宽带网(多媒体)，什么是宽带网(多媒体)

网络从信息传输带宽或传输介质来划分：基带网络、宽带网络。

宽带网络使用受保护的同轴电缆，传输数据的速率高达400Mbps。普通宽带网有PC网等。

数字技术的进步促进了视频信号的数字化。单媒体信号以文字、声音、图形、图像等多种形式独立存在，按照一定的逻辑关系，以数字形式整合成多媒体信号，如图1所示。视频信号的数字化不仅为多媒体的产生提供了土壤，而且促进了速率压缩技术的发展。

速率压缩技术使多媒体的应用成为现实，即多媒体真正成为文字、声音、图形、图像的表示、再现、存储、传输和处理的信息技术。多媒体只能解决信息的表示问题，只有网络才能解决信息的获取和共享问题。因此，只有将多媒体与网络相结合。作为一个整体，才能充分表达和利用信息。这种网络被称为多媒体宽带网。随着用户对通过网络提供多媒体信号服务的需求，多媒体网络广播(Web-cast)的电视形式出现了，即既有一点对多的单向广播信号，又有位点对点的双向窄播信号。显然，多媒体广播需要宽带网络作为传输载体。为此，本文以多媒体网络的需求、传统网络的局限性和三网融合的进展为主题，对多媒体宽带网络进行了展望。

多媒体信息流中的数字视频和数字音频数据量巨大，这就要求多媒体系统有足够的存储空间，如符合ITU-R601标准的PAL电视信号。

其传输速率为25(f/s)、脾625 (l/f)、脾720 (d/l)、脾8 (b/d)、脾3 (c)=270Mbp，相当于270Mbps/64kbps=4219个电话信道。按照这个速率，规划的2.5Gbps干线只能传输2.5Gbps/270Mbps=9个频道的电视。1.5(t)=746(Mbps)对于高清电视广播，我们需要数字视频带宽8(b/f)1920(p/l)1080(l/f)30(f/s)1.5(t)=746(Mbps);即使发送视频通话也需要8(b/f)X128(p/l)X112(l/f) X3030(f/s)X1.5 (t)=5.2 Mbps的数字带宽。

因此，数字化视频在通过宽带网络传输之前需要进一步压缩。压缩的方法有两种：一种是利用人眼的视觉特性进行压缩。人眼包含1.8亿个对亮度敏感的柱状细胞和800万个对颜色敏感的视锥细胞。因为柱状细胞的数量远大于锥状细胞的数量，所以眼睛对亮度的敏感度大于对颜色的敏感度。因此，亮度和颜色可以分开编码，使图像的采样格式从4:4:4变为4:2:2:2变化或变为4:1:1(或4:2:0)，PAL图像传输速率相应从270Mbps变为180Mbps或变为135Mbps，减少了颜色数据量。

另一种是利用统计特性对图像进行压缩。采用离散余弦变换(DCT)消除空间冗余。采用运行长度编码(RLC)和变长度编码(VLC)来减少熵。运动预测补偿用于消除运动图像相邻帧之间的重复信息，压缩时间冗余。例如，HDTV压缩视频的数字带宽范围为15 ~ 25mbps，这是对746Mbps的数字视频带宽进行50:1 ~ 30:1压缩的结果。SDTV和HDTV视频压缩过程示意图如例2所示。广播电视压缩的数字视频带宽是2~15Mbps，是数字视频带宽124Mbps作为62:1 ~ 8.2:1压缩的结果。按照目前规划的有线电视中干网为2.5Gbps，省际超干线和省际中继线的广播级图像节目信道的估算值不超过20个，设每条视频数字带宽为6Mbps，可计算出骨干网图像信号数据量为20(信道) 6(Mbps)=120Mbps可见，广播级图像数据流量仅占系统总容量的120Mbps/2.5Gbps=4.8%。其余95%将保留给新开发的语音，如传统语音或IP语音；新开发的数据，如提供专线租赁服务和互联网中继连接等数据业务；非广播图像服务，如视频点播、远程学习和远程医疗。这说明多媒体骨干网不仅要具备传输几十个广播节目的能力，而且要具备传输语音、数据和非广播图像业务十倍以上的广播图像业务的能力，使传统的以音乐节目为主、点对多点的广播电视网转变为点对点和点对多点的综合信息服务宽带网络。此外，为了使信息不丢失地传播，需要采用具有实时处理能力和多处理器协作的多机处理系统，并且每台计算机都要通过高速宽带网络连接起来。高速宽带网络必须适合于传输数字广播音频、数字影视视频、数字计算机数据和通信语音，这就要求当前的广播电视网、计算机网和电信网一体化。

