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1、张掖市数字电视基本构架及相关问题的思考摘要：本文介绍了数字电视的相关概念、特点，阐述了我市广电网络的现状以及发展前景。 关键词： 数字电视 EPG SDH传输平台 HFC网络 EOC技术 当前，我国正面临着从模拟电视向数字电视演进的变革。和通信领域以往所有模拟技术向数字技术演进历程一样，在用户需求和科学技术进步的巨大拉动下，数字电视技术日趋成熟，在不断为人们提供更高质量、更多功能、更个性化的音视频节目服务的同时，逐渐成为电视系统的主流。本文试图从系统的角度出发，简单分析我市数字电视系统构成的关键技术和系统发展趋势。一，我市广电网络发展概况 我市有线电视网络初始，是由当地广电部门自筹资金、各级政
2、府自主协助扶持建设的，带有一定公益事业性质的市场经济产物。总体上经历了公用天线系统和有线电视系统。至今具有生长自发性、系统分散性和资源局限性的特点。 二，我市有线电视数字化基本构架 在有线电视系统的发展阶段，我市充分借鉴先进技术，建成骨干SHD环网，构成了辐射各县的2.5G、155M、2M数据传输通道，可承载DS3、E1等码流传输。在市、县、乡各行政区域范围内建设有线电视管理部门，因地制宜地采用光纤、电缆、MMDS微波等传输技术传输模拟电视信号，覆盖用户25万户。目前网络整体正朝着大容量、数字化、双向多功能等方向发展。 三，我市数字电视构建整体思路数字电视是电视数字化和网络化后的产物。具体是指
3、从电视节目采集、制作、编辑、播出、传输、用户端接收、显示等全过程的数字化，换句话说就是系统所有过程信号全是由O、1组成的数字流。在此，只考虑播出和传输的数字化建设。利用我市广电现有SDH构建网络分配、控制中心，采用交换机模型,使用万兆核心传输设备组成一级光传输平台，以光信号方式将大量的节目及其信息内容在骨干传输网中交换。各县、区建立的二级传输平台从SDH端口经过DS3/ASI适配器转换，获得包括数字电视业务在内的多频道、多业务的复合大码流数字信号，经过相应的业务处理后，将信号送入本地HFC网络或无线数字网络传输数字电视节目，同时，由核心路由交换机提供业务拓展冗余和网络监测控制，并根据情况适时使
4、用EOC技术，以满足不同用户需求。1，前端设计 有线数字电视前端服务平台应满足同时提供数字视音频、数据广播和交互电视三大类业务的需求，并兼顾根据实际需求进行新业务的扩充，以获得新的利润增长点。我市数字前端平台的搭建上，应本着立足现有条件，高起点设计、循序渐进、兼顾各县业务开展的可持续发展和均衡发展原则，按照“由准动态到动态，由单向到双向”的步骤设计实施。 1.1设备资源分配： 根据实际情况，每个物理频道使用64QAM可调制的码率大小一般为38Mbps，去除2Mbps用来传输PSI/SI信息和ECM、EMM信息等。每路节目的码流大约为6M左右，由此可见，每个8MHz带宽的物理频道可传6套节目。
5、如首期共使用15个8MHZ模拟频道。具体的业务开展有：数字电视：提供60套视频节目，占用10个模拟频道。准视频点播：占用3个模拟频道。预留高清晰度数字电视：占用1个模拟频道。数据广播：占用1个模拟频道。主要实现设备由数字卫星码流接收机（信源接收）、节目复用器（解开TS流并对其重新进行压缩打包后进行下一步传输）、QAM调制器（进行帧交织、RS 编码及QAM 调制，输出适合HFC 网络传输的射频信号）、VOD点播系统和条件接收系统组成。1.2节目源类型：1）卫星数字电视节目：卫星传送的数字电视是数字电视平台重要的节目来源。这类节目源分为模拟和DVBS数字信号两类，调制方式为QPSK。在数字信号中有
6、一个码流一个频道或者一个大码流包含多个频道。数字信号码流中往往包含有原频道的服务信息及其他无关信息。例如：码流中包含有节目提供商的加密授权信息等。国内省市的上星节目，为节约资源大多会将本省市的调频广播打入数字信号码流中。对数字电视平台的接入要求：模拟信号要实时转换为数字信号；数字信号要过滤掉节目供应商的服务信息，区分开码流中各个频道，按照本地的实际需要，重新编辑、插入新的服务信息，将这些资源变为本地的内容。2）视频服务器输出数字信号：模拟转数字电视节目。目前，电视台储存的节目源有两种存放方式，一是以模拟方式记录存放，对这类信号必须转换为数字格式存储进视频服务器或实时转换为数字信号播出。二是将编
