數(shù)字電視平臺(tái)建設(shè)淺析

數(shù)字電視平臺(tái)建設(shè)淺析摘要：本文簡要介紹了建立數(shù)字電視平臺(tái)的必要性，著重從數(shù)字電視系統(tǒng)的組成等角度闡述數(shù)字電視平臺(tái)的建設(shè)，同時(shí)對(duì)數(shù)字傳輸?shù)幕靖拍罴右越榻B以供讀者參考。關(guān)鍵詞：數(shù)字電視數(shù)字傳輸平臺(tái)組成編碼QAM隨著技術(shù)的進(jìn)步和信息化程度的提高，基于傳統(tǒng)模擬電視廣播方式的不足已日益凸現(xiàn)：由于頻率資源的限制，增加更多模擬節(jié)目的難度越來越大，而運(yùn)營維護(hù)的成本則越來越高；原有基于視頻節(jié)目的技術(shù)體制使得傳統(tǒng)有線電視網(wǎng)絡(luò)提供其他內(nèi)容服務(wù)的可能幾乎沒有，這與廣播電視作為人們獲得大量信息的最直接渠道和用戶最多載體的角色極不適應(yīng)。而解決這些問題當(dāng)前最便捷的方式就是建設(shè)數(shù)字電視（DTV，DigitalTelevision）平臺(tái)，這一新興產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為繼電信引爆IT之后的又一大“熱點(diǎn)”。目前，有線電視實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的條件已經(jīng)基本具備。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、通信等領(lǐng)域相互融合，從而形成全新的、龐大的數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)。數(shù)字電視會(huì)給電視觀眾帶來更多的選擇空間，最直接而且最先感受到的就是節(jié)目內(nèi)容的增加，數(shù)字電視可以使原有線電視分配網(wǎng)傳送的頻道容量從幾十套增加到幾百套；服務(wù)領(lǐng)域的擴(kuò)展，使得用戶不但可以收看收聽豐富多彩的廣播電視節(jié)目，而且可以獲得大量的多媒體信息；技術(shù)體制的革命，使傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)可靠性得到了保證，用戶不但可以看到DVD般清晰的電視圖像，享受到極佳的音響效果，而且可以由單向傳輸?shù)诫p向互動(dòng)，獲得大量數(shù)據(jù)信息；服務(wù)內(nèi)容和技術(shù)體制的變革，必將對(duì)管理體系的不斷完善提出更高的要求。因此，數(shù)字電視在為用戶提供更多專業(yè)化、個(gè)性化服務(wù)內(nèi)容的同時(shí)，也必將對(duì)廣播電視的技術(shù)體系、管理體系的沿革帶來深遠(yuǎn)的影響。數(shù)字電視是從模擬電視發(fā)展而來的，雖繼承了原有命名，但其內(nèi)涵已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電視本身。數(shù)字電視的真正意義在于，數(shù)字電視系統(tǒng)將成為一個(gè)數(shù)字信號(hào)傳輸平臺(tái)，不僅使整個(gè)電視節(jié)目制作和傳輸質(zhì)量得到顯著改善，信道資源利用率大大提高，還可以提供其他增值業(yè)務(wù)，如數(shù)據(jù)廣播、電視購物、電子商務(wù)、軟件下載、視頻點(diǎn)播等，使傳統(tǒng)的廣播電視媒體從形態(tài)、內(nèi)容到服務(wù)方式發(fā)生革命性的改變，為“三網(wǎng)融合”提供技術(shù)上的可能性。一、數(shù)字傳輸在介紹數(shù)字電視平臺(tái)以前，有必要對(duì)數(shù)字傳輸?shù)南嚓P(guān)知識(shí)說明一下：1.數(shù)字傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：（1）抗干擾能力強(qiáng)、無噪聲積累。