刘 涛

(北京人民广播电台)

摘 要 本文简要介绍了E1标准及基本知识，并结合实际应用探讨了两种广播现场直播中的E1线路传输系统，阐明了在E1线路上实施数据复用传输的必要性，并讨论了使用E1传输设备复用数据的基本方案。关键词 E1标准 广播现场直播 数据复用

1 引言

广播现场直播作为深受广大群众欢迎的广播形式，兼有本身现场感好、即时性强等特点，各专业广播对现场直播的需求越来越大，包括大型现场演出、会议、球赛、现场宣传以及突发事件的报道等。广播现场直播中，目前常用的传输技术有电话线传输和ISDN传输。电话线传输方式由于其带宽窄、抗干扰性差特点，只适合传输语言类节目。ISDN传输采用的是宽带传输技术，利用电话线进行数字编码信号传输，传输音质有较高带宽保证，但是其对现场要求高，必须有ISDN网络，使用局限性大，同时技术已逐渐被电信部门淘汰，这项业务也逐渐退出市场。随着通讯技术的飞速发展，数字技术被广泛应用，E1作为一种可靠便捷、经济实用和大容量的传输手段，已经越来越为用户所接受，利用E1线路传输数字信号也越来越广泛。E1是ITU-T制定并由欧洲邮政与电信协会命名的数字传输系统一次群（即PCM30）标准，目前，建立在G.703基础上的E1接口在分组网、帧中继网、GSM移动基站及军事通信中得到广泛的应用，传送语音信号、数据、图像等业务。由于单一E1线路的带宽是2.048M bits/s，远高于音频的带宽，因此如何在E1传输设备中复用数据，包括音频、网络数据等，既节省带宽和成本，又为现场直播和传输带来便利，也是广播现场直播利用E1线路传输需要考虑和解决的问题。

2 E1标准简介

2.1 E1标准我国采用的是欧洲E1标准。E1由32个64kbps的PCM话路经时分复用形成，其传输速率是2.048Mbps。E1的一个时分复用帧（其长度T=125us）共划 分为32相等的时隙，其中30个时隙传输语音等用户信息，另两个时隙作为系统开销，传输同步码、信令码及其他辅助信号。每秒传送8000个帧，即每秒有8k个E1的帧通过接口，每个时隙在E1帧中占8bit，8*8k=64k，即一条E1中含有32个64K。E1接口的物理及电特性符合CCITT的G.703标准。我国也采用E1标准作为PCM系统和N-ISDN的基群。基于PCM编码技术的E1信号是属于传统的TDM（时分复用）系统的范畴，时分复用技术具有带宽固定，传输时延小而稳定，信号定时透明度高，抖动、漂移小等特点，适合于话音、图像等对传输实时性和定时稳定性要求。2.2 传输方式目前采用的E1传输方式主要有光纤传输系统和数字微波传输系统，其中光纤传输包括PDH和SDH两种技术。光纤通信以其巨大带宽、超低损耗和较低成本等优势成为干线传输的主要手段。数字微波作为一种无线传输方式，虽然在灵活性、抗灾性和移动性方面有相对的优势，但价格高，易受视距限制，可以成为遇到自然灾害或其它紧急情况时的光纤的替代选择。

3 E1音频传输系统实现

在实现E1线路传输音频前，首先要将广播现场的音频信号转换为E1信号。在将音频信号转换成E1编码的方式上，我们做了两种探索。3.1 以太－E1传输链路实现方案这种方式主要是利用以太-E1协议转换器。将音频信号经过IP音频编解码器编码后送入以太——E1协转器，也即音频信号——音频编码信号——以太信号——E1信号的转换过程，最后将E1信号送入运营商的E1光纤传输线路。在这里我们选择了APT公司的Worldcast EquinoxIP音频编解码器，这个设备可以通过IP或者ISDN进行APT的IP编码信号的双向立体声传输。它同时提供音频接口和以太网口，可以在远端通过软件控制它的音频编码方式、传输率。我们选用Raisecom RC952-FEE1协议转换器作为以太——E1转换设备，RC952-FEE1是一款单10/100M自适应以太网口到单路E1的转换设备，提供一路10/100M自适应以太网RJ45接口和一路E1（BNC）接口，实现以太网数据到E1通道中的传输。这个设备可以利用运营商的E1铜缆资源，因此最后我们还需要一个光纤收发器将其输出的E1信号转换成光信号进入运营商的光纤线路。下面简述一下系统的工作过程：在电台总控端的笔记本上利用Woldcast控制软件，分别对两个场地的音频编解码器进行配置，使其都使用eapt-x编码方式，192kbps传输率，15khz立体声编码。在控制电脑上点击“connect”连接两端编解码设备。总控方是数字音频信号输入；现场是模拟音频信号输入。总控方送一路数字音频信号给音频编解码器；现场监听音质正常。反之将现场调音台振荡送入音频编解码器，在总控方监听声音正常。系统结构如图1所示。系统的整个传输原理，是将音频信号进行压缩编码后，通过以太网传输进入协议转换器，由协转器转换成E1信号后，再由光收发器接入到E1线路上进行数据传输，最后在远端接收数据、解压缩还原音频。由于条件时间所限，我们没有过多地调整APT设备的编解码方式，但是该系统充分证明了利用E1——以太协转器进行UDP方式传输是可行的。

