有線數(shù)字電視基礎(chǔ)

1、1有線數(shù)字電視基礎(chǔ)知識(shí)有線數(shù)字電視基礎(chǔ)知識(shí)金塔電視臺(tái)有線電視中心2006.11.202 伴隨著電視廣播的全面數(shù)字化，傳統(tǒng)的電視媒體將在技術(shù)、功能上逐步與信息、通信領(lǐng)域的其它手段相互融合，從而形成全新的、龐大的數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)。這一新興產(chǎn)業(yè)已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注，各發(fā)達(dá)國家根據(jù)自己的國情，已分別制定出由模擬電視向數(shù)字電視過渡的方案和產(chǎn)業(yè)目標(biāo)。數(shù)字電視被各國視為新世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù)。數(shù)字電視成了繼電信引爆IT之后的又一大“熱點(diǎn)”。3 目前美、歐、日的數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)已經(jīng)啟動(dòng)，其模式各不相同。美國數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)模式的主要特征是：大力推廣數(shù)字高清晰度電視業(yè)務(wù)，以強(qiáng)制措施主推地面廣播，衛(wèi)星、有線傳輸同步跟進(jìn)。英國模式的主

2、要特點(diǎn)是：只推標(biāo)清電視業(yè)務(wù)，同時(shí)采用衛(wèi)星、地面、有線傳輸手段全方位覆蓋，但對(duì)地面廣播似有重點(diǎn)傾斜。日本模式的特點(diǎn)是：通過衛(wèi)星覆蓋推廣高清電視業(yè)務(wù)，地面廣播進(jìn)度較慢。4 我國數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展采取何種模式，將對(duì)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和市場(chǎng)啟動(dòng)產(chǎn)生重要影響，大多數(shù)認(rèn)為：我國的數(shù)字電視市場(chǎng)啟動(dòng)應(yīng)“以有線為主要傳輸手段，通過高清帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以衛(wèi)星解決邊遠(yuǎn)覆蓋”。5一、有線電視系統(tǒng)的組成 （1）信號(hào)源和機(jī)房設(shè)備。 （2）前端設(shè)備。 （3）傳輸網(wǎng)絡(luò)。 （4）分配網(wǎng)絡(luò)。 （5）用戶終端。 6二、有線數(shù)字電視的標(biāo)準(zhǔn) 目前，美國、歐洲和日本各自形成三種不同的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)。美國的標(biāo)準(zhǔn)是ATSC（先進(jìn)電視制式委員會(huì)）；歐洲的標(biāo)

3、準(zhǔn)是DVB（數(shù)字視頻廣播）；日本的標(biāo)準(zhǔn)是ISDB（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播）。DVB 數(shù)字廣播傳輸系統(tǒng)利用了包括衛(wèi)星、有線、地面等所有通用電視廣播傳輸媒體。它們分別對(duì)應(yīng)的DVB標(biāo)準(zhǔn)為DVB-S、DVB-C、DVB-T等 。2001年國家廣電總局已頒布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：有線數(shù)字電視廣播信道編碼和調(diào)制規(guī)范，該標(biāo)準(zhǔn)等同于DVB-C標(biāo)準(zhǔn)。行標(biāo)的制訂有利于我國有線數(shù)字電視的推進(jìn)。7 DVB標(biāo)準(zhǔn)提供了一套完整的、適用于不同媒介的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)規(guī)范。DVB選定ISOIEC MPEG2標(biāo)準(zhǔn)作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，對(duì)信源編碼進(jìn)行了統(tǒng)一，隨后對(duì)MPEG2碼流進(jìn)行打包形成傳輸流（TS），進(jìn)行多個(gè)傳輸流復(fù)用，最后通過衛(wèi)星、有

4、線電視及開路電視等不同媒介傳輸方式進(jìn)行傳輸。 DVB標(biāo)準(zhǔn)的核心是：系統(tǒng)采用MPEG壓縮的音頻、視頻及數(shù)據(jù)格式作為數(shù)據(jù)源；系統(tǒng)采用公共MPEG2傳輸流（TS）復(fù)用方式；系統(tǒng)采用公共的用于描述廣播節(jié)目的系統(tǒng)業(yè)務(wù)信息用（SI）；系統(tǒng)的第一級(jí)信道編碼采用 R-S前向糾錯(cuò)編碼保護(hù)；調(diào)制與其它附屬的信道編碼方式，由不同的傳輸媒介來確定；使用通用的加擾方式以及有條件接收界面。8 DVB-C（ETS 300 429）數(shù)字有線廣播電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)以有線電視網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，應(yīng)用范圍廣。它具有16、32、64、256QAM等多種方式。采用64QAM正交調(diào)幅調(diào)制時(shí)，一個(gè)PAL通道的傳送碼率為41.34Mb/s，還可供多套

