编者按:2008年6月,作者加盟BOB工程部,负责广播通信系统的安装、连接与测试工作。在位于北京奥林匹克公园中心区的国际广播中心1层BOB技术区的CDT机房,不时能看到他忙碌的身影。残奥会期间,他依然坚守在CDT机房的控制台前。他还是SMPTE(美国电影电视工程师协会)会员,对数字影像技术有着浓厚的兴趣。
2008年8月24日晚,国家体育场主火炬的奥运圣火缓缓熄灭,这不仅标志着举世瞩目的第29届奥林匹克运动会本身在北京的圆满闭幕,同时也是此次奥运电视转播工作的一个里程碑。作为此次奥运主转播商—北京奥林匹克转播有限公司(BOB)的一名通信传输工程师,笔者有幸亲身参与了广播通讯系统中收集网(Contribution Network)的部署。
广播通讯(Broadcast Telecommunication)团队隶属于BOB工程与技术运行部。除广播通讯外,工程部还下辖有场馆工程、IBC工程以及评论席系统等团队。广播通讯团队的任务主要有:
1.为主转播商(HB)及持权转播商(RHB)提供传送多边、单边信号及其他注入点信号的收集网络;
2.在设备提供商及场馆工程团队间,对使用射频的无线制作设备的相关事宜进行协调,并负责申请使用许可;
3.管理射频信号发射塔的相关设施;
4.风景摄像机信号在国际广播中心(IBC)及场馆间的传送;
5.DSNG服务;
6.为持权转播商提供卫星上、下行服务及国际电路的接入;
7.为IBC内部的有线电视系统提供卫星信号的馈送;
8.为马拉松、公路自行车等比赛以及开闭幕式的航拍等提供数字视音频信号的无线传输。
毫无疑问,收集网是此次奥运广播通讯系统的核心。收集网的概念并不像其名称那样晦涩难懂,实际上,收集网络的主要用途就是传送多边及单边信号,确保来自各场馆的比赛信号顺利到达IBC。为了完成好这个伟大而光荣的任务,BOB与北京奥运的合作伙伴中国网通(CNC)一起,进行了周密的策划和精心的准备。
一. 信号收集网的概念
如图1所示,收集网连接着位于比赛场馆附近的电视转播综合区(Compound)内的TOC(技术运行中心)与位于IBC一层BOB技术区内的CDT(收集/分发/传送中心)。
在每一个或相邻的几个比赛场馆外,都可以看到一个以白色板房为主的区域,这便是电视转播综合区。区内可停放电视转播车,并安装有转播所需的各种系统,甚至还设有餐厅、卫生间等设施。在每个综合区内,都设有一间称之为TOC的房间。位于比赛场馆内的摄像机输出的信号送至转播车进行多边信号的现场制作,而后由转播车送至TOC,完成音频的嵌入等处理后与单边信号一并由设在TOC内的广播通讯设备转换为光信号发出。TOC内设有广播通讯系统的机架,同时,这里也是信号收集网的一端。值得注意的是,由于马拉松等比赛的起、终点不在同一地点,因此在远离比赛场馆的起点或终点还设有副转播区,此时,设在比赛场馆的TOC还必须连接副转播区;另外,马拉松、公路自行车等比赛沿线设有一些无线接收点,这些接收点将直升机、摩托车发来的无线信号转发至设于CNC南沙滩电话局内的切换中心(RFSC),经过适当的处理与切换后,这些信号也必须送回相应比赛场馆的TOC。
IBC设在国家会议中心,国家会议中心坐落于奥林匹克公园中心区。在IBC一层,有一个称作BOB技术区(BOB TECH)的区域,在区内四个可供来宾参观的房间之中,CDT是面积最大的一间。CDT与评论席系统的CSC及进行节目收录的VTR/Archives合围成一个圆形区域,包围在位于中心的5.1环绕声监听室四周。CDT的功能类似于电视台的主控室,同时,广播通讯系统是CDT的重要组成部分,信号收集网的另一端也就在这里。除TOC送来的多边及单边信号外,CDT内的广播通讯系统还负责接收来自POTF、风景摄像机以及Standup机位的信号,这里稍作解释。POTF(Part Outside of the Fence)是指设于媒体村等IBC外的地点的信号注入点;为了使全球电视观众一览中国的风景,BOB在奥林匹克公园内、北京市风景名胜及香港维多利亚港湾设置了9个可遥控的风景摄像机;Standup是指主转播商BOB事先架设好的一些摄像机机位,持权转播商可租用这些机位进行出镜报道,位于IBC四层的Standup即是直接连接到CDT的。
