William Yue David Gutierrez
摘要：随着广电信号格式的数字化发展，有必要建立低时延高带宽的数字视频业务传送平台，而在SONET网络中增加MSPPs，就能在不更改现有网络结构情况下传送电信级数字视频业务。
关键词：MSPP，数字视频，SONET
行业发展趋势为业务提供商从数字视频传送业务中增加收入创造了越来越多的机会。联邦通信委员会FCC已经拟定了计划，到2006年电视台的广电信号格式从传统的模拟NTSC转化为数字电视DTV，DTV为最终实现高精度数字电视HDTV的大规模发展铺平了道路。新兴应用，比如预付费，交互式电视，视频会议，电影摄制的专业后制作，远程学习，远距离医学和远端安全监控等数字视频业务也将实现。
数字视频符合消费电子行业的一般趋势——从传统模拟设备到同功能的数码产品过渡，包括数码相机，数码便携摄影机，DVD播放器以及3G无线电话等。视频与话音、数据相比有不同的业务特征，但都可通过一个汇聚传送网络传送。话音业务需要保持持续的传送速率，对网络时延非常敏感。数据业务的传送速率可以不稳定，通常有突发性的特征。数字视频业务伴随着大量的话音和数据业务特征，因此需要高带宽和高稳定性网络。此外，视频业务在网络中一般是单向传送，而话音和数据业务则是双向传送。
以前在WAN进行视频传送需要高成本的独立于话音和数据网络的覆盖网络，因为当前数字视频接口标准都不适合WAN传输，而视频信号映射成标准SONET STS-1，-3c，-12c时隙的效率非常低，因此最初的SONET数字视频传输方法是不现实的。典型的传统方案是将数字视频信号映射到ATM，再映射到SONET。ATM提供虚拟层来支持有效的带宽间隔，允许在SONET平台上传送额外的视频信道。
下一代SONET技术，比如虚串联VC，链路容量调整方案LCAS和通用成帧格式GFP使得业务提供商在不更换城域SONET网络的情况下提供商用视频业务。支持这些技术的多业务平台（MSPPs）允许业务提供商在综合网络上传送数字宽带视频，宽带数据，VoD点播，电话和其他商业业务。
数字视频需要巨大的带宽。非压缩NTSC信号需要大约200Mbits/sec的传送带宽。而HDTV需要的原始带宽超过1.5Gbits/sec。所以有必要使用高级的视频压缩方案在保证视频质量的同时压缩数字视频信号来减少带宽需求。MPEG发展到MPEG-2——最大限度的压缩方案。MPEG-2是ISO/IEC-13818-1标准，定义了多元传送数字视频比特流的语法和语义。
异步串行接口ASI是欧洲数字视频广播DVB标准协会发展的标准，提供简单传送和不同厂商设备间MPEG-2流的互连。设备支持被广泛认同的标准，包括MPEG-2编码器，接收器，多路复用器，服务器和正交调幅设备。
数字视频行业正设法提供另外的压缩运算法则来进一步减少数字视频的带宽需求，使得将来可在宽带接入技术比如DSL和电缆调制器上传送视频信号。MPEG-4 AVC或ITU推荐的H.264，是ITUI和MPEG合作的产物，大大改善了压缩效率，将高质量视频传送速率降低到2Mbits/sec。
挑战升级
虽然有很多用于光纤传送的下一代技术，但SONET仍然是公众网和大范围专网的主宰。
近来包括ANSI T1X1.5和ITUT在内的委员会都比较活跃，关注增强型SONET标准构建更好的方法来传送视频。随着新的映射、交换技术、接口标准的推出，让业务提供商无需改变城域SONET网络就可提供新兴的数字视频业务。新的VC，LCAS和GFP标准为设备供应商以及业务供应商提供了高性价比方案——无需昂贵的费用来升级网络就可在现有的可靠SONET网络传送数字视频。
VC提供更好的SONET带宽映射间隔尺寸来传送各种视频和数据接口（STS-1-nv， -3c-nv）。VC是一种反向复用技术，可将任意数量的低阶（VT1.5）或高阶（STS-1/-3c）SONET信道捆绑到虚级联组（VCG）。只有源节点和目的节点需要VC功能，因为虚级联在媒介节点间是透明传输的。因此，当运营商要在网络中引入VC支持时，只需要将上下路处的节点升级就可以了。VC为业务供应商提供不占带宽资源、不需与固定SONET时隙完全映射的业务。这对Ethernet和视频业务而言尤其重要。（见下表）
LCAS在带宽机制上提供带宽来满足容量变化，不中断业务情况下快速激活业务和升级。同时可自动转移和修复故障链路。LCAS提供控制机制和相应的协议，可动态增加或减少VCG的STS成员链路的数量来满足应用对带宽的需求，并且不影响网络现有流量。信号消息在网元间的同步有效载荷封装的开销比特中实现。LCAS还提供自动转移故障成员链路和清理故障环境修复成员链路功能。LCAS通过减少人工设置要求来改善网络储运损耗响应和加强有效业务升级（见图1），帮助业务供应商减少交易程序，改善客户业务，降低维护成本。
图1：链路容量调整方案
GFP允许不同的业务量映射到SONET支路或虚级联数据传送区从而在SONET网络上传送。ITUT G.7041/Y.1303定义了不同协议流在SONET帧内成帧或映射到虚级联STS-1或STS-3c有效载荷。其他成帧程序，比如点对点协议和X.86使用高级别数据链路控制，GFP有高确定性开销和低处理需求。
