數(shù)字電視播送技術(shù)應(yīng)用科學(xué)應(yīng)用和開展概述

1、數(shù)字電視播送技術(shù)應(yīng)用科學(xué)應(yīng)用和開展概述2本節(jié)內(nèi)容數(shù)字電視傳輸小結(jié) 數(shù)字電視近階段開展IPTVEoC Ethernet over Cable數(shù)字電視播送未來展望3傳輸技術(shù)主要線索應(yīng)用需求 靈敏度C/N門限、SNR、脈沖單頻同播干擾信道特征時(shí)間選擇性、頻率選擇性效勞質(zhì)量數(shù)據(jù)率、實(shí)時(shí)性、多業(yè)務(wù)(用戶)復(fù)用對(duì)應(yīng)主要解決信道編碼信道估計(jì)和均衡幀結(jié)構(gòu)多天線MIMO技術(shù)幀結(jié)構(gòu)高階調(diào)制合理幀結(jié)構(gòu):導(dǎo)頻插入(時(shí)域訓(xùn)練序列和頻域?qū)ьl)信道估計(jì)和同步多業(yè)務(wù)復(fù)用多址(多用戶)復(fù)用方式、雙工方式4實(shí)例1 ATSC系統(tǒng)應(yīng)用需求 靈敏度C/N門限要低、和模擬同播要求抗各種干擾信道特征室外固定定向接收靜態(tài)短時(shí)延信道效勞質(zhì)量支

2、持HDTV對(duì)應(yīng)主要解決信道編碼 級(jí)聯(lián)RSTCM編碼，交織信道估計(jì)和均衡單載波判決反響均衡訓(xùn)練序列24ms插入一次高階調(diào)制8VSB，等效64QAM5實(shí)例2 DVB-T系統(tǒng)應(yīng)用需求 靈敏度，同ATSC信道特征室內(nèi)外的便攜固定接收動(dòng)態(tài)長時(shí)延信道單頻網(wǎng)應(yīng)用超長時(shí)延信道效勞質(zhì)量支持HDTV，分級(jí)接收對(duì)應(yīng)主要解決信道編碼 級(jí)聯(lián)RS卷積編碼，交織信道估計(jì)和均衡OFDM技術(shù)頻域分散導(dǎo)頻每四個(gè)OFDM符號(hào)循環(huán)一次高階調(diào)制64QAM和分級(jí)調(diào)制6實(shí)例3 車載移動(dòng)電視應(yīng)用需求 靈敏度比固定接收要求更低低增益接收天線信道特征大面積覆蓋幾十公里和移動(dòng)100Hz效勞質(zhì)量支持SDTV，分級(jí)接收DVB-T推薦使用2K模式+QP

3、SK+1/2編碼改進(jìn)信道估計(jì)算法(時(shí)域和頻域插值)多天線ISDB-T2k 和 4k 模式用于移動(dòng)業(yè)務(wù)DQPSK 調(diào)制可用于手持接收設(shè)備 (低功耗。可選的時(shí)間交織可提高效勞質(zhì)量。多天線7實(shí)例4 電視應(yīng)用需求 靈敏度比移動(dòng)接收要求更低更低增益接收天線信道特征大面積覆蓋幾十公里和移動(dòng)100Hz效勞質(zhì)量支持CIF或QCIF,節(jié)能, 節(jié)目切換時(shí)間, 支持多套 節(jié)目DVB-HMPE-FEC 靈敏度4K 模式和深交織 移動(dòng)性能 時(shí)間分片省電( 幀結(jié)構(gòu)) -節(jié)目切換慢(5秒)同步時(shí)間慢造成分片大ISDB-T僅使用1段頻譜(One-segment), 僅400K帶寬(靈敏度)節(jié)目切換快, 功耗大DQPSK 調(diào)制

