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視頻傳輸技術(shù)分析

陳戰 2004/08/23

　　隨著(zhù)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。視頻信號的傳輸是多媒體信息傳輸的核心。視頻信號在計算機終端播放已不成問(wèn)題，關(guān)鍵問(wèn)題在于信號的壓縮及傳輸技術(shù)。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(zhì)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(dòng)要求較高。所以，視頻傳輸不但要有較寬的帶,還要有較好的穩定性和可伸縮性。

1．電話(huà)線(xiàn)傳輸視頻信息

　　用電話(huà)系統傳輸視頻信號，主要應用的是各種數字用戶(hù)線(xiàn)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)節點(diǎn)接口（SNI）和用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )接口（UNI）之間一系列傳送實(shí)體（如網(wǎng)絡(luò )設施和傳輸設施等）組成，是能為電信業(yè)務(wù)的實(shí)現提供所需傳輸能力的實(shí)施系統，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(hù)設備間的信息傳送實(shí)施系統，可以部分或全部替代傳統的用戶(hù)本地線(xiàn)路，含復用、交叉連續和傳輸等功能。原則上，接入網(wǎng)可實(shí)現的SNI和UNI的類(lèi)型、數目沒(méi)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(huà)線(xiàn)路的雙銅線(xiàn)實(shí)現每秒數兆比特的數據傳輸，比普通撥號上網(wǎng)及ISDN適配器的速率高得多。

　　ADSL（非對稱(chēng)用戶(hù)數字線(xiàn)）是xDSL技術(shù)之一。它可傳輸高品質(zhì)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(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)在于高速信道的調制，可選用的調制技術(shù)有3種：正交幅度調制（QAM）、無(wú)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(huà)網(wǎng)中雙絞線(xiàn)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。它可根據各子信道的性能來(lái)動(dòng)態(tài)地分配各信道每字符可攜帶的比特數，關(guān)閉那些不能攜帶數據的子信道，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A(yíng)DSL初始化中完成。 ADSL可提供符合歐洲、北美標準的數據速率，也可為ATM提供信道。系統工作時(shí)，4路下行單向高速數據信號AS0－AS3和3路雙工中速信號LS0－LS2經(jīng)過(guò)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、量化和前向糾錯編碼（FEC）。交織緩存器出來(lái)的數據還需經(jīng)過(guò)交織處理。兩路信號在經(jīng)過(guò)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(lái)完成多載波的調制，再經(jīng)過(guò)并／串變換和D／A轉換，發(fā)送到信道上去。接收端經(jīng)相反處理，即可恢復數據。

　　HDSL（高速率用戶(hù)數字線(xiàn)）亦是xDSL技術(shù)的一種，由于采用了先進(jìn)的調制技術(shù)，所以對帶寬的要求較少，在傳輸的同時(shí)也不用中繼器，僅使用兩對雙絞線(xiàn)。HDSL用兩對雙絞銅線(xiàn)傳送雙向對稱(chēng)數字信號，傳輸速率為 168kbit/s，提供2048kbit/s的E1業(yè)務(wù)。HDSL無(wú)中繼傳輸距離為3～5km，比傳統的PCM要長(cháng)一倍以上。它對雙絞銅線(xiàn)的要求沒(méi)有傳統技術(shù)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(wú)載波調幅調相（CAP）等，以提高傳送質(zhì)量，延長(cháng)傳輸距離。HDSL用多對線(xiàn)并行傳輸，光將2Mbit/s的數據流均勻分配在若干對雙絞銅線(xiàn)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（自適應用戶(hù)數字線(xiàn)），它可根據傳輸線(xiàn)的質(zhì)量和傳輸距離動(dòng)態(tài)地調整訪(fǎng)問(wèn)速度；VDSL（甚高速用戶(hù)數字線(xiàn)），這是傳輸速率最快的一種，在一對雙絞線(xiàn)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(hù)數字線(xiàn)），也支持T1 線(xiàn)路及E1線(xiàn)路，傳輸距離在304m內時(shí)，可以滿(mǎn)足上、下行傳輸速率相等的要求，在無(wú)負載銅質(zhì)電話(huà)線(xiàn)上，支持廉價(jià)1.1Mbit/s的數據傳輸，并很快達到2Mbit/s；IDSL（ISDN用戶(hù)數字線(xiàn)），在無(wú)負載銅質(zhì)電話(huà)線(xiàn)上支持雙向144kbit/s的數據速率，能在標準ISDN的距離上實(shí)現ISDN的質(zhì)量，很適合傳輸距離超過(guò)5km的用戶(hù)。

