【摘 要】 利用SDH网传输青海电视台藏语综合频道上星节目的实时播出，做到电信和网通（SDH网）互为备份。本文详细介绍了SDH技术、结构、以及传输广播电视信号的过程，具体写了远程传输在我台综合频道的应用，阐述了当前数字传输所具备的技术特点和优势。
一. 概述
青海电视台藏语综合上星频道部分节目是由北京制作中心完成制作，根据广电总局要求为保证信号传输安全可靠，采用了远程SDH网数字信号传输方案，并采用电信、网通（ SDH网）完全不同路由的传输方式，电信、网通（ SDH网）互为主备。经一年多播出实践，设备、系统运行良好，现与大家共同探讨。
二. 利用SDH网进行远距离、高速率、大容量的电视信号传输，简化了信号的互通以及信号的传送、复用、交流
1.国际电信联盟标准部(ITU-T)的前身国际电报电话咨询委员会(CCITT)在1988年与美国国家标准化协会(ANSI)的T1委员会达成协议,将美国贝尔通信研究所1985年提出的同步光网络(Synchronous Optical Network,缩写为SONET)概念和标准修订后重新命名为同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy,缩写为SDH),称为SDH技术.SDH既同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy,缩写为SDH）,称为SDH技术。
2.SDH帧结构
SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM-N（Synchronous Transport Module的缩写，N=1，4，16，64），最基本的模块为STM-1，四个STM-1同步复用构成STM-4，16个STM-1或四个STM-1同步复用构成STM-16；SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向270*N列字节组成，每个字节含8比特，他的帧结构可以分为三个主要区域：
（1）段开销（SOH）区域
段开销是指STM帧结构中为了保证信息正常灵活传送所必须附加的字节，主要是一些维护管理字节如码流监测、公务通信、数据通信、帧定位和自动保护倒换字节等。对于STM-1而言，帧结构中左边9列×8(除去第四行)共72个字节(相当于576bit)均可用于段开销。由于帧长定为125μs，所以有576×8000=4.608Mb/s可用于维护管理。段开销又可分为再生段开销(RSOH)和复用段开销(MSOH)两部分，对于STM-1而言，RSOH位于帧结构中的1-3行和1-9列，MSOH位于帧结构中的5-9行和1-9列。
(2)信息净负荷区域
信息净负荷区域指的是真正用于信息业务的比特。如STM-1，右边共有261列×9行=2349个字节（相当于18792bit）可用于业务传输，另外该区域还存放了少量用于通道维护管理的开销（POH）。
（3）管理单元指针区域
管理单元指针是一种指示符，主要用来指示净负荷的第1个字节在STM-N帧内的准确位置，以便接收端正确的分解。它位于帧结构左边第4行，为一组特定的编码。采用指针方式是SDH的重要创新，可以使之在PDH环境中完成复用同步和帧定位，消除了在常规PDH系统中由于采用滑动缓存器所引起的延时和性能损伤。
SDH的帧传输时按由左到右，由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125微妙，每秒传输1/125*10（-6）=8000帧，对STM-1而言每帧字节为8比特/字节*（9*270*1）字节=19440比特，则STM-1的传输速率为19440*8000=155.520Mb/s；而STM-4的传输速率为4*155.520Mb/s；STM-16的传输速率为16*155.520Mb/s（或4*622.080）=2488.320Mb/s。
