數(shù)字有線電視系統(tǒng)介紹.ppt

數(shù)字有線電視系統(tǒng),內(nèi)容提要,一、數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展二、有關(guān)基礎(chǔ)知識三、數(shù)字有線電視前端硬件平臺四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺五、數(shù)字電視技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)六、數(shù)字有線電視系統(tǒng),一、數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展,1數(shù)字電視是電視發(fā)展的必然趨勢電視技術(shù)的革命：第一次：黑白彩色第二次：模擬數(shù)字,傳統(tǒng)的模擬電視缺點是：容易受噪聲干擾，長距離傳輸后信噪比惡化；圖像清晰度下降，信號波形畸變，相位失真、色彩失真；對設(shè)備的非線性失真十分敏感。模擬電視還具有穩(wěn)定性差、可靠性低、調(diào)整繁雜、不便集成、自動控制困難。不能與IT接軌，業(yè)務(wù)受限。,2.數(shù)字電視的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀1994年，數(shù)字衛(wèi)星電視啟動；1998年，數(shù)字地面電視開始試播；歐、美、日發(fā)展較快；數(shù)字衛(wèi)星電視出現(xiàn)最早，目前最為成熟與規(guī)范；數(shù)字有線電視和數(shù)字地面電視目前尚處于發(fā)展階段。,3.數(shù)字有線電視在我國面臨良好的發(fā)展機遇（1）有線電視目前在中國有9000萬以上用戶，2005年將達到1.2億。經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和城市的電視用戶多數(shù)通過有線收看電視節(jié)目，同時有線電視數(shù)字化的技術(shù)基礎(chǔ)也較成熟。有線電視數(shù)字化的發(fā)展將能夠支持最全面的業(yè)務(wù)。（2）我國尚未放開個人和家庭直接接收衛(wèi)星電視信號的限制，數(shù)字電視的地面廣播，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)國際上正在制定中。實現(xiàn)數(shù)字有線電視廣播在傳輸鏈路上的投資最少。目前最有條件發(fā)展的則是數(shù)字有線電視。,二、數(shù)字通信基礎(chǔ)知識2.1信道與帶寬,傳輸信息的通路稱為信道，可以分為兩種：傳輸模擬信號的稱為模擬信道，傳輸數(shù)字信號的信道稱為數(shù)字信道。信道所能傳送信號的頻率范圍，稱為帶寬。傳輸信道的最小頻道寬度應(yīng)數(shù)字信號本身頻譜的寬度。,二、數(shù)字通信基礎(chǔ)知識2.2數(shù)據(jù)傳輸速率,比特率：是指二進制數(shù)碼流的數(shù)據(jù)傳輸速率，單位是：bit/s簡寫b/s或bps，它表示每秒傳輸多少個二進制元素（每一個二進制的元素稱為比特）。波特率：也就是符號率，又稱調(diào)制速率，是針對模擬數(shù)據(jù)信號傳輸過程中，調(diào)制解調(diào)器輸出的調(diào)制信號每秒鐘載波調(diào)制狀態(tài)改變的數(shù)值，單位是B/s，稱為波特(baud)率。R=Blog2N（b/s），其中R是比特率，B是波特率，N是n比特的電平數(shù)（即，進制數(shù)）。log2N=n:比特數(shù)/符號,二、數(shù)字通信基礎(chǔ)知識2.3信源編碼,抽樣：將時間上連續(xù)的取值變?yōu)橛邢迋€離散取值的過程。量化：將經(jīng)抽樣后幅度上無限多種連續(xù)的樣值變?yōu)橛邢迋€離散值的過程。編碼：把量化后的信號按照一定的對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)變成一系列數(shù)字編碼脈沖的過程。信源數(shù)據(jù)壓縮編碼：降低傳輸數(shù)據(jù)率。,二、數(shù)字通信基礎(chǔ)知識2.4信道編碼,糾錯：在信道編碼過程中將附加數(shù)據(jù)加于數(shù)據(jù)流之中，在接收端通過校驗位來發(fā)現(xiàn)有錯誤的數(shù)據(jù)字，并給予糾正。交織：是對糾錯過程的補充。其基本原理是在編碼時將數(shù)碼流按已定義的規(guī)則“攪亂”，在接受端再將那些“攪亂”的數(shù)據(jù)字按相反的規(guī)則重新排列，使之恢復(fù)出原始次序。,三、數(shù)字有線電視前端硬件平臺3.1數(shù)字衛(wèi)星接收機,1.概述因為我國上星的數(shù)字電視節(jié)目的大部分采用的是QPSK調(diào)制方式，數(shù)字衛(wèi)星接收機都是QPSK解調(diào)。數(shù)字衛(wèi)星接收機也分為幾種，有的雖然是接收衛(wèi)星上的數(shù)字節(jié)目，但是輸出的還是模擬的音視頻信號，這就是目前大部分電視臺前端系統(tǒng)所采用，還沒有改造的。有的是直接是輸出TS碼流；還有一種就是既能輸出模擬信號，又能輸出數(shù)字的TS碼流。,數(shù)字調(diào)制信號的向量表示或星座圖表示,數(shù)字調(diào)制信號的一般描述,在第n個符號間隔，發(fā)射的已調(diào)信號，可表示為一個向量。