视 频 传 输 技 术

韩国舞族

－－随着Internet的不断发展，人们希望在网上传送更多的多媒体信息。视频信号的传输是多媒体信息传输的核心。视频信号在计算机终端播放已不成问题，关键问题在于信号的压缩及传输技术。例如，传输MPG－1方式的普通电视信号，要求速率为120～140kbit/s；传输相当于S－VSH的MPG－2电视信号，要求500kbit/s的速率；传输双工或更高质量的信号，对带宽的要求还要高。另外，视频传输对延迟及延迟抖动要求较高。所以，视频传输不但要有较宽的带,还要有较好的稳定性和可伸缩性。

－－1．电话线传输视频信息
－－用电话系统传输视频信号，主要应用的是各种数字用户线路xDSL技术。它提供一种直接接入Internet方案的不中断服务。按照ITU G.902定义，接入网由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间一系列传送实体（如网络设施和传输设施等）组成，是能为电信业务的实现提供所需传输能力的实施系统，可经由管理接口（Q3）配置和管理。它实际上是本地局与用户设备间的信息传送实施系统，可以部分或全部替代传统的用户本地线路，含复用、交叉连续和传输等功能。原则上，接入网可实现的SNI和UNI的类型、数目没有限制。整个通信网分为3部分：传送网、交换网和接入网。最新的 xDSL技术利用电话线路的双铜线实现每秒数兆比特的数据传输，比普通拨号上网及ISDN适配器的速率高得多。
－－ADSL（非对称用户数字线）是xDSL技术之一。它可传输高品质的视频信号。其上行传输速率要低于下行传输速率。下行传输速率受传输距离的影响，距离为2.7km时，传输速率8.4Mbit/s，5.5km时便降到 1.54Mbit/s。上行传输速率在16～64kbit/s之间。所以ADSL更适合点播的分布式服务。ADSL的关键技术在于高速信道的调制，可选用的调制技术有3种：正交幅度调制（QAM）、无载波幅度相位调制（CAP）和离散多频（DMT）调制。与QAM、CAP相比，DMT可提供更高的工作速率，是一种多载波调制方法。它将电话网中双绞线的可用频带（1MHz）划分为256个子信道，每个子信道带宽为 4kHz。它可根据各子信道的性能来动态地分配各信道每字符可携带的比特数，关闭那些不能携带数据的子信道，这样使可用频带的平均传输率提高。ADSL将下行高速信道分为4个子承载信道 AS0－AS3，将双工中速信道分为3个子信道LS0－LS2。各个信道的选择在ADSL初始化中完成。 ADSL可提供符合欧洲、北美标准的数据速率，也可为ATM提供信道。系统工作时，4路下行单向高速数据信号AS0－AS3和3路双工中速信号LS0－LS2经过同步混合，进入两个分离的缓存器――快速缓存器和交织缓存器，分别进行循环码校验、量化和前向纠错编码（FEC）。交织缓存器出来的数据还需经过交织处理。两路信号在经过频率分配，均衡后，再进行星座编码和增益控制，最后经反傅立叶变化（IDFT）来完成多载波的调制，再经过并／串变换和D／A转换，发送到信道上去。接收端经相反处理，即可恢复数据。
－－HDSL（高速率用户数字线）亦是xDSL技术的一种，由于采用了先进的调制技术，所以对带宽的要求较少，在传输的同时也不用中继器，仅使用两对双绞线。HDSL用两对双绞铜线传送双向对称数字信号，传输速率为 168kbit/s，提供2048kbit/s的E1业务。HDSL无中继传输距离为3～5km，比传统的PCM要长一倍以上。它对双绞铜线的要求没有传统技术严格，所以安装方便。HDSL采用了若干编码和调制方式，如基带编码方式（PAM）、正交幅度调制（QAM）、无载波调幅调相（CAP）等，以提高传送质量，延长传输距离。HDSL用多对线并行传输，光将2Mbit/s的数据流均匀分配在若干对双绞铜线上传输，然后再还原成2Mbit/s。