由于數(shù)字信號(hào)的幅值為有限個(gè)離散值(通常取兩個(gè)幅值)，在傳輸過程中雖然也受到噪聲的干擾，但當(dāng)信噪比惡化到一定程度時(shí)，即可在適當(dāng)?shù)木嚯x采用判決再生的方法，還原成沒有噪聲干擾的和原發(fā)送端一樣的數(shù)字是廣播電視節(jié)目，而是包含視頻、數(shù)據(jù)（甚至可以擴(kuò)展到語音）在內(nèi)的多種信息，各種信息的復(fù)用、調(diào)制等環(huán)節(jié)采用了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)以實(shí)現(xiàn)新的功能。當(dāng)然，用戶終端的接收方式也有相應(yīng)的改變。數(shù)字電視采用了許多新技術(shù)，其中信源編碼/解碼、傳輸復(fù)用、信道編碼/解碼、調(diào)制/解調(diào)、中間件（軟件平臺(tái)）、條件接收（CA）包括大屏幕顯示技術(shù)是其技術(shù)核心。由于數(shù)字電視平臺(tái)前端部分與模擬平臺(tái)差異較大，本節(jié)對(duì)數(shù)字電視前端系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹。數(shù)字電視系統(tǒng)前端一般可分為四個(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。設(shè)備一般由數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)、適配器、編/解碼器、復(fù)用器、QAM調(diào)制器、各種管理服務(wù)器以及網(wǎng)管控制部分等組成。1、信號(hào)輸入部分（信號(hào)源）數(shù)字有線電視前端輸入部分，包括利用數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)接收的數(shù)字電視節(jié)目TS流，部分較難獲得數(shù)字信號(hào)源的模擬電視節(jié)目經(jīng)編碼壓縮形成的MPEG-Ⅱ流（多為本地節(jié)目和非主流傳輸協(xié)議或私家協(xié)議的DS3信號(hào)等）和可以獲得并利用的其他基本碼流如DS3等。由于信號(hào)格式和控制方式不盡相同，應(yīng)將它們轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一格式后送入信號(hào)處理部分。①衛(wèi)星接收采用接收與解碼為一體的帶有TS輸出的數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)（IR=D），將衛(wèi)星數(shù)字電視信號(hào)接收下來，直接進(jìn)行QPSK解調(diào)經(jīng)接收機(jī)ASI接口輸出的符合MPEG-Ⅱ編碼的TS流。②來自數(shù)字式通信干線的傳輸流省廣播電視SDH骨干網(wǎng)中傳輸有部分包含數(shù)字電視節(jié)目的DS3數(shù)據(jù)流，可利用適配器轉(zhuǎn)換為MPEG-Ⅱ編碼的TS流；但由于DS3在進(jìn)行SDH復(fù)用前其基本碼流可能對(duì)應(yīng)不同的協(xié)議甚至進(jìn)行過加密處理，接收時(shí)應(yīng)加以區(qū)別。③難以獲得數(shù)字信號(hào)源的模擬電視A/V信號(hào)對(duì)于難以獲得數(shù)字信號(hào)源的模擬電視節(jié)目需要對(duì)A/V信號(hào)進(jìn)行MPEG-Ⅱ編碼。2、信號(hào)處理部分信號(hào)處理部分包括：傳輸碼流（TS）的監(jiān)視、解擾、復(fù)用與業(yè)務(wù)信息處理等，是數(shù)字前端的核心。這部分主要完成的是對(duì)所有節(jié)目進(jìn)行截取、復(fù)用、加擾等處理。復(fù)用是數(shù)字前端系統(tǒng)的重要組成部分。信號(hào)源TS流（傳輸流）中一般復(fù)用有多個(gè)PS流（節(jié)目流），包括所需的節(jié)目與不需要的節(jié)目，例如我們通過澳門衛(wèi)視數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)輸出的TS流中就包含6套節(jié)目即至少6個(gè)PS流，而我們只需要其中的兩路。