有線電視技術(shù)07

1、第七章第七章 現(xiàn)代現(xiàn)代CATV技術(shù)技術(shù)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)有線電視的加擾和解擾技術(shù)有線電視的加擾和解擾技術(shù)雙向有線電視系統(tǒng)雙向有線電視系統(tǒng) 交互電視網(wǎng)交互電視網(wǎng) 隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，有線電視網(wǎng)由傳統(tǒng)的同軸電纜向光纜電視網(wǎng)過渡。但目前光纖到家（FTTH Fiber To The Home）成本太高，因此通常采用主干線傳輸用光纖、分配網(wǎng)絡(luò)用同軸電纜，即光纖同軸電纜混合網(wǎng)絡(luò)（Hybrid Fiber Coax ,即 HFC）。基于HFC的有線電視網(wǎng)具有頻帶寬、傳輸節(jié)目套數(shù)多、圖像質(zhì)量好、可擴(kuò)展多種業(yè)務(wù)等方面的優(yōu)勢，將從只播送廣播電視向綜合業(yè)務(wù)發(fā)展，既有廣播電視又有付費(fèi)電視、節(jié)目點(diǎn)播、電話、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

2、業(yè)務(wù)。因此，今后有線電視網(wǎng)朝著多功能有線電視網(wǎng)、電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)“三網(wǎng)合一”的寬帶雙向綜合服務(wù)網(wǎng)的方向發(fā)展，成為信息化社會(huì)的重要組成部分。 第一節(jié)第一節(jié) 有線電視的加擾和解擾技術(shù)有線電視的加擾和解擾技術(shù)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，廣大電視觀眾的欣賞水平和要求不斷提高，電視臺(tái)需要擴(kuò)展多種業(yè)務(wù)（如：遠(yuǎn)程教育、視頻點(diǎn)播、數(shù)字電視、綜合信息服務(wù)等），不斷更新技術(shù)裝備，“付費(fèi)電視”是解決這一問題的方法 一、付費(fèi)電視一、付費(fèi)電視 付費(fèi)電視是指在有線電視系統(tǒng)中應(yīng)用“加密”技術(shù)，用戶交了錢才能收看的電視。也就是有線電視發(fā)送端對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行技術(shù)處理（即加密）后傳送，用戶與電視臺(tái)簽訂合同繳費(fèi)后使用解擾器才能收看節(jié)目。（如圖7

3、-1） 有線電視“加擾”是CATV系統(tǒng)的發(fā)送端改變標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)的特性，以防止非授權(quán)用戶接收到清晰的圖像和伴音。所謂“解擾”就是利用解擾器將“加擾”電視信號(hào)還原為標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)，而授權(quán)用戶安裝上解擾器便可收看加擾電視節(jié)目。 二、有線電視信號(hào)加擾和解擾技術(shù)二、有線電視信號(hào)加擾和解擾技術(shù) 1.視頻倒相方式這種方式是把圖像信號(hào)的相位顛倒以后進(jìn)行傳送。正常的電視信號(hào)波形和加擾后的波形對(duì)比如圖7-2。未經(jīng)解擾收到的圖像是黑白反轉(zhuǎn)，亮的地方變暗，暗的地方變亮，故不能顯示出正常的圖像。這種方式解擾時(shí)只要將被顛倒的視頻信號(hào)倒過來即可。 2.疊加干擾波方式 這種方式是把正弦波或方波信號(hào)作為干擾信號(hào)疊加到視頻信號(hào)上，

4、對(duì)圖象信號(hào)起干擾作用。如：將與行同步信號(hào)頻率相同的正弦波疊加到視頻信號(hào)上，從而使圖像信號(hào)幅度超過行同步信號(hào)幅度，如圖7-3 所示。這樣，用戶接收時(shí)電視機(jī)的同步分離電路無法分離出正常的同步信號(hào)，產(chǎn)生行不同步，不能正常收看。其解擾方法是在解擾器中加入一個(gè)幅度合適、相位與加擾波相反的信號(hào)，將視頻信號(hào)還原至未加擾時(shí)的正常情況，使電視機(jī)能分離出行同步信號(hào)就能正常收看圖像。 3.同步代換同步代換是目前用得較多的視頻加擾方法，它是將視頻信號(hào)中的行同步或幀同步脈沖信號(hào)用非標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)波形代換。如圖7-4，用數(shù)據(jù)副載波代替原同步信號(hào)，同步信號(hào)包含在數(shù)據(jù)副載波中。解擾時(shí)可采用數(shù)據(jù)解調(diào)器解調(diào)出同步信號(hào)，使圖像同步。