5、節(jié)目復(fù)用。系統(tǒng)前端可從衛(wèi)星和地面發(fā)射獲得信號(hào)，在終端需要電纜機(jī)頂盒。 9三、有線數(shù)字電視系統(tǒng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu) DVBC（Digital Video BroadcastCable）即有線數(shù)字視頻廣播，它是由前端系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、用戶終端三大部分組成，其中，前端系統(tǒng)是整個(gè)有線數(shù)字電視系統(tǒng)的核心，網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，用戶終端是實(shí)現(xiàn)最終的結(jié)果。101前端系統(tǒng) 前端系統(tǒng)是有線電視網(wǎng)絡(luò)的信息源、交換中心，其地位和作用是不言而喻的，而今天的數(shù)字電視前端包含的內(nèi)容卻更加廣泛。數(shù)字電視的前端系統(tǒng)一般由數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)、視頻服務(wù)器、編解碼器、復(fù)用器、QAM調(diào)制器、各種管理服務(wù)器以及控制網(wǎng)絡(luò)部分等設(shè)備組成。數(shù)字電視前端系統(tǒng)

6、一般可分為四個(gè)主要部分，即信號(hào)輸入部分、信號(hào)處理部分、信號(hào)輸出部分和系統(tǒng)管理部分，每一個(gè)部分都有其特定的功能，最終組成完整的數(shù)字電視前端。11 （1）信號(hào)輸入部分 數(shù)字有線電視前端的輸入部分，接收來自不同網(wǎng)絡(luò)的許多節(jié)目，如衛(wèi)星、開路接收等各種接入方式，也有的是本地的模擬電視節(jié)目經(jīng)編碼壓縮以及視頻服務(wù)器形成的。所以信號(hào)輸入端接收設(shè)備的種類要比輸出端調(diào)制設(shè)備的種類多。而且，它們接收傳輸信號(hào)的格式和控制方式不相同,應(yīng)將它們轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式送入信號(hào)處理部分。12 數(shù)字衛(wèi)星接收應(yīng)選用帶ASI標(biāo)準(zhǔn)基帶數(shù)字信號(hào)傳輸接口的綜合IRD（符合MPEG-2DVB標(biāo)準(zhǔn)）數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)。這就保證了與各種設(shè)備之間，以及與

7、其它公司的設(shè)備之間的相互連接性。 視頻服務(wù)器主要有存儲(chǔ)系統(tǒng)和建立在這之上的各種控制器管理系統(tǒng)組成，其目的是實(shí)現(xiàn)壓縮媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及按請(qǐng)求進(jìn)行媒體信息的檢索和傳輸。視頻服務(wù)器與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器在很多方面有顯著不同，需要解決許多問題，來支持各種功能的實(shí)現(xiàn)。13 （2）信號(hào)處理部分 信號(hào)處理部分包括：解擾、復(fù)用、SI處理等，它是數(shù)字前端的核心。在這部分主要完成的是對(duì)所有節(jié)目進(jìn)行解擾、截取、復(fù)用等處理。服務(wù)信息隨時(shí)更新，以保證正確地引導(dǎo)機(jī)頂盒的正常工作，并且所有的應(yīng)用數(shù)據(jù)均能正確地插入。在模擬前端中，若要增加一套節(jié)目上，只需簡(jiǎn)單地將一臺(tái)接收機(jī)與一個(gè)調(diào)制器相連接就可以了；在數(shù)字前端中，增加一套節(jié)目是以

