高清视频在新一代卫星通信系统中的应用——北京数码视讯科技股份有限公司

视频与图像的传输已经成为卫星通信中的最重要业务。作为全球领先的数字电视及视频通信解决方案专家，北京数码视讯科技股份有限公司多年前就开始关注与研发能用于卫星通信的视频产品。

视频高清化、终端设备移动化是卫星通信系统的两大趋势，高清视频在卫星网络中的传输一直面临带宽占用高、信号传输不稳定、视频质量低、应用方式单一等问题，极大的限制了卫星通信系统产品的发展。为解决以上问题，数码视讯推出了基于H.264/H.265格式的高清视频编解码器，结合4G视频传输技术和视频识别技术，组成了包括终端编解码、卫星/4G网络传输、前端智能应用的卫星通信系统整体解决方案。

一、适用于卫星通信系统的H.264/H.265编解码技术

高清视频在卫星通信系统中的应用前景广阔，但高清视频的带宽占用率高、断路恢复时间长、稳定性差等问题，严重制约了其在卫星通信中的应用。

数码视讯根植广电行业多年，为卫星通信系统提供广电级的视频业务也是其一直关注的重点。通过研发高质量高压缩比的视频编解码技术使得高清视频可以为新一代的卫星通信系统服务，目前数码视讯的移动编解码设备均支持H.264/H.265编解码格式。

图1 卫星通信系统整体解决方案

H.264是ITU-T和ISO联合研究制定的编码效率高、网络适应性强的最新数字视频编码国际标准。H.264是面向高清视频传输相关应用的编码标准,它能以低比特率在不同网络上实时传输高质量视频流。H.264定义了经过编码的视频比特流的句法和解码该比特流的方法，而不是明确详细地定义一个编解码器，在编解码器的实现上具有相当大的灵活性。目前H.264编码技术已经相当成熟，各个机构的研究方向现在主要集中在两个方面：一是对H.264编码算法软件的优化，进一步的提高编码压缩率；一方面是对编解码硬件的优化，提高编解码的速度。数码视讯结合卫星通信系统的网络特点，在已有的成熟的H.264编码技术基础上，在软硬件两方面同时对H.264编码技术做进一步的优化处理，在满足高质量高压缩率编码的前提下，针对卫星信道视频传输的特点做了多种优化，拥有多种误码处理机制，有效提高了高清视频H.264编码格式的码流在卫星通信网络下的传输质量。

图2 4G视频传输网络示意图

H.265是ITU-T VCEG 继H.264之后所制定的新的视频编码标准，在有限带宽下可以传输更高质量的网络视频，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某些技术，同时对一些相关的技术加以改进。H.265/HEVC的编码架构大致上和H.264/AVC的架构相似，主要也包含，帧内预测、帧间预测、转换、量化、去区块滤波器、熵编码等模块，但在HEVC编码架构中，整体被分为了三个基本单位，分别是：编码单位、预测单位和转换单位。新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系，达到最优化设置。具体的研究内容包括：提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。

比起H.264/AVC，H.265/HEVC提供了更多不同的工具来降低码率，以编码单位来说，H.264中每个宏块大小都是固定的16x16像素，而H.265的编码单位可以选择从最小的8x8到最大的64x64。H.264由于算法优化，可以低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送；H.265则可以实现利用1～2Mbps的传输速度传送720P（分辨率1280＊720）普通高清音视频传送。

数码视讯的高清编解码设备目前全面支持H.265格式编码技术，能够将视频编码码率降低至H.264格式的一半，能够在相同的高清分辨率下，采用最低的码率传输视频，有效地节省卫星、4G、无线等传输网络的带宽资源。

真正可以实际应用在卫星通信系统中的高清视频编码技术必须具有其有效的优化处理单元。数码视讯的H.264/H.265高清编解码设备在技术上做了码流结构优化、多种误码处理机制、画面平滑切换算法、抗丢包机制等处理，能够在相同的高清分辨率下，采用最低的码率传输视频，有效地节省卫星传输的网络资源。同时采用特有的压缩算法，在保证低码率的同时不牺牲视频质量。

如今，数码视讯针对卫星通信领域特别推出了无线全高清视音频编解码器，具有六大优势：全高清，采用数码视讯特有的编解码算法，提供广播级高清视频质量；低码率，支持H.264/H.265编码格式，采用同质量下超低的传输码率，带来优质的高清画面效果；双码流，采用嵌入式双码流视频方案，根据网络带宽情况自动实时切换高标清视频传输的功能；低延时，采用领先的超低延时处理技术，精确同步现场图像；全网络，全面适应卫星、3G/4G、微波等移动无线通信网络；多形态，采用可扩展3G/LTE等无线模块，形成专用视频板卡或便携终端。

二、同卫星通信系统结合使用的4G通信技术

随着数据通信业务需求的发展，第四代移动通信技术开始兴起，与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于数据通信速度。4G技术支持100Mbps～150Mbps的下行网络带宽，也就是4G移动终端可以达到最大12.5MB/s～18.75MB/s的下行速度。4G通信因为超高的数据传输速度，为高清视频的无线传输提供了良好的基础。

4G高速信号传输技术可以覆盖室内和地下等多种应用场景，是对卫星通信系统的重要补充，多样化的网络信道传输能力扩展了卫星通信系统的应用范围。目前4G通信网络正在中国大陆快速推广中，相对于3G时代大大提高的网络速度满足了高清视频传输的需求。