5、4.行掃描順序攪亂方式這種方式是攪亂行掃描線的排列順序，使接收端的行順序和發(fā)送端不同序。電視的每一場圖像都是由575條水平掃描線組成，按順序自上而下排列，若使其在屏幕中的上下位置發(fā)生變動(dòng)，破壞畫面正常組合就可以實(shí)現(xiàn)加擾。如圖7-5。 解擾時(shí)，解擾器將接收到的視頻信號(hào)先轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，以一行為單位存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)。由前端授權(quán)系統(tǒng)將授權(quán)信息按地址送到解擾器的權(quán)利參數(shù)解碼器。解擾器收到授權(quán)信息后恢復(fù)原電視信號(hào)行順序，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成模擬電視信號(hào)，濾除雜波完成解擾，這樣授權(quán)用戶可以正常收看。 5.行切割分段交替位置方式加擾時(shí)將每一行掃描線分成8段，使用二進(jìn)制編碼，發(fā)送時(shí)將編碼順序。如圖7-6所示。解擾時(shí)由

6、前端授權(quán)系統(tǒng)將授權(quán)信息通知解擾器，解擾器從存儲(chǔ)器中取出相應(yīng)線段還原為原行線段的排列順序，從而完成解擾，用戶就能正常收看以上是現(xiàn)階段常用的幾種基本加擾方法，而數(shù)字壓縮的全數(shù)字加解擾技術(shù)是一種更新的、具有巨大發(fā)展前途的新技術(shù)。在衛(wèi)星電視廣播中，既有加擾又具有節(jié)約轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量的作用，應(yīng)用于有線電視的數(shù)字電視傳輸和加解擾方面具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。數(shù)字壓縮的全數(shù)字加解擾技術(shù)的特點(diǎn)如下：（1）數(shù)字壓縮具有信號(hào)質(zhì)量好，無失真積累、易加擾、功耗低、多功能等優(yōu)點(diǎn)。VOD、HDTV等方面都提出了數(shù)字壓縮問題，而衛(wèi)星傳送 1 套模擬電視節(jié)目的帶寬就可以傳送10套數(shù)字電視節(jié)目，而適合運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)據(jù)壓縮的國際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2為數(shù)

7、字壓縮提供了技術(shù)保證，現(xiàn)階段應(yīng)用于CATV系統(tǒng)的成本也較低了。（2）CATV系統(tǒng)中使用數(shù)字壓縮加解擾技術(shù)是CATV加解擾技術(shù)的飛躍，具有破譯難度大，授權(quán)密碼隱匿性好的特點(diǎn)。 三有線電視加解擾系統(tǒng)的應(yīng)用三有線電視加解擾系統(tǒng)的應(yīng)用1.可尋址加解擾系統(tǒng)可尋址付費(fèi)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)尋址技術(shù)與電視信號(hào)加密技術(shù)，具有性能可靠、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。（1）實(shí)現(xiàn)的功能 1）計(jì)算機(jī)尋址控制； 2）通過可尋址分支、分配器（智能分支、分配器）尋址并控制每 個(gè)用戶端信號(hào)的開關(guān)； 3）用戶管理，即對(duì)用戶資料和收費(fèi)進(jìn)行管理。 （2）系統(tǒng)組成如圖7-7所示 （3）基本工作原理尋址及收費(fèi)系統(tǒng)基于中文Windows98（或更高版本）操作