4、低功耗8小結(jié)重點(diǎn)理解方案的幀結(jié)構(gòu)/信道估計(jì)(調(diào)制)/信道編碼OFDM 在眾多新制定的國際標(biāo)準(zhǔn)中得到采用，屬于能得到不斷開展和提高的新技術(shù), 具有廣闊的前景結(jié)合LDPC：COFDM結(jié)合多天線：MIMI-OFDM結(jié)合多用戶：OFDMA結(jié)合TDD雙工方式：TDD-OFDM9多址/多用戶復(fù)用方式FDMA：不同用戶分配到不同頻帶TDMA：不同用戶分配到不同時(shí)間片Time Slot30 kHzFDMAUser 1User 2User 3200 kHzTDMAUser 1User 2User 3使用帶寬使用帶寬可以結(jié)合OFDM來實(shí)現(xiàn)OFDMA10雙工方式下行鏈路和上行鏈路TDD、FDD雙工方式頻率分隔: 反

5、向信道或上行信道 Up-Link: 前向信道或下行信道 Down -Link FDD時(shí)間時(shí)間 TDDBTSMS11主要無線標(biāo)準(zhǔn)12802.16 系列標(biāo)準(zhǔn)13802.16dOFDM系統(tǒng)，使用256點(diǎn)FFTAlamouti空時(shí)分組碼，雙天線發(fā)射14802.16d OFDM模式幀結(jié)構(gòu)分為TDD和FDD結(jié)構(gòu)用戶占用不同BurstTDMA)每個(gè)Burst含有多個(gè)OFDM符號(hào) TDD 幀結(jié)構(gòu) FDD 幀結(jié)構(gòu)15802.16e OFDMA模式 幀結(jié)構(gòu) OFDMA 多址方案采用時(shí)間和頻率聯(lián)合的二維多址方案OFDM符號(hào)時(shí)間多址子載波頻域多址數(shù)字電視播送近期開展17電視系統(tǒng)的開展1950s 黑白地面電視播送196

6、0s 彩色電視播送1970s 有線電視系統(tǒng)1980s 衛(wèi)星電視系統(tǒng) (FM調(diào)制)1990s 第一代數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字衛(wèi)星電視如DVB-S數(shù)字有線電視如DVB-C, ATSC-16VSB)數(shù)字地面高清電視如DVB-T,ATSC,ISDB-T)2000s Cable modem電纜調(diào)制解調(diào)器, VoIP over Cable IPTV (VOD， VoIP， Internet，P2P，流媒體， QoS/QoE) 移動(dòng)電視 (通過 頻道、地面電視播送頻道、衛(wèi)星頻道) 寬帶無線移動(dòng)多媒體 (Wi-Max, 無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng), HSPA) 很多新技術(shù)融入到播送行業(yè)中18數(shù)字電視播送開展Network

7、s/ Affils1950sUHF1960sCable1980sDBS1995IPTV2000sDigital Cable1998InternetBroadbandVODWiFi3G多業(yè)務(wù) VOD點(diǎn)播 Internet19近期開展方向-融合多媒體播送和效勞支持移動(dòng)/手持設(shè)備的多媒體播送多種 電視標(biāo)準(zhǔn)3D-TV和多視角成像Multi-viewpointIPTV和Internet TV新一代地面、有線和衛(wèi)星播送系統(tǒng)DVB-S2/T2/C2ATSC2.0, ISDB-T2多業(yè)務(wù) VOD點(diǎn)播 Internet20IPTV21同時(shí)支持Internet & 視頻多媒體Internet視頻點(diǎn)播有線和衛(wèi)星信道

8、3G傳統(tǒng)播送網(wǎng)絡(luò)PCMobile PhoneTV 電視播送支持Internet連接的電視22Internet 連接和交互22+or+&23IPTV概念I(lǐng)PTVInternet Protocol Television俗稱交互式網(wǎng)絡(luò)電視。是利用寬帶網(wǎng)的根底設(shè)施，以家用電視機(jī)+網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒TVSTB、計(jì)算機(jī)pc、 等智能設(shè)備作為主要終端設(shè)備，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通訊等多種技術(shù)于一體，通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式效勞的嶄新技術(shù)。傳輸網(wǎng)絡(luò)形式多樣以太網(wǎng)、ADSL等3G、Wimax無線網(wǎng)有線Cable網(wǎng)絡(luò)廣電雙向網(wǎng)改造和 電視一樣屬于“三網(wǎng)融合的應(yīng)用目前國內(nèi)主要是電信和聯(lián)通在推

