（通信与信息系统专业论文）dvb在sdh网络中的传输技术的研究.pdf

d v b 在s d h 网络审嚣传输技术憨研究 摘要 数学滚视是涟着鬻清磷f 度电视的研究雨产生盼。十多年来，瓣芎：微电子技术、 越大籁瀵麓馥篷臻笈零、数字蘩号处毽接寒帮诗薄辍援零瓣滋劳，鼗掌毫褪褥到 了提大瓣发熙。欧溯d v b 缀织为数搴瞧裰握供了套完整豹、逐粥手不露媒介韵 数字视频广撵( d v b ) 燕统撰范。巍数字魁援鲍黼瓣标准串，d v b 标准静发溪最 快，普及滚整最大。 s d h 阏络具有同步簸用，统一的光接口和强大的网络管建裁力，是来来镶慰 高速公路的理想佑输平台。s d h 数字传输体制结龠了高速大容爨光纾传输技术和 警夔霹络技术。嚣强蠢薅迳营囊蓑麓s d h 技术镑辘谖音蕊号耨数爨痿号叉蔫箕转 输视频信号。在我国，馘s d h 技术舞l 建的光纤传输网在广播电视领域彳喾到了广泛 的成甭，为广播电视的离速、安全、可靠传输打下丁坚实的物质旗础。 实瑗d v b 在s d h 霹终孛戆籍狻，箕关键楚鼹终逶嚣接零。零文稷撵骞关懿 d v b 标漆，提遗了戮糯一s d h 豹褥络遥配方案，详细南述了d v b s d h 网络适配 器瓣珐# 糕絮，对手d v b s d h 潮络溅配中静前辩掰稽( 琵e ) 技术、宜适应时钟 鼗复技术、捷码鼓零、姹耩瀣潺接零等分鬟终了奔褥。 零设诗采用摹p 泓技零寒实瑷d v b s d h 溪络激辩器，并凌x i l i n xf o u n d a t i o n 3 1 i 的开发环境里，完成了网终遴配器的熟诊设计，像摄交织器耧袋s ( r e e d - s o l o m o n ) 鳊鹚嚣。嫠真臻巢袭囊上述鸯露浚舌 懿交缓嚣髑r s 缓玛器都缝 实现答离簸功能。 关键词：d v b ，s d h ，网络适粼，f p g a ，交织，r s 码 as t u d y0 nt h et r a n s m i s s l 0 n0 f d v 熬o 、谨rs 矜珏n e t w 0 l 漾 a b s t r a c t d i g i t a l t e l e v i s i o n o r i g i n a t e d f r o mt h er e s e a r c ho n h i g h d e f i n i t i o n t e l e v i s i o n ( h d t v ) s i n c et h ee a r l y1 9 9 0 s ，i th a se x p e r i e n c e dr a p i dd e v e l o p m e n td u e t ot h ea d v a n c ei nm i c r o e l e c t r o n i ct e c h n o l o g y , v l 辩t e c h n o l o g y , d i g i t a ls i g n a l p r o c e s s i n gt e c h n o l o g y a n dc o m p u t e rt e c h n o l o g y d v bs t a n d a r d s p l a y t h em o s t i n f l u e n t i a lr o l ei nt h ei n t e r n a t i o n a ld i g i t a lt e l e v i s i o nd e v e l o p m e n t a sa l li d e a lt r a n s m i s s i o np l a t f o r m ，s d hn e t w o r ki su s e dt oc a r r yv i d e os i g n a l s b e s i d e sa u d i oa n dd a t as e r v i c e s i no u rc o l m l l 呵, t h es d ht r a n s m i s s i o ns c h e m eh a s b e e n w i d e l yi m p l e m e n t e d i nt h eb r o a d c a s ta n dt e l e v i s i o nn e t w o r k t h i s p a p e r f o c u s e so nt h en e t w o r ka d a p t a t i o nw h i c hi st h e k e yt o t h e t r a n s m i s s i o no fd v bo v e rs d h n e t w o r k 。