CNC提供的光网络犹如一条条纽带将分布于北京市内外的30余个TOC、POTF、RFSC、风景摄像机等与CDT连接起来,从而将各路信号都汇集到CDT这个电视转播系统的枢纽,这也便形成了信号收集网的概念。
二. 信号收集网的系统构成
此次奥运电视转播,BOB向海内外的电视机构租用了60余辆电视转播车,这些转播车被安排在各转播综合区工作。分布在比赛场馆内与转播车上的制作团队负责多边信号的制作,制作好的多边信号由转播车送至TOC,TOC将收到的5.1环绕声音频嵌入视频信号中,生成主、备两路HD-SDI流,并经过分配放大器分别连接到技监及电光转换设备,最终送至光网络。为了保证通信安全,CNC为主、备两路信号预设了两条完全不同的物理连接。与TOC内类似,CDT内的信号收集中心设有光电转换设备,分别接收主、备两路信号。与TOC不同的是,光电转换设备输出的主、备两路HD-SDI信号需经过一个可遥控的切换开关,并最终送至CDT的信号分发中心。
上述的光电及电光转换设备均为瑞典Net Insight公司的Nimbra系列产品。该产品应用灵活,功能强大。以TOC与CDT内使用的Nimbra 680为例,该产品可安装4个SDI接入模块与4个OC-192/STM-64 Trunk模块,每个SDI模块具有8个SDI接口,每个Trunk模块具有4对Tx/Rx光接口。实际使用中,8个SDI被分成两组,1-4号SDI设置成信号的输入或输出,与4个光接口对应,而5-8号SDI设置为1-4号的监视端口。为了进行数据交换,Nimbra 680使用2个互为备份的80G交换模块。Nimbra产品的另一大优势是可以进行远程管理,实现这一功能只需在Nimbra 680上安装2个节点控制器。此外,得益于Nimbra的数据传送能力,此次转播还使用了千兆以太网接入模块,将IBC内的计算机网络延伸至各个TOC。实际上,除TOC送往CDT的大量多边、单边信号外,CDT也向一些TOC传送少量返送信号,双向传送均在Nimbra上实现。
每条光链路的数据传输能力为2.5Gb/s。为了安全,无论是1.485Gb/s的HD-SDI数据流还是270Mb/s的SD-SDI数据流,每一路信号都使用一路单独的光链路。对于多边信号,有主、备两路互为备份,一旦主路发生故障,Nimbra会通过GPIO模块发出信号,触发IRT切换开关动作,将备用信号切入主路;对于单边信号,一旦某一路发生故障,Nimbra会自动将这一路的流量分配到其他链路中。由于开闭幕式都在国家体育场(鸟巢)举行,CNC专门为国家体育馆建立了几条未经TOC、终达IBC的光链路,以防TOC在突发事件中停止工作。
北京市内的TOC与CDT间均使用2.5G光链路,青岛使用了波分复用,因此上述两地的视音频信号均为无压缩传输。而沈阳、秦皇岛、天津、上海及香港均使用了长GOP视频压缩与Dolby音频压缩。高清信号使用了MPEG-2 422P@HL,比特率约为80Mb/s,标清信号则使用了MPEG-2 422P@ML,比特率约为50Mb/s。如图3所示,在CDT内,CNC使用了Tandberg的MPEG Adaptor及Decoder,接收5个