寬帶奧運(yùn)與高清晰電視傳送服務(wù)

摘要：媒體特別是廣播電視媒體是奧運(yùn)成功舉辦的重要因素之一，如何為媒體提供更加成熟、安全、可靠的通信服務(wù)，是奧組委和通信合作伙伴的責(zé)任。在2008年奧運(yùn)會(huì)上，以高清晰度電視（HDTV）技術(shù)為主的關(guān)鍵技術(shù)將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，本文根據(jù)HDTV技術(shù)的特點(diǎn)以及媒體對(duì)服務(wù)提出的需求，對(duì)即將構(gòu)建的中國網(wǎng)通HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面闡述。

北京2008年奧運(yùn)會(huì)，承載著全國人民的希望與夢(mèng)想，一步步向我們走來。各行各業(yè)都在為實(shí)現(xiàn)這個(gè)美麗的夢(mèng)想而努力著。智能化的交通管理、及時(shí)準(zhǔn)確的氣象服務(wù)、嚴(yán)謹(jǐn)有效的安全保衛(wèi)都將成為這一屆奧運(yùn)會(huì)的服務(wù)亮點(diǎn)，而方便、快捷的信息獲取正是通信行業(yè)人們不懈地追求。因此，“寬帶奧運(yùn)”這一理念成為了固定通信領(lǐng)域的奧運(yùn)目標(biāo)。奧運(yùn)會(huì)中的各類參與者，如組織者、運(yùn)動(dòng)員、觀眾、媒體、相關(guān)行業(yè)服務(wù)者，將對(duì)“寬帶奧運(yùn)”有著不同的理解和體驗(yàn)。而“寬帶奧運(yùn)”在媒體服務(wù)中的體現(xiàn)，則是對(duì)這一理念最重要的一種詮釋。

前國際奧委會(huì)主席薩馬蘭其先生曾經(jīng)說過：“一屆奧運(yùn)會(huì)成功與否，媒體是最終裁判……”，因此，無論是國際奧委會(huì)（IOC）還是舉辦國的奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)組織委員會(huì)，對(duì)媒體服務(wù)都十分重視。而在涉及媒體服務(wù)的各領(lǐng)域中，最關(guān)鍵、最能夠體現(xiàn)奧運(yùn)會(huì)服務(wù)成熟、先進(jìn)、完善的特點(diǎn)的服務(wù)就是奧運(yùn)會(huì)媒體通信服務(wù)。

在媒體通信服務(wù)中，作為主要傳播手段的廣播電視媒體因?yàn)閷?shí)時(shí)報(bào)道的需要，將會(huì)使用95％以上的通信帶寬，并需要通信服務(wù)提供商利用特殊的技術(shù)來進(jìn)行保障通信的安全性。現(xiàn)任國際奧運(yùn)會(huì)羅格主席曾經(jīng)說過：“一秒鐘的圖像傳送中斷都意味著整個(gè)奧運(yùn)會(huì)的失敗”。

目前，在國際上應(yīng)用最多的仍然是模擬電視技術(shù)，但是，由于模擬電視技術(shù)在圖像信號(hào)的制作處理、控制調(diào)節(jié)、記錄重放、調(diào)制解調(diào)、傳輸轉(zhuǎn)播、接收顯示等過程中，圖像信號(hào)和伴音信號(hào)都是在時(shí)間軸上和振幅軸上連續(xù)變化的模擬信號(hào)。因而，模擬電視最明顯的缺點(diǎn)是在傳輸?shù)倪^程中，容易因疊加上不可恢復(fù)的噪聲而導(dǎo)致信號(hào)劣化。

伴隨著微電子技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展已取得了令人鼓舞的成果。特別是數(shù)字圖像獲取、數(shù)字存儲(chǔ)、位圖打印和圖形顯示的數(shù)字設(shè)備的出現(xiàn),帶來了許多數(shù)字圖像方面的應(yīng)用。在一些技術(shù)先進(jìn)的國家，電視演播室設(shè)備數(shù)字化已完成，數(shù)字電視接收機(jī)已上市出售，各種數(shù)字圖像編碼壓縮設(shè)備隨多媒體技術(shù)的發(fā)展已投人使用。國際上也相應(yīng)地制定了統(tǒng)一的數(shù)字電視信號(hào)的編碼標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)字電視的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