　　那么現在市場(chǎng)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(jīng)緯科技有限公司的G.shdsl，用戶(hù)普遍反應此設備傳輸距離較遠，而且帶寬大，功能多，還帶有路由功能，具有SNMP網(wǎng)管功能，適應于大型的網(wǎng)絡(luò )組建。方便了各種類(lèi)型的用戶(hù)。而且有過(guò)多次監控項目的應用，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(shuō)是在0.4的線(xiàn)徑下進(jìn)行傳輸，如果線(xiàn)徑越粗，傳輸距離就越遠，相應帶寬會(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國際標準，在以后的DSLAM應用當中，大家就不必為不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品無(wú)法互通的問(wèn)題而苦腦了，只要是符合G.991.2標準，而且是PAM16編碼技術(shù)的G.shdsl，都有機會(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(hù)的售后服務(wù)就會(huì )把我們累個(gè)半死，這還不說(shuō)，而且客戶(hù)有關(guān)一肚子的不滿(mǎn)，造成下次合作的機會(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。以下是一個(gè)應用的方案拓樸圖。

2．利用無(wú)線(xiàn)技術(shù)傳輸視頻信息

　　無(wú)線(xiàn)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(hù)上行多采用模擬調制解調器，通過(guò)標準 SLIP／PPP聯(lián)接到本地ISP。實(shí)際速度根據調制解調器速率而定。

　　另一種無(wú)線(xiàn)技術(shù)是局域性多點(diǎn)分布服務(wù)（LDMS），它是一種雙向的數字式廣播系統，主要利用地面設備進(jìn)行數據收發(fā)。LMDS使用G波段，由于頻率高，所以集線(xiàn)站和網(wǎng)絡(luò )中心的轉發(fā)器傳輸數據。這個(gè)通信中心的作用是處理所有的路徑選擇、線(xiàn)路交換以及橋接到Internet上的一些問(wèn)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)對點(diǎn)連接。正如其他高速訪(fǎng)問(wèn)方案一樣，LMDS也是非對稱(chēng)的系統。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。根據設計的要求，LMDS會(huì )將許多用戶(hù)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)

　　現在，與傳送視頻數據有關(guān)的協(xié)議和標準都處在完善中。例如，ATM可以集成視頻、數據和音頻，其信元的長(cháng)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(lái)攜帶數據。由于A(yíng)TM是一種面向連接的通信方式，因此就像打電話(huà)一樣，ATM會(huì )把第一個(gè)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(gè)信元到下一個(gè)節點(diǎn)，數據流本身不必考慮路徑選擇的問(wèn)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據量大小而定，與傳送距離沒(méi)有關(guān)系。ATM網(wǎng)絡(luò )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(lái)動(dòng)態(tài)調整各個(gè)設備之間的數據傳輸速率，因此它非常適宜于點(diǎn)對點(diǎn)對傳輸。

　　除ATM外，還有一些其他的通信協(xié)議可用于視頻網(wǎng)絡(luò )。分布式排隊雙總線(xiàn)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(xiàn)將數據傳送到所有的連接點(diǎn)上，總線(xiàn)的端節點(diǎn)能夠產(chǎn)生空數據封包，該包被傳送到其他的節點(diǎn)上以查詢(xún)是否有需要傳輸的信息。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(cháng)度也是53bit，其中5bit為地址信息，這和 ATM信元的長(cháng)度和格式一樣，因此，它們彼此的結構能夠兼容。雙總線(xiàn)結構增加了重復性，從而可以大大提高DQDB的穩定性。這樣，一旦一條通道完全不通，系統即可在數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據。B-ISDN 主要采用的技術(shù)是光纖加上時(shí)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字分級技術(shù)為基礎的。

總結：

　　從整體分析：銅線(xiàn)傳輸要比光釬省錢(qián)、快捷、而且方便改造、更適合于8公里內的單路傳輸、運營(yíng)商的銅線(xiàn)資源鋪的到處都是，何不用"走一條個(gè)現成的路"，沒(méi)有必要在進(jìn)行開(kāi)發(fā)一條新的道路。那樣太費時(shí)，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(chǎn)品穩，快，搞干擾強，帶寬大，而且是大眾都能接受的。

　　無(wú)線(xiàn)傳輸更適合于那種山區、或者無(wú)法進(jìn)行鋪設線(xiàn)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(wǎng)絡(luò )上面。如果每點(diǎn)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(wù)。
　　ADSL更適用于點(diǎn)對點(diǎn)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(diǎn)困難。
　　本文的所有觀(guān)點(diǎn)，都是個(gè)人觀(guān)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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