8、虛擬方式進(jìn)行的，該節(jié)目是被加到某個(gè)復(fù)用器中，至于在整個(gè)通路中的什么地方加入的并不重要，機(jī)頂盒會(huì)自動(dòng)地用每個(gè)傳輸流的SI服務(wù)信息找到它。另外，信號(hào)處理部分的管理，必須采用集成的管理系統(tǒng)，在所有的前端處理部分，均以ASI作為標(biāo)準(zhǔn)接口，這樣以后就能容易地增加任何廠商所提供的設(shè)備，具有良好的兼容性。14 傳輸流解擾器可以是基于嵌入的內(nèi)置解擾，也可以是開放標(biāo)準(zhǔn)的，象DVB的公共界面（CI）或美國的Open Cable標(biāo)準(zhǔn)。在這兩種標(biāo)準(zhǔn)中，那些與某種CA系統(tǒng)有關(guān)的特定因素都與機(jī)頂盒的合用部分無關(guān)，而是放在可插取的PCMPIA卡上。這種TS解擾技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是，能很容易改變CA系統(tǒng)，并無須變換完全的解擾設(shè)備

9、。 在數(shù)字前端，備份是必要的。一般在數(shù)字電視系統(tǒng)中的備份可按所接收節(jié)目的重要性來考慮。重要的部份可以采用1：1自動(dòng)切換的熱備份。其它部位可用n：1自動(dòng)切換備份滿足系統(tǒng)的可靠性。這樣既滿足了系統(tǒng)備份的要求，又節(jié)約系統(tǒng)的投資成本。15 復(fù)用是數(shù)字前端中的一個(gè)重要組成部分。它將所有接收到的信號(hào)以多個(gè)ASI傳輸流的方式加到復(fù)用器的輸入，再將所需要的節(jié)目從傳輸流中提取，然后再將提取的所有節(jié)目建立一個(gè)新的TS傳輸流，再加上附加信息以便引導(dǎo)機(jī)頂盒的正常接收和解碼。復(fù)用處理可以重新組織與更新他所取得節(jié)目的服務(wù)信息（SI）。復(fù)用的另一重要特點(diǎn)是，能讓輸出傳輸流自動(dòng)跟隨輸入信號(hào)的諸多變化，及時(shí)地將這些變化反映到輸

10、出的傳輸流中去。16 服務(wù)信息SI表與節(jié)目特定信息PSI表對(duì)機(jī)頂盒正常工作是很關(guān)鍵的，那些僅與它們所在的傳輸流有關(guān)的表稱為“現(xiàn)行表”，復(fù)用器重建傳輸流時(shí)對(duì)“現(xiàn)行表”進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，而那些在同一網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)其它傳輸流信息的表，則必須由其它設(shè)備處理，同時(shí)這些設(shè)備應(yīng)能與系統(tǒng)中所有的復(fù)用器進(jìn)行通信。只有這樣，所有的表才能在所有的傳輸流中保持一致。另外，EPG發(fā)生器也很重要、用該發(fā)生器可以建立與排序那些EPG（電子節(jié)目表）所需數(shù)據(jù)的表。它對(duì)機(jī)頂盒的使用是必不可少的。17 （3）信號(hào)輸出部分 信號(hào)輸出部分得到已經(jīng)處理的信息后，把它變成傳輸網(wǎng)絡(luò)所需的信號(hào)格式，典型的64QAM調(diào)制器用于有線電視網(wǎng)。在調(diào)制器的使用

11、中，對(duì)輸出電平和頻率的設(shè)置調(diào)試非常重要。18 在整個(gè)有線電視前端系統(tǒng)的信號(hào)輸出部分，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)是混合輸出的。數(shù)字有線電視的64QAM調(diào)制，具有類似雙邊帶的特征，它們的峰值功率和平均功率是不同的，根據(jù)計(jì)算和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，通常數(shù)字調(diào)制器的輸出電平比模擬調(diào)制器的輸出電平低10dB。另外，前端模擬與模擬相鄰頻道、數(shù)字與數(shù)字相鄰頻道之間電平差不要超過土0.5dBV。 由于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式不同，因此它們的輸出頻率的設(shè)置也有所不同。模擬電視調(diào)制器的頻率是按圖像載波頻率設(shè)置的，而數(shù)字電視調(diào)制器的頻率要按照該頻道的中心頻率來設(shè)置。19 （4）系統(tǒng)管理部分 系統(tǒng)管理部分的各種管理服務(wù)器主要完成一

