶寬分出850MHz用于下行通信，其余的150MHz用于上行通信。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，LMDS會(huì)將許多用戶指定到不同的信道上，而這些信道的帶寬大約在20～40MHz之間。

3．其他可利用的視頻傳輸技術(shù)

　　現(xiàn)在，與傳送視頻數(shù)據(jù)有關(guān)的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)都處在完善中。例如，ATM可以集成視頻、數(shù)據(jù)和音頻，其信元的長(zhǎng)度為 53bit，其中包含5bit的首標(biāo)，用于錯(cuò)誤控制、地址信息以及優(yōu)先權(quán)控制等，其余的48bit用來攜帶數(shù)據(jù)。由于ATM是一種面向連接的通信方式，因此就像打電話一樣，ATM會(huì)把第一個(gè)寄存器中的內(nèi)容傳送給連接在通道上的所有交換機(jī)，由交換機(jī)負(fù)責(zé)傳送每一個(gè)信元到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)流本身不必考慮路徑選擇的問題，這種透明的傳輸方式使ATM具有很強(qiáng)的可伸縮性。另外，ATM的連接成本由所傳送的數(shù)據(jù)量大小而定，與傳送距離沒有關(guān)系。ATM網(wǎng)絡(luò)能夠提供的速率達(dá)25Mbit/s～ 1Gbit/s。除此之外，ATM的交換裝置能以透明的方式來動(dòng)態(tài)調(diào)整各個(gè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此它非常適宜于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)傳輸。

　　除ATM外，還有一些其他的通信協(xié)議可用于視頻網(wǎng)絡(luò)。分布式排隊(duì)雙總線技術(shù)（DQDB）在雙工的模式下可以提供34～ 140Mbit/s的傳輸速率，它采用兩條總線將數(shù)據(jù)傳送到所有的連接點(diǎn)上，總線的端節(jié)點(diǎn)能夠產(chǎn)生空數(shù)據(jù)封包，該包被傳送到其他的節(jié)點(diǎn)上以查詢是否有需要傳輸?shù)男畔�。DQDB是一種非連接的網(wǎng)絡(luò)，各端點(diǎn)之間的通信速率也不一樣，每一個(gè)信元的長(zhǎng)度也是53bit，其中5bit為地址信息，這和 ATM信元的長(zhǎng)度和格式一樣，因此，它們彼此的結(jié)構(gòu)能夠兼容。雙總線結(jié)構(gòu)增加了重復(fù)性，從而可以大大提高DQDB的穩(wěn)定性。這樣，一旦一條通道完全不通，系統(tǒng)即可在數(shù)秒之內(nèi)完成重新設(shè)置。

　　寬帶ISDN （B－ISDN）也可以用于視頻傳輸，它能夠以高于150Mbit/s的速率傳送視頻和其他數(shù)據(jù)。B-ISDN 主要采用的技術(shù)是光纖加上時(shí)分多路復(fù)用（TDM）。在美國(guó)，它是以（SONET）為基礎(chǔ)的，在歐洲則是以同步數(shù)字分級(jí)技術(shù)為基礎(chǔ)的。

總結(jié)：

　　從整體分析：銅線傳輸要比光釬省錢、快捷、而且方便改造、更適合于8公里內(nèi)的單路傳輸、運(yùn)營(yíng)商的銅線資源鋪的到處都是，何不用"走一條個(gè)現(xiàn)成的路"，沒有必要在進(jìn)行開發(fā)一條新的道路。那樣太費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，費(fèi)掉好多金銀財(cái)寶。而建立在這么好的好處上，我是推薦大家去考慮G.shdsl。此處產(chǎn)品穩(wěn)，快，搞干擾強(qiáng)，帶寬大，而且是大眾都能接受的。

　　無線傳輸更適合于那種山區(qū)、或者無法進(jìn)行鋪設(shè)線纜的地方應(yīng)用。適用于環(huán)境比較特殊的環(huán)境當(dāng)中。

　　而光釬傳輸更適合于那種骨干網(wǎng)絡(luò)上面。如果每點(diǎn)都用光釬，那費(fèi)用太貴了。
　　ISDN更適用于家庭的小型的視頻服務(wù)。
　　ADSL更適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的底頻圖像的傳輸，但如果想要達(dá)到視頻的流暢，怕是有一點(diǎn)困難。
　　本文的所有觀點(diǎn)，都是個(gè)人觀點(diǎn)，望各位參考。

北京建華經(jīng)緯公司供稿 CTI論壇編輯


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