寬帶奧運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任。在2008年奧運會(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 )得到廣泛的應用，本文根據HDTV技術(shù)的特點(diǎn)以及媒體對服務(wù)提出的需求，對即將構建的中國網(wǎng)通HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行全面闡述。

關(guān)鍵詞： HDTV；奧運會(huì )；匯聚網(wǎng)絡(luò )

北京2008年奧運會(huì )，承載著(zhù)全國人民的希望與夢(mèng)想，一步步向我們走來(lái)。各行各業(yè)都在為實(shí)現這個(gè)美麗的夢(mèng)想而努力著(zhù)。智能化的交通管理、及時(shí)準確的氣象服務(wù)、嚴謹有效的安全保衛都將成為這一屆奧運會(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”這一理念成為了固定通信領(lǐng)域的奧運目標。奧運會(huì )中的各類(lèi)參與者，如組織者、運動(dòng)員、觀(guān)眾、媒體、相關(guān)行業(yè)服務(wù)者，將對“寬帶奧運”有著(zhù)不同的理解和體驗。而“寬帶奧運”在媒體服務(wù)中的體現，則是對這一理念最重要的一種詮釋。

前國際奧委會(huì )主席薩馬蘭奇先生曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“一屆奧運會(huì )成功與否，媒體是最終裁判……”，因此，無(wú)論是國際奧委會(huì )(IOC)還是舉辦國的奧林匹克運動(dòng)會(huì )組織委員會(huì )，對媒體服務(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、最能夠體現奧運會(huì )服務(wù)成熟、先進(jìn)、完善的特點(diǎn)的服務(wù)就是奧運會(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為實(shí)時(shí)報道的需要，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(lái)進(jìn)行保障通信的安全性?，F任國際奧委會(huì )主席羅格曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“一秒鐘的圖像傳送中斷都意味著(zhù)整個(gè)奧運會(huì )的失敗”。

目前，在國際上應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)在圖像信號的制作處理、控制調節、記錄重放、調制解調、傳輸轉播、接收顯示等過(guò)程中，圖像信號和伴音信號都是在時(shí)間軸上和振幅軸上連續變化的模擬信號。因而，模擬電視最明顯的缺點(diǎn)是在傳輸的過(guò)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(zhù)微電子技術(shù)、超大規模集成電路技術(shù)、數字信號處理技術(shù)、計算機技術(shù)的突飛猛進(jìn)，數字電視技術(shù)的發(fā)展已取得了令人鼓舞的成果。特別是數字圖像獲取、數字存儲、位圖打印和圖形顯示的數字設備的出現,帶來(lái)了許多數字圖像方面的應用。在一些技術(shù)先進(jìn)的國家，電視演播室設備數字化已完成，數字電視接收機已上市出售，各種數字圖像編碼壓縮設備隨多媒體技術(shù)的發(fā)展已投人使用。國際上也相應地制定了統一的數字電視信號的編碼標準，為數字電視的發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎。

作為數字電視標準中的最高等級，高清晰度電視(HDTV)技術(shù)的應用一直是國際關(guān)注的焦點(diǎn)。在2000年悉尼奧運會(huì )上和2004年雅典奧運會(huì )上，為了實(shí)驗當時(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 )批準了利用HDTV轉播技術(shù)進(jìn)行小規模轉播的實(shí)驗。參與實(shí)驗的各國專(zhuān)家和轉播商一致認為，HDTV轉播技術(shù)能夠極大的提升人們對奧運會(huì )的觀(guān)感，能夠給人們呈現出更加精彩、更加具有沖擊力的畫(huà)面，能夠吸引更多的觀(guān)眾觀(guān)看奧運會(huì )。但是，在HDTV轉播技術(shù)尚未成熟，尚未形成產(chǎn)業(yè)化的當時(shí)，大范圍的利用HDTV轉播技術(shù)轉播奧運會(huì )是不現實(shí)的。

