視頻傳輸技術分析

陳戰(zhàn) 2004/08/23

　　隨著Internet的不斷發(fā)展，人們希望在網上傳送更多的多媒體信息。視頻信號的傳輸是多媒體信息傳輸?shù)暮诵摹Ｒ曨l信號在計算機終端播放已不成問題，關鍵問題在于信號的壓縮及傳輸技術。例如，傳輸MPG－1方式的普通電視信號，要求速率為120～140kbit/s；傳輸相當于S－VSH的MPG－2電視信號，要求500kbit/s的速率；傳輸雙工或更高質量的信號，對帶寬的要求還要高。另外，視頻傳輸對延遲及延遲抖動要求較高。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，主要應用的是各種數(shù)字用戶線路xDSL技術。它提供一種直接接入Internet方案的不中斷服務。按照ITU G.902定義，接入網由業(yè)務節(jié)點接口（SNI）和用戶網絡接口（UNI）之間一系列傳送實體（如網絡設施和傳輸設施等）組成，是能為電信業(yè)務的實現(xiàn)提供所需傳輸能力的實施系統(tǒng)，可經由管理接口（Q3）配置和管理。它實際上是本地局與用戶設備間的信息傳送實施系統(tǒng)，可以部分或全部替代傳統(tǒng)的用戶本地線路，含復用、交叉連續(xù)和傳輸?shù)裙δ堋Ｔ瓌t上，接入網可實現(xiàn)的SNI和UNI的類型、數(shù)目沒有限制。整個通信網分為3部分：傳送網、交換網和接入網。最新的 xDSL技術利用電話線路的雙銅線實現(xiàn)每秒數(shù)兆比特的數(shù)據(jù)傳輸，比普通撥號上網及ISDN適配器的速率高得多。

　　ADSL（非對稱用戶數(shù)字線）是xDSL技術之一。它可傳輸高品質的視頻信號。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，傳輸速率8.4Mbit/s，5.5km時便降到 1.54Mbit/s。上行傳輸速率在16～64kbit/s之間。所以ADSL更適合點播的分布式服務。ADSL的關鍵技術在于高速信道的調制，可選用的調制技術有3種：正交幅度調制（QAM）、無載波幅度相位調制（CAP）和離散多頻（DMT）調制。與QAM、CAP相比，DMT可提供更高的工作速率，是一種多載波調制方法。它將電話網中雙絞線的可用頻帶（1MHz）劃分為256個子信道，每個子信道帶寬為 4kHz。它可根據(jù)各子信道的性能來動態(tài)地分配各信道每字符可攜帶的比特數(shù)，關閉那些不能攜帶數(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個子承載信道 AS0－AS3，將雙工中速信道分為3個子信道LS0－LS2。各個信道的選擇在ADSL初始化中完成。 ADSL可提供符合歐洲、北美標準的數(shù)據(jù)速率，也可為ATM提供信道。系統(tǒng)工作時，4路下行單向高速數(shù)據(jù)信號AS0－AS3和3路雙工中速信號LS0－LS2經過同步混合，進入兩個分離的緩存器--快速緩存器和交織緩存器，分別進行循環(huán)碼校驗、量化和前向糾錯編碼（FEC）。交織緩存器出來的數(shù)據(jù)還需經過交織處理。兩路信號在經過頻率分配，均衡后，再進行星座編碼和增益控制，最后經反傅立葉變化（IDFT）來完成多載波的調制，再經過并／串變換和D／A轉換，發(fā)送到信道上去。接收端經相反處理，即可恢復數(shù)據(jù)。

　　HDSL（高速率用戶數(shù)字線）亦是xDSL技術的一種，由于采用了先進的調制技術，所以對帶寬的要求較少，在傳輸?shù)耐瑫r也不用中繼器，僅使用兩對雙絞線。HDSL用兩對雙絞銅線傳送雙向對稱數(shù)字信號，傳輸速率為 168kbit/s，提供2048kbit/s的E1業(yè)務。HDSL無中繼傳輸距離為3～5km，比傳統(tǒng)的PCM要長一倍以上。它對雙絞銅線的要求沒有傳統(tǒng)技術嚴格，所以安裝方便。HDSL采用了若干編碼和調制方式，如基帶編碼方式（PAM）、正交幅度調制（QAM）、無載波調幅調相（CAP）等，以提高傳送質量，延長傳輸距離。HDSL用多對線并行傳輸，光將2Mbit/s的數(shù)據(jù)流均勻分配在若干對雙絞銅線上傳輸，然后再還原成2Mbit/s。

　　目前ADSL和shdsl技術較為成熟，用得較多。其他還有RDSL（自適應用戶數(shù)字線），它可根據(jù)傳輸線的質量和傳輸距離動態(tài)地調整訪問速度；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；SDSL（單用戶數(shù)字線），也支持T1 線路及E1線路，傳輸距離在304m內時，可以滿足上、下行傳輸速率相等的要求，在無負載銅質電話線上，支持廉價1.1Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸，并很快達到2Mbit/s；IDSL（ISDN用戶數(shù)字線），在無負載銅質電話線上支持雙向144kbit/s的數(shù)據(jù)速率，能在標準ISDN的距離上實現(xiàn)ISDN的質量，很適合傳輸距離超過5km的用戶。

