光纖有線電視超干線傳輸技術(shù)分析

李釗　韓巍

摘要：本文從超干線傳輸?shù)募夹g(shù)原理、信號數(shù)據(jù)率與頻帶壓縮兩個方面分析了光纖有線電視超干線傳輸技術(shù)，旨在為促進光纖有線電視光纖長距離干線傳輸?shù)陌l(fā)展作出貢獻。

關(guān)鍵詞：光纖；有線電視；超干線傳輸

前言：當前我國光纖電視不斷普及，但是在具體的傳輸過程中，傳輸距離逐漸成為了制約光纖有線電視發(fā)展主要問題，這就給光纖有線電視超干線傳輸技術(shù)提出了更高的要求?；谝陨?，本文簡要分析了光線有線電視的超干線傳輸技術(shù)。

1超干線傳輸技術(shù)原理

光纖有線電視超干線傳輸方式主要有兩種形式，一種是不進行信號的頻帶壓縮的直接PCM方式，一種是進行進行頻帶壓縮的方式，在干線以及分配網(wǎng)絡(luò)過程中，對于質(zhì)量惡化有著一定程度的允許，因此采用頻帶壓縮方式要更好一些，下面簡要分析頻帶壓縮方式的超干線傳輸技術(shù)原理。

以MPEG標準對光纖電視信號進行編碼，采用計算機來對不同的編碼速率進行控制和使用，實現(xiàn)對不同圖像的傳輸。例如光纖電視前端對編碼速率的要求為5.0-1.0Mb/s，那么演播室必須以CCIR-601要求為基準，編碼的速率應(yīng)當在6.5-1.0Mb/s之間進行數(shù)字壓縮，只有這樣才最適合電視信號的傳輸[1]。系統(tǒng)應(yīng)當根據(jù)編碼器的數(shù)量以及編碼器的速率來多次付姐到標準的傳輸速率上。不同的體制所根據(jù)的標準不同，因此其得到的標準速率也不相同。光纖電視的編碼流程如下：

適配輸入信號由視頻輸入卡來完成，同時視頻輸入卡還承擔著選取系統(tǒng)同步但不同分辨率編碼濾波器的工作。

視頻輸入卡輸出ITU-R-601數(shù)據(jù)，之后由視頻編碼卡接收，進行視頻壓縮。首先是對I幀進行壓縮，也就是幀內(nèi)壓縮，對P幀的編碼進行預測，對B幀的編碼進行雙向預測，之后進行分立余弦變換，余弦變換的系數(shù)由空間信息變化而來，在選擇合適的DCT系數(shù)的過程中，采用交叉掃描的方式，之后進行傳遞，為了進一步減少碼流中的多于部分，可以進行編碼的變長工作。在碼流中，采用視頻編碼卡加入附加碼元，這就就能夠保證視頻信號和音頻信號的同步，保證能夠正確的識別解碼。

音頻編碼卡和音頻輸入卡能夠提供四路單音頻和兩對立體聲伴音的編碼，如果有需要，則可以再增加一塊音頻編碼卡，實現(xiàn)對八路音頻的編碼。

2信號數(shù)據(jù)率與頻帶壓縮

PCM方式直接對模擬信號取樣、量化和編碼，這就能夠?qū)⒛M信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚俚拇写a流。在取樣的過程中，根據(jù)時間間隔去除信號電平，以奈奎斯特采樣定理為基礎(chǔ)，采樣的頻率要比基帶信號最高頻率大兩倍以上，以此來去除原信號鎖好的信息。量化的過程就是將取樣的信號電平近似成具體的數(shù)字，一般采用的方法為8比特量化法。

對與頻帶壓縮來說，在超干線傳輸過程中，電視信號占據(jù)設(shè)備的帶寬有著一定的嚴格要求，一般來說要比100MHz大，對于高清電視來說，其帶寬標準應(yīng)當更寬，一個信道的電視節(jié)目會占據(jù)多個模擬電視頻道的帶寬需求，這就增加了光纖電視的傳輸成本，為了降低費用，則需要采取壓縮編碼技術(shù)。