隨著(zhù)HDTV產(chǎn)業(yè)的成熟，特別一些國際廣播電視領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家已經(jīng)生產(chǎn)出了從采集設備、傳輸設備到接收設備等一系列的產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程已經(jīng)飛速的啟動(dòng)。在2008年奧運會(huì )前，HDTV技術(shù)完全能夠擔負起奧運會(huì )轉播的重任。因此，負責2008年奧運會(huì )轉播工作的北京奧林匹克廣播公司(BOB)已經(jīng)提出了在2008年奧運會(huì )上，采用HDTV技術(shù)制作全部奧運會(huì )信號。這一技術(shù)的應用，也體現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(wù)的中國網(wǎng)通集團公司，將會(huì )根據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會(huì )期間支撐奧運會(huì )的全部轉播工作。

奧運會(huì )電視傳送需求特點(diǎn)

奧運會(huì )的比賽囊括了幾乎全部體育項目，是世界上最大規模的體育比賽。北京2008年奧運會(huì )的賽場(chǎng)分布廣泛，比賽數量眾多，對整個(gè)通信服務(wù)的要求也是十分復雜。信號傳輸需求的主要特點(diǎn)如下。

本地帶寬需求巨大

根據廣播電視用戶(hù)的需求，1路HDTV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。而目前傳輸的語(yǔ)音通路僅為64kbps，傳輸一路HDTV信號，就需要2.4萬(wàn)路語(yǔ)音通路的傳輸能力。粗略估算，本地總傳輸容量即為900G。

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(huì )根據授權轉播商(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、穩定地傳輸至目的國。

可靠性要求高

由于奧運會(huì )世界矚目，在奧運會(huì )的服務(wù)當中，出現任何事故，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 )結構，并利用各種手段確保通信服務(wù)的萬(wàn)無(wú)一失。

種類(lèi)復雜

雖然媒體服務(wù)網(wǎng)絡(luò )主要提供HDTV信號傳送，但是，仍然有為數眾多的SDTV信號需要利用網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳遞。

HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò )的構建原則

根據以上需求特點(diǎn)，HDTV傳送網(wǎng)絡(luò )應符合以下構建原則。

建設高穩定性網(wǎng)絡(luò )

網(wǎng)絡(luò )的穩定性是完美完成媒體視頻通信服務(wù)的前提條件。因此在建設過(guò)程中，必需要考慮到安全、穩定的運行。HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò )將會(huì )對所傳輸的重要信號進(jìn)行備份傳輸，使用備份的物理路由，同時(shí)對于網(wǎng)絡(luò )中涉及的重要設備進(jìn)行N+1備份。這樣，無(wú)論從電路還是設備上，都具備了高度的穩定性。

建設高安全的傳送網(wǎng)絡(luò )

為了防止惡意篡改信號內容或非法加載節目源，在使用開(kāi)放通路進(jìn)行傳輸時(shí)，需要對節目源信息進(jìn)行加密處理，并建立嚴密的視頻監控系統和網(wǎng)絡(luò )管理系統，確保信號的安全使用。

建設靈活性的傳送網(wǎng)絡(luò )

在奧運會(huì )期間，由于比賽的精彩激烈，經(jīng)常會(huì )發(fā)生意外的比賽結果。這些結果也造成了媒體會(huì )在短時(shí)間內提出一些突發(fā)性的業(yè)務(wù)需求。為應對這一需求，HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò )應能完全滿(mǎn)足突發(fā)性需求，并且建立健全的后臺管理系統對這一需求進(jìn)行及時(shí)有效的管理。

合理利用現有資源

構建HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò )時(shí)，需要充分考慮利用現有資源。這樣，既能夠滿(mǎn)足賽時(shí)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(wù)網(wǎng)絡(luò )結構

從2008年奧運會(huì )開(kāi)始，國際奧委會(huì )(IOC)設立了奧林匹克廣播公司(OBS)作為將來(lái)各屆奧運會(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作為北京奧運會(huì )的廣播組織。為了更加有效的行使OBS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(wǎng)通做為北京2008年奧運會(huì )固定通信領(lǐng)域合作伙伴，將根據BOB的需要，建立HDTV通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò )，并根據授權轉播商的需要，提供國際傳輸服務(wù)。