7、辑、编码、压缩好的待播数字节目储存在视频服务器上，由日程控制器按电子节目菜单或由视频点播控制服务器控制播出数字电视节目。它应能与媒体资产管理、硬盘节目存储、非线性编辑等系统实现节目数据交换。它输出的是包含多个节目的复合码流，在平台插入相关的服务信息。3）SDH节目传输：目前，广电总局及省局都已建立了骨干传输SDH网。节目运营商建立“影视信息资源库”、“影视超市”等方式，将海量信息资源通过各种合作关系以光信号方式骨干传输网中交换。这类码流一般以6个或8个频道为一组，其中包含节目供应商的服务信息。必须在送入本地网前，过滤掉这些信息，插入本地编辑、生成的服务信息。4）数据广播：数据广播节目的编辑采用
8、现行各类编辑软件，内容的控制及链接为专用的SML编辑软件，数据转换为SML格式，采用SML广播软件将存储在数据广播服务器内的I帧多媒体数据打包成传输流，由注入设备加载进复用器，以电视网站（阳光政务、外宣专网、社会服务等）形式播出。用户通过机顶盒在电视上类似电脑连接网站一样阅读电视网站信息。在整体平移阶段，还可以制作机顶盒使用方法，图文并茂地将数字电视的接收方法、服务内容、电视节目单及重点节目介绍给观众。5)扩展业务：通过加载拓展板卡和软件支持，配合网络设计提供的电视电话会议、互联网接入、远程教学、远程医疗、数据通讯、社区保安监控等多媒体信息服务。2，EPG系统 EPG是（Electronic
9、Program Guide的英文缩写）指电子节目菜单。数字电视所提供的各种业务的索引及导航都是通过 EPG系统来完成，主要作用就是系统的提供一个良好的导航机制。用户利用EPG提供的菜单，可以选择自己喜欢的组播频道；点播自己喜欢的视频节目；查找运营商提供的各类动态或静态的多媒体内容，不但方便用户更是数字电视的重要增值业务之一。据统计，EPG在美、欧等 数字电视发展较早的国家已得到了广泛的应用，成为数字电视的基本业务之一，在我国数字电视的各类业务中，EPG的点击率也是最高，并逐渐成为数字电视的重要标志一。实际上，EPG已成为观众进入数字电视的门户。EPG系统作为业务的门户系统，关键在于可以快速响应
10、各类操作，完成用户命令的解析和交互并将结果发回给用户，最终为用户消费提供指引。 2.1 EPG系统建设要求信息准确、全面，便于浏览与查询。EPG的数据源自DVB广播的SI信息(ETSI EN 300 468 V1.5.1标准)、流媒体/CDN系统媒体信息以及IPTV内容管理系统生成的媒体元信息等。EPG Server作为服务器端，STB作为客户端，STB的请求数据在URL中体现。EPG系统架构从应用划分上可以主要分为如下的模块：Web表现层、系统和业务逻辑层和应用服务层。Web表现层主要是与用户交互的表现，负责向用户展示交互界面和响应解析用户的请求，并能支持根据不同的用户属性下发相对应的EPG
11、用户界面。EPG系统和业务逻辑层是EPG的核心功能部分，主要完成系统的业务逻辑功能，包括用户的业务请求和管理节目元信息，负责和EPG的应用服务层以及和增值业务服务系统的接口。系统和业务逻辑层还与应用服务层配合，通过和内容管理系统/运营支撑系统/流媒体服务系统，主要完成用户的认证、计费、业务鉴权以及用户profile的缓存、机顶盒的配置和管理、用户Media Shelf管理等一系列的应用。在这种EPG系统架构下用户点播节目和选取频道时，其相应的信息也将会存入到EPG服务器上。用户可以通过机顶盒浏览EPG服务器上的网页，完成操作指南、价格查询、节目订购等操作，选择所需的电视频道和节目或感兴趣的电影