,在所有時間上，發(fā)射的已調(diào)信號只有有限的若干種，可表示為若干個向量。若只畫出向量的端點稱為星座圖。,QPSK信號的正交調(diào)制,A方式QPSK正交調(diào)制器,B方式QPSK正交調(diào)制器,星座圖：調(diào)制載波變化狀態(tài)的表示圖,a和b為數(shù)據(jù)率減半的bit序列，A/D后0以+1表示，1以1表示,并用I(t)表示a；Q(t)表示b。平衡調(diào)幅器輸出：I(t)sinct=sinctQ(t)cosct=cosct若載波為：sin(ct45)和cos（ct45）則星座圖旋轉(zhuǎn)45，見圖中的標(biāo)記“”。,三、數(shù)字有線電視前端硬件平臺3.1數(shù)字衛(wèi)星接收機,Q,三、數(shù)字有線電視前端硬件平臺3.1數(shù)字衛(wèi)星接收機,恢復(fù)絕對NRZ碼的0，1狀態(tài),1,DVB-C系統(tǒng)框圖,三、數(shù)字有線電視前端硬件平臺,編碼調(diào)制系統(tǒng),去RF有線信道,時鐘,數(shù)據(jù)*,基帶接口：來自本地MPEG-2節(jié)目源,分配鏈路,再復(fù)用等,基帶物理接口,Sync1反轉(zhuǎn)和隨機化,卷積交織器I=12字節(jié),字節(jié)到m位符號變換,差分編碼,基帶成形,QAM調(diào)制器和IF或RF物理接口,有線前端,*MPEG-2傳送復(fù)用包,RS編碼器(204,188),對每符號的兩個最高有效位進行差分編碼，從而獲得旋轉(zhuǎn)不變的星座圖。,將m比特符號映射為I、Q信號，并進行滾降濾波。,根據(jù)MPEG-2幀結(jié)構(gòu)將SYNC1字節(jié)進行反轉(zhuǎn)；對數(shù)據(jù)流進行隨機化處理。,使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與信號源格式相適配。,字節(jié)到符號的變換,例：64QAM的字節(jié)m比特符號的變換，2m=64，m=6，3字節(jié)轉(zhuǎn)換為4個符號,三、數(shù)字有線電視前端硬件平臺3.2QAM調(diào)制器,1.調(diào)制方式的選擇DVB-S中，采用的是QPSK調(diào)制解調(diào)方式；DVB-C中，采用的是QAM調(diào)制解調(diào)方式；DVB-T中，采用的是OFDM多載波調(diào)制，每個載波再采用QPSK或者QAM調(diào)制。QAM是用數(shù)字信號去調(diào)制載波的幅度和相位，常用有16QAM、32QAM、64QAM等。由于載波的幅度和相位都帶有信息，比QPSK方式傳輸?shù)臄?shù)碼率高。DVB-C多用64QAM的調(diào)制方式。QPSK方式具有較強的抗干擾能力，多用在雙向網(wǎng)的回傳。,三、數(shù)字有線電視前端硬件平臺3.2QAM調(diào)制器,2.調(diào)制速率16QAM調(diào)制中，一個符號用4個比特來表示；64QAM調(diào)制中，一個符號用6個比特來表示；256QAM調(diào)制中，一個符號用8個比特來表示。64QAM的調(diào)制符號率為6.89MBps時，它的最高數(shù)據(jù)傳輸速率為6.89641.34Mbps，由于其中有RS編碼，去掉冗余，有效傳輸數(shù)據(jù)速率為41.34（188/204）38.1Mbps。B:波特,三、數(shù)字有線電視前端硬件平臺3.2QAM調(diào)制器,3.QAM調(diào)制原理正交調(diào)幅（QAM）是幅度調(diào)制和相位調(diào)制的結(jié)合，既調(diào)幅又調(diào)相。QAM是將調(diào)制符號調(diào)制到一對正交載波上，是二維調(diào)制技術(shù)。數(shù)字比特序列被分成兩個序列，以16QAM為例，每4個調(diào)制比特分為兩組，每組兩個比特，分別去調(diào)制同相正交載波，然后將兩路已調(diào)信號相加發(fā)送。,QAM的正交調(diào)制實現(xiàn),三、數(shù)字有線電視前端硬件平臺3.2QAM調(diào)制器,M-QAM由2路正交的L-ASK信號疊加而成,M=L2,A/D,三、數(shù)字有線電視前端硬件平臺3.2QAM調(diào)制器,16QAM星座圖,差分編碼的作用,為了獲得/2旋轉(zhuǎn)不變QAM星座圖，每個符號的兩個最高有效位應(yīng)進行差分編碼。,差分編碼規(guī)則和示意圖,兩個MSB差分編碼由下面的表達式給出,差分編碼規(guī)則和示意圖,兩個MSB差分編碼由下面的表達式給出,QAM星座圖,系統(tǒng)采用16/32/64QAM舉例：16QAM星座圖,星座圖中的第1象限星座點到其它象限星座點的變換,通過改變2個MSB位（即IkQk）并根據(jù)表中規(guī)則旋轉(zhuǎn)q個LSB，可將第1象限中的星座點變換至第2、3、4象限。,載波相位旋轉(zhuǎn)示意圖,載波相位旋轉(zhuǎn)任意角度,載波相位旋轉(zhuǎn)900,載波發(fā)生/2,3/2象位旋轉(zhuǎn)時，q個LSB不會發(fā)生錯誤，而2個MSB經(jīng)差分譯碼后也不會發(fā)生錯誤。,符號率、帶寬的關(guān)系,對QAM信號，占用射頻帶寬B與符號率Rs的關(guān)系為：B=(1+)Rs采用0.15滾降系數(shù)時，一個8MHz信道中理論上的最大符號率為6.96MBaud。