作為數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)中的最高等級(jí)，高清晰度電視（HDTV）技術(shù)的應(yīng)用一直是國際關(guān)注的焦點(diǎn)。在2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)上和2004年雅典奧運(yùn)會(huì)上，為了實(shí)驗(yàn)當(dāng)時(shí)尚未成熟的高清晰度電視技術(shù)，國際奧委會(huì)廣播電視委員會(huì)批準(zhǔn)了利用HDTV轉(zhuǎn)播技術(shù)進(jìn)行小規(guī)模轉(zhuǎn)播的實(shí)驗(yàn)。參與實(shí)驗(yàn)的各國專家和轉(zhuǎn)播商一致認(rèn)為，HDTV轉(zhuǎn)播技術(shù)能夠極大的提升人們對(duì)奧運(yùn)會(huì)的觀感，能夠給人們呈現(xiàn)出更加精彩、更加具有沖擊力的畫面，能夠吸引更多的觀眾觀看奧運(yùn)會(huì)。但是，在HDTV轉(zhuǎn)播技術(shù)尚未成熟，尚未形成產(chǎn)業(yè)化的當(dāng)時(shí)，大范圍的利用HDTV轉(zhuǎn)播技術(shù)轉(zhuǎn)播奧運(yùn)會(huì)是不現(xiàn)實(shí)的。

隨著HDTV產(chǎn)業(yè)的成熟，特別一些國際廣播電視領(lǐng)域的專業(yè)廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了從采集設(shè)備、傳輸設(shè)備到接收設(shè)備等一系列的產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程已經(jīng)飛速的啟動(dòng)。在2008年奧運(yùn)會(huì)前，HDTV技術(shù)完全能夠擔(dān)負(fù)起奧運(yùn)會(huì)轉(zhuǎn)播的重任。因此，負(fù)責(zé)2008年奧運(yùn)會(huì)轉(zhuǎn)播工作的北京奧林匹克廣播公司（BOB）已經(jīng)提出了在2008年奧運(yùn)會(huì)上，采用HDTV技術(shù)制作全部奧運(yùn)會(huì)信號(hào)。這一技術(shù)的應(yīng)用，也體現(xiàn)出北京奧組委提出的“科技奧運(yùn)”的精神。作為為BOB公司提供全部通信服務(wù)的中國網(wǎng)通集團(tuán)公司，將會(huì)根據(jù)HDTV技術(shù)的特點(diǎn)，建立HDTV通信服務(wù)體系，這一體系也將在奧運(yùn)會(huì)期間支撐奧運(yùn)會(huì)的全部轉(zhuǎn)播工作。

奧運(yùn)會(huì)電視傳送需求特點(diǎn)
奧運(yùn)會(huì)的比賽囊括了幾乎全部體育項(xiàng)目，是世界上最大規(guī)模的體育比賽。北京2008年奧運(yùn)會(huì)的賽場(chǎng)分布廣泛，比賽數(shù)量眾多，對(duì)整個(gè)通信服務(wù)的要求也是十分復(fù)雜。信號(hào)傳輸需求的主要特點(diǎn)如下所述。

（1）    本地帶寬需求巨大
根據(jù)廣播電視用戶的需求，1路HDTV（高清晰度電視）信號(hào)的傳輸即為1.5Gbps帶寬；1路SDTV（標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視）的信號(hào)也需要傳輸270Mbps的帶寬。而目前傳輸?shù)恼Z音通路僅為64kbps，傳輸一路HDTV信號(hào)，就需要2.4萬路語音通路的傳輸能力。粗略估算，本地總傳輸容量即為900G。

（2）    國際傳輸需求大
HDTV信號(hào)在IBC（國際廣播中心）制作完成后，將會(huì)根據(jù)授權(quán)轉(zhuǎn)播商（RHB）的要求傳送至本國的總部，進(jìn)行播出。由于有大約200余家國際電視臺(tái)或傳媒集團(tuán)參與報(bào)道，因此需要提供強(qiáng)大的國際傳輸能力將信號(hào)安全、穩(wěn)定地傳輸至目的國。

（3）    可靠性要求高
由于奧運(yùn)會(huì)世界矚目，在奧運(yùn)會(huì)的服務(wù)當(dāng)中，出現(xiàn)任何事故，所造成的影響都是國際性的。因此要求采用最安全可靠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并利用各種手段確保通信服務(wù)的萬無一失。

（4）    種類復(fù)雜
雖然媒體服務(wù)網(wǎng)絡(luò)主要提供HDTV信號(hào)傳送，但是，仍然有為數(shù)眾多的SDTV信號(hào)需要利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞。

HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建原則

根據(jù)以上需求特點(diǎn)，HDTV傳送網(wǎng)絡(luò)應(yīng)符合以下構(gòu)建原則。

（1）    建設(shè)高穩(wěn)定性網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性是完美完成媒體視頻通信服務(wù)的前提條件。因此在建設(shè)過程中，必需要考慮到安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)對(duì)所傳輸?shù)闹匾盘?hào)進(jìn)行備份傳輸，使用備份的物理路由，同時(shí)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中涉及的重要設(shè)備進(jìn)行N+1備份。這樣，無論從電路還是設(shè)備上，都具備了高度的穩(wěn)定性。

