高清直播信號傳輸技術分析

導語：高清直播信號傳輸技術分析一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著觀眾的視頻觀看體驗要求日漸提高，現代化信息科技創新升級，廣播電視臺的高清直播信號傳輸技術得到了進一步發展。本文對高清直播信號傳輸技術包括衛星傳輸技術、數字分量串行接口（SerialDigitalInterface，SDI）光傳輸技術、多業務傳送平臺（Multi-ServiceTransportPlatform，MSTP）傳輸技術、萬兆IP以太環網傳輸技術以及其他高清直播信號傳輸技術等進行分析，深入探討各類信號傳輸技術的應用方式，并明確信號傳輸技術的選擇方法，期望能為相關研究提供可行性參考。

關鍵詞：高清直播信號；傳輸技術；數字電視

我國廣播電視事業經歷了從模擬電視到數字電視、從數字標清到數字高清的發展階段，如今隨著信息技術的發展和普及，有線電視高清化技術也在隨之提升，有效滿足了廣大觀眾的觀看需求。當前，中央廣播電視總臺和省級衛視等行業領軍電視臺，對高、標清同播技術進行改進和提升，帶給觀眾更強的收視體驗。這其中離不開高清信號源的接收和傳輸技術的支持。因此，如何保證高清直播信號的質量，做好技術環節的規劃和實施，是廣電技術人員所要思考的問題。本文對高清直播信號傳輸系統中的網絡傳輸技術手段進行研究，希望能夠為地市級電視臺的建設提供有價值的參考。

1高清直播信號傳輸技術

目前，我國電視臺的高清直播技術應用，主要通過相關設備獲取、處理現場信號，再利用高清直播信號傳輸技術返送到電視臺直播間。雖然這種信號獲取方式較為復雜，但卻充分保證了信息的安全性與實時性。就現有實踐來看，前述高清直播信號傳輸技術主要有衛星傳輸技術、數字分量串行接口（SerialDigitalInterface，SDI）光傳輸技術、多業務傳送平臺（Multi-ServiceTransportPlatform，MSTP）傳輸技術以及萬兆IP以太環網傳輸技術4種。

1.1衛星傳輸技術

在高清直播信號衛星傳輸模式中，高清直播車對HD-SDI的標準基帶數字信號進行壓縮，生成了MPEG-2，H.264，AVS制式的數字壓縮信號，并且根據圖像的清晰度要求控制碼率。然后通過衛星轉播車進行調制，最后變成C波段或者Ku上行高頻波段的信號，定向傳送到衛星。衛星接收到信號后進行相關的處理，變為C波段或者Ku波段的下行信號，轉發到各個有線電視的衛星接收基站。電視臺進行解碼后再生成HD-SDI信號，傳送到演播室進行播放。衛星傳輸技術下，高清直播信號將被高效、便捷、穩定地傳輸，其不再只依靠電視臺直播現場有線網絡的覆蓋支持，也不受限于有線網絡狀況是否良好[1]。因此，中央電視臺、省級電視臺在進行跨區直播時，經常會選用這種傳輸技術以保障電視直播信號的穩定輸出。然而，衛星傳輸技術并非是完美無缺的，其缺點也較為突出，如受我國衛星頻帶數量影響，衛星傳輸技術的應用需要耗費較高的成本；另外衛星直播通道備份機制受限，安全性沒有有線模式高。

1.2SDI光傳輸技術

SDI光傳輸通過光纖技術實現，其降低了壓縮、編碼SDI基帶數字信號的煩瑣性。相較于其他信號傳輸技術，該傳輸技術輸送的高清直播信號質量更高，還原度也更優，更能滿足電視臺輸出高清視頻與畫面的需要。此外，依托光纖通信運作的SDI光傳輸技術擁有豐富的資源條件，比如其可利用本地廣播電臺構建的光纖專網，安全、穩定、可靠地傳輸高清直播信號，使電視臺直播間能夠為觀眾提供清晰的視頻或者畫面[2]。然而，SDI光傳輸技術也有其難以改進的缺點，如必須獲得本地有線電視信號傳輸單位的支持方能建構光纖專網，且搭建專網時，部分直播場地還要尋求前期技術進行協調才能操作臨時布線，光纖傳輸的效率與距離成正比等。此外，受光纖遠距離傳輸的色散問題影響，遠距離數據傳輸時，必須增加色散容納度較高的光發設備，否則容易出現信號傳輸問題。因此，SDI光傳輸技術也存在一定的弊端[3]。

