【摘要】廣播電視傳輸技術(shù)是當(dāng)今信息傳播的重要載體，但在實(shí)際應(yīng)用中面臨著信號(hào)損耗和干擾、傳輸速率瓶頸、設(shè)備兼容性和標(biāo)準(zhǔn)化問題等諸多挑戰(zhàn)。本文分析了廣播電視傳輸技術(shù)現(xiàn)狀，提出了優(yōu)化廣播電視傳輸技術(shù)的策略和建議。

【關(guān)鍵詞】廣播電視；傳輸技術(shù)；優(yōu)化策略

中圖分類號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.12.005

自模擬信號(hào)時(shí)代過渡到數(shù)字信號(hào)時(shí)代，廣播電視傳輸技術(shù)經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字、從標(biāo)清到高清、從單向到互動(dòng)，廣播電視傳輸技術(shù)的歷次升級(jí)不僅提升了信號(hào)質(zhì)量，也豐富了用戶的收視體驗(yàn)。然而，面對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展和消費(fèi)者需求的不斷變化，現(xiàn)有的廣播電視傳輸技術(shù)仍存在諸多亟待解決的問題。因此，本文探討了當(dāng)前廣播電視傳輸技術(shù)的主要形式及其存在的問題，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化策略。

1. 當(dāng)前主流廣播電視傳輸技術(shù)

1.1 衛(wèi)星傳輸

衛(wèi)星廣播電視傳輸是利用地球靜止軌道衛(wèi)星，通過上行鏈路將電視信號(hào)發(fā)送到衛(wèi)星，衛(wèi)星再將信號(hào)通過下行發(fā)射到地球上的接收設(shè)備。這種技術(shù)突破了地面?zhèn)鬏數(shù)木窒扌?，能夠?qū)崿F(xiàn)全球覆蓋。衛(wèi)星電視系統(tǒng)一般包括地面上行站、衛(wèi)星和接收設(shè)備等。上行站負(fù)責(zé)將電視節(jié)目信號(hào)發(fā)送到衛(wèi)星，衛(wèi)星經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)放大后再向地球表面發(fā)射。用戶使用指向衛(wèi)星的天線和接收設(shè)備即可接收衛(wèi)星傳輸?shù)墓?jié)目。衛(wèi)星傳輸具有覆蓋范圍廣、傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)目選擇多等優(yōu)勢(shì)，但也存在成本高、對(duì)天氣敏感等缺點(diǎn)。

1.2 有線傳輸

有線電視系統(tǒng)是利用同軸電纜或光纖電纜將電視信號(hào)從節(jié)目源傳輸?shù)接脩艏抑械慕邮赵O(shè)備。有線電視系統(tǒng)通常由節(jié)目源、干線網(wǎng)絡(luò)、支線網(wǎng)絡(luò)和用戶終端設(shè)備四部分組成。節(jié)目源負(fù)責(zé)節(jié)目內(nèi)容的采集和傳送，干線網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)主干傳輸，支線網(wǎng)絡(luò)則負(fù)責(zé)向用戶終端配送。用戶使用有線電視接收設(shè)備即可收看節(jié)目。有線電視具有傳輸質(zhì)量好、節(jié)目選擇多、互動(dòng)功能強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，但也存在鋪設(shè)成本高、覆蓋范圍受限等缺點(diǎn)。

1.3 地面無線傳輸

地面無線電視廣播利用VHF和UHF頻段的無線電波，從地面發(fā)射塔將電視信號(hào)傳輸?shù)接脩艏抑械奶炀€接收設(shè)備。地面無線電視系統(tǒng)包括節(jié)目源、編碼調(diào)制設(shè)備、發(fā)射設(shè)備和用戶接收設(shè)備等。電視信號(hào)經(jīng)過編碼調(diào)制后由發(fā)射設(shè)備通過天線輻射到空間，用戶使用指向發(fā)射塔的天線即可接收。地面無線電視傳輸成本相對(duì)較低，覆蓋范圍大，但是傳輸質(zhì)量受地形和氣候等因素影響較大，節(jié)目選擇也較有限。