9、廣24IPTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖25IPTV特點(diǎn)改變了傳統(tǒng)的單向播送式的媒體傳播方式，用戶可以按需接收，實(shí)現(xiàn)用呼吁媒體內(nèi)容提供商的實(shí)時(shí)交互，從而更好地滿足用戶個(gè)性化需求。交互電視IPTV和數(shù)字電視之間既是競爭關(guān)系，又是互補(bǔ)關(guān)系從業(yè)務(wù)范圍和覆蓋的用戶群看，最終是互相競爭的可以將IPTV看成是數(shù)字電視的一種技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段數(shù)字電視側(cè)重播送，特別是高清晰度電視業(yè)務(wù)IPTV可以側(cè)重寬帶交互型多媒體業(yè)務(wù)，兩者有可能形成一定程度的業(yè)務(wù)互補(bǔ)局面26IPTV業(yè)務(wù)IPTV業(yè)務(wù)將以通信為導(dǎo)向的業(yè)務(wù)和以內(nèi)容為導(dǎo)向的業(yè)務(wù)緊密地聯(lián)系在一起，它可以提供的業(yè)務(wù)種類主要包括電視類業(yè)務(wù)、通信類業(yè)務(wù)，以及各種增值業(yè)務(wù)。 電視類效勞是指與電視

10、業(yè)務(wù)相關(guān)的效勞視頻點(diǎn)播VOD)直播電視時(shí)移電視Time-Shifted TV 通信類效勞主要是指基于IP的語音業(yè)務(wù)、即時(shí)通信效勞和電視短信等； 增值業(yè)務(wù)那么是指電視購物、互動(dòng)廣告和在線游戲等等。在IPTV開展初期，IPTV的業(yè)務(wù)主要以電視類效勞為主。 27IPTV的關(guān)鍵技術(shù)視頻編碼技術(shù)流媒體技術(shù)Streaming Media 內(nèi)容傳送技術(shù)CDN 組播技術(shù)281.視頻編碼技術(shù)(和地面播送相同 編碼技術(shù)是多媒體通信中使用的根本技術(shù)之一。多媒體通信的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是要傳輸?shù)男畔⒘糠浅４?，尤其是視頻數(shù)據(jù)，其編碼技術(shù)甚至?xí)谳^大程度上影響業(yè)務(wù)質(zhì)量，因此視頻編碼技術(shù)在IPTV中的地位非常重要。 目前，國內(nèi)

11、外已經(jīng)開展的IPTV業(yè)務(wù)根本上都是使用MPEG-2編碼方式。 目前的趨勢是，使用更加適合于流媒體系統(tǒng)的H.264/MPEG-4/AVS 292.流媒體技術(shù)Streaming Media 流媒體技術(shù)就是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放到網(wǎng)絡(luò)效勞器上，讓終端用戶能夠邊下載邊觀看，而不需要等到整個(gè)多媒體文件下載完成便可以即時(shí)觀看的技術(shù)。 303.內(nèi)容傳送技術(shù)CDN IPTV的業(yè)務(wù)主要包括單播業(yè)務(wù)和組播業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)流量非常大，因此需在寬帶城域網(wǎng)絡(luò)之上部署內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)CDN，經(jīng)過策略部署可以改善流媒體效勞質(zhì)量，并有效降低骨干網(wǎng)的壓力。 對(duì)用戶來說，通過CDN系統(tǒng)，得到響應(yīng)的時(shí)間被縮短，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定