8、平臺(tái)，集可尋址用戶收費(fèi)管理系統(tǒng)，CATV可尋址監(jiān)控系統(tǒng)，用戶地址編碼軟件為一體，將收費(fèi)信息處理后加密，形成尋址掃描信號(hào)，經(jīng)Rs232通信口輸送至FSK上下行數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器。FSK上下行數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器將尋址掃描信號(hào)調(diào)制到一定頻率，由前端混合器送入HFC網(wǎng)絡(luò)，最后由可尋址掃描信號(hào)處理后，控制每個(gè)用戶端信號(hào)開關(guān)，從而達(dá)到有償服務(wù)的目的。在用戶端由可尋址分支分配器中的CPU檢測出用戶電平，然后由內(nèi)置上行調(diào)制解調(diào)器制成上行信號(hào)傳回有線電視前端，使前端得到回傳信息。這種系統(tǒng)對(duì)未繳費(fèi)用戶有多種控制方式： 1）電平衰減方式，射頻電平衰減30 40dB； 2）電視圖像加擾；3）暫時(shí)或臨時(shí)授權(quán)。 2. 不可尋址加

9、解擾系統(tǒng) 這種系統(tǒng)是通過一張信息卡達(dá)到加解擾的目的，用戶的收費(fèi)頻道、交費(fèi)金額、每個(gè)頻道的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)及加密等情況記錄在一張卡上，已付費(fèi)用戶將卡插入解擾器，即可正常收看。若所交費(fèi)用用完就無法正常收視，只有重新交費(fèi)后才能繼續(xù)收看。 （1）系統(tǒng)組成如圖7-8： （2）基本工作原理由系統(tǒng)組成框圖可知，節(jié)目源信號(hào)先送入加擾系統(tǒng)進(jìn)行加擾。加擾系統(tǒng)由加擾器、加擾指令發(fā)生器和計(jì)算機(jī)組成（如圖7-9），在計(jì)算機(jī)控制下，加擾指令發(fā)生器發(fā)出的加擾指令對(duì)加擾器中的視頻信號(hào)進(jìn)行加擾處理。加擾器輸出的加擾視頻信號(hào)與在場逆程中傳送的加擾指令一起送入鄰頻調(diào)制器，經(jīng)調(diào)制后輸出。 加擾電視信號(hào)的解擾通過解擾器和信息卡完成。在場逆程中

10、傳送的加擾指令送入解擾器后進(jìn)行處理，與信息卡送來的信息比較。若用戶已交費(fèi)，發(fā)出解擾指令，使加擾視頻信號(hào)還原，用戶正常收看；用戶未交費(fèi)，解擾器不發(fā)出解擾指令，用戶無法正常收看。 （3）.特點(diǎn) 不可尋址加解擾系統(tǒng)具有安全性高、成本低、收視率統(tǒng)計(jì)方便等特點(diǎn)。 第二節(jié)第二節(jié) 雙向有線電視系統(tǒng)雙向有線電視系統(tǒng)近幾年來，有線電視迅猛發(fā)展，容量、規(guī)模和功能越來越完近幾年來，有線電視迅猛發(fā)展，容量、規(guī)模和功能越來越完善，給用戶帶來更多的服務(wù)內(nèi)容，善，給用戶帶來更多的服務(wù)內(nèi)容，CATV傳輸技術(shù)也由單向傳輸技術(shù)也由單向傳輸向雙向傳輸發(fā)展。傳輸向雙向傳輸發(fā)展。 一、雙向有線電視系統(tǒng)1.雙向有線電視的概念所謂雙向有線

11、電視是指可以滿足用戶提出的雙向通信服務(wù)的要求。具有靈活多樣，功能齊全的特點(diǎn)。雙向有線電視用戶既接收有線電視信號(hào)，也可以把用戶自己連接到網(wǎng)絡(luò)上，用戶的信息可以傳給其它用戶或前端。 2.雙向有線電視傳輸信息信內(nèi)容：（1）電視圖像和聲音的上傳和下傳；（2）計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)通信；（3）付費(fèi)電視及收視調(diào)查；（4）家庭電子購物等；（5）股市信息、新聞圖片等。 二、雙向有線電視系統(tǒng)組成雙向有線電視系統(tǒng)如圖7-10所示，通常把前端傳向用戶的信號(hào)叫下行信號(hào)，把用戶端傳向前端的信號(hào)叫上行信號(hào)。雙向傳輸?shù)年P(guān)鍵是如何把上行、下行信號(hào)相分離，一般采用以下三種方式： 1空間分割方式如圖7-11所示，它用現(xiàn)兩條獨(dú)立的傳輸線來分

