數(shù)字有線電視技術(shù)概覽

1、數(shù)字有線電視技術(shù)概覽,主要內(nèi)容,數(shù)字電視概述 MPEG 基礎(chǔ) 數(shù)字有線電視系統(tǒng) 有條件接收技術(shù) 交互電視中間件,一、數(shù)字電視概述,模擬電視和數(shù)字電視,模擬電視系統(tǒng)，在電視信號(hào)的產(chǎn)生、處理、記錄、傳送和接收的過(guò)程中，使用的都是模擬信號(hào)，即在時(shí)間上和幅度上連續(xù)變化的信號(hào)； 數(shù)字信號(hào)，則是在時(shí)間和幅度上都經(jīng)過(guò)離散化的信號(hào)。 數(shù)字電視在電視信號(hào)的獲取、處理、傳輸和接收的過(guò)程中使用數(shù)字信號(hào)的，稱為數(shù)字電視系統(tǒng)。這里數(shù)字電視信號(hào)可以是直接生成的數(shù)字電視信號(hào)，如動(dòng)畫、字幕機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)；也可以是由模擬信號(hào)經(jīng)數(shù)字化以后產(chǎn)生的數(shù)字電視信號(hào)；也可以是經(jīng)處理的數(shù)字電視信號(hào)，如MPEG格式的壓縮數(shù)字電視

2、信號(hào),數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì),傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的失真和噪聲不積累，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸質(zhì)量高； 節(jié)省傳輸帶寬，增加電視節(jié)目數(shù)量； 易于實(shí)現(xiàn)加密和各種信息的復(fù)用傳輸,在條件接收方式下增加利潤(rùn)； 易于用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)多徑反射回波（重影）的抑制； 可與計(jì)算機(jī)連接，提供新的交互式應(yīng)用； 容易大規(guī)模集成，提高性能價(jià)格比,數(shù)字技術(shù)使有線電視運(yùn)營(yíng)商可以,充分利用現(xiàn)有的頻道資源 從節(jié)目?jī)?nèi)容和廣告中獲取更豐厚的收入 吸引更多的用戶 為客戶提供多種新的服務(wù) 方便實(shí)現(xiàn)有條件接收,二 、MPGE-2 基礎(chǔ),數(shù)字電視的關(guān)鍵技術(shù)視頻壓縮,什么是壓縮技術(shù)？ 用比原始信息少的數(shù)據(jù)量再現(xiàn)原始信息 為什么要壓縮? 節(jié)省存儲(chǔ)空間 (例如：存在

3、計(jì)算機(jī)硬盤上的文件) 減少傳送時(shí)間 (例如：通過(guò)電子郵件發(fā)送文件) 提高信道的利用率 (例如：衛(wèi)星電視廣播) 怎么壓縮？ 去除無(wú)用信息和冗余信息 有損壓縮，無(wú)損壓縮,圖像壓縮的目標(biāo),保留所有圖像信息 去除所有冗余信息 高效傳輸數(shù)據(jù) 最小時(shí)延 最小復(fù)雜性,視頻壓縮原理,避免發(fā)送整個(gè)圖像 發(fā)送組成圖像的有關(guān)信息 圖像和圖像之間的變化 圖像上的運(yùn)動(dòng) 數(shù)學(xué)描述 重新利用發(fā)送過(guò)的圖像,什么是 MPEG,MPEG - Moving Picture Experts Group，運(yùn)動(dòng)圖像專家組 是一族視音頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，包括MPEG-1， MPEG-2，MPEG-4，MPEG-7,MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)組成,MPE

4、G-2 標(biāo)準(zhǔn)目前分為9個(gè)部分，統(tǒng)稱為ISO/IEC13818 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 ISO/IEC13818-1，System：系統(tǒng)，描述多個(gè)視頻，音頻和數(shù)據(jù)基本碼流合成傳輸碼流和節(jié)目碼流的方式。 ISO/IEC13818-2，Video：視頻，描述視頻編碼方法。 ISO/IEC13818-3，Audio：音頻，描述與MPEG-1音頻標(biāo)準(zhǔn)反向兼容的音頻編碼方法。 ISO/IEC13818-4，Compliance：符合測(cè)試，描述測(cè)試一個(gè)編碼碼流是否符合MPEG-2碼流的方法。,MPEG-2的主要思想,基于工具箱方式 分“級(jí)”和“類”（Levels the information is private a