屆時(shí)，場(chǎng)館各攝像點(diǎn)的視頻信號將通過(guò)BOB布放的視頻電纜傳送到場(chǎng)館媒體主控機房，加入場(chǎng)館現場(chǎng)聲，共同組成公共信號，通過(guò)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轉播商的編輯機房，經(jīng)過(guò)后期編輯合成(插入場(chǎng)館評論員席音頻信號)后，通過(guò)中國網(wǎng)通豐富的國際海光纜及衛星資源，傳送到各國電視臺，再由各國電視臺傳送到全球億萬(wàn)觀(guān)眾的電視機前。

奧運會(huì )期間由場(chǎng)館采集到的信號有三種：
*由主轉播商(BOB)采集的現場(chǎng)公共視音頻信號，即公共信號；
*由各授權轉播商采集的現場(chǎng)單邊視音頻信號，即單邊信號；
*采集的媒體評論員席的音頻信號。

在網(wǎng)絡(luò )結構上，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 )結構如圖1所示。

通過(guò)這一服務(wù)網(wǎng)絡(luò )，完成HDTV信號從場(chǎng)館發(fā)送端傳遞到用戶(hù)的全部過(guò)程。

具體各層完成的功能如下：
*匯聚層：將各場(chǎng)館視音頻信號傳送到IBC，實(shí)現視音頻流的匯聚。
*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。
*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(jīng)衛星和海底光纜、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)

全程光纜雙路由保護

由于奧運會(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，用戶(hù)要求采用全程無(wú)損傷的傳送信號。根據目前的技術(shù)發(fā)展狀況，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1.5Gbit/s的網(wǎng)絡(luò )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(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(wú)任何交叉點(diǎn)的光纜路由，保障全程無(wú)任何可能的單點(diǎn)故障發(fā)生。這一保護方式，結合信號分級策略能夠滿(mǎn)足奧運會(huì )對HDTV信號高品質(zhì)傳輸的要求。

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(shí)從兩個(gè)路由進(jìn)行發(fā)送。這樣，能夠從網(wǎng)絡(luò )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(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。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。

無(wú)線(xiàn)備份措施

為了進(jìn)一步確保安全性，根據需要，將在場(chǎng)館和國際廣播中心之間建立衛星或微波傳輸鏈路進(jìn)行備用，當地面網(wǎng)絡(luò )出現重大障礙時(shí)，提供可供選擇的無(wú)線(xiàn)備用方式。確保重要信號的傳輸萬(wàn)無(wú)一失。
根據這一思路，本地匯聚網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )組織結構圖如圖2所示。

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

長(cháng)途匯聚網(wǎng)的主要目的是將外地場(chǎng)館制作的HDTV信號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，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 )承載信號傳輸。長(cháng)途匯聚網(wǎng)絡(luò )傳輸HDTV信號必須解決壓縮算法和網(wǎng)絡(luò )組織方式兩大問(wèn)題。

壓縮技術(shù)選擇

HDTV信號因其帶寬巨大(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)化的傳輸設備所支持。由于奧運會(huì )的HDTV信號主要都是賽場(chǎng)采集的快速運動(dòng)的圖像畫(huà)面，要求盡可能的提供高質(zhì)量的畫(huà)面；同時(shí)，由于比賽采訪(fǎng)的需要，要求采用低延遲的模式?；谶@兩個(gè)因素，在奧運會(huì )的長(cháng)途匯聚網(wǎng)中，應采用MPEG-2壓縮算法對HDTV信號進(jìn)行壓縮后，再行傳輸。

傳輸網(wǎng)絡(luò )架構方式

本長(cháng)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)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)承載傳輸所需要的帶寬。與傳統網(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成的體系結構。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(shù)的設備構成。ASON控制平面通過(guò)信令提供建立、拆除和維護端到端連接的能力。網(wǎng)絡(luò )發(fā)生故障時(shí)，控制平面執行保護和恢復功能。ASON管理平面實(shí)現對傳送平面、控制平面以及系統的管理功能，確保所有平面之間的協(xié)同工作。