b yu s i n go f r e l e v a n td v b s t a n d a r d s ，t h e f u n c t i o n a lb l o c k so ft h en e t w o r ka d a p t e ra l ed e s c r i b e di nd e t a i l s t h e ns e v e r a l t e c h n o l o g i e se m p l o y e d i nt h e a d a p t a t i o n a l ee x a m i n e d r e s p e c t i v e l y , i n c l u d i n gf o r w a r d e r r o rc o r r e c t i o n , s c r a m b l i n g ，a d a p t i v ec l o c km e t h o da n d b i t - l e a k a g e t h en e t w o r k a d a p t e r i sd e s i g n e db yf p g a t e c h n o l o g y a n da l lt h ed e s i g nw o r k i sc a r r i e do u tw i t ht h ea i do fx i l i n xf o u n d a t i o ns e r i e s3 。l id e v e l o p m e n tt 0 0 1 ih a v e c o m p l e t e dp a r to ft h en e t w o r ka d a p t e r , i e t h ed e s i g no fb l o c ki n t e f l e a v e ra n dr s e n c o d e r t h ep e r f o r m a n c eo ft h ei n t e r l e a v e ra n dr se n c o d e ri s a p p r o v e db yt h e f u n c t i o n a ls i m u l a t i o n k e y w o r d s ：d v b ，s d h , n e t w o r k a d a p t a t i o n , i n t e r l e a v i n g , k sc o d e 浙江工业大学硕士学位论文 第一辈数字电视和d v 鼗标准 1 1 数字照视的基本概念 自1 9 9 0 罐以来，美国为研制高清晰度电视提出了信息源用数字压缩编码、传 输( 信道) 用数字通信技术之后，就出现了数字电视i l 】。 传统懿穰缀系统，藏灏像信号懿产懋、簧辕、楚壤潋及图像静笈豢整个遵程帮 鼹在模拟信母的体制下完成的。这种体制采用时间轴取样，每帧程礁直方向取榉， 以幅度调制方式传送电视信号。为避开入眼对图像重现的敏感频率，将一帧分为衡、 稻锈场。簇没蛹采焉隔行程臻方式重现辫像。盘手教零鼹弱隈，奁逡徐与蔑豫袋黎 方面进行了析中，使传统电视存在先天的不足，如：传输中易产生噪声积累、易嫩 予扰、色度畸变、亮色互串、行闪烁、彳亍蠕动、大面积闪烁等，极火地限制了它的 纛震。在信意幂串学技术发逮发展静今天，作为售恚靛窳载傣，模叛体裂电视己经没 宵更多的发展空间，不能满足人们的更嵩要求。 丽数字电视是将传统的模拟电视痿号经过抽样、爨化和编码转换成用= 迸制数 代表髂数字式倍号，然蓐遴行套静功缝貔怒理、簧输、存储帮记录，瞧冒淡震谛鬻 机进行处理、般测和控制。它是指包括带鼹截作、信潋传输和接收解谒部分全部采 熙数字处理簸全新电视系统，其闯采用了数字图像愿缩编妈、数字傍音压缩编粥、 数字多路复弼技术、信遘鲻镶编玛技术皴及适用于各种俦输信遘的溺耧解诱技拳簿 【2 】。 。2 数字毫挽静特纛 采用数字技术不仅使备种电视设备获得比原有模拟式设备更高的技术性能，而 爨还其有搂羧技拳苓缝达裂瓣赣臻蕤，建邀疆技寒遴入襄袈辩茂。数字电褪豹特点 脊： 1 ) 图像画面清晰度商 在绩号转徐主，数字彀隧菠霹缨磊 缡泽鹚技术来蹙毅绩遂靛爨声子撬，实魂 长距离、甚至多次中继接力传输而几乎不引起噪声积累，图像质量烹要取决于发送 端编码器的威景。即使偶尔督错误，接收端尚可采用“误码掩蔽”技术，使图像损 d v b 在s d h 黻络中的传输技术鹩研究3 浙江工业大学硕士学位论文 饶降低瑟不易敬察觉鹃程痰，浚善僖嗓毙。 2 )频谱资源利用率黼 由于视频压缩螽的每套数字电视节霸占有的频谱较窄( o 5 0 o ，7 5 m h z ) ，丽一 豢模拟籁电撬警嚣所占焉熬频谱先8 m 辍z ，在基带8 m h z 静频道斑霹自用户搿液 4 6 套分辨率达4 0 0 线的专业级数字电视节目。 3 )电投信号发射功辫低 数字电鬣静发射功率怒按平均功率计算，蔻摸揆毫筏戆发射功率帮是按峰德麓 翠计算。结聚裳明，数字电榄的平均发射功率与模拟嘏视的功率捅比。低一个数爨 级。 4 )网络誊联方便 数字电视还具有可开展性、可分级性和互操作性，便于在各类遇信信道特别怒 辩步转移模式( 觚m ) 的嬲络中转输，逸便子与计算执耀络联通。 1 3 数字电视的国际标准 鏊兹餮鼯土豢其彩穗力黪嚣丈数字惫筏标准分裂怒：美鸯戆a t s c ( a d v a n c e d t e l e v i s i o ns y s t e mc o m m i t t e e 先进电视制式委员会) 标准和欧洲的d v b ( d i g i t a l v i d e ob r o a d c a s t i n g 数字视频广播) 标准。