5、nd dependent on the CA system,PMTProgram Map Table,Identifies and indicates the locations of the streams that make up each service, and the location of the Program Block Reference fields for a service,MPEG-2 PSI Data,Program Specific Information Table contents (cont,NITNetwork Information Table,The

6、Network Information Table groups together services belonging to a particular Network provider. It contains all the tuning information that might be used during the set-up of an IRD,SDTService Description Table,The Service Description Table lists the names and other parameters associated with each se

7、rvice in a particular MPEG Multiplex Stream,EITEvent Information Table,The Event Information Table is used to transmit information relating to all the events that occur or will occur in the MPEG Multiplex. The EIT contains information about the current transport, and optionally covers other transpor

8、t streams that the IRD can receive,MPEG-2 PSI Data,Program Specific Information Table contents (cont,TDTTime and Date Table,The Time and Date Table is used to update the IRDs internal clock,BATBouquet Association Table,The Bouquet Association Table provides a means of grouping services that might be

9、 used as one way an IRD presents the available services to the viewer. A particular service can belong to one or more bouquets,RSTRunning Status Table,The sections of the Running Status Table are used to rapidly update the running status of one or more events. The running Status are sent out only on

10、ce, at the time the status of an event changes, unlike other SI tables which are normally repetitively transmitted,三、數(shù)字有線電視系統(tǒng),DVB Standard Overview,DVB 標(biāo)準(zhǔn)家族,DVB-S The digital satellite system for use in the frequency bands up to 11/12 GHz, configurable to suit a wide range of transponder bandwidth a

11、nd powers. DVB-C The digital cable delivery system, compatible with DVB-S. DVB-CS The digital (S)MATV system, adapted from DVB-C and DVB-S, to serve community antenna installations. DVB-T The digital terrestrial television system, designed for terrestrial 7-8 MHz channels. DVB-SI The Service Informa

12、tion system to enable DVB compatible decoder to configure itself and to help the user to navigate the DVB environment. DVB-TXT The DVB fixed-format Teletext transport specification. DVB-CI The DVB Common Interface for use in conditional access and other applications,DVB 標(biāo)準(zhǔn)家族（續(xù),DVB-RTC The DVB return

13、 channel for cable TV (CATV) distribution systems. DVB-RCC The DVB return channel through the Public Switched Telephone Network telecommunications system (PSTN) / Integrated Services Digital Network (ISDN) DVB-PDH DVB interfaces to PDH Networks. DVB-SDH DVB interfaces to SDH Networks. DVB-PI DVB int

14、erfaces for CATV/SMATV headends and similar professional equipment. DVB-IRD Interface for DVB IRDs. The DVB standards are open and interoperable. DVB specifications are subject to standardization from ETSI and ITU,數(shù)字有線電視系統(tǒng)的組成,MPEG-2信號(hào)源 MPEG-2復(fù)用器 網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備 交互電視中間件和應(yīng)用程序 有條件接收系統(tǒng)（CAS） 用戶管理系統(tǒng)（SMS） QAM調(diào)制器 HF