1.3MSTP傳輸技術

依托SDH環網的基礎架構創建MSTP環網以傳輸高清直播信號的技術即是MSTP傳輸技術。相比其他傳輸技術，此技術延續了SDH的獨特優勢。首先，MSTP環網采用的是雙向環網架構，一旦某個方向上的信號傳輸斷纖抑或出現設備故障，高清直播信號都能從另外一方向進行環回，且信號環回的切換速度控制在毫秒級別，安全性與穩定性都較強；其次，與互聯網的IP傳輸技術不同，MSTP使用的是同步數字體系，實時性強，基本不會發生丟包風險或者延時風險，非常利于高清直播信號的精準傳輸。目前，諸多省地縣廣播電視臺都傾向于架設MSTP網絡設備來進行信號間的互聯互通，從而使這項技術的應用范圍變得更加廣泛。然而，MSTP傳輸技術也有諸多待改進之處，比如信號處理環節復雜，涵蓋編碼環節、信號轉換環節等，以致信號的傳播質量經常受到影響；技術所在系統過于復雜，所涉設備較多，包括光發光收設備、編解碼網絡傳輸設備等，進而使整個信號系統的維護需要耗費較高成本[4]。

1.4萬兆IP以太環網傳輸技術

現階段，我國各省、各地廣播電視臺都已建構大規模的萬兆IP骨干環網，以為點播業務、互聯網業務、視頻業務提供支持。與普通直播信號不同，高清直播信號的傳輸要求具備安全性、穩定性及實時性，然而IP組播技術是在用戶數據報協議（UserDatagramProtocol，UDP）方式基礎上進行信號傳送的，一旦網絡環境不良，正在傳輸的高清直播信號或將丟包，進而大幅降低高清視頻的質量。為此，我國各地廣播電視臺非常注重優化IP以太網視頻傳播技術。經過調整與優化，IP以太環網傳輸技術日漸成熟，完全能穩定、安全地傳輸當前的高清直播信號。此外，IP環網類似于MSTP，均為環網結構，具有較強的穩定性與安全性。加上其靈活通用，只要設備集成IP協議適用，即便配置較為簡單，也能實現高清直播信號的傳輸與接收。

1.5其他高清直播信號傳輸技術

除上述4種使用率較高的高清直播信號傳輸技術外，近些年，我國還創新性地開發了一些新興的高清直播信號傳輸技術，如4G無線傳輸技術、數字微波傳輸技術、互聯網VPN傳輸技術等。相比以往的傳輸技術，這些技術多被用于傳輸移動電視視頻信號和互聯網視頻信號，而極少被用于傳遞高清電視直播信號[5]。通過對上述高清直播信號傳輸技術進行分析不難發現，每種傳輸技術都有其優、劣勢。因此，要穩定、安全、高效地傳輸高清直播信號，必須適當地對兩種或者多種不同傳輸技術進行融合，使之優勢互補。例如，光纖技術與MSTP技術結合、光纖技術與衛星傳輸技術結合、光纖與IP傳輸技術結合、衛星技術與MSTP技術結合等，從而使高清信號能被更安全、更穩定地傳輸。

2高清直播信號傳輸技術的應用

2.1衛星傳輸技術的應用

應用衛星傳輸技術傳輸高清直播信號時，須進行如下操作。首先，將高清直播車開至現場，由高清直播車依據HD-SDI標準壓縮、編碼所獲取的基帶數字信號，生成可用于衛星傳輸的MPEG2，H264，ANS數字壓縮信號。其次，按照圖像清晰度標準，結合衛星帶寬資源條件，將上述生成的信號寬帶壓縮，以便數字信號能直接上傳到衛星轉播車進行調整，生成可在C波段或者Ku上行高頻波段傳輸的信號，進而定向發送給相應的衛星。最后，衛星接收信號，對其信號進行變頻、濾波等處理，形成可在C波段或者Ku下行波段傳輸的信號，再傳遞至有線電視臺的衛星接收基站，使有線電視臺的機房能能夠順利獲取高清直播衛星信號以解碼，轉化為高清視頻HD/SD信號，確保電視臺演播室輸出高清視頻。

2.2SDI光傳輸技術的應用

SDI光傳輸技術的應用比衛星傳輸技術應用簡單。首先，將高清直播車開至現場，將接收的SDI基帶信號轉入到HD/SD光發機內；其次，利用現場所在區域的光纖專網，向接收高清直播信號的路由器分發信號，使信號進入電視臺；最后，電視臺利用HD/SD光收設備獲取路由器傳輸過來的高清直播信號，并將其轉碼為可直接輸出的高清視頻或者畫面，使直播節目能實時播出。