12、节目观看。实际工作中，也通常通过GPG系统的信息发布来完成某种经营策略，特别是数字电视整体平移初期，通过EPG发布大量相关信息，以达到顺利实施的目的。 2.2 EPG所需的基本信息由市局统一来提供，以保证机顶盒获取EPG基本信息时的兼容性，这样就会涉及六县区的问题：如果各个区县不建立自己的分前端系统，则不存在EPG信息整合的问题，机顶盒用户直接接收处理市网的EPG信息就可以了。如果区县想建立自己的前端系统，编排自己的节目，产生自己的EPG信息，那么就存在一个如何处理市干线EPG和本地自己的EPG问题。（1）通过机顶盒来实现 这是一种不用增加任何成本的方案，对传输的EPG信息内容也没有任何形式的
13、限制，只需对机顶盒的软件功能做一些简单的调整就可以实现。 具体做法是：在机顶盒上对增加市网节目和本地节目分别进行搜索的功能选项，在搜索市地网节目时，设置市网的基本频点，对网内的节目实行全网搜索，将节目单保存下来；对本地节目也采取同样的方法，只是基本频点和市网的基本频点肯定不能相同。当市网和区县网的节目都搜索完成以后，机顶盒据此组织出统一的菜单，用户在观看节目的过程中并没有感觉有其他网的存在。 下面以一个简单的示意图来进行描述。 从机顶盒方面来理解，有两个网络系统同时存在，要通过不同的频点分别进行区分，搜索节目和播放节目按照各自网提供的信息来完成。这样做，对机顶盒有一个要求，那就是必须具备分网搜
14、索的功能。（2）EPG信息直接透明播出 如果市网和本地网在物理频道上只播出当前频道的EPG信息，而不包含其他频道的EPG信息，主要是指SDT表table_id=0x42和EIT表当前/后续事件table_id=0x4E(不包括table_id=0x4F)、EIT表时间表事件table_id=0x500x5F(不包括table_id=0x606F)的情况，那么就可以将市网的EPG信息直接透明播出，本地自办的节目也只产生当前频道的EPG信息实行播出。 利用传输流协议转换器（如：TT6010）将本地网络的频道信息同时描述到NIT表里。对于机顶盒而言，只要符合DVB标准，都可以正确接收EPG信息，不需
15、要做任何特殊的修改。这种情况，在本地一定要有自己的EPG发生器，和市网的EPG发生器可以不是同一产品，但要求产生的EPG数据格式是一致的。（3）利用EPG发生器来实现 如果某地市网和本地网在物理频道上播出EPG信息，不仅包含当前物理频道的EPG信息，同时还包含其他物理频道的EPG信息，主要是指SDT表table_id=0x42（同时包括table_id=0x46）和EIT表当前/后续事件table_id=0x4E(同时包括table_id=0x4F)、EIT表时间表事件table_id=0x500x5F(同时包括table_id=0x606F)的情况，问题就相对复杂一些，这就要求对EPG信息进
16、行重新整合。 利用EPG发生器可以实现EPG信息的重新整合，也就是说可以将市网和本地网整合成一个网。干线网（省或市网）接入到EPG发生器里的ASI信号必须是干线网的EPG基本频点，也就是说在这个频点上有完整的干线网发布的EPG信息， EPG编辑器对本地的节目信息进行编辑，提供本地的EPG信息，产生的信息格式和干线网的EPG信息格式要保持一致。接入干线网信号的复用器要对原信号中的省EPG信息实行过滤，即过滤掉原有的SDT表和EIT表。EPG发生器对干线网和本地的EPG信息进行整合，也就是重新生成SDT表和EIT表，产生新的EPG信息。以本地EPG发生器产生的信息（新的SDT表和EIT表）为实际的
17、EPG内容，与节目复用后，产生MPTS进行播出。 采用这种方案要求每一个频道都配备一个复用器，其次要求EPG发生器必须能做到实时处理干线网的EPG信息，同时和本地的EPG信息进行整合复用。采用这种方法对于机顶盒没有什么特别的要求，但由于每个物理频道都要配备一个复用器，因此对区县台来讲，成本了增加许多。3 条件接收系统（CA） 条件接收就是对视频、音频和数据等信息加密、传输并为合法用户接收、解密的过程。采用某种方法将明文（可以是视频、音频和数据）变换为另一种不能被非授权者所理解的隐蔽信息的过程称为加密过程。明文经过加密过程的变换后所得的信息称为密文。加密变换的逆变换称为解密变换，解密变换把密文恢
