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图像、音频数字信号复用与SDH传输系统的组成优化方案

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:到目前为止,采用SDH网络技术的国家级广播电视光缆干线传输网已架设了近40000km的光缆。广播电视节目的视频和音频数据存放在SDH帧结构的净负荷区域内。可见在视频数据进入SDH网络之前必须进行压缩。分插复用设备用于中间站需上、下的TR信号的复接和分接,避免PDH传输系统中多级复用设备成对连接的复杂性。

图像、音频数字信号复用与SDH传输系统的组成优化方案

1995年,我国广播电影电视部(现为广播电影电视总局)在制订全国有线电视联网规划时就明确规定:国家部级干线和各省级干线全部采用SDH传输技术,数据流的传输码速率为2.5Gbit/s,即STM-16。到目前为止,采用SDH网络技术的国家级广播电视光缆干线传输网已架设了近40000km的光缆。

1.图像、音频信号的复用

广播电视传输网中的SDH网起着公共的物理传输平台的作用,在这一平台上,一部分带宽用来传输经数字终端设备编、解码的广播电视节目;另一部分用来直接传输用户的数据或由ATM、IP交换机汇聚来的数据流。

SDH的各种传输速率的接口中,34.368Mbit/s与139.264Mbit/s最适合传输电视图像。广播电视节目信号经编码、压缩后形成139.264Mbit/s数据率的数字信号,进入C4容器;或者经压缩后形成34.368Mbit/s数据率的数字信号,进入C3容器,并最终形成STM-1。广播电视节目的视频和音频数据存放在SDH帧结构的净负荷区域内。SDH设备的34.368Mbit/s或139.264Mbit/s接口接图像编辑器,2Mbit/s接口接数据或音频输入设备,转换成SDH形式的广播电视信号,进入SDH传输网内经光纤或微波信道传往要求的地址

我国的彩色电视采用PAL制式,亮度信号(Y)的采样频率为13.5MHz,色差信号(R-Y,B-Y)的采样频率各为6.75MHz,对样值进行8bit/s量化,则需要的总数据传输速率为

(13.5×8+6.75×8×2)Mbit/s=216Mbit/s

对于数据率为2Gbit/s的STM-16而言,也只能传输8路视频信号。可见在视频数据进入SDH网络之前必须进行压缩。广播电视信号常用的压缩编码技术有差分脉冲编码调制(DPCM)和MPEG-2两种形式。经DPCM编码压缩后的一路视频数据的数据率为70Mbit/s,两路信号复用成140Mbit/s的数据流进入STM-1,即每个STM-1传输两路DPCM压缩的两路电视信号。MPEG-2压缩技术是当前电视信号编解码的标准,经MPEG-2压缩后的数字电视信号的数据率为11.5~15Mbit/s。但是,在压缩比太高(信号的压缩输出数据率小于2Mbit/s)时,信号质量太差,因此通常将每路信号的数据率压缩到8Mbit/s,将4路信号复用成34Mbit/s,进入C3容器,最终形成STM-1,进入SDH网络传输。其复用映射结构如图3-44所示。

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图3-44 传输MPEG-2压缩数据的SDH网的复用映射结构(www.xing528.com)

SDH网传输广播电视信号时,要求SDH网有较好的同步时钟性能和低抖动性能。网络的同步性能差会引起指针的调整,而指针调整将通过SDH网传输给解调器,在解调器输出端产生抖动,引起彩色电视信号瞬间变色。目前,主要采用比特泄露技术来减少指针调整,或者在SDH信号进入映射器之前将时钟信号与数据信号分离,使数据信号在经过映射器后再与时钟信号合成,但这种方法需要对SDH设备进行较大的改造。消除抖动的有效办法,就是选用不引入抖动的SDH设备和能容忍抖动的图像编、解码器。

SDH技术主要是为传输语音和数据而制定的,对视频业务而言,还存在着许多不足之处,有待于不断完善,从而使其更适用于广播电视传输网。

2.SDH传输系统的组成

一个实用的STM-4传输系统的组成如图3-45所示。其中支路信号(TR)是要传输的信息数据流,它们的数据率可以是PDH的一至四次群信号,也可以是SDH的低次群信号。终端复用设备(TM)用于将输入的多个支路信号复用到SDH的STM-4速率后,送入光纤传输线路,亦可使用数字微波传输线路。再生器(REG)用于传输信号的再生,以消除传输噪声的影响,它在微波传输线路中可由中继站的中继设备代替。分插复用设备(ADM)用于中间站需上、下的TR信号的复接和分接,避免PDH传输系统中多级复用设备成对连接的复杂性。也可用SDH同步数字交叉连接设备(SDXC)代替ADM,实现3个方向间以VC为传输单元的交叉连接。支路信号的传输路径称作通道,支路信号一般采用虚容器的基本帧结构在通道中传输并将保持其传输帧结构不变。通道可被分为多个复用段,两个复用设备之间的传输区间组成一个复用段。复用段又可被分成多个再生段,再生段至少有一个端站为再生设备。

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图3-45 实用系统组成的再生段、复用段和通道

TM—终端复用设备 REG—再生器 ADM—分插复用设备 SDXC—同步数字交叉连接设备

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