2. 传统网络的局限性

融合是为三网而生，如果没有原有的三网，融合就会失去目标。因为“三网”是客观存在的，所以整合就成为一个必须解决的问题。为了准确地找到融合点，我们应该研究传统网络中存在的问题。

(1)电信网络：自1835年莫尔斯发明电报、1876年贝尔发明电话以来，电信网络经历了电话网、idn综合数字网络、公共数据网络、van(增值网络)和isn(综合业务数字网络)、ISDN(综合业务数字网络)的发展。从信道独占、电路交换的通信系统向传输模拟信号发展，发展为以数字技术为平台，以电路交换和分组交换为商业模式，组成IDN和ISN窄带综合业务数字网(N-ISDN)，并于1984年建立了实验网络。最大传输比特率从28.8kbps提高到1.98 mbps。N-ISDN基本速率和基组速率用户网络接口如表3所示。用户网络接口由B通道和D通道组成，其中B通道用于传输标准数字电话和其他电信业务，D通道用于传输控制信息。其用户网络接口结构可归纳为nB+D形式，当n=2时为基本速率接口。例如，n=2,B=64kbps,D=16kbps，则总数据量为nB+D=2X64+16=144kbps;n=23,30表示基组速率接口，数据总量分别为23B+D和30B+D。从上面可以看出，虽然电信网络已成为世界第二大，拥有近8亿用户，中国电信网络拥有近1亿用户，在国际电信网络中排名第二，但其信道带宽和网络传输速度还不能满足广播、电影、电视和多媒体的要求。目前的电信网络还不具备独立传输广播、影视多媒体信息的能力(未来全数字宽带网络系统3DDS在电话线上可以获得6Mbps的接入带宽，我们以后再谈)。

电信网络需要进行改造，以能够胜任广播、电影和多媒体任务的传输。从表4可以看出，未压缩视频的速率应该在100Mbps以上。例如，传输PAL彩色电视图像的速率需要达到216Mbps。然而，电信N-ISDN的最高速率为2.048Mbp，不能满足传输影视多媒体的要求。究其原因，电信网络的发展始终是围绕着提高通信质量、扩大服务项目、提高使用网络的便利性，其最初目的并不是为了提供多媒体服务。例如，电信网采用电路交换和分组交换，电路交换延时时间短，实时性强，但不满足多媒体信道共享的要求，因为这种交换方式占用专用信道；分组交换模式采用标准的分组交换通信协议(Protocol——即为两台终端设备之间的通信规定的信息表示形式和必要的控制程序)X。25来连接广域网。但由于延迟时间长，实时性差，报文延迟(最大时延)超过10ms。语音会不连续，图像传输过程中丢包会造成“黑块效应”，不符合影视多媒体对动态媒体的要求。因此，电信网是有意识的通信和自发的多媒体通信网络，它遇到了影视多媒体，是一个成熟的通信网络遇到了一个不成熟的新问题，不能放过，只有将适合的通信网络、协议、软件向适应影视多媒体所需的方向进行改造才是唯一的出路。为了适应数据量大、实时性强、单一媒体之间密切相关的时空约束、数据分布等特点，对多媒体通信网络进行了研究和测试，并采用了“电话网+多媒体”的发展路线。显然，电话网的设计目的是传输窄带模拟语音信号，并通过调制解调器传输数字信号。