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杜絕訊號中斷困擾　抗干擾技術提升IPTV收視體驗

2009-02-05

Michael Seidl

儘管IPTV具備的隨選視訊、互動收視等功能吸引不少終端用戶的矚目，不過如何在既定的網路頻寬下，還能維持一定水準的收視品質，端視晶片業者在抗訊號干擾能力上的著墨。日前有業者提出相關技術如延長交錯深度、射頻干擾抑制、擦失解碼及迦瑪層重傳等，期望能夠一舉杜絕雜訊干擾，為用戶提供最佳收視體驗。

網路電視(IPTV)是除了網路語音通訊協定(VoIP)及數據傳輸服務外，構成服務供應商所提供三合一服務(Triple Play)的第三個組成要素，且該服務所扮演之角色，亦有逐漸攀升之勢。

目前約有80%的網路電視用戶是透過數位用戶迴路(DSL)連接，而現今最受歡迎的網路電視作業平台則是第二代加強型非對稱性數位用戶端迴路(ADSL2+)。雖然第二代超高速數位用戶迴路(VDSL2)可以提供更大的頻寬，但是ADSL2+擁有範圍更廣、成本較低等優點，因此更受歡迎。可以預見的是，網路電視在未來幾年內，仍將會是這兩種DSL技術並行的局面。

值得一提的是，由於DSL使用傳統的銅線傳輸，有時網路電視會受到這種介質本身的干擾特性所影響，因而獲得較差的收視品質。不過目前已有技術可以提供無干擾的網路電視收訊。

網路電視要求嚴苛　訊號完整性直接衝擊收視滿意度

一般來說，在傳輸數據時，DSL干擾的影響通常可以被忽略，但若是隨選視訊(Video On Demand)或網路電話之類的服務，視訊串流的即時性卻可能對網路電視形成問題。換句話說，傳輸層如TCP/IP一般要求的防護機制，往往沒有足夠的時間可供修正，而如果傳輸錯誤未能及時修正，惱人且令人無法接受的影像假影就將產生。

目前已有DSL架構採用強化網路電視性能的套件，除了更完善的抗干擾技術，如延長交錯深度(Extended Interleaver Depth)和射頻干擾抑制(RFI Suppression)，此套件還包括在單晶片上同時支援擦失解碼(Erasure Decoding)及迦瑪層重傳(Gamma Layer Retransmission, GLR)等(圖1)。

圖1　結合擦失解碼及迦瑪層重傳，可消除IPTV的影像問題。

擦失解碼技術改善脈衝雜訊抗擾性

擦失解碼可以在不變更數位用戶迴路接取多工機(DSLAM)載波設備的情況下，改善脈衝的雜訊抗擾性；在現實世界的部署情境裡，其錯誤保護(Error Protection)功能比起沒有擦失解碼能力的終端用戶設備(CPE)要好上兩倍。因此，擦失解碼在現有的安裝環境中，能提供立即而顯著的改進。

在擦失解碼中，由接收器監控進行中的錯誤修正，它能夠判定里德所羅門(Reed-Solomon, RS)解碼器用來修正錯誤的方法，並以此為基礎，推論出發生干擾的類型。由於接下來的資料單節，很有可能受到非常類似的干擾，因此接受器將主動「預測」哪些封包可能受到何種干擾類型的影響，並且自動地調整這些異常現象。擦失解碼可以顯著改進終端用戶設備的脈衝雜訊抗擾性，幾達兩倍之多。

不過，經過一定時間的重大脈衝雜訊後，即使擦失解碼也無法修正所有的錯誤，仍然可能出現影像假影。為了不損及網路電視的收訊，網際網路服務供應商與網路運營商必須確保零缺陷的傳輸服務品質，因此亟需具備更全面錯誤防護能力的解決方案，迦瑪層重傳便是相對應的解決之道。

智慧型流量調整/分辨演算法最佳化即時服務

迦瑪層重傳機制則結合局端(CO)設備，運用智慧型流量調整(Traffic Shaping)及分辨演算法(Discrimination Algorithm)，容許網路電視、VoIP或網路遊戲等即時服務的最佳化，並可個別設定延遲最小化、錯誤預測最大化，即使在同時使用不同服務時，也能保證持續獲得最佳的服務品質。

迦瑪層會配置最低的實體層，讓網路電視與其他服務區隔開來。換言之，此實體層會告訴CPE或局端該封包是語音或是影像封包。相對地，所謂的阿爾法層重傳(Alpha Layer Retransmission, ALR)會重新傳送每一個遺失的封包，而不去管該項服務類型為何。不過，由於重傳解決方案牽涉到額外傳輸延遲，故應將此機制只運用在網路電視，而不要影響到其他像是VoIP執行時間非常短的服務。

因此，迦瑪層重傳一偵測到靠近硬體實體層上的雜訊，接收器將立即反應，要求傳訊器重新傳送。如果快速重傳成功，通常畫面重新整理的速度會快到不致產生假影。當然，先決條件是DSLAM及CPE必須能同時支援迦瑪層重傳。

根據以上所述可以得知，若結合擦失解碼及迦瑪層重傳，將大幅提升網路電視性能，同時獲得可靠且無干擾的收視品質。不過，這類型的解決方案非常複雜，需要相當的運算能力，同時也要確認安裝的基礎設施可輕鬆升級至該抑制雜訊技術，且毋須花費太多精力與成本。目前已有廠商提供高度整合的晶片解決方案及相關軟體，並將擦失解碼與迦瑪層重傳整合至單晶片上的半導體製造商。只要更改晶片組的程式，即可啟動網路電視功能套件。

在目前問世之解決方案中，已有業者透過整合Gigabit乙太網路交換器並搭配可信賴協定處理器之ADSL解決方案(圖2、3)，並能支援高度資訊傳輸量並提供即時多媒體內容呈現。若具備前述擦失解碼、迦瑪層重傳或其他技術如延長交錯深度、射頻干擾抑制等，都可望消除各式網路電視影像問題，讓終端用戶直接在收視品質上獲得改善。