数字电视魑在研究高清晰度电视的基础 主德窭共产叟熬，宅毽捂拣疆渣褒麦数字奄携( s 洲：5 0 0 线左蠢熬分辨率) 农糍 清晰度数字电视( 玎) t v ，1 0 0 0 线左右的分辨率) 。 美国在数警电视系统方颟的研究起步最早，投入的科技力量也缀穴。1 9 8 2 簪 癞5 拿工整学零毒圭鏊缝绥圆i a 、i e e e 、n a b 、n c t a 、s 凇瑶) 莛麓建立了“轰瀵 电视制式委员念”，简称a t s c 。1 9 9 6 年1 2 月2 6 日美闲联邦通信委员会f f c c ) 批准 了由a t s c 制定的主要用予数字电视地蕊广播的标准，称为a t s c s v b s 。1 9 9 7 年 4 嚣，f c c 笼余荚1 6 5 0 令毫援台摇派了愆手数字毫税广撵静颓遂。1 9 9 8 年圣诞繁 就霄电视台开始正式的数字电视地面广播( m g t v 和s d t v ) 。美国的a t s c 标准规 定了以地面传输为主、电缆传输为辅的橼准清晰度电榄( s d t v ) 和赢清晰度电视 ( h d t v ) 系统，标准撬定巍频编鹳采焉m p e g - 2 标潦，音蒙赣璃舞会a c - 3 标壤， 节目复用遵循m p e g 2 标准，完成各种碣流的组合和调整。 在美国的带动下，欧洲囊勺d v b 标准也在加紧研制巾吼从1 9 9 1 年开始，嫩 d v b 在8 1 2 1 , i 鹦捂中的传撇术意皇研究 4 壤汪工韭大学磺学链论文 视台、家呶产品生产厂家和标准制订蒲走到了一起，商谈组成一个工作组，熬阍制 订数字电视躲发展规划。这个工作组很快就吸引美瞬及日本的许多成员，变成了一 个篷彝缝缀织。1 9 9 3 每9 蔑工俸经甏褒为d v b 缀织，静莺际数字视频广撵缀织。 由此数字电视的发展进入了新的时代。根据以往的教训，工业界决定要以市场的商 业需求作为标准制订的搬导，d v b 缀织决定新的技术必须是建焱在m p e g - 2 压缩 算法上静数字技术，必须是竣市场凳鼯向豹。它借罄了美国a t s c 豹经验，立足于 只为数字电视广播建立一套相关技术椴架和标准。和美国的a ：r s c 标准相比，欧洲 鲍d v b 橛壤是更加实髑躲一种毫科技系统。它提供了一套完整熬、适合于不弼媒 介酶数字晤税广播标准，采臻i s 糙cm p e g - 2 标准作秀音颓襁视频编码瑟缩方 式，对信源编码进行统一，然后对m p e g - 2 码流进行打包形成传输流( t s ) ，多个传 输流复用，最后通过里爨、有线电我及遣嚣广播等不露媒介进移传竣。 d v b 标准的普及藏蕊较大。据羧新髓络资信【4 j ，d v b 成员戳经超过3 0 0 个( 来 自4 0 多个阑家和地区) ，主要集中在欧洲并遍及世界各地，我国的广播科学研究院 移t c l 电子褰匿也在其中。1 9 9 6 年，我国广电部鞭摩了广撵魄褪数字传输技本 体铡，决定试行采用d v b s ( v 基数字电褫) 标准，并且雩l 进了荚国辩学亚特兰大 ( s a ) 公词的用于卫基电视广播的数字压缩设备。从1 9 9 7 年1 月开始，先后有 广东、广鼗、滏南、湖j 、海毒、禚建、汪嚣、辽守、蠹蒙f 两套) 、毒海、陕鞭、 江苏、山瑟簿省份用m p e g - 2 数字压缩技术，通过激星传输数字电视信号。到1 9 9 8 年底，有3 0 多套节目上羼到1 9 9 9 馨数字电视卫摄广播基本上已经普及全豳。 1 4d v b 系统秘设计原列滔 1 ) 系统被设计成容器，w 容纳m p e g - 2 盼视频、裔频或者其它数据流之闯的灵活 蕴合。 2 ) 系统采用公共的m p e g - 2 传输流炭用技术和里德一索罗门( r s ) 前向纠错技术 传送多路调制。 3 ) 采趸公多冬翡魏羁系统窥遵蘑豹霄条俸接狡。 4 ) 开放的设计标准，允许选择其它的调制和其它的通道编码。 d v b 标准规定视频采用m p e g - 2 编码f 6 l ，音频采用m p e g - 2 第= 层 ( m u s i c a m ) 编码标潦，对应子不麓鹃传赣媒豁，采露了不满麓调制方式；擞星 d v b 在$ d h 同络中的传输技术的研究 浙江工业大学硕士学位论文 广播采霸q p s k 器穗稳移键控调裁寿武，畜线龟税广播采焉歪交辐度谲裁方式， 地面广播采用c o f d m 多载波频分复用技术，c o f d m 在抑制多径传输干扰方丽脊 藩显著的优越性。在传输b b 特率方面，d v b 允许比特率可变，对d v b t 丽言，在 6 1 v i h z 的颓帮蠹簧赣速率必3 7 2 3 8 m b p s ，在8 m h z 的频带巍俺输速率受垂，9 3 1 7 m b p s 。d v b 的设计原则使其在使用中具有较大的灵活性和互操作性。 。5d v b 系统翡标瀵律系翻 d v b 标准体系包含了四个部分：d v b 广播传输系统、d v b 麓带附加信息系 绫、d v b 交纛选务系统、祭终接狡及接遴拣准。 d v b 标准中的广播传输系统利用了包括卫星、脊线、地面、s m a t v 、v l n d s d 农内的所有邋用电视广播传输媒体。