（Baud=symbol/s）,比特率與符號率的關(guān)系,有用比特率Ru、總比特率Ru、符號率Rs,Ru,Ru,Rs,Ru=Ru(188/204)=(log2M)Rs(188/204),舉例,編碼調(diào)制系統(tǒng),DVB三種系統(tǒng)的信源編碼方式相同-MPEG-2，但采用不同的信道編碼方式和不同的調(diào)制方式。信道編碼，DVB-C只采用RS編碼和卷積交織聯(lián)合起來糾正隨機性錯誤和突發(fā)性錯誤，不采用DVB-S和DVB-T，用RS編碼與卷積編碼分別作為外編碼和內(nèi)編碼的聯(lián)合編碼方式。調(diào)制部分，DVB-C噪聲干擾較小，可采用編碼效率較高的MQAM，不用DVB-S的QPSK；有線信道中的多徑干擾不是十分嚴(yán)重，也不采用DVB-T為克服多徑干擾所用的COFDM。,編碼調(diào)制系統(tǒng),基帶接口與同步經(jīng)過此單元的處理，使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與信號源格式相適配。該單元中的信號幀結(jié)構(gòu)應(yīng)與含同步字節(jié)的MPEG-2傳送層一致。SYNC1變換和隨機化該單元根據(jù)MPEG-2幀結(jié)構(gòu)將SYNC1字節(jié)進行反轉(zhuǎn)；同時為實現(xiàn)頻譜成形，對數(shù)據(jù)流進行隨機化處理。（SYNC1：隨機化序列的第1個TS包，共8個包）見下圖,DVB-S幀結(jié)構(gòu),編碼調(diào)制系統(tǒng),RS碼編碼器該單元使用截短的RS(204,188)編碼，對每一個已隨機化的傳送包進行處理，產(chǎn)生一個誤碼保護包。卷積交織器該單元完成一個深度I=12的誤碼保護包的卷積交織，同步字節(jié)的周期保持不變。字節(jié)變換到m比特符號該單元將卷積交織器處理后的字節(jié)變換為QAM符號。,編碼調(diào)制系統(tǒng),基帶成形該單元將經(jīng)過差分編碼的m比特符號映射為I、Q信號，在QAM調(diào)制前，對I、Q信號進行升余弦平方根滾降濾波。,基帶成形濾波的作用,編碼器產(chǎn)生矩形基帶脈沖，其頻譜無限延伸，為無失真?zhèn)鬏斝枰獰o限寬的信道。而實際信道都是帶寬受限的，對所傳輸?shù)男盘栐斐深l譜失真，反映在時域波形上即畸變和波形展寬，使相鄰的脈沖波形在時間上互相重疊，造成了符號間干擾（ISI）。如圖若基帶脈沖波形是某種適當(dāng)?shù)牟ㄐ?，那么可以保證抽樣點上不存在ISI，如圖為此，調(diào)制前需對編碼器產(chǎn)生的基帶脈沖進行基帶成形濾波。,(非正常比例，僅供演示),理想低通濾波器的脈沖成形,所傳輸信號的符號率為fS，symbol/s。理想LFP的截止頻率為fN=fS/2，稱為奈奎斯特頻率，如左圖。調(diào)制后的射頻帶寬為2fN=fS，如右圖。,升余弦滾降濾波器的脈沖成形,理想LPF的過渡帶無限滾降，不能實現(xiàn)。實際濾波器的過渡帶有適當(dāng)?shù)臐L降，但不一定滿足無ISI傳輸。升余弦滾降濾波特性關(guān)于fN齊對稱，滿足無ISI傳輸。稱為滾降系數(shù)。,編碼調(diào)制系統(tǒng),QAM調(diào)制和物理接口該單元對信號進行QAM調(diào)制。隨后，將QAM已調(diào)信號通過IF或RF接口送至射頻信道。,編碼調(diào)制系統(tǒng),幾個重要概念：隨機化RS碼卷積交織,數(shù)字通信理論在設(shè)計通信系統(tǒng)時都是假設(shè)所傳輸?shù)谋忍亓髦小?”與“1”出現(xiàn)的概率各為50%，通信系統(tǒng)以及其數(shù)字通信技術(shù)的設(shè)計性能指標(biāo)是以這一假設(shè)為前提的。但TS碼流經(jīng)過編碼處理后，可能會在其中出現(xiàn)連續(xù)的“0”或連續(xù)的“1”。這樣一方面破壞了系統(tǒng)設(shè)計的前提，使得系統(tǒng)可能會達不到設(shè)計的性能指標(biāo)；另外，接收端進行信道解碼前必須首先提取比特時鐘，提取是利用傳輸碼流中“0”與“1”之間的波形跳變實現(xiàn)的，而連續(xù)的“0”或連續(xù)的“1”給比特時鐘的提取帶來了困難。,隨機化,編碼調(diào)制系統(tǒng),隨機化,為了保證在任何情況下進入DVB傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)碼流中“0”與“1”的概率都能基本相等，傳輸系統(tǒng)首先用一個偽隨機序列對輸入的TS碼流進行擾亂處理。偽隨機序列是由一個標(biāo)準(zhǔn)的偽隨機序列發(fā)生器生成的，其中“0”與“1”出現(xiàn)的概率接近50%。由于二進制數(shù)值運算的特殊性質(zhì)，用偽隨機序列對輸入的TS碼流進行擾亂后，無論原TS碼流是何種分布，擾亂后的數(shù)據(jù)碼流中的“0”與“1”的概率都接近50%。擾亂改變了原TS碼流，因此在接收端對傳輸碼流糾錯解碼后，還需按逆過程對其進行解擾處理，以恢復(fù)原TS碼流。,隨機化,從信號功率譜的角度看，擾亂過程相當(dāng)于將數(shù)字信號的功率譜拓展了，使其分散開了，因此擾亂過程又被稱為“能量分散”。隨機化器一般采用偽隨機二進制序列(PRBS)信號發(fā)生器來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)隨機化的基礎(chǔ)是線性移位寄存器和m序列理論。