寬帶奧運與高清晰電視傳送服務

摘要：媒體特別是廣播電視媒體是奧運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，是奧組委和通信合作伙伴的責任。在2008年奧運會上，以高清晰度電視（HDTV）技術為主的關鍵技術將會得到廣泛的應用，本文根據(jù)HDTV技術的特點以及媒體對服務提出的需求，對即將構建的中國網通HDTV通信服務網絡進行全面闡述。

北京2008年奧運會，承載著全國人民的希望與夢想，一步步向我們走來。各行各業(yè)都在為實現(xiàn)這個美麗的夢想而努力著。智能化的交通管理、及時準確的氣象服務、嚴謹有效的安全保衛(wèi)都將成為這一屆奧運會的服務亮點，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”這一理念成為了固定通信領域的奧運目標。奧運會中的各類參與者，如組織者、運動員、觀眾、媒體、相關行業(yè)服務者，將對“寬帶奧運”有著不同的理解和體驗。而“寬帶奧運”在媒體服務中的體現(xiàn)，則是對這一理念最重要的一種詮釋。

前國際奧委會主席薩馬蘭其先生曾經說過：“一屆奧運會成功與否，媒體是最終裁判……”，因此，無論是國際奧委會（IOC）還是舉辦國的奧林匹克運動會組織委員會，對媒體服務都十分重視。而在涉及媒體服務的各領域中，最關鍵、最能夠體現(xiàn)奧運會服務成熟、先進、完善的特點的服務就是奧運會媒體通信服務。

在媒體通信服務中，作為主要傳播手段的廣播電視媒體因為實時報道的需要，將會使用95％以上的通信帶寬，并需要通信服務提供商利用特殊的技術來進行保障通信的安全性。現(xiàn)任國際奧運會羅格主席曾經說過：“一秒鐘的圖像傳送中斷都意味著整個奧運會的失敗”。

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

伴隨著微電子技術、超大規(guī)模集成電路技術、數(shù)字信號處理技術、計算機技術的突飛猛進，數(shù)字電視技術的發(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、位圖打印和圖形顯示的數(shù)字設備的出現(xiàn),帶來了許多數(shù)字圖像方面的應用。在一些技術先進的國家，電視演播室設備數(shù)字化已完成，數(shù)字電視接收機已上市出售，各種數(shù)字圖像編碼壓縮設備隨多媒體技術的發(fā)展已投人使用。國際上也相應地制定了統(tǒng)一的數(shù)字電視信號的編碼標準，為數(shù)字電視的發(fā)展奠定了堅實的基礎。

作為數(shù)字電視標準中的最高等級，高清晰度電視（HDTV）技術的應用一直是國際關注的焦點。在2000年悉尼奧運會上和2004年雅典奧運會上，為了實驗當時尚未成熟的高清晰度電視技術，國際奧委會廣播電視委員會批準了利用HDTV轉播技術進行小規(guī)模轉播的實驗。參與實驗的各國專家和轉播商一致認為，HDTV轉播技術能夠極大的提升人們對奧運會的觀感，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會。但是，在HDTV轉播技術尚未成熟，尚未形成產業(yè)化的當時，大范圍的利用HDTV轉播技術轉播奧運會是不現(xiàn)實的。

隨著HDTV產業(yè)的成熟，特別一些國際廣播電視領域的專業(yè)廠家已經生產出了從采集設備、傳輸設備到接收設備等一系列的產品，產業(yè)化的進程已經飛速的啟動。在2008年奧運會前，HDTV技術完全能夠擔負起奧運會轉播的重任。因此，負責2008年奧運會轉播工作的北京奧林匹克廣播公司（BOB）已經提出了在2008年奧運會上，采用HDTV技術制作全部奧運會信號。這一技術的應用，也體現(xiàn)出北京奧組委提出的“科技奧運”的精神。作為為BOB公司提供全部通信服務的中國網通集團公司，將會根據(jù)HDTV技術的特點，建立HDTV通信服務體系，這一體系也將在奧運會期間支撐奧運會的全部轉播工作。

奧運會電視傳送需求特點
奧運會的比賽囊括了幾乎全部體育項目，是世界上最大規(guī)模的體育比賽。北京2008年奧運會的賽場分布廣泛，比賽數(shù)量眾多，對整個通信服務的要求也是十分復雜。信號傳輸需求的主要特點如下所述。

