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面向4K超高清电视节目的有线数字电视网络传输技术要求研究

2019-02-23 21:22:10| 发布者: admin| 查看: 2113

【摘 要】

随着4K 超高清节目的推广和普及,有线网络运营商越来越重视面向4K超高清节目的有线网络传输承载能力建设。为了评估并规范有线网络传输性能指标,本文开展了评估测试工作,并基于测试结果提出了面向4K超高清节目传输的有线网络技术要求建议。

【关键词】

4K,超高清,网络,技术要求



 背景2012 年至今,国内外网络运营商陆续开展了4K 节目试验播出,积累了大量4K 节目传输经验。2016 年,国家广播电视总局发布了《十三五广播影视科技发展规划》,提出我国超高清电视发展的计划和目标。2017 年,国家广播电视总局发布了《关于规范和促进4K 超高清电视发展的通知》(新广电发 【2017】 230 号),并组织研究我国4K 超高清电视标准体系表,相继出台多项4K 超高清电视基础标准,推动了4K 超高清电视发展。2017 年底,广东开播了4K 超高清电视频道,为总局下一步在全国推进4K 超高清电视奠定了基础。2018年9 月,国家广播电视总局发布了《4K 超高清电视技术应用实施指南(2018 版)》(简称《实施指南》),为规范开展4K超高清电视直播和点播业务提供了政策依据。2018 年10 月1日,中央电视台开播了4K 频道。随着4K 节目制播技术的发展和超高清电视产业的日渐繁荣,4K 超高清电视进入了新一轮发展机遇期。作为电视节目传播重要渠道的有线电视网络,4K 节目的有线网络传输承载技术指标将是有线运营商未来关注的重点。为了评估面向4K 超高清节目的有线电视网络传输性能,广播电视规划院搭建了有线电视网络4K 超高清节目传输系统,进行了评估测试工作,希望通过对当前4K 超高清节目传输系统的全面评估测试,为相关标准制定提供试验依据,为推动4K 超高清电视发展提供技术支撑。


1  4K超高清节目传输系统参考模型


有线电视网络4K 超高清节目传输系统是基于有线电视网络开展4K 超高清数字电视业务的综合系统,根据系统的功能设计和选择,其构成有所不同。一个典型的有线电视网络4K 超高清节目传输系统由前端信源、复用和加扰、条件接收、用户管理、接入网络、用户终端和网管等部分构成,典型的结构如图1 所示。在实际中,根据系统功能选择的不同,特定的某些有线数字电视系统可能不包括图中的某些部分。其中,传输子系统分为基于DVB-C 方式的传输系统和基于IP 方式的传输系统。基于DVB-C 方式的传输系统主要包括:IPQAM 调制器、HFC/FTTH 网络等。基于IP 方式的传输系统主要包括:交换机、PON 系统设备、EoC 系统设备等。


2  实验室仿真评估测试系统描述


在实验室环境下,搭建有线电视宽带接入系统,部署基于IP 方式的4K 超高清节目传输系统,进行4K 节目图像主观评价,对4K 超高清节目传输系统的带宽、时延、抖动、丢包率等指标进行评估测试,并针对有线电视网络宽带接入系统的特点,搭建了宽带业务仿真测试平台,测试评估4K 超高清节目传输对原有宽带业务的影响。基于IP 方式的4K 超高清节目传输系统测试框图如图2。

在实验室环境下,搭建HFC 实验网络,部署基于DVB-C 方式的4K 超高清节目传输系统,进行4K 节目图像主观评价,并确定电平、调制方式及MER 等有线电视网络系统的关键指标参数建议值。并针对4K 超高清节目传输系统特点,搭建了有线电视仿真网络和多业务仿真测试平台,测试评估4K 超高清节目传输对有线广播电视基本业务的影响。基于DVB-C 方式的4K 超高清节目传输系统测试框图如图3。

3  主要评估测试结果

各地有线网络运营商,为了推进4K 超高清节目播出,努力提高自身网络质量,积极进行网络升级改造。广播电视规划院为尽快了解有线网络输出口的具体性能指标,帮助有线网络运营商摸清面向4K 超高清节目的有线电视网络传输系统性能指标要求,做了实验室评估测试工作。


1. 用户带宽测试

本测试项目评估基于IP 方式的4K 超高清节目直播需要的带宽,按图4 搭建测试平台。首先,用户端带宽设置为100Mbps,使用数据网络分析仪发送不同背景流量,观看各4K 超高清节目,观察能否正常播放,视频是否流畅,评估确定各4K 超高清节目正常播放所需带宽。用户带宽测试结果如表1 所示。


2. 系统端到端网络时延、抖动、丢包率测试


本测试项目评估基于IP 方式的4K 超高清节目直播网络的时延、抖动、丢包率门限,按图5 搭建测试平台。首先,用户端带宽设置为100Mbps,使用网络损伤仪增加网络时延、抖动、丢包率,观看4K 超高清节目,观察能否正常播放,视频是否流畅,评估确定各4K 超高清节目正常播放时系统端到端网络指标。系统端到端网络时延、抖动、丢包率测试结果如表2、3、4 所示。


3. 数字频道输出电平、调制误差率、误码率测试


本测试项目评估基于DVB-C 方式的4K 超高清节目直播业务数字频道输出电平、调制误差率(MER)、误码率(BER)门限,按图6 搭建测试平台。首先,调节数字电视接收机的测量频率到被测频道,并设置调制方式、符号率,调节衰减器衰减值,保持4K 超高清节目正常播放,记录数字频道输出电平、调制误差率、误码率,评估确定各4K 超高清节目正常播放所需数字频道性能指标。数字频道输出电平、调制误差率、误码率测试结果如表5、6、7 所示。


4  面向4K节目传输的有线网络技术要求建议


有线网络应符合GY/T 106-1999 和GY/T 221-2006 的技术要求,测量方法应符合GY/T 121-1995 的有关规定。除此之外,有线网络输出口的指标还应该符合表8 的技术要求。


5  结束语

尽管有线电视网络4K 超高清节目传输系统在实际应用中,可能面临频谱资源不足、技术指标偏低、易受噪声干扰等问题,但目前有线电视网络具有承载4K 节目的能力,各运营商正在努力升级网络提高系统技术指标,更好的保障4K 超高清节目的传输。


发展有线电视网络4K 超高清节目传输系统将带动我国有线网络行业实力的整体提升,将为人工智能、虚拟现实等提供重要应用场景,塑造广电行业竞争新优势。随着4K 超高清视频与文化娱乐、制造、交通、教育、医疗、安防等行业的结合,有线网络运营商将提供视频通话、医学图像检测、安防监控等大量增值新应用,撬动巨大行业应用市场,推动有线行业创新升级。


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