2.3MSTP傳輸技術的應用

應用MSTP傳輸技術傳輸高清直播信號的過程較為復雜。首先，開至現場的高清直播車需要先對外輸出HD/SD高清直播信號，再利用短距HD/SD光發機設備將信號傳遞到MSTP中繼站。其次，中繼站裝配的光收機獲取光信號之后，對其進行轉換，形成便于被高清編碼器接收的HD/SD電信號。高清編碼器依照圖像質量要求、通道帶寬要求等，將HD/SD電信號所對應的高清視頻壓縮成MPEG-2格式、H264格式以及AVS+格式，同時將HD/SD電信號所對應的高清音頻轉換成Dby-E格式和PCM格式。這就要求高清編碼器應具備識別、編碼上述兩款音頻格式以及輸出時常用的杜比AC3格式、MPEG1格式以及MPG2格式的功能。部分情況下，可將Doby-E信號、PCM信號進行直接透傳。但是直接透傳極易發生音畫不同步的情況，非必要不建議使用。最后，編碼完成，形成ASI傳輸信號，再由上適配器將ASI信號轉變成滿足MSTP傳輸條件的DS3信號，利用MSTP網絡向電視臺機房傳遞高清信號，機房安裝的下適配器及高清解碼器將DS3信號轉換成能被演播室直接輸出的HD-SDI高清直播信號，使電視觀眾接收到高清視頻畫面。

2.4萬兆IP以太環網傳輸技術的應用

IP以太環網傳輸技術的應用基本類似于MSTP模式。首先，高清直播車獲取現場高清直播信號，利用HD-SDI光發和光收設備將信號傳送到IP中繼站；其次，由中繼站內設置的高清編碼器對高清直播信號進行重新編碼，形成可被IP骨干環網接收并傳輸的IP組播信號源；最后，由IP骨干環網主導，將高清直播信號傳輸到電視臺的機房，由機房內置的解碼器將接收到的IP組播信號還原成穩定的HD/SD信號，使演播室能及時將信號轉換成高清視頻畫面。

3高清直播信號傳輸技術的選擇要點

選擇傳輸高清直播信號的技術時，首先需要考慮的是穩定性、可靠性以及有線與無線方式[6]。這就要求廣播電視臺在選擇信號傳輸技術時要嚴謹和慎重。在這方面需注意以下兩點。

3.1明確信號傳輸距離

信號傳輸距離不同，所選用的信號傳輸技術也不同。若信號現場與廣播電視臺直播室機房間的距離在15km以內，可采用光端機設備與數字微波技術相結合的方式進行高清直播信號傳輸；若信號現場與廣播電視臺直播室機房間的距離在15～100km，微波直傳技術不再適用，可在光端機設備基礎上加裝4G設備，利用兩種設備的優勢共同傳輸高清直播信號；若信號現場與廣播電視臺直播室機房間的距離超過100km，且現場地形過于復雜，難以使用光端機設備與微波傳輸技術進行信號傳輸，則在VPN網絡基礎上聯合4G設備進行傳輸。

3.2明確信號傳輸條件

信號傳輸條件會對信號傳輸技術的應用產生極大程度的影響。若采用光端機進行信號傳輸，則需分析現場有無光纖網絡，信號與直播室機房間是否存在遮擋的障礙物，微波傳輸要求能否實現，現場周邊是否設立了4G通信基站以及能否采用4G技術進行信號傳輸等實際情況。

4結語

本文以保障電視臺高清直播信號的安全傳輸為出發點，總結了4類主流的直播信號傳輸技術模式，并對每種模式的技術特點進行了深入的分析和探討，對系統建設過程中需要考慮的因素進行了提煉和總結，希望能給各廣播電視臺的高清直播信號傳輸提供一定的借鑒。

參考文獻：

[1]胡定頡，摟昶，邱琦，等.高清直播信號傳輸技術的分析和應用[J].廣播與電視技術，2016，43（8）：96-102.

[2]王世強.高清直播信號傳輸技術的分析和應用[J].傳播力研究，2019，3（26）：278.

[3]陳志堅.高清電視直播信號傳輸方式的選擇與應用[J].中國有線電視，2020（1）：12-14.

[4]雷永鵬.高清電視直播信號傳輸方式的選擇與應用[J].科學與財富，2021（4）：172.

[5]劉俊琪.數字電視信號傳輸技術的研究[J].科技展望，2016（10）：142-144.

[6]王安琪，劉飛，白月文.數字電視信號傳輸技術及其應用[J].中國傳媒科技，2013（8）：176-177.

作者：宋小劍 單位：蘭陵縣融媒體中心