m序列是最常見的一種偽隨機序列，它是周期最長線性反饋移位寄存器序列的簡稱。,RS碼,RS碼不但能糾正隨機錯誤，也能糾正突發(fā)性錯誤，是一種功能極其強大的糾錯編碼。RS的編碼和解碼過程都是通過一個特定的有限域的算術(shù)運算來實現(xiàn)。在DVB-C系統(tǒng)中，MPEG-2傳送包經(jīng)過能量擴散隨機化處理后，采用T=8、截短的RS編碼，并將16個校驗字節(jié)加到每一個已經(jīng)隨機化的MPEG-2傳送包上。即采用截短的RS（204,188）碼。,卷積交織,任何糾錯編碼的糾錯能力都是有限的，當(dāng)信道中的干擾較嚴(yán)重，在傳輸信號中造成的誤碼超出糾錯能力時，糾錯編碼將無法糾正錯誤。因此，如果在信道中存在著諸如火花放電等強烈的沖激噪聲，將會在碼流中造成連續(xù)的誤碼。這些連續(xù)誤碼落在RS碼中，就可能超出RS碼的糾錯能力而造成信息失真。,卷積交織,為避免這種情況，加入了數(shù)據(jù)卷積交織環(huán)節(jié)。通過數(shù)據(jù)卷積交織改變了信號的傳輸順序，將連續(xù)發(fā)生的誤碼分散到多組RS碼中，落在每組RS碼中的誤碼數(shù)量就會大大減少，不會超出RS碼的糾錯能力，RS碼能夠?qū)⑵浼m正過來。實踐證明，數(shù)據(jù)卷積交織提高了系統(tǒng)的糾錯能力，特別是對沖激噪聲的糾錯能力。卷積交織器、去交織器均由移位寄存器實現(xiàn)。,三、數(shù)字有線電視前端硬件平臺3.3加擾器,加擾器所完成的主要功能有以下這些：對指定節(jié)目或者TS流進行DVB加擾處理與CA有關(guān)的PSI、SI信息，可以是PSI、SI動態(tài)再生在TS流中插入EMM（授權(quán)管理信息）和ECM（授權(quán)控制信息）數(shù)據(jù)流，生成加擾控制字CW關(guān)于其詳細的工作原理在后面的CA系統(tǒng)中給予介紹。,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.1EPG系統(tǒng),EPG主要功能為用戶提供節(jié)目指南，可以與用戶之間實現(xiàn)互動操作將節(jié)目單上的原始信息存入數(shù)據(jù)庫從數(shù)據(jù)庫中提取原始數(shù)據(jù)，生成DVB-SI規(guī)定的表，也就是生成SI信息按照一定的周期將SI信息送入復(fù)用器復(fù)用器將這些表與其他節(jié)目的TS流復(fù)用在一起，然后通過QAM調(diào)制器后送入HFC網(wǎng)。,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.1EPG系統(tǒng),EPG工作原理DVB-SI標(biāo)準(zhǔn)的SI信息主要是給用戶端提供設(shè)置信息，從而可以使接收機能夠自動調(diào)諧接收特定的節(jié)目并對節(jié)目進行分組。SI中有傳送的節(jié)目信息，包括節(jié)目的種類，節(jié)目的時間，節(jié)目的來源等等。這些信息包含在4個表中：網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT）、業(yè)務(wù)描述表（SDT）、節(jié)目信息表（EIT）、時間日期表（TDT）。,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.1EPG系統(tǒng),EPG工作原理網(wǎng)絡(luò)信息表主要提供接收端所需的接收頻率、符號率、調(diào)制方式等等。業(yè)務(wù)描述表主要提供復(fù)用器中與節(jié)目或者業(yè)務(wù)有關(guān)的節(jié)目名字等參數(shù)。節(jié)目信息表給出各類節(jié)目的時間安排。時間與日期表提供節(jié)目開始的具體時間，由于TDT表有具體的時鐘信息，因此有時也可作為IRD的解碼時鐘的更新。,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),1有條件接收基本概念條件接收子系統(tǒng)：是解碼器的一部分，其作用是對電子密鑰進行解碼并恢復(fù)出用于控制解擾序列的所需信息。加擾控制字（CW)：用于加擾，并作為解擾器中的密鑰。加密：加密是指連續(xù)不斷的改變電子密鑰的處理。授權(quán)管理信息(EMM)：授權(quán)用戶對某個業(yè)務(wù)進行解擾。授權(quán)控制信息(ECM)：是一種特殊形式的電子密鑰信號和信道尋址信息。電子密鑰通過信道安全地傳送給用戶用戶授權(quán)系統(tǒng)：它在用戶管理系統(tǒng)的指導(dǎo)下，負(fù)責(zé)對ECM和EMM數(shù)據(jù)流進行組織，使之序列化并傳輸?shù)接脩艄芾碇行?。用戶管理系統(tǒng)：它是向用戶發(fā)放電子密鑰，寄送帳單及收費的商業(yè)中心。,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),2.有條件接收的工作原理（框圖）,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),2.有條件接收的工作原理（發(fā)送端）控制字發(fā)生器產(chǎn)生加擾控制字（CW），控制字就是加擾所用的密鑰。