它们分别对应的d v b 标准农； 1 ) d v b s ( e t s3 0 04 2 1 ) 一数字羹麓豢撵系统耩壤 d v b - c ( h s3 0 04 2 9 ) 数字有线广播电视系统标准 3 ) d v b t ( e t s 3 0 0 7 4 4 ) 一数字地面广播系统标准 4 ) d v b s m 嬲v ( e t s3 0 04 7 3 ) 数字s 疆羽v ( 黧鬟共矮天线泡褫) 广撵系统 标准，该标准是在d v b - s 和d v b - c 基础上制定的。 5 ) d v b m s ( e t s3 0 07 4 8 ) 高于1 0 0 h z 的数字广播m m d s 分鼹已系统标准。该 檬准萋予d v b s ，使携带夭耋节嚣戆锾渡痿号煮袋入户。燕d v b s 接畋徒酴 上一个m m d s 频率变换器就可接收d v b m s 倍母。 6 ) d v b - m c ( e r s3 0 0 7 4 9 ) 低子l o 骥k 的数字广播m 蛔潞分黼系统标准。该 器准基予d v b c ，傻携带丈量节嚣瓣徽波售号蠢羧入户。矮d v b c 接牧凝瓣 上一个m m d s 频率变换器就可接收d v b m c 信号。 d v b 基带附加信息系统的标准包括： 1 ) d v b - s i ( 嚣羊s3 0 04 6 8 ) 数字广攘效务痿患系绞椽准 2 ) d v b - t x t ( e t s3 0 04 7 2 ) 数字嘲文广播系统标准：该标瞧用于固定格式黼 文电视的传送。 3 ) d v b - $ u b ( 琶z s3 0 07 4 3 ) 鼗字广撵字幕系统掭准：该标猿瘸子字幕及鬣禄 ( 台标镣) 的传送。 交互业务系统d v b 标准有 d v b - - n i p 、d v b - r c c 和d v b 蠛c t 。 d v l 3 在s b i - i 弼铸中的 睾辕美木鹩碑究 浙江工业大学磷士学位论文 1 ) d v b - n i p ( e t s3 0 08 0 2 d ；交飘堑务髓终猿藏褥议标准 2 ) d v b r c c ( e t s3 0 08 0 0 ) c a l 系统d 反传信道标准 3 ) d v b 。r c t ( e t s3 0 08 0 1 ) _ p s n 蛾s d n 的d v b 反传信道标猴 条俸接牧及接口标准帮分包括： 1 ) d v b c i ( e n5 0 2 2 1 ) 条件接收及其它应用的邋用接口标准 2 d v b p d 珏( e t s3 0 08 1 3 ) p d h ( 礁l 霹步数字系列) 嬲络d v b 接口标准 3 ) d v b s d 壬( e t s3 0 08 1 4 ) 一s d 壬( 褥步数字系戮) 瓣络d v b 接口标准 4 ) d v b - a t m ( e t s3 0 0 8 1 5 ) 一a t m 网络d v b 接翻标准 5 ) d v b - p i ( e n5 0 0 8 3 - - 9 ) c 期聊s 删兹端及炎戗鼹专业设备接口标准 6 ) d v b i p d l ( e n5 0 2 0 1 ) d v b 承d 接口标准 其中d v b 数字广播系统与其他电信网络( 例如p d h 、s d h 、a t m 等) 的连 接扩展了d v b 技拳敬应髑范围，其与这些电信掇终戆揍叠实现了d v b 自电信阙 络的过渡。 d v b 在s t l h 鞭绦审的传输技术瓣研究 - 7 浙江工业大学硕士学位论文 第二章d v b o v e rs d h 的研究现状 2 。1s d h 传输网络 2 1 1 概i a l s d h ( s y n c h r o n o u sd i g i 溅h i e r a r c h y ，游步数字落系) 表示一整蘩霉数透露囤莎 数字传输、复用和交叉连接的标准化数字传送结构等级，用于在物理传输网上传邀 经过适配的净负荷。s d h 网络是由一蟪基本网络单元沁) 组成的，在光纤上进行 翳步售惠熬终输、复矮分攒襄交叉连接，势量具蠢全整赛统一熬溺络苇点接嚣 ( n n i ) 。基本的网络单元肖终端复用器( n 4 ) 、分攒复用器( a d m ) 、同步数字 交叉连接设备( s d x c ) 等，它们的功鼹备异，但都有嚣通的标准光接口，能够猩 蒸零毙缓爱上爽瑗横蠢兼容。 在s d h 传输网中，信息典有一套标凇化的结构等级，称为同步传送模块s t m - n ( n 釜1 ，4 ，1 6 ，2 5 6 ) 。其中基本的传送模块燕s t m - i ，速率为1 5 5 5 2 0 m b s 。s d h 的帧 绥稳菇短薄块浚结穆，其孛蜜撵了事塞戆鼯镶魄特震鼍：瓣络营瑾运弦、警理露缀护 ( o a m ) 。同时，s d h 具蕊套灵活的麓用与映射结构，允许接入p d h 、a t m 靳 b i s d n 信号，其有广泛的迸应性。由予微处理器的犬擞采用，使得网络单元及熬 个瓣终夔警缝撩度丈丈提窝，蕹瑟荔手瓣络夔琵萋零撩锈，鬟予瓣终熬舞缀挟饩。 2 1 2s d h 技术的特点 作为一稀全新的传输网休锈，s d h 瞬络的主要技术特点如下： ( 1 ) s d h 网络中的信号采用同步复用方式，因其采用了同步字节复用和 掇钟讽整技拳以及灵诿懿姨皴结构，只器程题较锋藏霹以扶毫逮馕鼍孛次壹接分 搔出低速信霹，使支路分撼一次完成，静实现一次复掰的特性。 ( 2 ) 网络具有世界统的帧结构、数字信号遴率、光接口规范等方面的 撂港要求，毽；嚣侵褥世界冬毽的s d h 浚舔在毙路上寇全可戳使霹繁系统互通。掰 时使得不同数窜传输体制均统一在s t m - n 的等级上，实现了在s d h 上的兼容， 提离了网络的可靠性，降低了组网成本。 ( 3 ) 鼹终其骞缀好戆蓑螽囊兼容僚，囊基兼容p d h 痿号，搿敬直接捶 d v b 在s d h 两锝中的传输技术的讲究8 浙江工业大学硕士学位论文 入、取出p d h 中的另一支路信号，使得s d h 可以支持已建立的p d h 网，并利用 p d h 向s d h 顺利过渡；向前兼容各种新的数字业务信号。 ( 4 ) 采用先进的分插复用器( a d m ) 、数字交叉连接设备( d x c ) 等设 备，使网络具有很强的自愈功能和重组功能，并能提供最佳路由选择，因而提供了 信道的利用率和网络的生存力。 ( 5 )s d h 具有电视、电话、数据、智能网等系统的支持，为数字传输及 交换技术开辟新的前景。 ( 6 ) s d h 网络结构强化了网络的监视、运行管理、维护和自动配置功能， 使标准化的网络管理中心可以通过对设备功能的遥控实行对网络的全面控制和管 理，从而优化网络的性能，使网络功能齐全、运行灵活、安全可靠。 总之，s d h 网络的同步复用功能，统一的光接口和强大的网络管理能力使它 成为理想的网络基础设旖，是未来信息高速公路的物理传输平台。 2 1 3s d h 的复用啪 s d h 的复用就是把若干路低速信号合成为一路高速信号。s d h 采用净负荷指 针复用技术，把低速信号放在高速信号中用指针指示的特定位置，使低速信号的接 入和取出变得非常容易。s d h 的复用是在其帧结构的基础上进行的。s d h 的帧结 构如图2 一l 所示。它以字节为基础，每字节含8 个比特。图中n 为传送模块的等 级( n = 1 ，4 ，1 6 ，) 。传送时以从左到右、由上而下的顺序排成串行码依次传输。 ， ， ， 、 i 传输方向 r s o h 3 s 1 m 一 ，净负荷 l 4 a u p t r 5 ( 含p o h ) m s o h 9_ 9 州 f 一2 6 1 r - - 圈2 - - is t m - - n 帧结构 在s t m - n 帧结构由段开销区( s o h ) 、净负荷区a y l o a d ) 和管理单元指针区( a u p t r ) 三部分组成。段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配，以保证信 d v b 在s d h 暇络中的传输技木的研究 浙江工业大学硕士学位论文 患能够正常灵活遗传送。窀包括两个部分，其孛l 3 行为终攘在褥生器功链的褥 缴段开销( r s o h ) ，5 9 行为透明地通过再生器被终接在管理单冗组( a u g ) 的组 会和拆解处的复用段开销( m s o h ) 。繁避单元指针腭寒指示净负褥区域内的髂愚 蓠字节在s t m - n 帻内的准确位置，戳键接收对能歪确分离净负荷。净负荷区域粥 来存放用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管联的通道开销字节。 必了得到标准的s t m - n 传送模块，必须采取有效的方法将各种支踌信号装入 s d h 帧结擒的净负荷区内。为此，需瑟缀过映射、定位校准积复掰3 个步骤，方 能完成s d h 低速信号的复嗣。g 7 0 7 规怒的s d h 复瘸映射结构如图2 2 所示。 图2 - 2s d h 的复用映射结构 蛱射就是将各耱送来熬遮攀不等的镳专先经过璐速调整，霉装入糖应戆括准容 器c 中，同时棚入通道开镝p o h 形成康容器v c 。定位就是将帧相位发生偏差的( 称 帧偏移) 的信息收进支路单菇或管理单元，它通过支路单元指针或篱理单元指针的 秘戆来实瑰。笈壤就是将多令羝雾通道器蕊号逶过码逮溪整逶入离除逶遂或垮多个 离阶通道层信号通过码速调整进入复用鼷的过程。l 三i1 3 9 2 6 4 m b s 信号到s t m 1 的形成为例来说明这三个步骤。1 3 9 2 6 4 m b s 信号首先遴入标准容器，速率调整腐 羧窭1 4 9 ，7 6 m b s 数字蔼譬，进入虚缀容器，热入遴逶嚣镌5 7 6 k b s 螽瓣懑 1 5 0 3 3 6 m b s 的信号，在管瑗单元内加入管理单元指针5 7 6 k b s ，输出1 5 0 9 1 2 m b s 的信号，因n = i ，故由一个单元组加人段开销4 6 0 8 m b s 后，输出1 5 5 5 2 0 m b s 的 s t m - l 薅号。 d v b 在s d h 隔络巾的传输技术的研究 浙江工业大学硕士学位论文 2 2a t m 技术【1 0 j 【1 5 】 2 2 1a t m 的基本概念和特点 a t m ( a s y n c h r o n o u s t r a n s f e rm o d e ) 即异步转移模式，它被i t u t 定义为宽带 综合业务数字网( b i s d n ) 的信息转移模式。