图2：通用成帧映射程序GFP-F
目前有两种GFP映射方式：成帧映射GFP（GFP-F）和透明GFP（GFP-T）。GFP-F通常用来压缩信息包/帧协议比如Ethernet和IP（见图3）。GFP-T利用8B/10B链路编码来最优化协议，包括DVB-ASI，Gigabit Ethernet，和主要的存储协议。8B/10B编码为数据流提供合适的1s和0s转化密度，确保定时信息的恢复。
广播保护
MSPPs支持VC，LCAS和GFP，在已有SONET网络结构上提供高性价比方案巩固话音，数据和视频业务。结合多上/下路复用器的传送性能，小数字交叉连接系统的交换/疏导性能，下一代TDM，IP，视频以及和压缩平台的存储接口。
图3：透明成帧映射程序ＧＦＰ－Ｔ
对于单向数字视频广播，MSPPs支持压缩（DVB-ASI）视频信号格式直接在网络集线器之间的SONET链路上有效传送。因为VoD和准VoD（NVoD）应用需要返回链路，因此数字视频在SONET上Ethernet接口传送对已有高可靠性的SONET网络意义尤为重要。数字视频信号从视频服务器通过IP/Ethernet/SONET网络传送到远端hub，再分支到各个家庭。
除点对点通信外，也可以支持SONET的多节点视频分配广播应用。SONET具有强大的广播性能，没必要再增加比如IP之类的协议层。SONET广泛应用于广播视频信号从有线电视提供商的数据转发器到远端分支集线器。在这一应用中，进来的视频信号被复制到多个出口并发送到几个分支集线器。SONET的“丢弃再继续”（drop and continue）功能用来从主环路提取视频信号并引导信号进入支环路，同时保证是主环路信号的完全复制。支环路网络的典型配置使用OC-12（622 Mbit/sec）和OC-48 (2.5-Gbit/sec)环，主环路配置采用OC-48 或 OC-192 (10-Gbit/sec)。两种视频传送模式在图4中有介绍。
图4：点对点和广播数字视频链路
SONET为视频信号提供STS路径保护来支持不间断传输。数据转发器的MSPP在环路的不同路径方向发送两股相同的视频信号。如果环上任意MSPP检测到主环路视频信号的错误，MSPP将切换到任一条路径上从而保护信号。切换过程保证在50msec以内。
下一代SONET技术的配置为业务供应商提供了不更换原有城域SONET网络情况下提供视频业务的选择方案。在SONET网络结构中增加MSPPs，让业务供应商构建的数字视频传送网络具有供应商和用户指望的电信级性能。
作者：William YUE：资深产品规划师，David Gutierrez：产品经理，Fujitsu网络通信（Richardson，TX）
参考文献：
1. ITU-T G7041, Generic Framing Procedure (GFP), 2002.
2. ISO/IEC DIS 13818, Information Technology - Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information Systems.
3. ITU-T G.7042, Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS) for Virtual Concatenation Signals.
4. ITU-T G.707, Network Node Interface for the Synchronous Digital Hierarchy.
5. ANSI T1.105.01-199x, Draft ANSI Standard, SONET Automatic Protection Switching.
6. ANSI T1.105-1991, Digital Hierarchy - Optical Interface Rates and Formats Specifications.
7. ETSI (CENELEC) EN 50083-9 - Cabled Distribution Systems for Television, Sound and Interactive Multimedia Signals, Part 9: Interactive for CATV/SMATV headends and similar professional equipment for DVB/MPEG-2/MPEG-4 transport streams (DVB Blue Book A0101), Annex B, Asynchronous Serial Interface, 1998.
摘自 光纤新闻网
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