加擾器根據(jù)提供的控制字（CW），對來自復(fù)用器的TS流進行加擾運算，打亂TS流。加密器A，根據(jù)授權(quán)系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)密鑰對控制字進行加密運算，輸出加了密的控制字，稱為授權(quán)控制信息（ECM）。業(yè)務(wù)密鑰同時送給加密器A和加密器B。它能夠自己產(chǎn)生密鑰，并對授權(quán)系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)密鑰進行加密。加密器B的輸出結(jié)果就是加了密的業(yè)務(wù)密鑰，稱為授權(quán)管理信息（EMM）。上面所產(chǎn)生的ECM和EMM信息都送往MPEG-2復(fù)用器，與其他的TS流一起進行打包，形成TS流再輸出。,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),2.有條件接收的工作原理（接收端）解調(diào)后的數(shù)據(jù)流經(jīng)過解擾亂后送往解復(fù)用器解復(fù)用器根據(jù)TS流的包結(jié)構(gòu)，提取出ECM和EMM控制信息。提取出來的ECM和EMM信息分別被送往智能卡的解密器A和解密器B，解密器B解出業(yè)務(wù)密鑰，解密器A恢復(fù)出加擾控制字CW，把CW送往解擾器?；謴?fù)控制字的過程非常短暫，一旦恢復(fù)出正確的控制字后，解擾器便能正常解擾，把加擾TS流變成正常的TS流,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),2.有條件接收的工作原理（總結(jié)）三層保護：加擾，打亂TS流用業(yè)務(wù)密鑰對控制字加密對業(yè)務(wù)密鑰進行加密,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),3.條件接收的主要特點（1）公共的加擾和解擾算法（2）公共接口（3）同密加密（4）多密加密,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),4.SMS系統(tǒng)簡介：用戶管理系統(tǒng)是整個收費電視系統(tǒng)的重要組成部分，用戶管理系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字電視廣播條件接受用戶的管理，包括對用戶信息、用戶設(shè)備信息、用戶預(yù)訂信息、用戶授權(quán)信息、財務(wù)信息進行記錄、處理、維護和管理。,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),5.SMS體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)、客戶端應(yīng)用程序,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),6.SMS系統(tǒng)功能用戶管理模塊：用戶管理模塊是整個條件接收用戶管理系統(tǒng)的重要組成部分，用來管理用戶信息、用戶預(yù)定授權(quán)和節(jié)目編號等信息，并將相關(guān)數(shù)據(jù)自動傳給CA系統(tǒng)。用戶維護：具體功能是用戶注冊、用戶暫停、用戶恢復(fù)、用戶注銷、IC卡登記、機頂盒登記、密碼、IPPV金額、合同和用戶投訴等。節(jié)目預(yù)定：用戶按照系統(tǒng)提供的方式（按照單頻道，全部頻道，節(jié)目編號）預(yù)定和取消電視節(jié)目，進行的賬冊和查詢，脈沖式按次計費（IPPV）查詢。,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),6.SMS系統(tǒng)授權(quán)管理模塊：用戶信息：具有對全體/集合/單獨用戶發(fā)送B-mail的功能，對特殊用戶賦予某種收視權(quán)利和取消相應(yīng)的權(quán)利的功能節(jié)目信息：處理有關(guān)節(jié)目提供商的功能IC卡信息：處理有關(guān)IC卡方面的功能,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),6.SMS系統(tǒng)控制管理模塊：控制管理模塊是為了保證系統(tǒng)正常運行必須具備的運行環(huán)境和運行控制的功能。具體功能有：維護節(jié)目提供商、節(jié)目提供商頻道、節(jié)目提供商對應(yīng)的銷售單價等。,6.SMS系統(tǒng)環(huán)境管理模塊：環(huán)境管理模塊用于管理有關(guān)節(jié)目分類，節(jié)目分類與節(jié)目提供商的對應(yīng)關(guān)系。分類管理模塊：在環(huán)境管理模塊的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)按節(jié)目內(nèi)容進行分類銷售方式，具體有：按照節(jié)目分類方式，按照節(jié)目主題方式，按照節(jié)目主題級別方式。