12、別傳輸下行信號(hào)和上行信號(hào)，因此上、下行信號(hào)在空間上互不相干，故稱空間分離方式。若采用光纜取用其中一芯作為傳送上行信號(hào)是非常簡便的。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡單，分路傳輸不存在上、下行信號(hào)的相互干擾。 2時(shí)間分割方式利用時(shí)分復(fù)用方式，如圖7-12。 這種技術(shù)將上、下行信號(hào)分離，即把系統(tǒng)傳輸信號(hào)劃分為若干時(shí)段，分時(shí)交替?zhèn)魉蜕闲泻拖滦行盘?hào)。下行傳輸時(shí)，開關(guān)1和2閉合，而開關(guān)3和4 打開；上行傳輸時(shí)，開關(guān)1和2打開，而開關(guān)3和4 閉合。 3頻率分割方式 這是常采用的方式，規(guī)定：5 30MHz為上行信號(hào)傳輸頻段，48 800MHz為下行信號(hào)傳輸頻段，因此低通濾波器對(duì)上行信號(hào)是暢通的，對(duì)下行信號(hào)是阻塞的，高通

13、濾波器則反之，通下行阻上行。高、低通濾波器的頻率特性起到上、下行信號(hào)雙向傳輸與分離的作用。如圖813所示。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡單成熟。 第三節(jié)第三節(jié) 交互電視網(wǎng)交互電視網(wǎng)一、一、 交互電視網(wǎng)的概念交互電視網(wǎng)的概念 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅速發(fā)展，目前交互式電視與多媒體技術(shù)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。交互式有線電視包括點(diǎn)播電視（VOD）和全交互電視。視頻點(diǎn)播使人們?cè)诩依锛纯牲c(diǎn)播他們想看的電影、文藝節(jié)目等，而全交互電視實(shí)際上是對(duì)稱雙工通信方式，信息中心能及時(shí)對(duì)用戶隨時(shí)提出的要求進(jìn)行應(yīng)答。信息包括文字、數(shù)據(jù)、聲音、圖像等，例如電子購物、銀行服務(wù)、多媒體教學(xué)等。交互電視（Interactive- Televis

14、ion ，簡稱ITV）迅速成為信息高速公路中最熱門的話題之一，它改變?nèi)藗儽粍?dòng)接收電視信息的傳統(tǒng)方式，是一種受用戶控制的電視技術(shù)，建立在“選擇權(quán)在用戶”這一新觀念上，屬于無碟化影視系統(tǒng)。 二、交互電視系統(tǒng)組成二、交互電視系統(tǒng)組成 由傳輸網(wǎng)絡(luò)、多媒體計(jì)算機(jī)、節(jié)目存儲(chǔ)裝置和控制裝置等設(shè)備組成。在用戶家中只需一臺(tái)電視機(jī)和一個(gè)點(diǎn)播器（遙控器）如圖7-14所示。 顯然，用戶可隨時(shí)查詢系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的節(jié)目，從中選擇自己所需內(nèi)容，并可指定時(shí)間播放，可進(jìn)行選擇、取消、開始、停止、暫停、快進(jìn)、倒退、預(yù)鑒、收費(fèi)顯示等操作。 三、功能三、功能1、影視點(diǎn)播2、TV節(jié)目列表用戶可以選擇安排的節(jié)目，通過節(jié)目列表進(jìn)一步查詢其它

15、信息（如：演員、制作、時(shí)間等）。3、卡拉OK服務(wù)用戶位于不同地方，都能從服務(wù)提供者給出的目錄中選擇歌曲，并可自由控制音量高低或節(jié)奏快慢。4、遠(yuǎn)程購物（或稱電子購物）用戶可以在家中查閱商品目錄，訂購商品。 5、新聞點(diǎn)播用戶可選擇新聞?lì)悇e（國際新聞、國內(nèi)新聞、天氣預(yù)報(bào)、體育新聞等）。6、游戲7、Internet訪問可使用互聯(lián)網(wǎng)信息，享受Internet 提供的服務(wù)，例如發(fā)送電子郵件、訪問網(wǎng)站、下載文件、以電視機(jī)作為顯示設(shè)備。8、其它服務(wù)還有一些其它服務(wù)，如會(huì)議信息、醫(yī)療支援、行政業(yè)務(wù)、訂票等等。 四、系統(tǒng)工作原理四、系統(tǒng)工作原理在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)真正的交互電視系統(tǒng)可以分為以下5個(gè)子系統(tǒng)，如圖7-1