（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）信號的傳輸即為1.5Gbps帶寬；1路SDTV（標準清晰度電視）的信號也需要傳輸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，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信號在IBC（國際廣播中心）制作完成后，將會根據(jù)授權轉播商（RHB）的要求傳送至本國的總部，進行播出。由于有大約200余家國際電視臺或傳媒集團參與報道，因此需要提供強大的國際傳輸能力將信號安全、穩(wěn)定地傳輸至目的國。

（3）    可靠性要求高
由于奧運會世界矚目，在奧運會的服務當中，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絡結構，并利用各種手段確保通信服務的萬無一失。

（4）    種類復雜
雖然媒體服務網絡主要提供HDTV信號傳送，但是，仍然有為數(shù)眾多的SDTV信號需要利用網絡進行傳遞。

HDTV通信服務網絡的構建原則

根據(jù)以上需求特點，HDTV傳送網絡應符合以下構建原則。

（1）    建設高穩(wěn)定性網絡
網絡的穩(wěn)定性是完美完成媒體視頻通信服務的前提條件。因此在建設過程中，必需要考慮到安全、穩(wěn)定的運行。HDTV通信服務網絡將會對所傳輸?shù)闹匾盘栠M行備份傳輸，使用備份的物理路由，同時對于網絡中涉及的重要設備進行N+1備份。這樣，無論從電路還是設備上，都具備了高度的穩(wěn)定性。

（2）    建設高安全性的傳送網絡
為了防止惡意篡改信號內容或非法加載節(jié)目源，在使用開放通路進行傳輸時，需要對節(jié)目源信息進行加密處理，并建立嚴密的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和網絡管理系統(tǒng)，確保信號的安全使用。

（3）    建設靈活性的傳送網絡
在奧運會期間，由于比賽的精彩激烈，經常會發(fā)生意外的比賽結果。這些結果也造成了媒體會在短時間內提出一些突發(fā)性的業(yè)務需求。為應對這一需求，HDTV通信服務網絡應能完全滿足突發(fā)性需求，并且建立健全的后臺管理系統(tǒng)對這一需求進行及時有效的管理。

（4）    合理利用現(xiàn)有資源
構建HDTV通信服務網絡時，需要充分考慮利用現(xiàn)有資源。這樣，既能夠滿足賽時轉播的需要，又可以在賽后不至于留下巨大的設備負擔，造成浪費。

HDTV通信服務網絡結構

從2008年奧運會開始，國際奧委會（IOC）設立了奧林匹克廣播公司（OBS）作為將來各屆奧運會的奧林匹克廣播組織。國際奧委會已要求北京奧組委使用OBS作為北京奧運會的廣播組織。為了更加有效的行使OBO的職能和責任，北京奧組委和OBS建立了北京奧林匹克轉播有限公司（BOB）。BOB公司將制作全部基于HDTV信號標準的國際公用電視信號，并協(xié)助授權轉播商制作自身的單邊信號（僅供自身使用的電視信號）。中國網通做為北京2008年奧運會固定通信領域合作伙伴，將根據(jù)BOB的需要，建立HDTV通信服務網絡，并根據(jù)授權轉播商的需要，提供國際傳輸服務。

 
屆時，場館各攝像點的視頻信號將通過BOB布放的視頻電纜傳送到場館媒體主控機房，加入場館現(xiàn)場聲，共同組成公共信號，通過中國網通提供的從場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轉播商的編輯機房，經過后期編輯合成（插入場館評論員席音頻信號）后，通過中國網通豐富的國際海光纜及衛(wèi)星資源，傳送到各國電視臺，再由各國電視臺傳送到全球億萬觀眾的電視機前。

奧運會期間由場館采集到的信號有三種：
(1)    由主轉播商（BOB）采集的現(xiàn)場公共視音頻信號，即公共信號；
(2)    由各授權轉播商采集的現(xiàn)場單邊視音頻信號，即單邊信號；
(3)    采集的媒體評論員席的音頻信號。
在網絡結構上，HDTV通信服務網絡分為三層：匯聚層、分發(fā)層、傳送層。網絡結構如圖1所示：
 