1.4 互聯(lián)網(wǎng)傳輸

當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為廣播電視節(jié)目傳輸?shù)挠忠恢匾绞??；ヂ?lián)網(wǎng)電視（IPTV）利用基于IP網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)，通過寬帶接入網(wǎng)將節(jié)目內(nèi)容傳輸至用戶端。IPTV系統(tǒng)一般由頭端系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和用戶接入設(shè)備三個(gè)部分組成。頭端系統(tǒng)負(fù)責(zé)節(jié)目的采集、編碼、加密等處理，傳輸網(wǎng)絡(luò)則利用IP網(wǎng)絡(luò)將處理后的節(jié)目信號(hào)傳輸至用戶。用戶通過寬帶接入網(wǎng)和專用的機(jī)頂盒等終端設(shè)備即可收看IPTV節(jié)目。根據(jù)賽迪顧問數(shù)據(jù)，2023年我國IPTV用戶規(guī)模已達(dá)到3.8億，占比超過60%[1]。互聯(lián)網(wǎng)電視傳輸具有內(nèi)容豐富、互動(dòng)性強(qiáng)、傳輸質(zhì)量可控等優(yōu)勢(shì)。首先，IPTV能夠整合互聯(lián)網(wǎng)上各種視頻內(nèi)容，為用戶提供海量的節(jié)目選擇。其次，IPTV支持點(diǎn)播、視頻會(huì)議等互動(dòng)功能，用戶可以自主控制觀看體驗(yàn)。最后，IPTV采用專線傳輸，能夠提供高清、流暢的視頻體驗(yàn)，相比傳統(tǒng)有線電視，質(zhì)量更加穩(wěn)定。但I(xiàn)PTV也面臨著網(wǎng)絡(luò)安全、版權(quán)管理等挑戰(zhàn)，未來仍需進(jìn)一步完善。

2. 廣播電視傳輸技術(shù)存在的問題

2.1 信號(hào)傳輸過程中的損耗與干擾

在廣播電視傳輸過程中，信號(hào)容易受到各種因素的影響而產(chǎn)生損耗和干擾。衛(wèi)星傳輸信號(hào)穿越大氣層時(shí)，會(huì)受到云層、雨雪等天氣因素的衰減，以及電離層和太陽輻射的干擾。地面無線傳輸信號(hào)則可能遭遇地形、建筑物等障礙物遮擋，引發(fā)信號(hào)衰減和多路徑效應(yīng)。即使是有線傳輸，信號(hào)在經(jīng)過電纜和接頭時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定的損耗。這些信號(hào)損耗和干擾會(huì)造成畫面模糊、聲音失真等傳輸質(zhì)量問題。要解決這一問題，需要采用更高性能的傳輸設(shè)備和先進(jìn)的調(diào)制編碼技術(shù)，提高抗干擾能力。

2.2 傳輸速率的限制與瓶頸

隨著視頻畫質(zhì)不斷提升，對(duì)傳輸帶寬的需求也日益增大。但現(xiàn)有的廣播電視傳輸技術(shù)在速率方面普遍存在瓶頸。衛(wèi)星傳輸雖然覆蓋廣，但每個(gè)應(yīng)答機(jī)的帶寬通常只有36～72 Mbps。地面無線電視一般在8～24 Mbps。即使是有線傳輸，現(xiàn)有的同軸電纜和光纖也很難滿足4K乃至8K視頻的高帶寬需求。這種帶寬瓶頸限制了廣播電視局更高清晰度和交互性的發(fā)展。要解決這一問題，需要繼續(xù)提升傳輸設(shè)備的性能，采用更先進(jìn)的編碼壓縮技術(shù)，同時(shí)推動(dòng)5G、6G等新一代通信技術(shù)在廣電領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.3 設(shè)備兼容性與標(biāo)準(zhǔn)化問題

廣播電視傳輸涉及大量的設(shè)備和系統(tǒng)，如攝像機(jī)、編碼器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)等。若這些設(shè)備缺乏良好的互操作性和標(biāo)準(zhǔn)化，則難以實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接和互聯(lián)互通。不同制造商的設(shè)備可能存在接口不兼容、傳輸協(xié)議不統(tǒng)一等問題。這一問題主要源于廣播電視行業(yè)技術(shù)發(fā)展較早，經(jīng)歷了長期的技術(shù)演進(jìn)。早期各廠商為了獲得市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，往往采用自家的專有技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致設(shè)備之間缺乏統(tǒng)一的對(duì)接機(jī)制。即使后來行業(yè)內(nèi)逐步制定了一些通用標(biāo)準(zhǔn)，但由于歷史遺留問題，不同設(shè)備之間仍然存在兼容性障礙。這不僅增加了系統(tǒng)集成的復(fù)雜度，也限制了用戶的選擇。用戶在升級(jí)或擴(kuò)展廣播電視系統(tǒng)時(shí)，往往受制于設(shè)備之間的兼容性問題，只能被迫采用同一品牌的設(shè)備，缺乏靈活性。