15、C傳輸網(wǎng)絡(luò) 數(shù)字電視機(jī)頂盒,MPEG-2信號(hào)源,數(shù)字節(jié)目源 數(shù)字衛(wèi)星接收 SDH、ATM、IP網(wǎng)傳送 數(shù)字演播室 視頻服務(wù)器 IP數(shù)據(jù) 模擬視音頻節(jié)目 通過(guò)MPEG-2編碼器編碼,MPEG-2 編碼,完成模擬電視的視音頻信號(hào)模數(shù)變換和碼率壓縮 根據(jù)對(duì)圖像質(zhì)量的要求和節(jié)目?jī)?nèi)容確定壓縮比 對(duì)數(shù)據(jù)打包形成單節(jié)目數(shù)字傳輸流,不同類型的數(shù)據(jù)包（視頻、音頻、數(shù)據(jù)）以PID區(qū)分 PMT表指示出在該節(jié)目中有容少碼流，各自的PID是什么,不同節(jié)目對(duì)數(shù)據(jù)帶寬需求,典型節(jié)目24Mbps 體育節(jié)目69Mbps 卡通節(jié)目1.53Mbps 音樂(lè)廣播64384kbps 編碼后數(shù)據(jù)速率越高，圖像質(zhì)量越好,MPEG 多路復(fù)用,

16、復(fù)用的概念 將多路低速率數(shù)字信號(hào)合成一路高速率數(shù)字信號(hào)，以適應(yīng)信道傳輸 將多路傳輸流的節(jié)目重新組合復(fù)用成一路多節(jié)目傳輸流（MPTS） 基于包的復(fù)用 PID 重映射，重建PMT，PAT PCR 抖動(dòng)補(bǔ)償,MPEG-2復(fù)用,統(tǒng)計(jì)復(fù)用,信道編碼和數(shù)字調(diào)制,信道編碼 提高信息傳輸可靠性 RS碼，RS(204,188)糾錯(cuò)碼，糾正隨機(jī)錯(cuò)誤 RS碼是一種重要的線性分組編碼方式。它對(duì)突發(fā)性錯(cuò)誤有較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，被DVB標(biāo)準(zhǔn)采用 。 交織，分散突發(fā)連續(xù)錯(cuò)誤 QAM調(diào)制 高效率的數(shù)字調(diào)制方式,用戶終端設(shè)備：機(jī)頂盒,機(jī)頂盒具有視音頻播放功能的圖形用戶終端設(shè)備，支持MPEG-2協(xié)議，一般由解調(diào)器、去多路復(fù)用器、解擾

17、器、解碼器、CPU、MPEG-2解碼器等組成 工作于客戶端/服務(wù)器方式，其功能實(shí)現(xiàn)依賴于前端,四、有條件接收系統(tǒng)和用戶管理系統(tǒng),Conditional Access System & Subscriber Management System,什么是條件接收系統(tǒng),條件接收系統(tǒng)就是為了商業(yè)目的而對(duì)某些廣播服務(wù)實(shí)現(xiàn)接入控制，決定一個(gè)數(shù)字接收設(shè)備能否將特定的廣播節(jié)目正確接收； 確保只有已支付了或?qū)⒅Ц顿M(fèi)用的用戶才能收看到所選的電視節(jié)目； 在數(shù)字電視領(lǐng)域中，CA系統(tǒng)將成為發(fā)展新服務(wù)的必需條件,CA系統(tǒng)組成,加擾部分 尋址部分 安全體系 嵌入式和可分離式 密鑰系統(tǒng) 層次密鑰 算法,加擾和加密原理,加擾（s

18、crambling) 加密（Encryption） CW（Control World）控制字，5-10秒變換一次 ECM（Entitle Control Message）授權(quán)控制信息,以加密的形式傳送控制字 EMM（Entitle Manage Message） 授權(quán)管理信息,Video,Video,Video,Video,Video,Video,Video,Video,Video,ECM,ECM,Control words from ECM unlock video,Scrambled MPEG transport stream,有條件接收原理簡(jiǎn)圖,用戶,運(yùn)營(yíng)商,Smart-Card Details,Smart-Card “Rights,管理層,EMMs,EMMs,控制層,ECMs,ECMs,加擾層,Control Word,Enable,Control Word,Scramble,De- scramble,Mux,De- Mux,Mux,同密和多密（SimulCrypt vs MultiCrypt,同密：在一個(gè)單獨(dú)的傳輸流中包含幾個(gè)CA系統(tǒng)數(shù)據(jù)，使采用不同CA