12、性被提高，從而提高了網(wǎng)絡(luò)效勞的總體性能。314.組播技術(shù) 組播是一種允許一個(gè)或多個(gè)發(fā)送者組播源一次、同時(shí)發(fā)送單一數(shù)據(jù)包到多個(gè)接收者的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 組播源把數(shù)據(jù)包發(fā)送到特定組播組，而只有屬于該組播組的地址才能接收到數(shù)據(jù)包。在IPTV里，組播源往往僅有一個(gè)，即使用戶數(shù)量成倍增長，主干帶寬也不需要隨之增加，因?yàn)闊o論有多少個(gè)目標(biāo)地址，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的任何一條主干鏈路上只傳送單一視頻流，即所謂“一次發(fā)送，組內(nèi)播送。 32直接流媒體下載利用TV連接Internet分辨率已經(jīng)和PC顯示器相同交互信息和TV節(jié)目相關(guān)或者無關(guān)支持Internet連接的HDTV CES 202133交互信息和TV節(jié)目有關(guān)僅顯示本用戶關(guān)心

13、信息提供比賽相關(guān)信息，供觀眾隨時(shí)查看34廣電有線雙向改造EoCEthernet over Coax35EoC用于數(shù)字電視雙向化改造雙向化才能真正發(fā)揮數(shù)字電視優(yōu)勢2021年上半年，全國有線數(shù)字電視用戶數(shù)量已突破6500萬戶 數(shù)字電視轉(zhuǎn)換僅僅多增加了幾個(gè)頻道，收看電視的方式幾乎沒有改變雙向互動(dòng)是開展數(shù)字電視增值業(yè)務(wù)的前提雙向化提升廣電競爭能力，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合電信的IP電視在各大城市對(duì)用戶的爭奪十分劇烈沖擊廣電傳統(tǒng)業(yè)務(wù)雙向化提升廣電網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營管理能力網(wǎng)絡(luò)管理、運(yùn)營支撐都需要雙向網(wǎng)絡(luò)廣電提出下一代播送電視網(wǎng)NGB10年規(guī)劃2021年2021年以有線電視數(shù)字化和移動(dòng)多媒體播送電視為根底以自主創(chuàng)新的“高性能寬

14、帶信息網(wǎng) 技術(shù)為支撐主要特性是“全程全網(wǎng)、“互聯(lián)互通、“可管可控雙向化是前提36NGB雙向化演進(jìn)三個(gè)階段初級(jí)階段每戶接入帶寬到達(dá)210Mbps以網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為主，逐步開展增值業(yè)務(wù)系統(tǒng)吞吐率50200Mbps 中級(jí)階段每戶接入帶寬可到達(dá)2030Mbps，邁入NGB-EoC高帶寬時(shí)代，支持以高清視頻點(diǎn)播為標(biāo)志的高帶寬增值業(yè)務(wù)需求系統(tǒng)吞吐率 400600Mbps 高級(jí)階段每戶接入帶寬可到達(dá)100Mbps美國“100 million homes100Mbps connection方案實(shí)現(xiàn)NGB-EoC演進(jìn)的最終目標(biāo)系統(tǒng)吞吐率2Gbps 當(dāng)前主流ADSL的戶均物理帶寬為百KHz，戶均最大信息帶寬8MbpsN

15、GB演進(jìn)和“三網(wǎng)融合 開展的瓶頸是接入帶寬37寬帶接入技術(shù)分析 光纖到小區(qū)FTTZ光纖入戶FTTH光纖到樓FTTB主流的寬帶接入技術(shù)有線：HFC、FTTx 、 xDSL . 無線：3G、LAN、WiMax、衛(wèi)星.家庭寬帶方式業(yè)界已成為共識(shí)：光進(jìn)銅退光纖入戶FTTB+同軸電纜寬帶接入方案 目前滿足高清IPTV和NGB帶寬要求的最經(jīng)濟(jì)可行的接入方案 廣電已建成大量有線網(wǎng)絡(luò)可資使用，無需重復(fù)建設(shè)-擁有全世界最大同軸電纜接入網(wǎng)實(shí)際覆蓋的用戶數(shù)超過3億戶-擁有最密集的城域網(wǎng)光節(jié)點(diǎn)數(shù)每個(gè)光節(jié)點(diǎn)覆蓋的用戶不超過500戶 同軸電纜信道帶寬資源豐富、信道質(zhì)量高 -擁有最寬的戶均物理頻譜資源平均每戶8-10MHz