2.4 安全性與穩(wěn)定性隱患

廣播電視傳輸系統(tǒng)作為國家重要的信息基礎(chǔ)設(shè)施，其安全性和穩(wěn)定性顯得尤為關(guān)鍵。但現(xiàn)實(shí)中，這一領(lǐng)域仍然存在一些隱患和問題有待解決。首先，在安全性方面，廣播電視傳輸系統(tǒng)可能面臨黑客攻擊、病毒破壞等網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)。一旦系統(tǒng)遭到入侵或破壞，就可能造成節(jié)目中斷、信號(hào)失真等嚴(yán)重后果，危及國家信息安全。而隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)安全問題愈加凸顯。其次，在穩(wěn)定性方面，廣播電視傳輸系統(tǒng)也存在一些潛在隱患。例如，極端天氣條件下，衛(wèi)星傳輸可能受到信號(hào)干擾和中斷；地面無線傳輸容易受到環(huán)境因素的影響而出現(xiàn)信號(hào)衰減；即使是有線傳輸，電纜故障或設(shè)備故障也可能引發(fā)局部中斷。這些問題都可能導(dǎo)致服務(wù)中斷，影響廣大觀眾的收視體驗(yàn)。

3. 廣播電視傳輸技術(shù)的優(yōu)化策略

3.1 信號(hào)增強(qiáng)與抗干擾技術(shù)

廣播電視傳輸過程中的信號(hào)損耗和干擾問題一直是業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。為了提高傳輸質(zhì)量和可靠性，業(yè)界已經(jīng)開發(fā)出多種有效的信號(hào)增強(qiáng)和抗干擾技術(shù)。在地面無線傳輸中，業(yè)界采用多種技術(shù)手段來應(yīng)對(duì)信號(hào)衰落和多徑干擾。其中，空間分集技術(shù)利用多個(gè)接收天線，通過對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行組合處理，從而有效抑制多徑干擾。而OFDM調(diào)制技術(shù)則可以將信道劃分為多個(gè)相互正交的子載波，提高對(duì)抗頻率選擇性衰落的能力。此外，智能天線技術(shù)通過動(dòng)態(tài)調(diào)整天線指向，也能顯著提升信號(hào)的覆蓋質(zhì)量。業(yè)界采取的對(duì)策包括：使用低損耗同軸電纜或光纖，優(yōu)化電纜布線和接頭設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的糾錯(cuò)編碼技術(shù)等。以光纖傳輸為例，業(yè)界已經(jīng)開發(fā)出支持100Gbps及以上的high-speed optics技術(shù)，大幅降低了傳輸過程中的信號(hào)損耗。未來隨著5G、6G等新一代通信技術(shù)的發(fā)展，這些優(yōu)化策略還將進(jìn)一步完善和升級(jí)，為用戶提供更加穩(wěn)定可靠的收視體驗(yàn)。

3.2 傳輸速率的提升與優(yōu)化

隨著視頻分辨率不斷提升，高清甚至超高清視頻對(duì)傳輸帶寬的需求也日益增大。為了滿足這一需求，業(yè)界已經(jīng)開發(fā)出多種技術(shù)手段來提升廣播電視傳輸?shù)乃俣群托?。首先，在編碼壓縮技術(shù)方面，業(yè)界不斷推出更先進(jìn)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。例如，HEVC（H.265）相比前一代H.264標(biāo)準(zhǔn)，在同等碼率下可提供約50%的壓縮效率提升。當(dāng)前業(yè)界正在研發(fā)下一代AV1編碼標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)其效率將比HEVC進(jìn)一步提升20%左右。這些高效編碼技術(shù)大幅降低了視頻內(nèi)容的帶寬占用[2]。其次，在傳輸技術(shù)層面也取得了顯著進(jìn)展。衛(wèi)星傳輸領(lǐng)域開發(fā)了支持更高調(diào)制方式的應(yīng)答機(jī)，如65 Mbps的8 PSK 應(yīng)答機(jī)[3]。此外，5G和未來6G等新一代通信技術(shù)也將為廣播電視帶來新的發(fā)展機(jī)遇。5G網(wǎng)絡(luò)具備增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（broadband）、超可靠低時(shí)延通信（URLLC）等特性，可為高清視頻傳輸提供強(qiáng)大支撐。預(yù)計(jì)到2025年，5G網(wǎng)絡(luò)將覆蓋全國90%以上人口，屆時(shí)IPTV用戶規(guī)模有望超過4億[4]。

3.3 設(shè)備兼容性與標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)