,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺4.2DVB-CA系統(tǒng),6.SMS系統(tǒng)節(jié)目管理模塊：節(jié)目檔案管理：通過對節(jié)目進行編號、分類、主題等技術(shù)手段的處理，將節(jié)目整理成易于查詢、使用，易于分類統(tǒng)計的數(shù)據(jù)文件，主要有建立節(jié)目編碼規(guī)則；建立節(jié)目分類、主題和級別的相互關(guān)系；確定每個節(jié)目成熟率。節(jié)目單制作：通過播出計劃生成節(jié)目播出單，對節(jié)目重播、節(jié)目異日重播、節(jié)目和廣告在時間上的連接處理。,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺6.SMS系統(tǒng),統(tǒng)計報表處理：用戶管理系統(tǒng)能夠根據(jù)要求提供統(tǒng)計報表和統(tǒng)計圖，系統(tǒng)的報表有任意時間段的營業(yè)報表，用戶信息統(tǒng)計表，用戶預(yù)定匯總表。銀行信息處理：數(shù)據(jù)通訊：通過銀行提供的服務(wù)器將有關(guān)的信息實時或者非實時地傳到用戶管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理：對于合同用戶，當(dāng)其賬號下金額滿足要求時，系統(tǒng)向該用戶發(fā)送授權(quán)，當(dāng)其賬號下金額不滿足要求時，系統(tǒng)有黑名單的處理功能；對于非合同用戶，用戶到銀行繳款預(yù)定節(jié)目提供商的某頻道、或全部頻道節(jié)目，系統(tǒng)有數(shù)據(jù)校驗功能，專門處理由于人為的原因造成的錯誤信息。最后，將從銀行取來的正確數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成用戶管理系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)，修改資金帳產(chǎn)生準(zhǔn)EMM，同時產(chǎn)生財務(wù)上需要的銀行對帳表。,四、數(shù)字有線電視前端軟件平臺7.NMS系統(tǒng),主要功能：對編碼器、復(fù)用器、切換矩陣、調(diào)制器、衛(wèi)星接收機進行監(jiān)控、參數(shù)配置和管理動態(tài)編輯PSI/SI，察看和設(shè)置播出節(jié)目信息通過網(wǎng)管完成編碼器、復(fù)用器、衛(wèi)星接收機的在線軟件升級對本地及遠端解碼器進行監(jiān)控管理,五、數(shù)字電視技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),正如模擬電視有PAL、NTSC和SECAM等制式一樣，數(shù)字電視也要制定本身的標(biāo)準(zhǔn)。目前數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)有三種：美國的ATSC、歐洲的DVB，日本的ISDB。其中前兩種標(biāo)準(zhǔn)用得較為廣泛。,1.ATSCATSC(AdvancedTelevisionSystemCommittee)是美國高級電視系統(tǒng)委員會的簡稱，與1995年經(jīng)美國聯(lián)邦通訊委員會正式批準(zhǔn)作為美國的高級電視（ATV）國家標(biāo)準(zhǔn)。ATSC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一個在6MHz帶寬內(nèi)傳輸高質(zhì)量的視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，在地面廣播信道中可靠地傳輸約19Mbps的數(shù)字信息，在有線電視頻道中可靠傳輸38Mbps的數(shù)字信息，使該系統(tǒng)能提供的分辨率是常規(guī)電視的5倍之多。ATSC被加拿大、韓國、阿根廷、中國臺灣、墨西哥采用，亞洲及中北美洲的許多國家也正在考慮使用。,2DVBDVB（DigitalVideoBroadcasting）即數(shù)字視頻廣播，是歐洲廣播聯(lián)盟組織的一個項目，目前已有220多個組織參加。DVB項目的主要目標(biāo)是要找到一種對所有傳輸媒體都適用的數(shù)字電視技術(shù)和系統(tǒng)。因此，它的設(shè)計原則是使系統(tǒng)能夠靈活的傳送MPEG-2視頻、音頻和其他數(shù)據(jù)信息，使用統(tǒng)一的MPEG-2傳送比特流復(fù)用，使用統(tǒng)一的服務(wù)信息系統(tǒng)，使用統(tǒng)一的加擾系統(tǒng)（可有不同的加密方式），使用統(tǒng)一的RS前向糾錯系統(tǒng)，最終形成一個通用的數(shù)字電視系統(tǒng)。,不同傳輸媒體可選用不同的調(diào)制方式和信道編碼方法，其中DVB-S采用QPSK，DVB-C采用QAM，DVB-T采用COFDM。所有的DVB系列標(biāo)準(zhǔn)完全兼容MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，同時制定了解碼器公共接口標(biāo)準(zhǔn)、支持條件接收、提供數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)等特性。目前，DVB已經(jīng)擴展到歐洲以外的國家和地區(qū)。世界上現(xiàn)有30個國家、200多家電視臺開始了DVB各種廣播業(yè)務(wù)，100多個廠家生產(chǎn)符合DVB標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。