16、-信道質(zhì)量優(yōu)于電力線、 線和無線38EoC技術(shù)EoC基于FTTB+同軸電纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)最后100米寬帶接入EoC全稱“Ethernet over Coax基于同軸電纜來承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和其他各種綜合業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)有線電視網(wǎng)絡(luò)用戶寬帶接入 EoC技術(shù)方案包括基帶EoC和調(diào)制EoC基帶EoC無源EoC將以太網(wǎng)基帶信號(hào)直接在有線中傳輸調(diào)制EoC 有源EoC通過各種數(shù)字調(diào)制技術(shù)在有線中傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)調(diào)制EoC分為高頻調(diào)制EoC和低頻調(diào)制EoC兩類低頻EoC 2MHz65MHz HomePlug AV、HomePlug BPL、HomePNA方案高頻EoC 8001500MHz MOCA、Wi-Fi降頻方案

17、39EoC 應(yīng)用示意圖FTTB deviceEOCMaster modemRF INEther INRF OUTSPEoCmodemEoCmodemEoCmodemEoC by-passS PS P同軸同軸光纖40同軸電纜的頻率規(guī)劃41同軸電纜的頻率響應(yīng)42同軸電纜頻率特性低頻調(diào)制EoC信道優(yōu)勢是鏈路衰減低，覆蓋范圍大、對(duì)有線電視信號(hào)影響小低頻50MHz按每百米電纜衰減5dB計(jì)算，覆蓋范圍可達(dá)1300米頻譜資源有限，系統(tǒng)可擴(kuò)展性不高線路上低頻耦合噪聲大高頻調(diào)制EoC信道頻譜資源豐富，系統(tǒng)可擴(kuò)展性高線路干擾和外部噪聲耦合較小缺點(diǎn)是鏈路衰減大，尤其是1200MHz以上頻段，局部現(xiàn)有有線網(wǎng)絡(luò)需要更換

18、分支、分配器件高頻1000MHz按每百米電纜衰減15dB計(jì)算，覆蓋范圍為430米同軸分支器反射引起多徑，通道的特性類似于無線的環(huán)境43EoC已有標(biāo)準(zhǔn)MoCA，同軸電纜多媒體聯(lián)盟Multimedia over Coax Alliance的縮寫，制定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的標(biāo)準(zhǔn)；Wi-Fi聯(lián)盟無線局域網(wǎng)，該標(biāo)準(zhǔn)定義物理層和媒體訪問控制(MAC)標(biāo)準(zhǔn)；HomePNA是Home Phoneline Networking Alliance(家庭 線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟)的簡稱；HomePlug Powerline Alliance (家庭電力線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟)；HINOC高性能同軸電纜接入技術(shù)MOCA的簡化版 44EoC方

19、案技術(shù)參數(shù)1標(biāo)準(zhǔn)MOCAWi-Fi降頻HomePlug BPLHomePlug AVHomePNA 3.1(ITU-T G.9954)EoC類型高頻EoC高頻EoC低頻EoC低頻EoC低頻EoC工作頻段800MHz-1500MHz960MHz-1060MHz2MHz-62MHz5MHz-30MHz12MHz-44MHz/32MHz-64MHz信道帶寬50MHz40MHz28MHz25MHz32MHz系統(tǒng)吞吐率最大速率270Mbps實(shí)際約100Mbps最大速率108 Mbps實(shí)際約50Mbps最大速率200 Mbps最大速率200 Mbps實(shí)際約80Mbps最大速率320 Mbps45標(biāo)準(zhǔn)MOCAWi-Fi降頻HomePlug BPLHomePlug AVHomePNA調(diào)制方式OFDM子載波數(shù)量：256OFDM子載波數(shù)量：每頻道64或52個(gè)子載波OFDM（BPSK1024QAM）子載波數(shù)量：1024或896OFDM（BPSK1024QAM）子載波數(shù)量：1155個(gè)，