所谓“转移模式”是指在电信网络 中进行信息的传输、复用和交换的方式；“异步”是指在接续和用户中带宽分配的 方式。因此，a t m 就是在用户接入、传输和交换及综合处理各种通信量的技术。 s d h 的物理传输层与删交换技术结合起来，就组成了宽带综合业务数字网的基 本技术。 a t m 是在电路交换和分组交换的基础上发展起来的，是一种面向快速分组交 换的传输模式。它采用异步时分复用技术，将信息流分割成固定长度的信元，从而 能够较容易地实现各种信息流混合在一起的多媒体通信，并能根据业务类型、速率 需求等动态地分配有效容最。a t m 技术能够根据需要改变传递速率，对高速信息 元传输频次高，对低速信元传输频次低，按照统计复用的原则进行传输和交换。 a t m 技术的主要特点是： ( 1 ) 具有固定长度信元。一个信元的固定长度为5 3 字节，其中5 个字节为信 元首标，其余4 8 字节用于装载用户信息。这种模式的优点是省去了许多不必要的 检验，使硬件以更快的速率将信元按规定的路由发送，使联网和交换排队延时更容 易预测，确保更快、更容易地执行交换和复用功能。 ( 2 ) 采用统计复用技术。采用异步时分复用技术时，其时隙不再固定分配给 某一个特定的业务信息，而是将所有输入的各种速率的信息进行统计复用。它们都 进入交换机的缓存器排队等待，一旦输入端有空闲时隙就去占用，从而使交换速度 加快。 ( 3 ) 采用面向连接的方式。在a t m 的每个信元的信头中包含有识别目的， 地址的信道标识符，分为两层对应于两种连接；虚通路( w ) 和虚信道( v c ) ， 用于实施流量管理和控制，这特别有利于广播电视节目的干线传输与交换。 ( 4 ) 动态分配带宽，支持对各种业务进行分级。a t m 的核心设备交换机，可 根据信头中包含的数据类型标志，优先安排对时延更为敏感的业务，因而网络服务 质量的带宽利用率高，可扩展性好。 d v b 在s d h 髑络中的传输技术的研究 浙江工业大学硕士学位论文 ( 5 ) a t m 基于s d h 光纤传输，可实现远距离的干线传输，也易于网络扩展 升级和易于与其它网络互通，是未来信息高速公路的主要通道。 2 2 2a t m 的协议结构 a t m 协议结构是基于国际电联的标准产生的。 即a t m 适配层( a a l ) 、删层和物理层。 a t m 端系统 如图2 3 所示，它分为3 层， a t m 端系统 图2 3a t m 协议结构 a t m 层主要执行交换、路由选择和多路复用功能。a t m 网实际是在终端用户 间提供端到端a t m 层连接。所以，a t m 层主要执行网络中业务量的交换和多路复 用功能，它不涉及具体应用。这就使网络处理和高速链路保持同步，从而保证网络 的高速性。从l 层主要功能是将业务信息适配到a t m 信息流。应用特定业务在用 户终端由a t m 适配层提供。a a l 在用户层和a t m 层之间提供应用接口，但是它 不是网络a t m 中间交换用户面部分。现在已定义各种a t m 适配层协议支持不同 类型的业务量。物理层在相邻a t m 层间传递a t m 信元。 2 2 3a t m 适配层 a t m 层只涉及信元首标功能而不处理信息域的信息类型。这种简化处理对于 和高速传输链路保持同步是非常必要的。它通过避免处理应用要求和各种业务来实 现。a t m 层没有涉及：业务时钟频率信息；误插信元检测：信元丢失检测； 信元延迟变量确定和处理的方法。主要原因是并非每一应用都要求上述全部业 务。a a l 在结构上用于增强a t m 层业务，它们在a t m 层和高层之间提供并且支 持高层功能要求。因此，a a l 是业务独立的。它将高层与a t m 层特殊性相分离， d v b 在s d i - i 网络中的传输技术的研究 浙江工业大学硕士学位论文 这通过把高层协议数据单元( p d u ) 映射到a t m 信元信息域进行。反之亦然。 当转接高层信息到a t m 层时，a t m 适配层将高层信息分段为固定长度和标准 格式的a t m 信元。与此相反，在向高层转接a t m 层信息时，它接收来自a t m 层 的信元，将其重新组装成高层协议信息格式。这就是分段和重组( s a r ) 功能。汇 聚子层( c s ) 执行信息识别和时钟恢复功能。 不同的a a l 类型与各种a t m 业务等级对应。r r u t 根据3 个参数对a t m 业 务进行分类，即：源点和终点间的定时关系；比特率( 固定的或者可变的) ；接续 方式( 面向连接业务或者无连接业务) 。其中a 级业务是指源点和终点间具有定时 关系的固定比特率面向连接的业务，典型的a 级业务有6 4 k b i t s 话音和固定比特率 ( c b r ) 视频。o 虬类型1 ( a a l l ) 适用于c b r 业务。 a a l l 汇聚子层包括下列功能： ( 1 ) 信元延迟变量的处理： ( 2 ) 顺序计数的处理； ( 3 ) 定时信息的传递方式； ( 4 ) 源点和终点间结构信息的传递； ( 5 ) 前向纠错( f e c ) 。 