　　那么現(xiàn)在市場上傳輸視頻最讓大家公認為比較好的一款設備為北京建華經緯科技有限公司的G.shdsl，用戶普遍反應此設備傳輸距離較遠，而且?guī)挻螅δ芏�，還帶有路由功能，具有SNMP網管功能，適應于大型的網絡組建。方便了各種類型的用戶。而且有過多次監(jiān)控項目的應用，比較適合于較遠距離的傳輸，傳輸2.3M可以傳輸4公里，最遠8公里，以上所說是在0.4的線徑下進行傳輸，如果線徑越粗，傳輸距離就越遠，相應帶寬會跟隨。G.shdsl采用的是最新的編碼技術TC-PAM16編碼技術，此技術符合G.991.2國際標準，在以后的DSLAM應用當中，大家就不必為不同廠家的產品無法互通的問題而苦腦了，只要是符合G.991.2標準，而且是PAM16編碼技術的G.shdsl，都有機會互通。目前G.shdsl產品市場上很亂，有的價格特別的便宜，但是用不住，于是客戶的售后服務就會把我們累個半死，這還不說，而且客戶有關一肚子的不滿，造成下次合作的機會下降。所以我希望各位在選擇G.shdsl產品的時候一定要慎重。目前這款DSL前端必須要連接一個小型的視頻服務器（帶有LAN接口），后端接主機。以下是一個應用的方案拓樸圖。


2．利用無線技術傳輸視頻信息

　　無線接入的下行速度要高于上行速度，可達到400kbit/s，這是因為用戶上行多采用模擬調制解調器，通過標準 SLIP／PPP聯(lián)接到本地ISP。實際速度根據(jù)調制解調器速率而定。

　　另一種無線技術是局域性多點分布服務（LDMS），它是一種雙向的數(shù)字式廣播系統(tǒng)，主要利用地面設備進行數(shù)據(jù)收發(fā)。LMDS使用G波段，由于頻率高，所以集線站和網絡中心的轉發(fā)器傳輸數(shù)據(jù)。這個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不是一個完全的交換式網絡，但是它可以建立虛擬的點對點連接。正如其他高速訪問方案一樣，LMDS也是非對稱的系統(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)設計的要求，LMDS會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

　　現(xiàn)在，與傳送視頻數(shù)據(jù)有關的協(xié)議和標準都處在完善中。例如，ATM可以集成視頻、數(shù)據(jù)和音頻，其信元的長度為 53bit，其中包含5bit的首標，用于錯誤控制、地址信息以及優(yōu)先權控制等，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會把第一個寄存器中的內容傳送給連接在通道上的所有交換機，由交換機負責傳送每一個信元到下一個節(jié)點，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，與傳送距離沒有關系。ATM網絡能夠提供的速率達25Mbit/s～ 1Gbit/s。除此之外，ATM的交換裝置能以透明的方式來動態(tài)調整各個設備之間的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此它非常適宜于點對點對傳輸。

　　除ATM外，還有一些其他的通信協(xié)議可用于視頻網絡。分布式排隊雙總線技術（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上，總線的端節(jié)點能夠產生空數(shù)據(jù)封包，該包被傳送到其他的節(jié)點上以查詢是否有需要傳輸?shù)男畔ⅰQDB是一種非連接的網絡，各端點之間的通信速率也不一樣，每一個信元的長度也是53bit，其中5bit為地址信息，這和 ATM信元的長度和格式一樣，因此，它們彼此的結構能夠兼容。雙總線結構增加了重復性，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)秒之內完成重新設置。

　　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 主要采用的技術是光纖加上時分多路復用（TDM）。在美國，它是以（SONET）為基礎的，在歐洲則是以同步數(shù)字分級技術為基礎的。

總結：

　　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公里內的單路傳輸、運營商的銅線資源鋪的到處都是，何不用"走一條個現(xiàn)成的路"，沒有必要在進行開發(fā)一條新的道路。那樣太費時，費力，費掉好多金銀財寶。而建立在這么好的好處上，我是推薦大家去考慮G.shdsl。此處產品穩(wěn)，快，搞干擾強，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)、或者無法進行鋪設線纜的地方應用。適用于環(huán)境比較特殊的環(huán)境當中。

　　而光釬傳輸更適合于那種骨干網絡上面。如果每點都用光釬，那費用太貴了。
　　ISDN更適用于家庭的小型的視頻服務。
　　ADSL更適用于點對點的底頻圖像的傳輸，但如果想要達到視頻的流暢，怕是有一點困難。
　　本文的所有觀點，都是個人觀點，望各位參考。

北京建華經緯公司供稿 CTI論壇編輯


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