12、些用戶信息管理和計(jì)費(fèi)工作，以及影視材料的管理工作和安全保密等，控制網(wǎng)絡(luò)部分主要完成各種服務(wù)器中的各種信息傳遞工作及后臺(tái)的影視材料和數(shù)據(jù)的交換。 系統(tǒng)管理必須能實(shí)時(shí)地了解前端輸入和輸出的工作狀態(tài)能夠監(jiān)視輸入信號(hào)和輸出信號(hào)及所需節(jié)目的有無和質(zhì)量。所有的設(shè)備之間都是用DVBASI作為基帶數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)倪B接，并可使用任何基于SNMP的管理系統(tǒng)。對(duì)于CA有關(guān)的功能，應(yīng)采用公共界面和DVB同密標(biāo)準(zhǔn)。202網(wǎng)絡(luò)部分 有線電視HFC(光纖同軸電纜混合網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)一般有星型結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)和星樹型混合結(jié)構(gòu)、以及兩級(jí)光鏈路級(jí)聯(lián)的雙星型結(jié)構(gòu)。 早期的HFC網(wǎng)一般均采用星型、樹型結(jié)構(gòu)或星樹型混合結(jié)構(gòu)。它只有一個(gè)前

13、端，把所有信號(hào)都由前端通過光纖和同軸電纜向下輻射，即集中式HFC網(wǎng)絡(luò)。21 目前，國際、國內(nèi)普遍采用的是兩級(jí)光鏈路級(jí)聯(lián)的雙星型結(jié)構(gòu)。它是由總前端和分前端通過一級(jí)光鏈路采用1550nm光發(fā)射機(jī)以雙星型光纖結(jié)構(gòu)環(huán)型路由的方式組成的物理環(huán)型自愈網(wǎng)，二級(jí)光鏈路利用1310nm光發(fā)射機(jī)以星型光纖結(jié)構(gòu)，將信號(hào)送到各光節(jié)點(diǎn)，然后進(jìn)入電纜分配系統(tǒng)，形成完整的HFC網(wǎng)絡(luò)。即分布式HFC網(wǎng)絡(luò)。22 實(shí)踐證明只要有線電視網(wǎng)絡(luò)符合系統(tǒng)指標(biāo)，不管是哪一類網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)、單向還是雙向網(wǎng)，都能傳輸DVBC數(shù)字有線電視信號(hào)，它們的區(qū)別只不過是哪一種拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)的可靠性、性能指標(biāo)和拓展性更好，這當(dāng)然是分布式HFC網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)榉植际紿

14、FC網(wǎng)絡(luò)有完整的冗余保護(hù)體系，所以它有較高的可靠性和良好的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，更重要的是它有良好的拓展性，其總前端和分布式的各個(gè)分前端，可以分布式安裝交互式數(shù)字電視的視頻服務(wù)器，它能有效地克服因交互式數(shù)字電視所產(chǎn)生的視頻服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，為開展交互式數(shù)字電視提供了良好的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。233用戶終端 數(shù)字機(jī)頂盒（STB）不僅是用戶終端，還是網(wǎng)絡(luò)終端，它利用有線電視網(wǎng)絡(luò)作為傳輸平臺(tái)，電視機(jī)作為用戶終端，它能使模擬電視機(jī)從被動(dòng)接收模擬電視轉(zhuǎn)向交互式數(shù)字電視，使用戶享受數(shù)字電視、數(shù)據(jù)廣播等全方位的信息服務(wù)。24 數(shù)字機(jī)頂盒的基本功能是接收數(shù)字電視廣播節(jié)目，同時(shí)具有所有廣播和交互式多媒體應(yīng)用功能，包括：（1）電

15、子節(jié)目指南（EPG）：它為用戶提供一種容易使用、界面友好、可以快速訪問想看節(jié)目的方式，用戶可以通過該功能看到一個(gè)或多個(gè)頻道甚至所有頻道上近期將播放的電視節(jié)目。（2）高速數(shù)據(jù)廣播：它能為用戶提供股市行情、票務(wù)信息、電子報(bào)紙、熱門網(wǎng)站等各種信息。（3）軟件在線升級(jí)：它可看成是數(shù)據(jù)廣播的應(yīng)用之一。數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器按DVB數(shù)據(jù)廣播標(biāo)準(zhǔn)將升級(jí)軟件廣播下來，機(jī)頂盒能識(shí)別該軟件的版本號(hào)，在版本不同時(shí)接收該軟件，并對(duì)保存在存儲(chǔ)器中的軟件進(jìn)行更新。 25 （4）因特網(wǎng)接入和電子郵件：數(shù)字機(jī)頂盒可通過內(nèi)置的電纜調(diào)制解調(diào)器方便地實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入功能。用戶可以通過機(jī)頂盒內(nèi)置的瀏覽器上網(wǎng)，發(fā)送電子郵件。同時(shí)機(jī)頂盒也可以提供

