1.有線數字電視基礎知識

1、1有線數字電視基礎知識金塔電視臺有線電視中心2006.11.202伴隨著電視廣播的全面數字化，傳統(tǒng)的電視媒體將在技術、功能上逐步與信息、通信領域的其它手段相互融合，從而形成全新的、龐大的數字電視產業(yè)。這一新興產業(yè)已經引起廣泛的關注，各發(fā)達國家根據自己的國情，已分別制定出由模擬電視向數字電視過渡的方案和產業(yè)目標。數字電視被各國視為新世紀的戰(zhàn)略技術。數字電視成了繼電信引爆IT之后的又一大“熱點”。3目前美、歐、日的數字電視產業(yè)已經啟動，其模

2、式各不相同。美國數字電視產業(yè)模式的主要特征是：大力推廣數字高清晰度電視業(yè)務，以強制措施主推地面廣播，衛(wèi)星、有線傳輸同步跟進。英國模式的主要特點是：只推標清電視業(yè)務，同時采用衛(wèi)星、地面、有線傳輸手段全方位覆蓋，但對地面廣播似有重點傾斜。日本模式的特點是：通過衛(wèi)星覆蓋推廣高清電視業(yè)務，地面廣播進度較慢。4我國數字電視產業(yè)發(fā)展采取何種模式，將對產業(yè)化進程和市場啟動產生重要影響，大多數認為：我國的數字電視市場啟動應“以有線為主要傳輸手段，通過高

3、清帶動產業(yè)發(fā)展，以衛(wèi)星解決邊遠覆蓋”。5一、有線電視系統(tǒng)的組成（1）信號源和機房設備。（2）前端設備。（3）傳輸網絡。（4）分配網絡。（5）用戶終端。6二、有線數字電視的標準目前，美國、歐洲和日本各自形成三種不同的數字電視標準。美國的標準是ATSC（先進電視制式委員會）；歐洲的標準是DVB（數字視頻廣播）；日本的標準是ISDB（綜合業(yè)務數字廣播）。DVB數字廣播傳輸系統(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。它們分別對應的

4、DVB標準為DVBS、DVBC、DVBT等。2001年國家廣電總局已頒布行業(yè)標準：《有線數字電視廣播信道編碼和調制規(guī)范》，該標準等同于DVBC標準。行標的制訂有利于我國有線數字電視的推進。7DVB標準提供了一套完整的、適用于不同媒介的數字電視廣播系統(tǒng)規(guī)范。DVB選定ISO／IECMPEG—2標準作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，對信源編碼進行了統(tǒng)一，隨后對MPEG—2碼流進行打包形成傳輸流（TS），進行多個傳輸流復用，最后通過衛(wèi)星、有線電視

5、及開路電視等不同媒介傳輸方式進行傳輸。DVB標準的核心是：系統(tǒng)采用MPEG壓縮的音頻、視頻及數據格式作為數據源；系統(tǒng)采用公共MPEG—2傳輸流（TS）復用方式；系統(tǒng)采用公共的用于描述廣播節(jié)目的系統(tǒng)業(yè)務信息用（SI）；系統(tǒng)的第一級信道編碼采用RS前向糾錯編碼保護；調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。8DVBC（ETS300429）數字有線廣播電視系統(tǒng)標準以有線電視網作為傳輸介質，應用

6、范圍廣。它具有16、32、64、256QAM等多種方式。采用64QAM正交調幅調制時，一個PAL通道的傳送碼率為41.34Mbs，還可供多套節(jié)目復用。系統(tǒng)前端可從衛(wèi)星和地面發(fā)射獲得信號，在終端需要電纜機頂盒。9三、有線數字電視系統(tǒng)平臺的結構DVB—C（DigitalVideoBroadcast—Cable）即有線數字視頻廣播，它是由前端系統(tǒng)、網絡系統(tǒng)、用戶終端三大部分組成，其中，前端系統(tǒng)是整個有線數字電視系統(tǒng)的核心，網絡是系統(tǒng)的基礎平臺

