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数字化微波传输的新需求

2007-01-19 广东省广播电视技术中心微波总站 郑莉丽 依马狮网


    根据广电总局2008年前取消模拟微波传输的要求,越来越多的数字化(SDH)微波传输系统被应用,并取得了很好的效果。随着更多业务和更高效率需求的增长,尤其是对双向传输应用的需求,MSTPIP网络平台(多业务传输平台)的应用越来越受到更广泛的关注。
    在统一的MSTP平台上传输多种业务,包括:
    (1)传统SDH/PDH电路业务:       E1/E2/E3/DS-3/NX64K
    (2)广播电视业务:              实时视音频图像/FE(100Base-T)
    (3)其他多种基于IP的业务:      电子办公;设备管理;监控图像等
    所以在一个MSTP平台既可以为用户灵活的提供统的多种SDH/PDH业务接口和至关重要的以太网接口Gbe或100Base-T。众所周知,IP网络和设备正以其极高的性价比和通用性在电信领域取得了绝对的优势地位。同样的,这也应该是广电视频传输数字化之后交互性的唯一载体。单向广播的传输方式已经不能够满足日益增长的需求,只有借助于IP网络(硬件和软件协议)才能够实现。

数字化微波传输的新需求


    一. MSTP平台
    其原理如下图:
数字化微波传输的新需求

    MSTP核心对所有的输入输出包括SDH/PDH和Gbe/100Base-T进行交叉复用和封装,实现完全的分插复用。它可以以2M为基本单位对所有业务实现任意组合和灵活调度;既可以保证现有PDH/SDH业务,又提供了双向交互能力,为在统一平台上的多业务提供了稳定可靠的通道。对于承载了视频数据的IP包来讲,最重要的一点是实时性。MSTP 核心交叉复用处理设备直接将IP数据映射到SDH 的VC容器,根据事先设置好的带宽,在发端和终端建立一个固定或统计复用带宽的可靠物理通道。
数字化微波传输的新需求

    这就是所谓的IP/SDH/MW的应用方式。
    SDH是物理层的协议,负责在信道上透明传送比特流;IP是网络层的协议,负责数据包由源于宿的寻址和路由。根据OSI七层模型,二者之间还需要一个链路层协议,来进行帧级的定位和纠错。由于SDH是点对点的传输通道组成的,所以采用PPP作为链路层的协议。
    IP over SDH以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络。它使用链路及点到点协议(Point to Point Protocol,PPP)对数据包进行封装,根据RFC 1662规范把IP分组简单地插入到PPP帧中的信息段。然后再由SDH通道层的业务适配器把封装后的IP数据包映射到SDH同步净荷中,然后经过SDH传输层和段层,加上相应的开销,把净荷装入一个SDH帧中,最后到达网络中传输。IP over SDH,也称为Packet over SDH(PoS)。
    SDH主要提供了OSI开放体系结构中物理层的功能;数据链路层采用点到点协议(PPP)将IP数据封装到SDH的净荷。
  
    二. 微波网络上IP视频传输的特点
    在确定了IP的传输方式之后,广播级的实时视频与IP结合后在微波网络上传输有哪些特点呢?
    在IP上进行实时数字电视节目传输,主要面临以下三个问题:
    (1)传输时延抖动
    可以采取设备上缓存视频流的方式解决。
    (2)重排序
    因为路由的不同导致视频序列到达接收端的顺序与发送端不一致,结合缓存方式和RTP协议,可以对每一个视频包加上序号,然后在接收端对错序的包进行重排序。
    (3)丢包
    因为网络的堵塞导致某些视频包没有到达接收端(丢包)。可以在包序列传输前进行预处理。根据网络传输状况进行不同的纠错编码,以便在接收端恢复丢失的包,这便是FEC(前向纠错)机制。
    以上问题主要是在开放网络上传输可能发生的情况,也就是说有多种业务并行、流量实时变化且多个路由选择的网络。考虑到广电微波网络的实际应用情况,网络状况可以大大简化,具有如下特点:
    (1)专有网络
    专有网络,没有其他突发业务或其他业务带宽固定且很小,可以独立划分通道;
    (2)带宽固定
    节目传输的带宽是固定的,不存在网络堵塞的情况。也不存在时延抖动的问题。
    (3)路由固定
    节目传输的路由是固定的,没有重排序的问题;
    (4)无堵塞网络
    网络的带宽占用事先是可以计算和预设的,所以不存在网络堵塞的问题,也就没有因网络堵塞导致的丢包。
    也就是说在广电微波网络上,在兼顾现有业务的同时,高效可靠的建立MSTP平台既有业务发展的需求,也具有技术的可行性与易操作性。

    三. IP over SDH的优点
    IP over SDH的优点是:对IP路由的支持能力强,具有很高的IP传输效率;符合Internet业务的特点,如有利于实施多播方式;能利用SDH技术本身的环路和网络自愈合能力达到链路纠错的目的;利用OSPF协议防止链路故障造成网络停顿,提高网络的稳定性;将IP网络技术建立在SDH传输平台上,可以很容易地跨越地区和国界,兼容不同技术标准实施全球联网;省略了ATM层,简化了网络结构,降低了运行成本。目前的SDH厂家可提供性价比极高的MSTP平台设备(STM-1,STM-4等)。造型小巧(2U),功能强大,如下图:(622Mb/s的交叉处理能力及同时提供多种接口E1/E2/E3/DS-3/NX64K/FE(100Base-T)

数字化微波传输的新需求

    IP仅仅是数字微波网络的接口。实际微波网络的核心仍然是SDH,或者说是基于SDH的MSTP平台。鉴于IP设备和协议使用的普适性和经济性,MSTP平台设备以直接交换和映射的方式,将IP包中的数据放到SDH帧结构进行传输,最大程度的实现了兼容性、效率和经济性,又在技术上为IP数据传输提供了保障性。包括:SDH传输的可靠性、可管理性和直接IP数据到VC容器映射的实时性。

    结语
    SDH传输技术,广泛应用于传输领域,它的一系列优点非常适合于广播信号的传输。而IP over SDH能使IP数据包通过PPP协议直接映射到SDH帧结构上,简化了IP网络体系结构,提高了数据传输效率,将IP网络技术建立在SDH传输平台上,可以很容易地跨越地区和国界,兼容各种不同的技术和标准,易于实现网络互联。
    在数字微波系统可以利用已有的SDH平台方便的实现。同时还有重要的一点是微波系统的带宽一般要远小于光纤网络,可以采用性价比极高的低端路由器(低速)而不用造价高昂的Gbit/s甚至10Gbit/s的高端设备。所以基于IP的广播级实时视频流可以高效可靠的通过IP/SDH/MW传输,目前获得了多数DVB厂商的支持,并在国内取得了良好的测试结果。
    广电微波拥有合法的频率资源,应该以更长远的目标,坚定不移的走完全的IP道路,一定会有更广阔的前景。