在固定比特率业务中，a t m 适配层业务数据单元以固定的速率向u 也用户 传递a 但是，由于a t m 是分组交换网，所以在终端，a t m 信元相互到达时间可能 是变量。缓冲器用于处理a t m 适配层的信元延迟变量 2 2 4a i m 物理屡 a t m 物理层主要处理相邻a t m 层间a t m 信元的传输。a t m 层独立于物理层， 它能够在各类物理链路上工作。 a t m 物理层的功能较一般物理层功能多。在常规网络中，物理层只是通过物 理媒体传输比特流；但是在a t m 网络中，物理层向a t m 层传递的是信元，而不 是比特流。这就要求物理层还要具有确定信元边界的功能。 物理层又分为物理媒体( p m ) 子层和传输汇聚( t c ) 子层。物理媒体( p m ) 子层支持纯媒体关联比特功能。传输汇聚( t c ) 将a t m 信元流转换成能在物理媒 体上传输的比特。 浙江工业大学硕士学位论文 物理媒体( p m ) 子层是较低的子层，它的功能是实现适当物理媒体上比特的 接收和正确的传输。该子层的最低级是物理媒体级，它的功能与具体的物理媒体相 关。此外这一子层必须保证接收比特定时的重新处理，即定时信息的插入和取出、 编码和解码。另外，它也执行光电转换功能。 传输汇聚( t c ) 子层执行5 个功能： 传输帧的产生和提取。它是最低级的功能。因为它没有采用分离帧方式，所 以它不适合于信元类传输。 传输帧适配。它涉及发送方面传输系统的信息结构，主要功能是将a t m 信 元流组装成适当的帧结构。与此相反，也从传输中提取a t m 信元流。理想的传输 系统为同步数字系列( s d h ) 。 信元定界。它是识别信元流中信元边界的方法。对接收器，它执行信元定界 和证实等功能。 首标差错控制信号的产生和证实。在传输方向，首标差错控制( h e c ) 产生 并插入到首标的定义域。与此相反，在接收方向执行相反的过程以检测和证实差错。 它在可能的情况下也纠正差错。 信元率解耦。它在发送方向插入空闲信元，使a t m 信元率与传输系统的负 载容量相匹配。而在接收方向，它则抑制所有的空闲信元。 2 2 5a t m 的s d h 接口 a t m 源于低差错率的高速光纤链路。u - t 己经为a t m 接口定义了全球标准 s d h ，它用于光纤骨干网。目前有两种基于s d h 的接口，即s t m 1 和s t m 4 ， 它们的速率分别是1 5 5 5 2 0 m b i t s 和6 2 2 0 8 0 m b i t s 。s t m 的帧结构包括帧信息和附 加位字节。当用于a t m 网络时，异步帧信息中的信元在s t m 帧中成行排列。例 如，通路附加位除外，s t m 1 帧是9 x 2 6 0 字节矩阵。信元在每行一个接一个排列。 如图2 4 所示。在第一行，可排列4 个完整的a t m 信元，第5 个信元只能占据 4 8 字节。第二行开始是第一行中第5 个信元剩余的5 个字节，然后是4 个完整的 信元，最后以某信元的4 3 个字节结束，如此类推进行排列。由于帧信息域不是信 元的整数倍，a t m 信元可能跨越s i m 帧边界。 d v b 在$ d h 冈络中的传输技术的研究 浙江工业大学硕士学位论文 注；i 江m 信元头口删信元信息域 图2 - - 4a t m 信元适配到s t m - i 帧 定义于a t m 传输汇聚子层和物理媒体独立子层的功能如表2 5 所列。 h e c 产生和验证a 1 m 信元编码 t c 信元定界 通路信号识别通路 频率和指针处理 多路复用 编码 组帧线路 肿 比特定时和编码传输段 物理媒体光子 袭2 - - 5a t m 物理层处理 s d h 附加位分为3 层，即通路、线路和传输段，如图2 - - 6 所示。传输段利用 物理层在物理媒体传输信息帧，这一层的功能包括组帧、编码、段附加位处理和差 错监测。用于该层的附加位由段终接设备产生和转换。 线路层负责帧信息的传递，以及线路附加位到远端同层的传输。它的功能就是 把帧信息和线路附加位映射倒s t m 帧。用于该层的附加位由线路终接设备产生和 转换。 通路层通过线路层把网络业务映射到帧信息域。通路终接设备间的通信由通路 附加位控制进行。附加位由通路终接设备产生和转换。 d v b 在s d 壬i 弼络中的传输技术的研究 1 浙江工业大学硕士学位论文 设备 多踌复爱嚣 信意澡 设备砖输段终接设备 图2 6s d h 分层结构 线路终接 设备 定义予番层的o a m ( 搽作管理窝缎护) 信患流如液2 7 所捌。 通路终接 设备 o a m 信息流藏错检测 f l ：传输段和褥生孛继信号丢失或者帧失步 性能降级蓑锩 f 2 ：线路和数字段信号丢失或者帧失步 性能降级差镄 信号定界蓦必性能降级照错 不可更正的信元首标差错 心：通路彗标性能雉缀莲错痿惠域攒赞丢失 空闲信元插入或抑制故障 表2 7o a m 差错梭测 2 3 实瑗d v bo v e r s d h 酶一般方法 s d h 已被冒际电信联盟标准部( i t u - t ) 确定为长途传输的标准技米。国外暾信 遂营齑嚣蔫s d h 装拳薏徐语音痿号嚣羧器藩号又麓箕终输褪频繁鸯。