7、，用戶終端是實現最終的結果。101前端系統(tǒng)前端系統(tǒng)是有線電視網絡的信息源、交換中心，其地位和作用是不言而喻的，而今天的數字電視前端包含的內容卻更加廣泛。數字電視的前端系統(tǒng)一般由數字衛(wèi)星接收機、視頻服務器、編解碼器、復用器、QAM調制器、各種管理服務器以及控制網絡部分等設備組成。數字電視前端系統(tǒng)一般可分為四個主要部分，即信號輸入部分、信號處理部分、信號輸出部分和系統(tǒng)管理部分，每一個部分都有其特定的功能，最終組成完整的數字電視前端。11（1

8、）信號輸入部分數字有線電視前端的輸入部分，接收來自不同網絡的許多節(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)目經編碼壓縮以及視頻服務器形成的。所以信號輸入端接收設備的種類要比輸出端調制設備的種類多。而且，它們接收傳輸信號的格式和控制方式不相同應將它們轉換為統(tǒng)一的格式送入信號處理部分。12數字衛(wèi)星接收應選用帶ASI標準基帶數字信號傳輸接口的綜合IRD（符合MPEG2／DVB標準）數字衛(wèi)星接收機。這就保證了與各種設備之間，

9、以及與其它公司的設備之間的相互連接性。視頻服務器主要有存儲系統(tǒng)和建立在這之上的各種控制器管理系統(tǒng)組成，其目的是實現壓縮媒體數據的存儲以及按請求進行媒體信息的檢索和傳輸。視頻服務器與傳統(tǒng)的數據服務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現。13（2）信號處理部分信號處理部分包括：解擾、復用、SI處理等，它是數字前端的核心。在這部分主要完成的是對所有節(jié)目進行解擾、截取、復用等處理。服務信息隨時更新，以保證正確地引導機頂盒

10、的正常工作，并且所有的應用數據均能正確地插入。在模擬前端中，若要增加一套節(jié)目上，只需簡單地將一臺接收機與一個調制器相連接就可以了；在數字前端中，增加一套節(jié)目是以虛擬方式進行的，該節(jié)目是被加到某個復用器中，至于在整個通路中的什么地方加入的并不重要，機頂盒會自動地用每個傳輸流的SI服務信息找到它。另外，信號處理部分的管理，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作為標準接口，這樣以后就能容易地增加任何廠商所提供的設備，具有良

11、好的兼容性。14傳輸流解擾器可以是基于嵌入的內置解擾，也可以是開放標準的，象DVB的公共界面（CI）或美國的OpenCable標準。在這兩種標準中，那些與某種CA系統(tǒng)有關的特定因素都與機頂盒的合用部分無關，而是放在可插／取的PCMPIA卡上。這種TS解擾技術的最大優(yōu)點是，能很容易改變CA系統(tǒng)，并無須變換完全的解擾設備。在數字前端，備份是必要的。一般在數字電視系統(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自動切換的熱備

12、份。其它部位可用n：1自動切換備份滿足系統(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復用是數字前端中的一個重要組成部分。它將所有接收到的信號以多個ASI傳輸流的方式加到復用器的輸入，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)目建立一個新的TS傳輸流，再加上附加信息以便引導機頂盒的正常接收和解碼。復用處理可以重新組織與更新他所取得節(jié)目的服務信息（SI）。復用的另一重要特點是，能讓輸出傳輸流自動跟隨輸入信號的

13、諸多變化，及時地將這些變化反映到輸出的傳輸流中去。16服務信息SI表與節(jié)目特定信息PSI表對機頂盒正常工作是很關鍵的，那些僅與它們所在的傳輸流有關的表稱為“現行表”，復用器重建傳輸流時對“現行表”進行實時處理，而那些在同一網絡中有關其它傳輸流信息的表，則必須由其它設備處理，同時這些設備應能與系統(tǒng)中所有的復用器進行通信。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