－－目前ADSL和HDSL技术较为成熟，用得较多。其他还有RDSL（自适应用户数字线），它可根据传输线的质量和传输距离动态地调整访问速度；VDSL（甚高速用户数字线），这是传输速率最快的一种，在一对双绞线上可支持上行传输速率13～52Mbit/s和下行传输速率1.5～2.3Mbit/s，但传输距离只有300～1 400m，可以支持高清晰度电视（HDTV）信号；SDSL（单用户数字线），也支持T1 线路及E1线路，传输距离在304m内时，可以满足上、下行传输速率相等的要求，在无负载铜质电话线上，支持廉价1.1Mbit/s的数据传输，并很快达到2Mbit/s；IDSL（ISDN用户数字线），在无负载铜质电话线上支持双向144kbit/s的数据速率，能在标准ISDN的距离上实现ISDN的质量，很适合传输距离超过5km的用户。
－－2．利用无线技术传输视频信息
－－无线接入的下行速度要高于上行速度，可达到400kbit/s，这是因为用户上行多采用模拟调制解调器，通过标准 SLIP／PPP联接到本地ISP。实际速度根据调制解调器速率而定。
－－另一种无线技术是局域性多点分布服务（LDMS），它是一种双向的数字式广播系统，主要利用地面设备进行数据收发。LMDS使用G波段，由于频率高，所以集线站和网络中心的转发器传输数据。这个通信中心的作用是处理所有的路径选择、线路交换以及桥接到Internet上的一些问题。虽然LMDS不是一个完全的交换式网络，但是它可以建立虚拟的点对点连接。正如其他高速访问方案一样，LMDS也是非对称的系统。它将1GHz的带宽分出850MHz用于下行通信，其余的150MHz用于上行通信。根据设计的要求，LMDS会将许多用户指定到不同的信道上，而这些信道的带宽大约在20～40MHz之间。
－－3．其他可利用的视频传输技术
－－现在，与传送视频数据有关的协议和标准都处在完善中。例如，ATM可以集成视频、数据和音频，其信元的长度为 53bit，其中包含5bit的首标，用于错误控制、地址信息以及优先权控制等，其余的48bit用来携带数据。由于ATM是一种面向连接的通信方式，因此就像打电话一样，ATM会把第一个寄存器中的内容传送给连接在通道上的所有交换机，由交换机负责传送每一个信元到下一个节点，数据流本身不必考虑路径选择的问题，这种透明的传输方式使ATM具有很强的可伸缩性。另外，ATM的连接成本由所传送的数据量大小而定，与传送距离没有关系。ATM网络能够提供的速率达25Mbit/s～ 1Gbit/s。除此之外，ATM的交换装置能以透明的方式来动态调整各个设备之间的数据传输速率，因此它非常适宜于点对点对传输。
－－除ATM外，还有一些其他的通信协议可用于视频网络。分布式排队双总线技术（DQDB）在双工的模式下可以提供34～ 140Mbit/s的传输速率，它采用两条总线将数据传送到所有的连接点上，总线的端节点能够产生空数据封包，该包被传送到其他的节点上以查询是否有需要传输的信息。DQDB是一种非连接的网络，各端点之间的通信速率也不一样，每一个信元的长度也是53bit，其中5bit为地址信息，这和 ATM信元的长度和格式一样，因此，它们彼此的结构能够兼容。双总线结构增加了重复性，从而可以提高DQDB的稳定性。这样，一旦一条通道完全不通，系统即可在数秒之内完成重新设置。
－－宽带ISDN （B－ISDN）也可以用于视频传输，它能够以高于150Mbit/s的速率传送视频和其他数据。B-ISDN 主要采用的技术是光纤加上时分多路复用（TDM）。在美国，它是以（SONET）为基础的，在欧洲则是以同步数字分级技术为基础的。