16、各種接口與PC相連,使用PC接入因特網(wǎng)。（5）有條件接收：有條件接收的核心是加擾和加密，數(shù)字機(jī)頂盒應(yīng)具有解擾和解密功能。26四、有線數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn) （1）圖像傳輸質(zhì)量較高，距離遠(yuǎn)。模擬電視圖像信號(hào)在傳輸過程中，要受到傳輸信道特性（幅頻特性、微分增益、微分相位特性）和噪聲干擾等的影響，質(zhì)量不高，而且經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換傳輸，通道特性和噪聲干擾等影響積累，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的進(jìn)一步下降，而這些影響對(duì)于數(shù)字電視信號(hào)來說，有些是不存在的。數(shù)字電視信號(hào)在傳輸過程中，多次中繼（或復(fù)制）后不會(huì)發(fā)生干擾和噪聲的積累，同時(shí)可采用糾錯(cuò)編碼技術(shù)，收端圖像質(zhì)量較好，基本保持與發(fā)端一致，且傳輸距離不受限制。27 （2）頻道資源利用率

17、高。頻譜資源是重要的國家資源，模擬電視的頻譜資源有限，一套模擬電視節(jié)目要占用36MHz帶寬的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，占用8MHz的地面電視廣播和有線電視頻帶。而數(shù)字電視采用壓縮編碼技術(shù)，在36MHz的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中傳送5套SDTV節(jié)目，顯示清晰度約400線，在一個(gè)8MHz頻道內(nèi)傳送4套以上的SDTV節(jié)目。28 （3）提供全新的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)字電視通信中可以互不干擾地同時(shí)傳送文字、數(shù)據(jù)、語音、靜止圖像等多種數(shù)字信息。數(shù)字電視網(wǎng)可與電腦網(wǎng)、電信網(wǎng)互連互通，不僅使信息源更為豐富，還可以增加用戶與各種信息源之間的交互性，實(shí)現(xiàn)用戶自由點(diǎn)播節(jié)目、電子商務(wù)、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上教學(xué)、網(wǎng)上醫(yī)療、網(wǎng)上游戲等多種高速數(shù)

18、據(jù)業(yè)務(wù)（在8MHz帶寬內(nèi)采用64QAM調(diào)制，可以達(dá)到約3238Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸率）。29 （4）信號(hào)穩(wěn)定可靠，設(shè)備維護(hù)、使用簡(jiǎn)單。模擬電視信號(hào)數(shù)字化后，信號(hào)以二進(jìn)制碼的形式出現(xiàn)，它只有“0”和“1”兩種狀態(tài)，二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)不受電源波動(dòng)、器件非線性的影響，所以信號(hào)能保持穩(wěn)定、可靠。處理數(shù)字信號(hào)可采用大規(guī)模集成電路，可降低設(shè)備的功耗，減少體積，提高設(shè)備的可靠性。同時(shí)數(shù)字化設(shè)備不需調(diào)節(jié)，維護(hù)簡(jiǎn)單，使用方便。30 （5）節(jié)省發(fā)送功率，覆蓋范圍廣。數(shù)字電視發(fā)射設(shè)備在相同覆蓋服務(wù)區(qū)所需平均功率，比模擬電視發(fā)射設(shè)備的峰值功率要低一個(gè)數(shù)量級(jí)，比如模擬MMDS接收電平最低為56db，而數(shù)字MMDS在64QAM調(diào)制下接收電平僅為39db，所以數(shù)字電視發(fā)射設(shè)備的覆蓋范圍比模擬電視相同功率的發(fā)射設(shè)備的覆蓋范圍大幾倍。 31 （6）靈活友好的人機(jī)界面。靈活和實(shí)用的人機(jī)交互界面，便于普通群眾操作，除顯示設(shè)備外，容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成而大規(guī)模生產(chǎn)，價(jià)格低廉便于推廣普及。32 （7）易于實(shí)現(xiàn)條件接收。數(shù)字電視信號(hào)容易進(jìn)行加密