 
圖1  奧運會HDTV傳輸網絡結構圖

通過這一服務網絡，完成HDTV信號從場館發(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：將各場館視音頻信號傳送到IBC，實現(xiàn)視音頻流的匯聚。
(2)    分發(fā)層：將匯聚到IBC的視音頻流信號分發(fā)到各轉播持有者媒體機房。
(3)    傳送層：將各電視轉播權持有者編輯成功的視音頻流信號經衛(wèi)星和海底光纜、陸纜傳送到指定的總部。

HDTV通信服務本地匯聚網絡中關鍵技術

（1）全程光纜雙路由保護
   由于奧運會主要的賽事均集中于北京的比賽場館，因此，為了盡可能的提供高質量的HDTV信號，用戶要求采用全程無損傷的傳送信號。根據(jù)目前的技術發(fā)展狀況，本網絡主要依托于本地豐富的光纜網絡資源，利用暗光纖（Dark Fiber）提供每路1.5g的網絡傳輸帶寬。為了確保信號傳送的安全性，采用全程光纜雙路由保護，即在每個場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的光纜路由，保障全程無任何可能的單點故障發(fā)生。這一保護方式，結合信號分級策略能夠滿足奧運會對HDTV信號高品質傳輸?shù)囊蟆?/P>

（2）信號分級備份策略
對于公用信號這種最重要的信號，在發(fā)送端采用雙路并送方式，同時從兩個路由進行發(fā)送。這樣，能夠從網絡結構上提供最安全的傳輸通道。 對于單邊信號，其重要性小于公用信號，采用分路由傳送方式進行傳送。即在第一路由和第二路由上，分別傳輸不同的單邊信號。同時，這兩個光纜路由中均備份足夠的光纖資源供故障時倒換使用。

 
（3）無線備份措施
為了進一步確保安全性，根據(jù)需要，將在場館和國際廣播中心之間建立衛(wèi)星或微波傳輸鏈路進行備用，當?shù)孛婢W絡出現(xiàn)重大障礙時，提供可供選擇的無線備用方式。確保重要信號的傳輸萬無一失。
   根據(jù)這一思路，本地匯聚網網絡組織結構圖如圖2所示

 
圖2  本地匯聚HDTV傳輸網絡結構圖

HDTV通信服務長途匯聚網絡中關鍵技術

長途匯聚網的主要目的是將外地場館制作的HDTV信號傳送至北京國際廣播中心。由于外地場館距離北京距離十分遠，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絡承載信號傳輸。長途匯聚網絡傳輸HDTV信號必須解決壓縮算法和網絡組織方式兩大問題。

 
（1）壓縮技術選擇
HDTV信號因其帶寬巨大（1.5Gbps），直接在傳輸網上進行傳輸將形成巨大的傳輸成本，因此，必須采用壓縮技術進行壓縮傳輸。 目前國際流行的HDTV壓縮技術主要有基于MPEG－2 以及MPEG－4 AVC壓縮算法的技術，并且這兩種算法都有已經商業(yè)化的傳輸設備所支持。由于奧運會的HDTV信號主要都是賽場采集的快速運動的圖像畫面，要求盡可能的提供高質量的畫面；同時，由于比賽采訪的需要，要求采用低延遲的模式?；谶@兩個因素，在奧運會的長途匯聚網中，應采用MPEG－2壓縮算法對HDTV信號進行壓縮后，再行傳輸。

（2）傳輸網絡架構方式
本長途傳輸匯聚網將采用已經成熟的自動交換光網絡（ASON, Auto Switch Optical Network）網絡技術承載傳輸所需要的帶寬。與傳統(tǒng)網絡不同，ASON技術引入了控制平面，形成了在功能上由傳送平面、控制平面和管理平面構成的體系結構。ASON傳送平面提供一個從端點到另一個端點的雙向或單向信息傳送，完成光信號傳輸、復用、配置保護倒換和交叉連接功能。傳送平面可以由基于SDH或者OTN技術的設備構成。ASON控制平面通過信令提供建立、拆除和維護端到端連接的能力。網絡發(fā)生故障時，控制平面執(zhí)行保護和恢復功能。ASON管理平面實現(xiàn)對傳送平面、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。