本文主要討論的是基帶式超干線傳輸比特流，主要采用的方案為時分復用方案，以此來實現(xiàn)對信號的壓縮，從而將信號復合，這就形成了一個比特流十分高的信號，以此再經(jīng)過光纖鏈路進行傳輸。經(jīng)過壓縮的電視信號和電信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠嬎銠C數(shù)據(jù)相同，可以利用基本的額電信設(shè)施進行傳輸，這就大大節(jié)約了傳輸成本。

電視視頻數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)有著較大的冗余度，這也是對光纖電視光纖超干線傳輸頻帶壓縮的重要依據(jù)，視頻圖像幀內(nèi)的臨近像素之間有著在空域上的相關(guān)性，以此來實現(xiàn)頻帶的幀內(nèi)壓縮。從另外一個角度來看，人類的眼睛和二段有一種不敏感性，對邊緣的急劇變化并不敏感，對圖像的亮度信息則敏感，對色彩有著較弱的辨別力，這就可以對一些非冗余的信息進行壓縮，從而提升數(shù)據(jù)的壓縮比，實現(xiàn)超干線傳輸。在超干線傳輸?shù)倪^程中，需要根據(jù)MPEG-2標準來進行頻帶雅座，MPEG指的是活動圖像專家小組，其主要的活動與各種數(shù)據(jù)的壓縮和數(shù)據(jù)流傳輸相關(guān)，制定了頻帶壓縮標準，為了與CCIR協(xié)議相適應(yīng)，數(shù)字視頻廣播的頻帶壓縮都采用MPEG-2作為主要標準，在室內(nèi)的機頂盒設(shè)計中也以此為標準，這對于保證光纖電視音頻信息和視頻信息傳播質(zhì)量也有著重要的意義[2]。在標準中建議使用的取樣模式為4：2：2模式，對色鍵等編輯應(yīng)用的高清帶寬進行保留，提升了編碼器與演播室設(shè)備接口的便捷性和便利性。在MPEG標準下光纖電視圖像畫面的分辨率為720×480，其能夠支持的視頻種類多樣，例如可以支持電影格式，支持16：9以及4：3的幅比等。

在MPEG-2的標準下，數(shù)據(jù)率為15Mb/s，適用于高清電視，同時在MPEG-2標準下的解碼器能夠?qū)崿F(xiàn)對MPEG-1標準下信息的解碼。

MPEG-2標準采用了運動補償技術(shù)和DCT技術(shù)，其中運動補償技術(shù)充分利用率時間的冗余度，而DCT技術(shù)則充分利用率空間冗余度，實現(xiàn)了良好的能量壓縮功能，且成本較低[3]。

此外，可以采用自適應(yīng)編碼技術(shù)，這就能夠進一步提升編碼效率，其中的視頻編碼對于720行逐行掃描和1080行的間行掃描都能夠進行支持，此外能夠?qū)挿秶鷥?nèi)運動進行估計，實現(xiàn)前向分析，實現(xiàn)雙向幀預測，在雙向幀預測的過程中，能夠?qū)η懊娴膸M行分析，對后面的幀進行分析，以此來實現(xiàn)對當前幀的預測，這就有效提設(shè)個了壓縮效率。

結(jié)論：綜上所述，光線有線電視光纖超干線傳輸有著抗干擾能力強、穩(wěn)定性強的優(yōu)點，其信號傳輸質(zhì)量不會受到傳輸距離的影響，因此對于光線有線電視光纖超干線傳輸技術(shù)的分析和研究是十分必要的。本文從超干線傳輸?shù)募夹g(shù)原理、信號數(shù)據(jù)率與頻帶壓縮兩個方面分析了光線有線電視超干線傳輸技術(shù)，旨在為促進光線有線電視光纖長距離干線傳輸?shù)陌l(fā)展作出貢獻。

參考文獻：

[1]宋英雄. 1550nm超干線及寬帶接入光傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海大學，2007.

[2]黃書亭. 有線電視臺的技術(shù)支撐與管理體制--以江蘇有線電視臺為例[J]. 技術(shù)經(jīng)濟與管理研究，2011，08：54-57.

[3]郭春暉. 智能化樓宇有線電視雙向改造及設(shè)計方案探討[J]. 現(xiàn)代電視技術(shù)，2014，02：108-112+130.