18、复成原来的明文。 图加/解密系统模型数字电视条件接收系统CA(Conditional Access)从广义上讲包含条件接收和用户管理两部分。数字电视条件接收系统的应用，扩大了用户选择节目的自由度；同时，信息的空间上的传送（传输）和时间上的传送（存储）能够被精确控制，使得运营商能够对用户收到的信息进行准确管理。数字电视条件接收系统一般被认为是广播电视行业打破以广告为主要收入的单一经营理念，实现多元化经营收入的技术基础和有力工具。在一个系统中为了使运营商有更大的选择用户端机顶盒供应商的权力或兼容其它运营商的用户，往往采用同密的方式。同时对于CA系统（有条件接收系统）的选择，除了注意CA系统应该实现
19、的常见功能外，还要注意其对二级授权（或多级授权），分级管理的支持，对和其他厂家同密实现的支持。采用同密的方式，在存在多级运营商的体制下，为下一级运营商选择条件接收系统提供了更大的空间。缺点是占用了一定的信道容量。 同密系统是对前端而言的，而对用户端来说，可以采用多密的方式来接收不同加扰/加密系统的运营商的节目。 所谓多密是指在用户端的机顶盒中集成完全不同的两种或两种以上的解密/解扰系统，用于接收不同前端系统的节目。在机顶盒中公用的系统只有高频头，总线系统，视、音频解码等部分，成本较高，多采用PCMCIA卡来实现。 智能卡密钥体系和发卡体系 要实现干线加密节目的接入，首先需通过SDH适配器将DS
20、3信号转换为ASI信号；如果干线节目为加密节目，在进入复用器前应先通过专业解码器使之变为一路透明的TS流。可指定其中的两路节目实行解扰，并可以将其他未解扰节目共同输出。采用级联的方式又可以对剩余的未解扰的节目再次选择两路实行解扰。假定省网信号的一个频道里有6路加扰的数字节目，这样利用3个解码器的级联，就可以实现此路TS流全部节目的解扰。我市级数字电视信号在下传到区、县一级时，在CA区域发生器里，预先针对每个区县或镇单独存储一个特定的数据信息，输出的也是这个特定的信息，使得每个县或镇看起来都有一个自己的独立网络，同时机顶盒也将做一些特定处理。智能卡在发给用户之前，事先写入与CA区域发生器里相关的
21、配套信息。CA在开机过程（或运行的过程中定期）对虚拟传输流里的数据进行分析和比较，一旦发现与机顶盒里保存的信息不一致的时候，就将机顶盒的程序锁死，使之无法使用。有了这个环节就可以保证每个区县或镇都有一个区分于其他县镇的特定信号，为限制机顶盒的跨区县或镇使用提供了手段。为实现这个机制， CA厂家需要采取技术手段，允许智能卡按地区写入各自不同的序列号，支持此功能需要增加的设备：每个区县或镇需要增加1台QAM调制器以及一台CA附加信息发生器即可。4传输网络 传输网络的设计应遵循以下原则：（1）先进性系统所采用设备的开发、集成均采用该领域的较新研究成果，并不断完善更新，保证系统满足我市有线数字电视业务
22、发展五年的需要；（2）灵活性系统要能够根据用户的发展情况平滑扩充，根据运营需要、业务和用户数量的变化顺利作出设备调整；（3）实用性系统应充分考虑到我市有线电视网的实际运营现状，能保证系统逐步由单向向双向过渡，兼容目前已有的各种上行传输方式；（4）可靠性系统实施过程要经过严格的测试，确保正常运行。系统软件设计遵循软件工程原则，充分考虑系统的可靠性杜绝非法入侵；系统中的重要数据采用双备份，保证数据不丢失；骨干网络管理应自动检测故障，并实现自愈保护切换，保障数字电视播出信号不中断；分配网要严格按照相关标准施工作业，最大限度降低误码率； （5）安全性对接入的实时信号全部进行监控。系统管理采用密码授权操
23、作，防止数据非法访问、修改和删除。传输网络示意图：4.1 SDH传输平台 SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系或同步数字传输序列）是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET），这种体系是将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。由基本网元：终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中继器（REG）等构成，具有高稳定性、高速率性、高可靠性的特点。我市现有SDH传输平台是2004年利用加拿大政府贷款建设，依托骨干光缆网联通5县一区，满足2M2.5G电路速率的双环自愈网平台