图1　以太－E1传输系统结构

这种传输方式对音频进行了压缩编码再进行E1传输，因而大大节约了带宽。但是单一的E1线路带宽是2.048Mbits/s，如不进行信号复用，仅节约带宽是没有意义的。第四节会着重对复用进行探讨。3.2 利用E1编解码器传输方案另一种方式是将音频信号不经压缩编码直接转换成E1信号进行传输。我们采用三所的MDT2001B E1编解码器。此编码器有模拟、数字音频接口（XLR卡侬）和2M的E1接口（L9）。我们已将此传输系统应用于交通广播2013年4月的上海国际车展现场直播。整个直播过程稳定无间断，传输的音频效果非常好，这也是我台首次在外地利用E1线路传输现场信号。下面对整个系统工作的方式作简单介绍：上海现场的调音台输出的音频信号首先进入MDT2001B E1编解码器编码转换成E1信号，通过E1接口输出，再由同轴——以太转换盒送入光猫转换成光信号，最后送入运营商光纤传输线路进行数据传输；电台总控端通过连接于电台光纤接收端的光猫接收现场传回的数据，再将数据经过E1编解码器解码后送入直播间的调音台上播出。系统图如图2。由于E1编解码器采用PCM编码，音频无压缩，且传输带宽大，现场直播的音频传输质量很好，整个传输过程的延时只有几十毫秒。传输过程是双向的，直播间内的信号和直播现场的信号在同一个链路中双向实时传输，低延时利于直播间和现场双方主持人沟通交流，使节目播出效果更加流畅、自然。传输方式如图3。

图2 E1编解码器传输系统结构

图3　传输方式

3.3 E1线路指标测试方案直播结束后，为进一步探索E1传输线路的性能，我们依据国家标准《广播声频通道技术指标测量方法》 GB/T 15943-1995对本系统的主要音频指标进行了测试，包括幅频特性、总谐波失真+噪声、延时特性等。测试设备选择了Audio Precision公司的AP2700音频测试仪和示波器。系统图如图4。

图4 E1线路测试系统

测试信号的传输过程与现场直播相似，只是将直播间的音频信号替代为AP2700产生的振荡音频信号。振荡音频信号经MDT2001B编码器编码，通过E1线路传输后最终经过现场端的E1编解码器解码、重新编码后回传，整个信号形成回路，由主控的AP2700记录扫描测试结果，延时测试结果如图5所示。

图5 E1环路双向延时

幅频特性的测量提供了声频带宽的参考，了解各算法的音频带宽可以帮助我们根据转播节目的需要，选择相应的编解码方式。依据声频国际标准，我们在20hz，50hz，100hz，200hz，500hz，1khz，2khz，5khz，10khz，20khz等多个频率点对回传的声音响度作了测试，测试结果显示在20hz-20khz的通频带上，音频几乎无衰减，这是由于E1编解码器对音频信号采用无压缩PCM编码。同时在多个频率点测试声音的THD+N（总谐波失真+噪声），发现其抗敏性高，抗干扰能力非常强，曲线近乎平滑。在延时表现方面，双向延时也只有30ms级，也即单向传输延时只有15ms，与G.722测量的延时相同，这是由于其只有电路交换时产生的延时，无编解码产生的延时。总之，E1线路的传输指标表现优秀，宽带宽使其既适宜传输语言类又适宜传输音乐类节目。延时上只有几十毫秒，利于转播节目中的交流，是双向交流节目、球赛等对延时性要求高的转播的佳选。