3.SDH技术传输广播电视信号的过程
SDH技术基于处于ISO/OSI的第一层，用来保障比特流传输的正确性，它不具备动态链路建立和交换能力，只拥有静态的电路分插复用和交叉连接能力，即通过操作员发出电路连接指令来建立某个物理通道；广播电视领域的SDH网起着公共的物理传输平台的作用，在此平台上一部分带宽用来传输经数字终端设备（CODEC）编解码的广播电视节目，另一部分用来直接传输用户数据或是传输从ATM、IP交换机汇聚的数据流等。
用SDH技术传输广播电视信号必须先对信号进行数字化处理，即是以一定的取样频率抽取输入信号的一个瞬时幅度值（取样值），取样后得到一系列的脉冲式的取样值称为取样序列，量化即是对取样系列进行幅度上的离散化过程，编码就是用二进制代码表示量化值，在信号传输的目的地将量化值转换为信号的过程称为解码。由于电视信号编码后数据量大因而需对其进行压缩编码，压缩编码主要是减少图像像素之间的相关性来达到压缩图像的目的，其主要优点是对传输容量的要求有所降低，缺点是当压缩所含信息量大的图像时，由于要牺牲掉部分图像信息，从而导致方块效应；图象压缩编码后每个数码对前后图像都有影响，如果传输中发生误码，则接收端还原出来的图像将会受较大的影响，即误码扩散问题。SDH的传输速率中34.369Mb/s是最适合电视图像传输的速率，广播电视节目的视频和音频信号存放在SDH的帧结构中的净负荷区域内，SDH设备的34Ms/s（或45Mb/s）和139.264Mb/s接口接图像编码器，2Mb/s接口接数据和话音输入设备，转换成SDH形式的广播电视信号通过光纤进行传输，信号传到业务站点后经解码器将图像数据信号还原成模拟信号。
我国的彩色电视采用是PAL制式，亮度信号（Y）取样频率13.5MHZ色差信号（R-Y，B-Y）的取样频率各为6.75MHZ，Y，R-Y，B-Y每个取样信号被8bit量化则总的传输码率为13.5*8+6.75*8+6.75*8=216Mbit/s对传输速率2.5Gb/s的STM-16而言只能传输8路视频信号，因而用SDH传输电视信号首先要对其进行压缩编码处理；传输广播电视信号常用的压缩编码技术有差值脉冲编码调制（DPCM），利用图像数据在空间和时间上的冗余特性，用相邻的已知像素或图像块进行预测，然后对预测值和真实值的差值即预测误差进行量化和编码，这种压缩方式算法简单易于实现，缺点是编码压缩比低、对信道噪声及误码敏感、易产生误码扩散等。广播电视信号的传输目前采用这种压缩技术较多，每路电视信号经DPCM压缩编码成70Mb/s两路70Mb/s信号复合成140Mb/s进入STM-1，即每个STM-1传输两路DPCM压缩的电视信号。除此之外还有MPEG-2压缩技术，这是当前电视编解码的标准，电视节目信号可压缩到1.5~15Mb/s，用SDH的STM-16（2.5Gb/s）可传输300多套MPEG-2压缩的数字电视信号。MPEG-2压缩的缺点是压缩比较高时信号质量较差，特别是压缩到2Mb/s以下时图像的马赛克效应非常明显，因而一般常压缩到6-8Mb/s，复用成34Mb/s或45 Mb/s最终形成STM-1。SDH技术传输广播电视信号时要求SDH网较好的时钟同步性能和低抖动性能，网络的同步性能差会引起指针调整, 指针调整将导致彩色电视信号瞬时变色,而网络的低抖动性能将通过SDH网传递给解码器,在解码器输出端产生抖动引起信号色彩的变化;目前主要用比特泄漏技术来减少指针调整的问题,或者在SDH信号进入映射器前将时钟信号和数据信号分离,使数据信号经过映射器后再和时钟信号合成,但这种方法需对SDH设备作较大的改动,消除抖动的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等.