24、，主要保证高质量、不间断传输骨干网上打包下传的数字电视信号和高速率数据信号，以及对各种数据的交互进行网络监测和管理。也是我市电视信号上联下传，为其他县、区本地节目插入及数字广播电视播出提供技术手段的重要通道。4.2 HFC网络（即Hybrid fiber coax）光纤同轴电缆混合网。是我市节目局域网传输的主要网络分配方式。HFC网络技术的优势在于：(1)HFC网络为信号传输提供足够的带宽，而带宽的要求比较固定5-750MHZ，此带宽与传送的节目套数有关，与用户多少无关。 (2)HFC网络是一种点到多点广播式网络，能同时支持模拟电视信号和数字电视信号的传输，这是其它网络接入无法具备的，是HFC
25、网络独有的特征。 (3)HFC网络的安全要求很高，是由于我国的HFC网络承担着党的号令，严禁非法分子利用网络传媒进行反动宣传或是破坏网络的正常传送。 (4) HFC网络进行双向改造后，即可支持交互式业务，实现数据、语言、视频业务的宽带接入。按照传统的HFC网进行双向改造，采用频分格式作为高速宽带接入方式，在发展中所面临一个关键问题是上行通道中的噪声积累和汇聚均衡的问题。这是双向的HFC网络拓朴结构的先天性问题。主要是由于(1)HFC网络的拓朴结构是一点到多点的传输信号，不适合做宽带高速综合业务网，因为对信息网的可靠性要求较高，双向树型电缆的上行通道的漏斗效应，搞不好会超出标准，影响系统质量(2
26、)树型电缆网传输的可靠性不高，其原因是电缆分配网有源器件和无源器件过多，特别是电缆接头过多，据统计，一万户的HFC网，其接头达1.5万个，这本身就降低了系统传输的可靠性。(3)宽带高速信息网进行数据传输时，对误码率要求很高。HFC网进行双向改造时，要求电缆有很高的屏蔽性，例如入户的一5电缆用四屏蔽来满足要求；电缆的连接头使用无磁泄漏的冷压连接头等。要改善HFC网络，使其适应高速率数字信号传输，主要采取以下措施： 一是限制光节点和服务用户数。将其在500户以下，限制光节点的服务用户数是减少侵入噪声，避免噪声漏斗效应最有效的方法。 二是严格要求用户分配系统电缆和无源器件的屏蔽，衰减侵入噪声。并对不
27、开通双向业务的用户，加带通滤波器，隔离用户端的噪声回传。优化网络设计尽可能减少网线中接头数量。 通过对我市广电的HFC网络的分析，可以得出这样的结论：HFC网络比较适合有线电视的传输，大力发展模拟电视用户以及数字电视用户，是目前开展数字电视唯一可行的网络。4.3 EOC技术EoC（Ethernet over Coax 以太数据通过同轴电缆传输）顾名思义，就是在一根同轴电缆上同时传输电视和双向数据信号，其意义在于大大简化了HFC网络的双向改造，从根本上解决了用户“最后一公里”的瓶颈问题，尽可能的利用了现有广电HFC网络资源为用户提供数字电视, 互动电视和宽带服务。其传输频率使用230M双向带宽最
28、高可达100M，抗噪声干扰能力远高于Cable Modem，可在恶劣的网络环境下工作。TV接口可兼容所有主流有线电视设备如分支分配器、电视机、光发机等，Data接口可兼容所有以太网设备如交换机、路由器、IP机顶盒、PC等。实施过程简单，支持即插即用，无需进行双向改造，部署快速、灵活，可大大降低建设成本。同时EOC技术在实际应用中具备以下一些功能：1、能够进行网络维护，绝大部分故障必须在机房里面定位，以减少盲目派工，避免排障环节相互独立、故障处理周期长等后果。2、对于终端设备，能够进行远程批量集中管理、故障自动上报、线路质量显示、以减少运维人员上门服务的概率。3、EOC终端应是零管理终端，用户报故障后，网管中心可根据用户上报信息快速定位用户，确定故障设备，对终端进行远程重启、设置等，以排除硬件之外的故障。这种模式大大可降低运维成本，提高服务效率。要发展数字电视面临需要考虑的问题还很多。如设备的选型，监管的建立、集成模式，双向网络的改造规划等等不一而足。在此，仅仅是选取了几个方面进行了介绍。数字电视的技术优势必然会取代模拟电视，我市从模拟电视广播向数字电视广播的过渡，将带来巨大的市场，它必将成为我市广电新的经济增长点。