歐洲的DVB重點放在SDTV，其COFDM制式的地面廣播正在歐洲各國陸續(xù)開播。衛(wèi)星的MPEG2/DVB-S廣播已于1996年開播。,3ISDB日本數(shù)字電視ISDB（Integrated-ServicesDigitalBroadcasting）標(biāo)準(zhǔn)于1993年9月制定。其核心內(nèi)容包括：既傳數(shù)字電視節(jié)目，又傳其它數(shù)據(jù)的綜合業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)；視頻編碼、音頻編碼、系統(tǒng)復(fù)用均遵循MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)；傳輸信道以衛(wèi)星為主。迫于歐洲和美國的發(fā)展形勢，已將原定于2005年才開始數(shù)字電視廣播的計劃改為2000年開始。并提出了ISDB-T制式，使數(shù)字電視地面廣播再次出現(xiàn)三大制式并存的局面。,ATSC和DVB標(biāo)準(zhǔn)在信道的傳輸方式、數(shù)字音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)目信息表上都有所差別。ATSC標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注的是UHF和VHF頻道的數(shù)字地面HDTV，在6MHz信道內(nèi)只提供9.3Mbps的固定碼率，歐洲D(zhuǎn)VB以單一系統(tǒng)方式針對SDTV和HDTV，可用于所有廣播媒體，在設(shè)計上碼率可變，在8MHz內(nèi)可選擇4.9-31.7Mbps不同的傳輸碼率，在支持條件接收方面，ATSC還沒有進行相應(yīng)的工作。三個標(biāo)準(zhǔn)的比較，傳輸：美國首先考慮地面廣播信道，歐洲和日本考慮衛(wèi)星信道；圖像規(guī)格：美國考慮地面廣播HDTV，歐洲強調(diào)圖像可分級性，日本強調(diào)多種數(shù)字業(yè)務(wù)集成，不只傳一種HDTV信號；數(shù)字調(diào)制方式：美國地面廣播采用8-VSB或16-VSB；歐洲和日本地面廣播采用OFDM。,我國的基本情況：衛(wèi)星：已經(jīng)確定采用DVB-S有線：正在試行DVB-C地面：6個標(biāo)準(zhǔn)的比較實驗之中，尚未決定。,六、數(shù)字有線電視系統(tǒng),數(shù)字有線電視系統(tǒng)示意圖,數(shù)字有線電視系統(tǒng)組成示意圖,系統(tǒng)組成,數(shù)字有線電視前端+HFC+用戶接收端（復(fù)雜系統(tǒng)）（機頂盒）,（一）、前端系統(tǒng),基本組成：數(shù)字電視信源系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、存儲播出系統(tǒng)、復(fù)用加擾系統(tǒng)、條件接收系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)、編碼調(diào)制系統(tǒng)、回傳處理系統(tǒng)、其它輔助系統(tǒng)。,前端組成實例,1、數(shù)字電視信源系統(tǒng),包括數(shù)字衛(wèi)星信號的接收系統(tǒng)、模擬信號的編碼系統(tǒng)、SDH網(wǎng)絡(luò)信號的分接、轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。該系統(tǒng)以后還將逐步具備傳輸來自寬帶IP等多種網(wǎng)絡(luò)節(jié)目源的能力。它的特點是將信號進行一定格式轉(zhuǎn)換，使之成為符合DVB-C標(biāo)準(zhǔn)的TS流信號。它對節(jié)目的內(nèi)容不加以編輯和存儲，只起到節(jié)目轉(zhuǎn)發(fā)的作用。數(shù)字衛(wèi)星接收機可以直接輸出TS流。模擬信號源需要轉(zhuǎn)換成TS流*。數(shù)字電視壓縮編碼系統(tǒng)（略）,2、業(yè)務(wù)系統(tǒng),播出前端對素材和信息進行編輯和整理，采用DVB-DATA標(biāo)準(zhǔn)（我國數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)廣播標(biāo)準(zhǔn)正在制定）對信息進行封裝，完成播出TS流的打包；接收端機頂盒集成相應(yīng)接收模塊完成對數(shù)據(jù)信息的解析。目前，國內(nèi)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)廣播、Internet接入、實時股票信息等等。,3、存儲播出系統(tǒng),包括節(jié)目素材上載與收錄系統(tǒng)、節(jié)目存儲與節(jié)目庫管理系統(tǒng)、節(jié)目預(yù)編/審核系統(tǒng)、準(zhǔn)視頻點播（NVOD）系統(tǒng)和專業(yè)頻道管理播出系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點是可以對多種格式節(jié)目進行上載，收錄存儲多種傳輸方式的節(jié)目，并將其轉(zhuǎn)換成TS流文件，并且支持手動和自動采集方式；對節(jié)目庫中存儲的文件進行分類編目，提供高效的文件檢索功能；對（延時）播出的節(jié)目進行監(jiān)審/編輯的功能；通過準(zhǔn)視頻點播（NVOD）系統(tǒng)和專業(yè)頻道管理播出系統(tǒng)完成節(jié)目播出。