4 E1复用链路传输系统实现

E1线路基于它的电路交换技术，固定独享的带宽，已经成为我台未来的首选现场直播传输技术。但是单一E1线路的带宽是2.048Mbits/s，如果只传输音频信号，对于带宽资源紧张的今天来讲，十分浪费。而另一方面，当现场需要向台内回传音频以外的其他数据，如视频、数据、电话、时钟等业务时，又须另外各自采用不同的传输通路、不同的传输设备，最后在台内接收终端进行多种信号的汇集。这样不仅占用大量的传输通道，而且需要种类繁多的设备，现场技术携带设备量大，台内传输设备还会占用大量空间，同时传输成本提高，传输通道的租用、维护成本也高。因此如果能实现在E1设备上复用多种数据再通过E1线路传输，将大大节约现场直播的成本和空间，以及减轻技术人员的转播工作量。4.1 E1线路复用的实现实现E1线路复用，首先要寻找应用于E1线路的综合复用设备，采用基于物理层带宽保障的时隙分割技术，把一条E1线路在物理层直接分割成N个通道，分别传输音频、视频、电话、数据等业务。各通道以64Kbits/s为基本带宽单位，可任意选择N*64Kbits/s总带宽。我们寻找了包括阿尔卡特、华为、Nimbra等公司的产品，这些复用设备的最小分割单元就是1条E1/T1线路，不能在1条线路中再进行更小时隙的划分。经过大量资料查询、产品对比、厂商沟通了解后，我们最终选择了RAD公司的Megaplex2104作为在一条E1线路上进行多业务复用的设备， Megaplex2104可根据用户的不同需求，配置不同业务的板卡，如以太网卡、电话业务板卡、E1板卡、ISDN业务卡等，但设备本身不能提供音频编解码功能和音频接口，因此我们结合Comrex Access编解码设备进行系统实现。我们选择为每台Megaplex2104机架式配置两块E1板卡，两块以太网卡，每块网卡有4个以太网口，同一块以太网卡上的各网口是switch的关系，共享一组时隙。如图6所示，ACCESS便携式音频编解码器通过网口与Megaplex2104（TX）的一块以太板卡的网口相连接，控制电脑RJ45口与Megaplex2104（TX）的配置端口相连，两台2104设备之间用交叉网线连接，模拟传输环境，Megaplex2104（RX）与ACCESS机架式音频编解码器相连。

图6 E1复用系统

4.2 测试结果数据如表1所示。2104的连接板卡划分时隙数为2时，丢包率达到20%——30%的原因是ACCESS的实际传输数据率为135kbps左右，大于时隙最大传输带宽128Kbps。

表1 E1复用测试结果

控制电脑为2104与Portable的连接板卡划分时隙数	最大传输速率	ACCESS Portable的编码方式	ACCESS Portable的数据率	在Rack查看Loss Rate（丢包率）	耳机监听接收效果
2	128Kbps	mpeg1 Layer2	128kbps	20%——30%	较差
3	192Kbps	mpeg1 Layer2	128kbps	0%	非常稳定

该系统实现了通过在通信链路上划分时隙，在单条E1线路上进行多业务复用传输，而且每种业务可通过n*64kbps的方式任意分配带宽；并且证实了在划分时隙之前要了解编码器的算法和数据率，要比实际传输净荷多分1-2个时隙，即要稍大于编码器的传输带宽，否则会造成较严重的丢码。由此可见，在E1线路的32个时隙中，划分2-5个时隙已经足够传输高品质音频，剩下的时隙可以用来继续分组使用，如数据业务，电话业务等。RAD公司的E1复用传输的系列产品还有4U的Megaplex-2100，两种设备都可以进行一点对多点和多点对多点的在单条E1或多条E1线路上的复用传输。此类产品可根据用户的需要配置多种业务板卡，除了本次实验的以太接口板外，还有ISDN业务、电话业务、RS232业务等。4.3 E1线路复用的实际应用在传输过程中，E1线路上复用的各种数据相互间不会有带宽挤占现象，从而保证各种数据的独立匀速传输，同时解决了各类数据通过IP网络时出现的带宽竞争现象，保证了各类业务的带宽，彻底消除了带宽不保证实时业务的影响。但E1复用有个较难解决的实际问题，即音频数据传输对带宽要求不高，因此在市场中比较难寻找在一条E1线路上进行多业务复用传输的设备，而且这种设备本身没有专业音频接口，仍需要依靠音频编解码器配合进行传输。在今后的广播节目传输产品市场调研中，应再继续探索。

5 总结

目前，我台交通广播已经利用E1线路实现广州国际车展的广播现场直播，这也是我台首次在异地采用E1线路传输。利用E1线路实现广播现场直播为转播提供了新的手段，标志着我台的技术装备进入了一个新的水平。和传统的ISDN线路相比，E1技术具有传输稳定，信号质量高，低延时，宽频带等优点，非常适合大型现场直播。缺点是单独使用E1线路成本较高。在国内，电信运营商可以对客户提供E1线路的包月服务，虽然价格较ISDN线路高出不少，也基本上可以承受。但对于类似于2012年伦敦奥运会这样的境外转播，E1线路是以年为最小租用合同单位，如果我们只在这条线路上传输音频，成本会十分高昂。因此如果能够实现在E1线路上实现各种数据综合复用，对广播现场直播将是一个大的突破。 参考文献 [1] 仇宝谷，陈光，林笔，温基甸. 广播电视监测综合管理系统[J]. 中国有线电视. 2010(02).182-185[2] 国家技术监督局. GB/T 15943-1995. 《广播声频通道技术指标测量方法》［S］. 第1版.中国标准出版社;1996年.[3] 孙建敏. 电台移动直播车系统设计与实施[J]. 广播与电视技术. 2013(08).68-69 编辑：中国新闻技术工作者联合会