完成PS流在TS流中選擇、過濾、提取等處理就需要復(fù)用器；復(fù)用器還有一個(gè)作用，就是將提取的所有PS流重新組成一個(gè)新的TS傳輸流，同時(shí)附加相關(guān)字節(jié)以便引導(dǎo)機(jī)頂盒的正常接收和解碼?？傊?，復(fù)用處理用于重新組織并更新它所取得節(jié)目的服務(wù)信息（SI），檢查與分析TS傳輸流誤碼率并加以糾正，同時(shí)對(duì)所有傳輸流進(jìn)行比特率的分析與測量，從而保證既充分利用比特率，又不超過輸出的最大比特率而造成碼流溢出。復(fù)用可分為一般復(fù)用和統(tǒng)計(jì)復(fù)用。一般復(fù)用即將多個(gè)TS流輸入?yún)R總成一個(gè)比特率更高的TS流輸出，不改變?cè)璗S流中所含節(jié)目信息的比特率，數(shù)字電視平臺(tái)復(fù)用器多采用此方法。而統(tǒng)計(jì)復(fù)用則可分析各輸入節(jié)目的具體情況，按需分配，使有限的比特率能盡可能合理的在所有的節(jié)目間進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，以達(dá)到壓縮總比特率而盡量不影響節(jié)目質(zhì)量的目的。衛(wèi)星數(shù)字信號(hào)傳輸中為提高帶寬利用率多采用此方法。這樣就帶來一個(gè)問題：如果一個(gè)復(fù)用器提取的通過TS流中，同時(shí)有多路節(jié)目比特率較大，很有可能就會(huì)造成復(fù)用器輸出碼流溢出，表現(xiàn)在圖象上為至少有一套節(jié)目會(huì)出現(xiàn)馬賽克甚至黑屏。因此，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)將比特率較大的節(jié)目與比特率較小的節(jié)目相互“搭配”，分別輸入不同的復(fù)用器，這樣可以有效避免或盡量減少碼流溢出。服務(wù)信息（SI）表與節(jié)目特定信息（PSI）表對(duì)機(jī)頂盒正確接收十分關(guān)鍵。僅與相應(yīng)節(jié)目或信息所在的傳輸流有關(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，PCR校正，PID、AID重新映射也是復(fù)用器操作中的重要環(huán)節(jié)。EPG（電子節(jié)目指南）是數(shù)字電視的重要組成部分，它是在TS流中插入符合DVB標(biāo)準(zhǔn)定義的SI信息，從而使機(jī)頂盒（SetTopBox）可以從TS流中提取節(jié)目列表和節(jié)目參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商如果能有效利用它，可能會(huì)帶來巨大商機(jī)。3、加擾機(jī)加擾機(jī)主要完成對(duì)TS流的加密，使沒有被授權(quán)的用戶終端不能正確接收。它一般由CA系統(tǒng)（條件接收：ConditionalAccess）采用軟件方式實(shí)現(xiàn)對(duì)TS流的加擾，并將密鑰信息附加在TS流中，供機(jī)頂盒正確解擾。通常，我們把原始的真實(shí)數(shù)據(jù)序列施加變換的過程稱為加密，并把加密前的真實(shí)數(shù)據(jù)序列稱為明文，加密后的數(shù)據(jù)序列稱為密文，從密文變換為明文的過程稱為解密，同時(shí)把變換過程中使用的參數(shù)叫做密鑰。密碼體系的安全性必須只依賴于密鑰的保密性，而不僅依賴于加密/解密算法的保密性，以便使攻擊者（黑客）在僅知道加密/解密算法的情況下還不足以破譯密文。CA系統(tǒng)為數(shù)字電視實(shí)現(xiàn)有償服務(wù)提供技術(shù)支持，它與SMS（用戶管理系統(tǒng)）相輔相成，共同完成對(duì)用戶的授權(quán)和管理。4、信號(hào)輸出部分加擾機(jī)輸出的含有EPG、CA等信息的TS流輸入64QAM調(diào)制器，轉(zhuǎn)換為適合在同軸電纜或HFC中傳輸?shù)纳漕l信號(hào)，然后進(jìn)入混合器，混合器總輸出進(jìn)入相應(yīng)的單元后送入有線電