廣播電視傳輸涉及大量設(shè)備和系統(tǒng)，如攝像機(jī)、編碼器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)等。這些設(shè)備之間的互操作性和標(biāo)準(zhǔn)化問題一直困擾著行業(yè)。為了提升系統(tǒng)集成的靈活性和用戶體驗(yàn)，業(yè)界正在采取多項(xiàng)措施來推進(jìn)設(shè)備兼容性和標(biāo)準(zhǔn)化（如表1）。首先，行業(yè)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織正在持續(xù)完善關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以ATSC為例，該組織不僅制定了ATSC 3.0地面廣播電視標(biāo)準(zhǔn)，還陸續(xù)發(fā)布了視頻編碼、音頻編碼、傳輸協(xié)議等配套標(biāo)準(zhǔn)。通過建立統(tǒng)一的規(guī)范，可以確保不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備在接口、信號(hào)格式等方面實(shí)現(xiàn)互通[5]。其次，設(shè)備制造商正在加強(qiáng)內(nèi)部技術(shù)融合，主動(dòng)追求產(chǎn)品間的協(xié)同性。一些領(lǐng)先廠商已經(jīng)建立了基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一軟硬件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備間的即插即用。比如索尼開發(fā)了IP Live Production生態(tài)系統(tǒng)，涵蓋攝像機(jī)、編碼器、混合臺(tái)等設(shè)備，具備即時(shí)互聯(lián)的能力。又如Grass Valley提出了基于SMPTE ST2110的IP視頻解決方案，可與第三方設(shè)備無縫對(duì)接。這種跨品牌的深度融合，極大地提升了系統(tǒng)集成的便利性。除此之外，廣播電視與其他領(lǐng)域如IT、通信等存在諸多交叉，因此需要建立更廣泛的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)機(jī)制。以AIMS聯(lián)盟為例，它匯集了廣播電視、電影制作等行業(yè)的主要廠商，共同制定基于IP的開放標(biāo)準(zhǔn)，確?？珙I(lǐng)域設(shè)備的互操作性。類似的協(xié)作模式有助于打造真正端到端兼容的傳輸生態(tài)。

3.4 安全性與穩(wěn)定性的保障措施

目前，業(yè)界正在采取多方位的措施來確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。首先，在網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)方面，廣播電視運(yùn)營商正在持續(xù)完善安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警體系，建立符合國家標(biāo)準(zhǔn)的安全防護(hù)機(jī)制。他們利用firewall、IPS等安全設(shè)備，構(gòu)建起多層次的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)網(wǎng)絡(luò)，有效防范黑客攻擊、病毒入侵等網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)軟硬件漏洞的修補(bǔ)和更新，確保系統(tǒng)免受已知威脅的侵害。其次，在應(yīng)急保障方面，運(yùn)營商制定了完善的應(yīng)急預(yù)案和演練機(jī)制。一旦系統(tǒng)遭遇自然災(zāi)害、設(shè)備故障等突發(fā)情況，他們可以迅速啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)流程，采取備用傳輸鏈路切換、應(yīng)急發(fā)射機(jī)啟用等措施，最大程度保障服務(wù)的連續(xù)性。同時(shí)，加強(qiáng)關(guān)鍵設(shè)備的冗余備份，確保系統(tǒng)具有良好的抗災(zāi)能力。

4. 結(jié)束語

廣播電視傳輸技術(shù)的優(yōu)化是一個(gè)持續(xù)的過程，需要行業(yè)內(nèi)各方通力合作，共同推進(jìn)。從信號(hào)增強(qiáng)與抗干擾技術(shù)來看，業(yè)界正在不斷研發(fā)更加先進(jìn)的硬件設(shè)備和調(diào)制編碼方案，大幅改善了傳輸質(zhì)量和可靠性。而在傳輸速率提升方面，視頻編碼、高速光纖等技術(shù)的進(jìn)步，為滿足超高清視頻和沉浸式體驗(yàn)的帶寬需求提供了有力支撐。此外，設(shè)備兼容性和標(biāo)準(zhǔn)化的持續(xù)推進(jìn)，也為構(gòu)建端到端的統(tǒng)一傳輸生態(tài)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，針對(duì)安全性和穩(wěn)定性隱患，廣播電視行業(yè)正在采取全方位的保障措施，包括網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、應(yīng)急預(yù)案完善、系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化等。這些努力都旨在確保廣播電視傳輸系統(tǒng)能夠安全可靠地為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]吳彬，次旦央吉.5G通信在廣播電視傳輸中的應(yīng)用與優(yōu)化[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2024，21（03）：19-21.

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作者簡介：張浩（1989—），男，貴州遵義人，助理工程師，研究方向：廣播電視技術(shù)。