【精品】面向4K超高清节目的有线电视网络传输技术方面的要求研究

  作者：杨家胜，宫良（国家广播电视总局广播电视规划院，北京 100866）

  随着4K 超高清节目的推广和普及，有线网络运营商逐渐重视面向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方面的要求建议。

  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K 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K 超高清节目传输系统，进行了评估测试工作，希望能够通过对当前4K 超高清节目传输系统的全面评估测试，为有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。

  有线K 超高清节目传输系统是基于有线K 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，其构成不一样。一个典型的有线K 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 方式的传输系统最重要的包含：IPQAM 调制器、HFC/FTTH 网络等。基于IP 方式的传输系统最重要的包含：交换机、PON 系统设备、EoC 系统设备等。

  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、丢包率等指标做评估测试，并针对有线电视网络宽带接入系统的特点，搭建了宽带业务仿线K 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线K 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。

  各地有线K 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K 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。

  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。

  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。

  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。

  有线 的技术方面的要求，测量方法应符合GY/T 121-1995 的有关法律法规。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。

  尽管有线K 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K 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K 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AI、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。

  杨家胜，男，1980 年生，硕士研究生，高级工程师，就职于广播电视规划院有线研究所，长期从事有线电视系统的技术探讨研究、测试评估和标准制定等方面的工作。

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