（2）    建設(shè)高安全性的傳送網(wǎng)絡(luò)
為了防止惡意篡改信號(hào)內(nèi)容或非法加載節(jié)目源，在使用開放通路進(jìn)行傳輸時(shí)，需要對(duì)節(jié)目源信息進(jìn)行加密處理，并建立嚴(yán)密的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，確保信號(hào)的安全使用。

（3）    建設(shè)靈活性的傳送網(wǎng)絡(luò)
在奧運(yùn)會(huì)期間，由于比賽的精彩激烈，經(jīng)常會(huì)發(fā)生意外的比賽結(jié)果。這些結(jié)果也造成了媒體會(huì)在短時(shí)間內(nèi)提出一些突發(fā)性的業(yè)務(wù)需求。為應(yīng)對(duì)這一需求，HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能完全滿足突發(fā)性需求，并且建立健全的后臺(tái)管理系統(tǒng)對(duì)這一需求進(jìn)行及時(shí)有效的管理。

（4）    合理利用現(xiàn)有資源
構(gòu)建HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要充分考慮利用現(xiàn)有資源。這樣，既能夠滿足賽時(shí)轉(zhuǎn)播的需要，又可以在賽后不至于留下巨大的設(shè)備負(fù)擔(dān)，造成浪費(fèi)。

HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

從2008年奧運(yùn)會(huì)開始，國際奧委會(huì)（IOC）設(shè)立了奧林匹克廣播公司（OBS）作為將來各屆奧運(yùn)會(huì)的奧林匹克廣播組織。國際奧委會(huì)已要求北京奧組委使用OBS作為北京奧運(yùn)會(huì)的廣播組織。為了更加有效的行使OBO的職能和責(zé)任，北京奧組委和OBS建立了北京奧林匹克轉(zhuǎn)播有限公司（BOB）。BOB公司將制作全部基于HDTV信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的國際公用電視信號(hào)，并協(xié)助授權(quán)轉(zhuǎn)播商制作自身的單邊信號(hào)（僅供自身使用的電視信號(hào)）。中國網(wǎng)通做為北京2008年奧運(yùn)會(huì)固定通信領(lǐng)域合作伙伴，將根據(jù)BOB的需要，建立HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)授權(quán)轉(zhuǎn)播商的需要，提供國際傳輸服務(wù)。

 
屆時(shí)，場(chǎng)館各攝像點(diǎn)的視頻信號(hào)將通過BOB布放的視頻電纜傳送到場(chǎng)館媒體主控機(jī)房，加入場(chǎng)館現(xiàn)場(chǎng)聲，共同組成公共信號(hào)，通過中國網(wǎng)通提供的從場(chǎng)館至國際廣播中心的視音頻通路傳送到國際廣播中心各授權(quán)轉(zhuǎn)播商的編輯機(jī)房，經(jīng)過后期編輯合成（插入場(chǎng)館評(píng)論員席音頻信號(hào)）后，通過中國網(wǎng)通豐富的國際海光纜及衛(wèi)星資源，傳送到各國電視臺(tái)，再由各國電視臺(tái)傳送到全球億萬觀眾的電視機(jī)前。

奧運(yùn)會(huì)期間由場(chǎng)館采集到的信號(hào)有三種：
(1)    由主轉(zhuǎn)播商（BOB）采集的現(xiàn)場(chǎng)公共視音頻信號(hào)，即公共信號(hào)；
(2)    由各授權(quán)轉(zhuǎn)播商采集的現(xiàn)場(chǎng)單邊視音頻信號(hào)，即單邊信號(hào)；
(3)    采集的媒體評(píng)論員席的音頻信號(hào)。
在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)分為三層：匯聚層、分發(fā)層、傳送層。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示：
 

 
圖1  奧運(yùn)會(huì)HDTV傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

通過這一服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，完成HDTV信號(hào)從場(chǎng)館發(fā)送端傳遞到用戶的全部過程。

 
具體各層完成的功能如下：
(1)    匯聚層：將各場(chǎng)館視音頻信號(hào)傳送到IBC，實(shí)現(xiàn)視音頻流的匯聚。
(2)    分發(fā)層：將匯聚到IBC的視音頻流信號(hào)分發(fā)到各轉(zhuǎn)播持有者媒體機(jī)房。
(3)    傳送層：將各電視轉(zhuǎn)播權(quán)持有者編輯成功的視音頻流信號(hào)經(jīng)衛(wèi)星和海底光纜、陸纜傳送到指定的總部。

HDTV通信服務(wù)本地匯聚網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵技術(shù)