16、5所示。 1、節(jié)目源數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)它提供系統(tǒng)所需內(nèi)容，包括：圖像、聲音、交互式視頻（如教育、游戲等）、新聞等，既可在用戶電視上顯示 / 播放，也可以通過計(jì)算機(jī)回放。使用數(shù)據(jù)壓縮使有限空間存儲(chǔ)更多信息。目前使用的壓縮技術(shù)主要有：Intel/IBM DVI,可視電話會(huì)議電視的H-261標(biāo)準(zhǔn)、VCD/DVD的MPEG標(biāo)準(zhǔn)等。 2、交互電視節(jié)目服務(wù)系統(tǒng)它由一組服務(wù)器構(gòu)成，完成用戶提出的諸如應(yīng)用服務(wù)、網(wǎng)關(guān)服務(wù)、流服務(wù)、文件服務(wù)、下載服務(wù)等。3、用戶端系統(tǒng)主要指用戶端，即機(jī)頂盒或具有視頻回放功能的臺(tái)式計(jì)算機(jī)。機(jī)頂盒完成數(shù)字信號(hào)的解壓和返回信號(hào)的處理。 4、用戶管理系統(tǒng)完成加密和記賬，對(duì)用戶資料進(jìn)行管理。5、

17、傳輸系統(tǒng)保證各系統(tǒng)信息的傳輸，包括音頻、視頻、控制信息的傳輸。傳輸系統(tǒng)包括雙絞線（如電話線）、同軸電纜、光纜、衛(wèi)星和微波網(wǎng)絡(luò)等。由于交互電視對(duì)實(shí)時(shí)性有很高的要求，融現(xiàn)代通信技術(shù)與多媒體計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的ATM是一種快速數(shù)據(jù)分組交換技術(shù)，具有較好效果。 五、視頻點(diǎn)播五、視頻點(diǎn)播視頻點(diǎn)播（Video on Demand）是交互式電視業(yè)務(wù)中的一種，也叫“點(diǎn)播電視”或“自選電視”，依據(jù)系統(tǒng)對(duì)用戶響應(yīng)即時(shí)性不同可分為真點(diǎn)播電視（TVOD）和準(zhǔn)點(diǎn)播電視（NVOD）。1、真點(diǎn)播電視（TVOD）真點(diǎn)播電視（TVOD）系統(tǒng)對(duì)視頻服務(wù)器的處理能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬都有極高的要求，實(shí)際應(yīng)用較少。因?yàn)榭截愂墙?jīng)點(diǎn)到點(diǎn)連接方

18、式送給每一用戶的，十分龐大復(fù)雜的視頻服務(wù)器和寬帶交換網(wǎng)需要較高成本。它的最大特點(diǎn)是要求和電視交互的請(qǐng)求都能得到即時(shí)響應(yīng)。例如：下午6：00 9：00屬于峰期，有成百上千個(gè)請(qǐng)求達(dá)到同一部電影或電視片，且每個(gè)相差幾秒，這就意味著（TVOD）系統(tǒng)在一個(gè)給定時(shí)間（僅僅1S、2S）要能產(chǎn)生成百上千個(gè)流。這樣，系統(tǒng)成本太高的TVOD投入實(shí)際使用較少。 2、準(zhǔn)點(diǎn)播電視（NVOD）準(zhǔn)點(diǎn)播電視是TVOD的替代物，對(duì)用戶的響應(yīng)是非即時(shí)的，有一個(gè)短暫的延遲。它的特點(diǎn)是要求從選擇節(jié)目到發(fā)送節(jié)目有一個(gè)適當(dāng)、習(xí)慣的響應(yīng)時(shí)間。這個(gè)響應(yīng)時(shí)間間隔可以在幾秒至幾分鐘之間，在此時(shí)間間隔向用戶發(fā)送存儲(chǔ)資料、廣告等。從而減輕服務(wù)器的裝載，降低系統(tǒng)成本。 （1）NVOD系統(tǒng)分類：采用有線電視網(wǎng)下行，電話網(wǎng)上行的NVOD系統(tǒng)；通過ADSL技術(shù)，上、下行通道均采用電話網(wǎng)的NVOD系統(tǒng)；局域網(wǎng)（或Internet網(wǎng)）上