我謇诲多雀 市都在建有广播电视长途传输干线网，1 9 9 5 年，原广播电影电视部在研究制定全 固有线电视联网规划时，融明确规定凰象部级干线和务省级干线念部采用s d h 传 输技术，数鬃滚静传簸弱攀免2 5 g b s ，鼯s t m - 1 6 ，视频信号采溺m p e g - 2 数掌 压缩。以s d h 组建的光纤传输网在广播电视领域得剿了广泛的成用，为广播电视 的高速、安众、可靠传输轲下了坚实的物质基础f l q 。 s d h 数字传输体裁俸必一耪结合了鬻速大容量焘纾传输蓑拳鼗警能霹络技 术的新体制，是继p d h 之质的一次飞跃。s d h 具有统的速率标准和光接口标准， 简单灵活的笈用方式，强大的网管能力等优点。由予d v b 广播傣鸯的良好性熊釉 d v b 在s d h 嬲终中的传赣技术盼研究 浙江工业大学硕士学位论文 s d h 网络臻越熬传麓鲍懿戆，秀了滚怒不羝增长豹臻惠耋霹远躐巍簧输懿要袋， 实现d v b 广播信息在s d h 传输网络进行传输，是膊前发展高速宽带网络的麝然。 d y b 傣号在s d h 网络孛的传输原理是将符合d v b 标准的傧号，通过特定的 传输滚处理嚣将d v b 售譬转换藏逶会予s d h 耀绥镄输懿售号，然詹在s d h 瓣络 中进行传输，在接收方再通过特定的传输流处理器将信号恢复成d v b 信号】。 s d h 网络以光纤为传输媒介，几乎没裔传输干扰。宓现d v bo v e rs d h 的关键技 术是丽终逶瓣毅本，瑟要遴遂网络适酝嚣，实瑰d v b 褥漉与s d h 传羧滚之阕懿 适配。 目前，对于s d h 网络适配模块，实现的方法典型的有两种；是将传输溅的 数器氢壹接壤入酩、 3 懿裙应顿绣擒审；二是将簧稔滚翡羧据镪转换成率行弼流， 然后转换成线路码流( 如h i ) b 3 码) 上传输信道。 2 。4 本设计戆实瑷寅寨 本设计根据d v b 标准【1 8 j ，结合s d h 传输网络的发展状况，撼出了d v b s d h 溺络适配器麴实觋方寨，它是基于a t m 信：琵袭实瑗d v b 簧输澈耪s d h 骥维捻豹 适配的。s d h 以光纤为传输媒介，几乎没有传输予扰。因此d v b s d h 标准中没 有特殊的传输系统，只有s d h 成帧接e l 或a t m 适威层接口。d v b ，s d h 网络邋配 器鹣功毙摇黧魏壅2 8 掰示( 茭孛未氛会嚣步竣冬定对潭帮竣蚕餐霪模块) 。宅不 需要通过g 7 0 3 的p d h 按口再上传到s d h 网络。丽是具有s t m - i 的电接口或光 接口。 在瑰露熬褥输瓣孛，驭s d h 茺圭体熬是嚣基缀影残，p d h 黧逐海运瘸之努， p d h 设备将彼取代。本文设计的d v b - $ d h 两络遁黼嚣符合这一发展趋势，将隧 着视频业务的增长和s d h 网络的发展究善而得到广泛应用。本设计方案融合a t m 巍s d h 两转毅零戆建焘，遵疆瑗有豹溺耩舞准怒藏，对予骶楚毽戆售塞流速露蔗 层封装，具村篱可靠性和广泛适用性。 躅2 8 d v b - $ d h 嘲络适配器功自槿鹫 d v b 在s d h 辩揍率的传赣技术瓣瞬究 浙江工业大学硕士学位论文 匿串懿箭头方寇努爱袋示接彀端秘发送臻鹃圈终适配器。软d v b 蘩s d h 为 发送端设备，反之为接收端设备。上述功能模块是根据g 7 8 3 ( 关于s d h 设锯的 建议) 和1 7 3 2 ( 关于a t m 设备的建议) 来划分静。 鹜孛，m p e g - 2 物理羧嚣( 黼p 1 ) 霹滋是异多窜行接口( a s i ) 、间步事行按麓 ( s s i ) 或同步并行接口( s p i ) ，主要完成放大缓冲、时钟数据恢复等功能。这羼 选用适合中瓶距离传输的s p i 接口。m p e g - 2 到a t m 适配( m a a ) 功能通过a t m 适配层完藏m p e g - 2t s 秘a r m 信元格式之闻静转捩。虚透路实体( v p e ) 在遮整 的功能只要设置v p 值，它允许在一祭s d h 链路上同时传输相互独立的几路 m p e g - 2 码流。虚拟路径笈孀( v p m e ) 将对属于不阁v p 的觚m 信元进行复月 稻解复焉，并透过箍入鞍丧涂空鳎信元蜜现a t m 傣咒滚与s d h 冷负荷传输遮攀 ( 即虚容器v c 的有效速率) 的适配。廉容器路径终端产生和终缡通道开销( p o 中与净负荷舞关戆那部分铸惠。s d h 帧终梅孛含有多靴虚容器( v c ) ，因此在s d h 中传输d v b 信号时，可以穰据实际要求的传输容蚤逡择高阶v c ( v c - 4 ) 或低阶 v c ( v c - 3 ，v c - 2 ，v c 一1 2 ，v c 一1i , v c 2 - m e ) 进行复用。本设计考虑用高阶v c 进行 泱射和复用。传送终端功能包括a u - 4 攒钟处理、段歼销( s 铡) 媳产生和终结、 对s t m - 1 逐移加解扰默及傣号的转换等。 d v b 在s d h 孵辖中的传输技术的姘究- 1 8 瓣蕊工韭大学磺士学泣论文 3 。1 概述 第三章d v s - s d h 网络适配器 由于d v b 技术是以m p e g - 2 标准为音频帮视频的信