,4、復(fù)用加擾系統(tǒng),此部分將上述1、2、3系統(tǒng)傳來的信號，根據(jù)碼率進行節(jié)目、數(shù)據(jù)信息復(fù)用并完成加擾，形成若干個頻道的碼流。根據(jù)使用設(shè)備的不同，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有所差別，有些復(fù)用器內(nèi)置加擾模塊，信號在復(fù)用器的內(nèi)部可以完成加擾，有些復(fù)用器內(nèi)部不具有加擾模塊，需要外接獨立加擾設(shè)備。,復(fù)用器多路復(fù)用器是整個系統(tǒng)的核心部分,相當(dāng)于交通樞紐中心,把不同方向運載的貨物經(jīng)過復(fù)用器,根據(jù)用戶的不同需求重新裝到不同的車上從不同的路徑運到不同的用戶手中。復(fù)用器是以模塊方式組成復(fù)用器支持PID的重新映射將加密控制信息注入到指定的節(jié)目內(nèi)容中進行加密和控制具有PSI/SI信息編輯能力支持多種條件接收系統(tǒng)，復(fù)用器還能對多家CA系統(tǒng)同時支持，真正實現(xiàn)Simulcrypt方案,框圖,5、條件接收系統(tǒng)（CAS）,此系統(tǒng)主要完成對信號的加擾控制和加密管理信息的分發(fā)，保證節(jié)目提供商和有線電視網(wǎng)絡(luò)運營商的利益。根據(jù)數(shù)字信號加密保密性強的特點，可以按不同分組情況對不同數(shù)字電視節(jié)目頻道進行收費管理。條件接收系統(tǒng)是推動數(shù)字電視走向市場成功的重要環(huán)節(jié)。,條件接收系統(tǒng),國外CA的狀況大部分運營商數(shù)字化，直接用戶數(shù)以千萬計CA有幾十種之多，符合DVB的有10多種，國內(nèi)常見的有5-6種沒有統(tǒng)一的CA標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)上各不相同大部分CAS不完全符合DVB同密的標(biāo)準(zhǔn)IPCA成為市場的熱點大運營商利用CAS壟斷運營市場盜卡現(xiàn)象十分嚴(yán)重，無法解決,條件接收系統(tǒng),國內(nèi)CA的狀況相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：GY/Z175-2001，GY/Z174-2001現(xiàn)參與的企業(yè)有10多家，更多的企業(yè)正在加入總局圈定試點6家大多數(shù)企業(yè)處于研發(fā)階段，有較大的技術(shù)差距引進國外技術(shù)開發(fā)本地化產(chǎn)品是較好的選擇從同密走向多密（多播）國家信息安全嚴(yán)格管理，國內(nèi)CA將成為主流,條件接收系統(tǒng),選擇CA要考慮的問題政策面：總局，密碼委，國家和產(chǎn)業(yè)的支持服務(wù)：當(dāng)前和未來服務(wù)的可能性任何一種同收費相關(guān)的業(yè)務(wù)都需要CA廠商的支持安全性：安全的歷史和商務(wù)條件數(shù)據(jù)的安全性和算法的安全性安全性在技術(shù)上的保證手段技術(shù)：系統(tǒng)的先進性以及技術(shù)的發(fā)展價格：當(dāng)前和未來系統(tǒng)所要支付的費用當(dāng)前的價格并不代表未來系統(tǒng)的費用STB和中間件,條件接收系統(tǒng),縮寫CAS：有條件接收系統(tǒng)EMM：授權(quán)管理信息ECM：授權(quán)控制信息SAS：用戶授權(quán)系統(tǒng)SMS：用戶管理系統(tǒng)MUX：復(fù)用器SMARTCARD：智能卡TRD：安全加密設(shè)備PPV：節(jié)目分次預(yù)訂IPPV：即時購買節(jié)目OSD：屏幕顯示信息,條件接收系統(tǒng),CA的劃分和區(qū)別基于算法的CA，但非通用加擾算法基于密鑰采用DES算法的CA基于密鑰采用Triple-DES算法的CA基于密鑰采用RSA算法的CA，如：ChinaCrypt安全性：RSA算法優(yōu)于Triple-DES算法Triple-DES算法優(yōu)于DES算法,條件接收系統(tǒng),條件接收系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：密碼學(xué)算法的實現(xiàn)密鑰的生成和傳遞ECM與EMM的生成用戶授權(quán)系統(tǒng)SAS與用戶管理系統(tǒng)SMS的管理與控制,條件接收系統(tǒng),密鑰體系,條件接收系統(tǒng),算法和密鑰通用加擾算法(DVB標(biāo)準(zhǔn))隨機控制字CW5-20秒變換一次對稱密碼體系DES算法，對稱密鑰(64位密鑰）1975年Triple-DES，DES的改進算法，128位的密鑰缺點：必須經(jīng)常更換密鑰，密鑰傳遞是大漏洞2000年以后DES，Triple-DES已被西方國家所棄用公共密碼體系（Rivest,Shamir,Adleman）RSA算法，加解密密鑰不同特別適合開放式環(huán)境，如廣播，Interne