14、表）所需數據的表。它對機頂盒的使用是必不可少的。17（3）信號輸出部分信號輸出部分得到已經處理的信息后，把它變成傳輸網絡所需的信號格式，典型的64QAM調制器用于有線電視網。在調制器的使用中，對輸出電平和頻率的設置調試非常重要。18在整個有線電視前端系統(tǒng)的信號輸出部分，模擬信號和數字信號是混合輸出的。數字有線電視的64QAM調制，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，根據計算和實踐的經驗，通常數字調制器的輸出電平比模擬

15、調制器的輸出電平低10dB。另外，前端模擬與模擬相鄰頻道、數字與數字相鄰頻道之間電平差不要超過土0.5dBμV。由于模擬信號和數字信號的調制方式不同，因此它們的輸出頻率的設置也有所不同。模擬電視調制器的頻率是按圖像載波頻率設置的，而數字電視調制器的頻率要按照該頻道的中心頻率來設置。19（4）系統(tǒng)管理部分系統(tǒng)管理部分的各種管理服務器主要完成一些用戶信息管理和計費工作，以及影視材料的管理工作和安全保密等，控制網絡部分主要完成各種服務器中的各

16、種信息傳遞工作及后臺的影視材料和數據的交換。系統(tǒng)管理必須能實時地了解前端輸入和輸出的工作狀態(tài)能夠監(jiān)視輸入信號和輸出信號及所需節(jié)目的有無和質量。所有的設備之間都是用DVB—ASI作為基帶數字信號傳輸的連接，并可使用任何基于SNMP的管理系統(tǒng)。對于CA有關的功能，應采用公共界面和DVB同密標準。202網絡部分有線電視HFC(光纖同軸電纜混合網)網絡的拓樸結構一般有星型結構、樹型結構和星樹型混合結構、以及兩級光鏈路級聯(lián)的雙星型結構。早期的HF

17、C網一般均采用星型、樹型結構或星樹型混合結構。它只有一個前端，把所有信號都由前端通過光纖和同軸電纜向下輻射，即集中式HFC網絡。21目前，國際、國內普遍采用的是兩級光鏈路級聯(lián)的雙星型結構。它是由總前端和分前端通過一級光鏈路采用1550nm光發(fā)射機以雙星型光纖結構環(huán)型路由的方式組成的物理環(huán)型自愈網，二級光鏈路利用1310nm光發(fā)射機以星型光纖結構，將信號送到各光節(jié)點，然后進入電纜分配系統(tǒng)，形成完整的HFC網絡。即分布式HFC網絡。22實踐

18、證明只要有線電視網絡符合系統(tǒng)指標，不管是哪一類網絡的拓樸結構、單向還是雙向網，都能傳輸DVB—C數字有線電視信號，它們的區(qū)別只不過是哪一種拓補結構的可靠性、性能指標和拓展性更好，這當然是分布式HFC網絡。因為分布式HFC網絡有完整的冗余保護體系，所以它有較高的可靠性和良好的網絡性能指標，更重要的是它有良好的拓展性，其總前端和分布式的各個分前端，可以分布式安裝交互式數字電視的視頻服務器，它能有效地克服因交互式數字電視所產生的視頻服務器和網

19、絡的瓶頸，為開展交互式數字電視提供了良好的網絡平臺。233用戶終端數字機頂盒（STB）不僅是用戶終端，還是網絡終端，它利用有線電視網絡作為傳輸平臺，電視機作為用戶終端，它能使模擬電視機從被動接收模擬電視轉向交互式數字電視，使用戶享受數字電視、數據廣播等全方位的信息服務。24數字機頂盒的基本功能是接收數字電視廣播節(jié)目，同時具有所有廣播和交互式多媒體應用功能，包括：（1）電子節(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

