光纤有线电视超干线传输技术分析

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摘要：本文从超干线传输的技术原理、信号数据率与频带压缩两个方面分析了光纤有线电视超干线传输技术，旨在为促进光纤有线电视光纤长距离干线传输的发展作出贡献。

关键词：光纤；有线电视；超干线传输

前言：当前我国光纤电视不断普及，但是在具体的传输过程中，传输距离逐渐成为了制约光纤有线电视发展主要问题，这就给光纤有线电视超干线传输技术提出了更高的要求。基于以上，本文简要分析了光线有线电视的超干线传输技术。

1超干线传输技术原理

光纤有线电视超干线传输方式主要有两种形式，一种是不进行信号的频带压缩的直接PCM方式，一种是进行进行频带压缩的方式，在干线以及分配网络过程中，对于质量恶化有着一定程度的允许，因此采用频带压缩方式要更好一些，下面简要分析频带压缩方式的超干线传输技术原理。

以MPEG标准对光纤电视信号进行编码，采用计算机来对不同的编码速率进行控制和使用，实现对不同图像的传输。例如光纤电视前端对编码速率的要求为5.0-1.0Mb/s，那么演播室必须以CCIR-601要求为基准，编码的速率应当在6.5-1.0Mb/s之间进行数字压缩，只有这样才最适合电视信号的传输[1]。系统应当根据编码器的数量以及编码器的速率来多次付姐到标准的传输速率上。不同的体制所根据的标准不同，因此其得到的标准速率也不相同。光纤电视的编码流程如下：

适配输入信号由视频输入卡来完成，同时视频输入卡还承担着选取系统同步但不同分辨率编码滤波器的工作。

视频输入卡输出ITU-R-601数据，之后由视频编码卡接收，进行视频压缩。首先是对I帧进行压缩，也就是帧内压缩，对P帧的编码进行预测，对B帧的编码进行双向预测，之后进行分立余弦变换，余弦变换的系数由空间信息变化而来，在选择合适的DCT系数的过程中，采用交叉扫描的方式，之后进行传递，为了进一步减少码流中的多于部分，可以进行编码的变长工作。在码流中，采用视频编码卡加入附加码元，这就就能够保证视频信号和音频信号的同步，保证能够正确的识别解码。

音频编码卡和音频输入卡能够提供四路单音频和两对立体声伴音的编码，如果有需要，则可以再增加一块音频编码卡，实现对八路音频的编码。

2信号数据率与频带压缩

PCM方式直接对模拟信号取样、量化和编码，这就能够将模拟信号转变为高速的串行码流。在取样的过程中，根据时间间隔去除信号电平，以奈奎斯特采样定理为基础，采样的频率要比基带信号最高频率大两倍以上，以此来去除原信号锁好的信息。量化的过程就是将取样的信号电平近似成具体的数字，一般采用的方法为8比特量化法。

对与频带压缩来说，在超干线传输过程中，电视信号占据设备的带宽有着一定的严格要求，一般来说要比100MHz大，对于高清电视来说，其带宽标准应当更宽，一个信道的电视节目会占据多个模拟电视频道的带宽需求，这就增加了光纤电视的传输成本，为了降低费用，则需要采取压缩编码技术。

本文主要讨论的是基带式超干线传输比特流，主要采用的方案为时分复用方案，以此来实现对信号的压缩，从而将信号复合，这就形成了一个比特流十分高的信号，以此再经过光纤链路进行传输。经过压缩的电视信号和电信网络传输的计算机数据相同，可以利用基本的额电信设施进行传输，这就大大节约了传输成本。

电视视频数据和图像数据有着较大的冗余度，这也是对光纤电视光纤超干线传输频带压缩的重要依据，视频图像帧内的临近像素之间有着在空域上的相关性，以此来实现频带的帧内压缩。从另外一个角度来看，人类的眼睛和二段有一种不敏感性，对边缘的急剧变化并不敏感，对图像的亮度信息则敏感，对色彩有着较弱的辨别力，这就可以对一些非冗余的信息进行压缩，从而提升数据的压缩比，实现超干线传输。在超干线传输的过程中，需要根据MPEG-2标准来进行频带雅座，MPEG指的是活动图像专家小组，其主要的活动与各种数据的压缩和数据流传输相关，制定了频带压缩标准，为了与CCIR协议相适应，数字视频广播的频带压缩都采用MPEG-2作为主要标准，在室内的机顶盒设计中也以此为标准，这对于保证光纤电视音频信息和视频信息传播质量也有着重要的意义[2]。在标准中建议使用的取样模式为4：2：2模式，对色键等编辑应用的高清带宽进行保留，提升了编码器与演播室设备接口的便捷性和便利性。在MPEG标准下光纤电视图像画面的分辨率为720×480，其能够支持的视频种类多样，例如可以支持电影格式，支持16：9以及4：3的幅比等。

在MPEG-2的标准下，数据率为15Mb/s，适用于高清电视，同时在MPEG-2标准下的解码器能够实现对MPEG-1标准下信息的解码。

MPEG-2标准采用了运动补偿技术和DCT技术，其中运动补偿技术充分利用率时间的冗余度，而DCT技术则充分利用率空间冗余度，实现了良好的能量压缩功能，且成本较低[3]。

此外，可以采用自适应编码技术，这就能够进一步提升编码效率，其中的视频编码对于720行逐行扫描和1080行的间行扫描都能够进行支持，此外能够对宽范围内运动进行估计，实现前向分析，实现双向帧预测，在双向帧预测的过程中，能够对前面的帧进行分析，对后面的帧进行分析，以此来实现对当前帧的预测，这就有效提设个了压缩效率。

结论：综上所述，光线有线电视光纤超干线传输有着抗干扰能力强、稳定性强的优点，其信号传输质量不会受到传输距离的影响，因此对于光线有线电视光纤超干线传输技术的分析和研究是十分必要的。本文从超干线传输的技术原理、信号数据率与频带压缩两个方面分析了光线有线电视超干线传输技术，旨在为促进光线有线电视光纤长距离干线传输的发展作出贡献。

参考文献：

[1]宋英雄. 1550nm超干线及宽带接入光传输关键技术研究[D].上海大学，2007.

[2]黄书亭. 有线电视台的技术支撑与管理体制--以江苏有线电视台为例[J]. 技术经济与管理研究，2011，08：54-57.

[3]郭春晖. 智能化楼宇有线电视双向改造及设计方案探讨[J]. 现代电视技术，2014，02：108-112+130.