4.传送系统结构
根据传输媒体的质量不同,MPEG-2中定义了两种复合信息流:传送流(TS)和节目流(PS:Program Stream)。
TS流与PS流的区别在于TS流的包结构是固定长度的,而PS流的包结构是可变长度的，节目流是对完整的视频和音频PES包进行复用形成的。由于视频、音频编码器本身的特性，PES包的长度是可变的，因此PS包的长度也是可变的。而传送流是将视频和音频的PES包作为固定长度的TS包的净荷，然后对TS包进行复用形成的。PS包与TS包在结构上的这种差异，导致了它们对传输误码具有不同的抵抗能力，因而应用的环境也有所不同。TS码流由于采用了固定长度的包结构，当传输误码破坏了某一TS包的同步信息时，接收机可在固定的位置检测它后面包中的同步信息，从而恢复同步，避免信息丢失。而PS包由于长度是变化的，一旦某一PS包的同步信息丢失，接受机无法确定下一包的同步位置，就会造成失步，导致严重的信息丢失。因此在信道环境较为恶劣，传输误码较高时，一般采用TS码流；在信道环境较好，传输误码较低时，一般采用PS码流。由于TS码流具有较强的抵抗传输误码的能力，因此目前在传输媒体中进行传输的MPEG-2码流基本上都采用TS码流的包格式。
5.采用ASI（异步串行接口）接口
异步串行接口是工作于固定时钟的串行链路。接口有同轴电缆和多模光纤两种，其传送率为270Mb/s。发送器和接收器中的主要部件是8B/10B编码器、同步字节的插入和删除、以及并/串和串/并转换。在发射端为建立270兆波特的速率，利用固定震荡器进行串行化，从该震荡器引出锁相字节时钟，在并行字节中利用该时钟进行移位。接收机利用锁定有输入数字流中比特跳变上的锁相环（PLL）震荡器，恢复串行时钟。从已恢复的串行比特时钟引出相位锁定字节时钟，利用该字节时钟将并行字节移出。该接口的同轴电缆方式，使用75ΩBNC连接口。
与以往采用卫星、微波、视频广电光缆不同的是，这强调的是远程节目交换系统，利用AV/IT制作设备进行节目制作，然后基于数据方式将节目通过各种网络互传。用SDH技术传输广播电视信号必须先对信号进行数字化处理，数字化处理分为取样、量化、编码等步骤，取样即是以一种取样频率抽取输入信号的一个瞬时幅度值（取样值），取样后得到一系列的脉冲式的取样值称为取样序列，量化即是对取样序列进行幅度上离散化过程，编码就是用二进制代码表示量化值，在信号传输的目的地将量化值转换为信号的过程称为解码。由于电视信号编码后数据量大因而需对其进行压缩编码主要是通过减少图像像素之间的相关性来达到压缩图像的目的。广播电视节目信号是模拟信号，要先经过编码器变换成数字信号压缩后形成139.264Mb/s码率进入SDH设备的34Ms/s（或45Ms/s）和139.264Mb/s接口接图像编码器，2Mb/s接口接数据和伴音输入设备，转换成SDH形式的广播电视信号通过光纤或者微波发射进行传输，信号传到目的地后经解码器将图像数据信号解成数字信号或模拟信号。一般借助电信的网络SDH来实现传输。
青海电视台藏语综合频道传输信号从北京节目源分别经主备编码器编码后输出4×E1（8Mb/s）通过电信和网通SDH网传送到青海电视台播控中心，经主备解码器分别解码为加嵌的SDI信号，送入总控矩阵。
藏语综合频道PGM信号（SDI）送入ASI主备编码器，主备编码器输出的ASI信号送至码流复用器进行复用。复用后的ASI码流经数字微波及数字光纤链路送上卫星地球站。
在卫星地球站端，经主备QPSK调制器进行调制，中频放大后送至上变频器变频，主、备用上变频通过合路器分别送至高功放（HPA）进行放大，为对抗非法干扰，系统配置了输出功率较大的高功放、功率自动控制系统及高增益的发射天线。HPA输出经高增益发射天线发往卫星。
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三. 地面传输高质、稳定、不间断的传输链路
青海电视台藏语综合频道自开播以来历经考验，设备系统稳定，运行良好，严格按DVB的标准里规定的数字传输链路。DVB各种系统的核心技术是通用的MPEG-2视频和音频编码。符合MPEG-2/DVB-S标准。
地面传输频带宽所占容量大，传输损耗小，对远距离传输特别经济，抗雷电和电磁干扰能力好，无串音干扰，保密性好并且体积小重量轻。青海电视台藏语综合频道严格在国家广电总局的高质量、不间断、既经济又安全的方针下，因地制宜，利用它们各自的优势，取长补短，有效地、经济地相互结合，两路地面信号互为备份，安全、可靠地保证节目传输。
近几年，随着数字压缩技术的地不断发展，以MPEG-2数据流为基础的数字传输系统已成为电视台的发展方向。在广播电视向网络化、数字化、产业化、信息化飞速发展的今天，如何立足实际，放眼长远，更好地依托网络的优势，开发资源，已成我们广电人迫切需要解决的问题之一。我们要最大限度的适应经济时代，在信息和信息化技术的推动下，使数字电视迈上一个新台阶。