20、問想看節(jié)目的方式，用戶可以通過該功能看到一個或多個頻道甚至所有頻道上近期將播放的電視節(jié)目。（2）高速數據廣播：它能為用戶提供股市行情、票務信息、電子報紙、熱門網站等各種信息。（3）軟件在線升級：它可看成是數據廣播的應用之一。數據廣播服務器按DVB數據廣播標準將升級軟件廣播下來，機頂盒能識別該軟件的版本號，在版本不同時接收該軟件，并對保存在存儲器中的軟件進行更新。25（4）因特網接入和電子郵件：數字機頂盒可通過內置的電纜調制解調器方便地實

21、現因特網接入功能。用戶可以通過機頂盒內置的瀏覽器上網，發(fā)送電子郵件。同時機頂盒也可以提供各種接口與PC相連使用PC接入因特網。（5）有條件接收：有條件接收的核心是加擾和加密，數字機頂盒應具有解擾和解密功能。26四、有線數字電視的優(yōu)點（1）圖像傳輸質量較高，距離遠。模擬電視圖像信號在傳輸過程中，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，質量不高，而且經過多次轉換傳輸，通道特性和噪聲干擾等影響積累，導致圖像質

22、量的進一步下降，而這些影響對于數字電視信號來說，有些是不存在的。數字電視信號在傳輸過程中，多次中繼（或復制）后不會發(fā)生干擾和噪聲的積累，同時可采用糾錯編碼技術，收端圖像質量較好，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)星轉發(fā)器，占用8MHz的地面電視廣播和有線電視頻帶。而數字電視采用壓縮編碼技術，在36MHz的衛(wèi)星轉發(fā)器

23、中傳送5套SDTV節(jié)目，顯示清晰度約400線，在一個8MHz頻道內傳送4套以上的SDTV節(jié)目。28（3）提供全新的業(yè)務，實現高速數據傳輸。在數字電視通信中可以互不干擾地同時傳送文字、數據、語音、靜止圖像等多種數字信息。數字電視網可與電腦網、電信網互連互通，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，實現用戶自由點播節(jié)目、電子商務、網上購物、網上教學、網上醫(yī)療、網上游戲等多種高速數據業(yè)務（在8MHz帶寬內采用64QAM調

24、制，可以達到約32~38Mbits的數據傳輸率）。29（4）信號穩(wěn)定可靠，設備維護、使用簡單。模擬電視信號數字化后，信號以二進制碼的形式出現，它只有“0”和“1”兩種狀態(tài)，二進制數字信號不受電源波動、器件非線性的影響，所以信號能保持穩(wěn)定、可靠。處理數字信號可采用大規(guī)模集成電路，可降低設備的功耗，減少體積，提高設備的可靠性。同時數字化設備不需調節(jié)，維護簡單，使用方便。30（5）節(jié)省發(fā)送功率，覆蓋范圍廣。數字電視發(fā)射設備在相同覆蓋服務區(qū)所需

25、平均功率，比模擬電視發(fā)射設備的峰值功率要低一個數量級，比如模擬MMDS接收電平最低為56db，而數字MMDS在64QAM調制下接收電平僅為39db，所以數字電視發(fā)射設備的覆蓋范圍比模擬電視相同功率的發(fā)射設備的覆蓋范圍大幾倍。31（6）靈活友好的人機界面。靈活和實用的人機交互界面，便于普通群眾操作，除顯示設備外，容易實現系統(tǒng)集成而大規(guī)模生產，價格低廉便于推廣普及。32（7）易于實現條件接收。數字電視信號容易進行加密加擾，有利信息安全，便于

26、實現付費電視、視頻點播及交互式電視。33國家廣電總局當前的基本策略是：“要加大數字有線電視標準宣傳貫徹力度，推進有線數字化進程”。也就是說，我國的數字電視應用將首先從有線電視數字化著手，有線網將成為我國發(fā)展數字電視的重要基礎。數字電視的發(fā)展可以給有線電視網絡帶來很多的新業(yè)務。我們應抓住機遇，利用有線電視網絡，構建有線數字電視多業(yè)務系統(tǒng)。使用數字傳輸技術(如DVBC)，完成有線電視網絡從模擬到數字的升級改造，不僅保留了模擬有線電視網的基本