视频传输与SDH网络的关系.doc

1．视频信号在SDH网络上传输
     使用 SDH的 8 Mbit/s通道用于下传电视节目的发送，使用34Mbit／s或 45Mbit／s通道用于电视节目的回传比较经济。SDH网络为视频传输提供了适当的质量管理能力，但对传输的视频信号引入了相位抖动和漂移等干扰。视频信号通过去映射、解同步、编码解码后，图像和颜色的质量变差了。图像质量的劣化是解码电路和SDH指针调整相互影响的结果。视频信号质量的劣化表现在很多方面，诸如图像颜色消稳、静止、扭曲甚至消失。
     ITU－T，ETSI和各通信设备制造商正讨论SDH网络对视频传输带来的问题，并力图从产品设计、生产、测试、网络安装和网络维护等各个环节上寻找解决问题的方法。
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 2．PAL电视信号的数字化
     我国最常遇到的电视信号是复合PAL或亮度色差分量信号。为了在数字网络中传输，模拟的电视信号一般转换成为270Mbit／s数字码流，再通过MPEG－2的压缩编码，按一定的算法和格式加入数据、声音和帧开销，最终生成标准的PDH8，34，140Mbit／s或SDH传输标准的数字信号。模拟视频信号的相位信息包含在数字信号流中的特定信息比特中。当以上数字信号通过SDH网络传输时，由于SDH网络的映射／去映射和指针调整的过程，不可避免地在数字信号上附加了相位的变化。而任何的相位变化在接收端通过去映射和解码后将表现为视频信号的不稳定，并产生指标的劣化。
     根据ITU－T的标准，SDH设备产生的相位偏移有一定的门限要求。目前SDH设备的输出抖动都是将测试信号通过一个高通滤波器来进行测试的，如140Mbit／s信号相位偏移的高通截止频率为200 Hz，而 34 Mbit/s信号的高通截止频率为100Hz。虽然SDH设备在出厂时都按以上的测试指标进行测试，但由于视频信号对低于上述截止频率的相位变化更为敏感，所以其残留的低频相位变化仍会对PAL制式视频信号的色彩副载波产生影响。
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 3．PAL色彩副载波信号特性
     PAL制式信号在编码成为数字码流通过SDH网络传输后，其色彩副载波信号中将选加难以检测的相位调制。对于色彩副载波而言，影响电视节目质量的因素一是副载波相位变化的速率，二是副载波相位与初始参考相位的偏差，而前者比后者更为重要。如果副载波相位变化的速率超过了接收设备的跟踪能力，信号的质量就会下降，并可能产生失步。在SDH网络中，指针调整带来的定时问题将影响视频信号副载波的质量。当4.43MHzPAL制式色彩副载波信号的相位变化每秒超过0.1Hz时，相位偏移就会影响节目的质量，而SDH指针调整是相位偏移的根源。
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 4．SDH网络的指针调整和相位特性
     SDH网络中，所有网络单元的时钟都参考于一个基准时钟源。为保证SDH网络的同步，网络单元内部和相互间的定时偏差必须符合ITU－T标准的要求。但在实际工作中，由于时钟倒换带来的时钟变化，即使在最好的情况下，各网络单元之间还是存在细微的定时偏差。根据ITU－T标准，SDH线路设备能容忍的最大线路频率偏差为±4.6ppm。
     SDH网络设备使用VC－3，VC－4等虚容器来传送34，140Mbit／s PDH信号，为弥补PDH信号带来的速率偏差，SDH设备使用映射来进行弥补。在SDH网络传输过程中，各网络单元的定时偏差会在SDH设备的线路接收端和线路发送端之间带来时钟速率的偏差，造成SDH设备的缓冲器出现数据读空和溢出现象。根据ITU－T标准，当缓冲器中数据不足3字节或超出容限3字节时，SDH帧将进行指针调整，在VC前插入3个填充伪信息字节或前移3个字节。因此速率在155Mbit／s时，SDH网络的指针调整将带来多达24UI的相位变化，而SDH设备一般使用相位平滑电路来减小由指针调整引起的相位变化。
     指针调整将引起PAL视频信号的色彩副载波信号的相位变化超过0.1Hz／s的门限规定，当多次指针调整后，色彩副载波相位的变化将变得更大。为了保证视频信号的质量，网络运营商必须确保指针调整带来的相位偏移满足ITU－T的要求。在保证线路传输指标的同时，改进视频编解码器的相位容忍能力也有利于减小视频信号的相位变化带来的影响。
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 5．相位变化的测试
     影响视频信号质量的相位变化分为抖动和漂移。抖动的测试指标主要分为抖动容限测试、抖动传递测试和输出抖动测试，每一个测试指标分别表征测试设备的不同特性。抖动可以使用常规抖动测试仪进行测试。根据ITU－T最近有关指针调整序列产生标准的新增部分，出现了一种新的指针测试序列和漂移测试方法。漂移测试主要测试被测信号与参考时钟之间的相位偏差，用时间间隔误差（TIE）来表示，以此为基础计算出最大时间间隔误差（MTIE）和时间偏移（TDEV）等参数。漂移的测试指标可以参考最新的G.823及G.825建议。
     在SDH网络中，对科动、指针调整和漂移进行测试，有时并不能发现视频信号的问题，而这时只能将视频信号转换成模拟视频信号来监视，传输中的问题才能体现出来。有时使用测试设备对设备的性能进行了严格的测试，但使用视频测试仪器仍能发现视频信号中包含明显的副载波相位干扰，面对现有的抖动和漂移测试指标还不能确定影响视频信号通过SDH传输的问题，视频测试专家和设备生产厂商正在努力探讨一种新的方法来解决通信和广播行业关心的问题，而ITU－T也正在提供或修改其建议，为建立一个更好的SDH传输网络提供新的标准。
     传输系统的漂移也可能产生指针调整事件。指针调整可能导致彩色电视信号瞬时变色。采用先进的（暂未成为ITU建议）漏比特技术可以满足数字电视接入时频繁指针调整的问题。应考虑同时传输电信业务和数字电视业务的SDH网络的接入指针调整问题。虽然指针调整可能导致彩色电视信号瞬时变色，然而这种变色是短暂的，它所造成的图像质量降级需要通过主观评价的方法进行质量定级。采用漏比特技术的SDH系统和带有帧缓存的MPEG－2编码设备也可减少传输抖动失真的影响。我国已经使用SDH设备成功地进行了香港到北京的MPEG－2数字图像传输。
     确保SDH传输数字图像抖动和漂移的容限是必要的。这个容限可作为规划、验收、维护SDH传输系统的参考指标。