（1）全程光纜雙路由保護(hù)
   由于奧運(yùn)會(huì)主要的賽事均集中于北京的比賽場(chǎng)館，因此，為了盡可能的提供高質(zhì)量的HDTV信號(hào)，用戶要求采用全程無損傷的傳送信號(hào)。根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，本網(wǎng)絡(luò)主要依托于本地豐富的光纜網(wǎng)絡(luò)資源，利用暗光纖（Dark Fiber）提供每路1.5g的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬。為了確保信號(hào)傳送的安全性，采用全程光纜雙路由保護(hù)，即在每個(gè)場(chǎng)館至國際廣播中心的光纜通路上，提供至少2條完全無任何交叉點(diǎn)的光纜路由，保障全程無任何可能的單點(diǎn)故障發(fā)生。這一保護(hù)方式，結(jié)合信號(hào)分級(jí)策略能夠滿足奧運(yùn)會(huì)對(duì)HDTV信號(hào)高品質(zhì)傳輸?shù)囊蟆?/P>

（2）信號(hào)分級(jí)備份策略
對(duì)于公用信號(hào)這種最重要的信號(hào)，在發(fā)送端采用雙路并送方式，同時(shí)從兩個(gè)路由進(jìn)行發(fā)送。這樣，能夠從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上提供最安全的傳輸通道。 對(duì)于單邊信號(hào)，其重要性小于公用信號(hào)，采用分路由傳送方式進(jìn)行傳送。即在第一路由和第二路由上，分別傳輸不同的單邊信號(hào)。同時(shí)，這兩個(gè)光纜路由中均備份足夠的光纖資源供故障時(shí)倒換使用。

 
（3）無線備份措施
為了進(jìn)一步確保安全性，根據(jù)需要，將在場(chǎng)館和國際廣播中心之間建立衛(wèi)星或微波傳輸鏈路進(jìn)行備用，當(dāng)?shù)孛婢W(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)重大障礙時(shí)，提供可供選擇的無線備用方式。確保重要信號(hào)的傳輸萬無一失。
   根據(jù)這一思路，本地匯聚網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)圖如圖2所示

 
圖2  本地匯聚HDTV傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

HDTV通信服務(wù)長途匯聚網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵技術(shù)

長途匯聚網(wǎng)的主要目的是將外地場(chǎng)館制作的HDTV信號(hào)傳送至北京國際廣播中心。由于外地場(chǎng)館距離北京距離十分遠(yuǎn)，不能夠采用光纖直接連接傳送。因此，必須依托于目前廣泛采用的電信網(wǎng)絡(luò)承載信號(hào)傳輸。長途匯聚網(wǎng)絡(luò)傳輸HDTV信號(hào)必須解決壓縮算法和網(wǎng)絡(luò)組織方式兩大問題。

 
（1）壓縮技術(shù)選擇
HDTV信號(hào)因其帶寬巨大（1.5Gbps），直接在傳輸網(wǎng)上進(jìn)行傳輸將形成巨大的傳輸成本，因此，必須采用壓縮技術(shù)進(jìn)行壓縮傳輸。 目前國際流行的HDTV壓縮技術(shù)主要有基于MPEG－2 以及MPEG－4 AVC壓縮算法的技術(shù)，并且這兩種算法都有已經(jīng)商業(yè)化的傳輸設(shè)備所支持。由于奧運(yùn)會(huì)的HDTV信號(hào)主要都是賽場(chǎng)采集的快速運(yùn)動(dòng)的圖像畫面，要求盡可能的提供高質(zhì)量的畫面；同時(shí)，由于比賽采訪的需要，要求采用低延遲的模式?；谶@兩個(gè)因素，在奧運(yùn)會(huì)的長途匯聚網(wǎng)中，應(yīng)采用MPEG－2壓縮算法對(duì)HDTV信號(hào)進(jìn)行壓縮后，再行傳輸。

（2）傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式
本長途傳輸匯聚網(wǎng)將采用已經(jīng)成熟的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON, Auto Switch Optical Network）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)承載傳輸所需要的帶寬。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同，ASON技術(shù)引入了控制平面，形成了在功能上由傳送平面、控制平面和管理平面構(gòu)成的體系結(jié)構(gòu)。ASON傳送平面提供一個(gè)從端點(diǎn)到另一個(gè)端點(diǎn)的雙向或單向信息傳送，完成光信號(hào)傳輸、復(fù)用、配置保護(hù)倒換和交叉連接功能。傳送平面可以由基于SDH或者OTN技術(shù)的設(shè)備構(gòu)成。ASON控制平面通過信令提供建立、拆除和維護(hù)端到端連接的能力。網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，控制平面執(zhí)行保護(hù)和恢復(fù)功能。ASON管理平面實(shí)現(xiàn)對(duì)傳送平面、控制平面以及系統(tǒng)的管理功能，確保所有平面之間的協(xié)同工作。