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1、,广电集成测试组2006年1月,新员工入门,数字电视原理系列0,前言,您好！本胶片将帮你更轻松地进入数字电视系统的知识领域中，在开始学习之前，我们建议您先看看以下的说明，以达到更好的学习效果！,1.这个胶片是专门为了从未接触过数字电视广播知识的读者而专门整理的，首要的目的是让您快速地建立起对整个数字电视系统的整体概念，因此对于许多的知识点并不会作很详细的介绍。但我们相信，在看完本胶片之后，聪明的您一定可以比较轻松地进一步学习各个具体的知识点。,前言,2.对于在胶片中介绍到的各个关键知识点，如果您觉得还有深入了解的兴趣，请看看备注栏，我们在其中为您提供了相关资料的名称以供参考，具体资料文档请向周
2、围同事索取。,3.胶片中会作阶段性的小结，也会在适当的实际建议您进行一些实际操作的学习，这些都是前人的经验，如果您能认真地回答这些问题、进行相应的练习，对学习是有好处的。,前言,4.对于在学习中遇到的困难，请主动向周围同事请教，假如我们也解答不了，我们可以一同向相应的开发人员请教。,5.如果您发现该胶片存在任何编写不合理的地方，请将意见反馈给我们，我们将不断改进，谢谢！,首先让我们看看，什么是数字电视？,数字电视就是：节目从有线电视台传输到我们家里，这一过程中节目是以数字信号的形式存在。严谨一些的表达是：以数字信号的形式进行电视信号的产生、存储及传输。,如果您明白“模拟”信号与“数字”信号的差
3、异，可直接跳过此页。,“模拟”信号是这样的一种信号：它的物理值具有绝对的表征意义，例如一个电压波形，当它是1V时，与当它是1.02V时，是被视为两个完全不同的值。,“数字”信号是这样的一种信号：它的物理值不直接拥有表征意义，例如在某些数字电路中，一个电压波形，当它低于0.5V时，无论到底是多大，都表征“0”；而当它高于0.5V时，则被视为“1”。,也就是说，数字信号，其实是利用了真实世界中的某种物理量（如电压），人为地划分成若干区间。当该物理量的值落在某一区间内时，就将其判定为某一约定好的数字值。这就是数字信号与模拟信号的本质差异。,当数字信号受到干扰时，只要其当前值仍然落在其应该在的区间内，
4、那么其表征的值就没有受到影响。这就是数字信号抗干扰能力强的原因。,相信您已经有一些疑问了，到底数字电视有哪些好处呢？首先说说数字信号的好处：,“数字”是和“模拟”相对应的，数字信号具有比模拟信号强得多的抗干扰能力。因此即使线路传输过程中衰减比较大，或者是受到一些干扰，信号仍然能保持良好，至少要比模拟信号受到的影响小一些。,同时，从通信的角度上看，频率是一种资源，射频的频带是有限的，由于采用的技术不同，数字电视系统能比传统模拟电视更有效地利用带宽。在相同的带宽下，数字电视能传输的节目是模拟电视的几倍（具体视数字电视节目的码率而定）。通常一根同轴电缆最大可以传输几百套节目。,同时，数字电视使用的M
5、PEG-2编码，能支持多种不同分辨率及复杂度的编码方式，使节目的视音频质量能随需应变，且能满足较高的观赏需要。,此外，如果运营中能使用双向网络，则用户可以更多地参与到节目中，例如在线点播、在线竞猜等，可以衍生出许多增值业务。,从用户角度来说，使用数字电视可以享受更高质量的视频信号，更加丰富的业务，更加优质的服务。从运营商角度来说，可以更好地控制用户，改变整个经营思路和方法。,数字电视的另一大优势就是可以把众多的节目拆开，变为产品包进行销售。例如：A用户可以只购买基本节目套餐，那么他就看不到电影频道；而B用户额外购买了电影频道，那他就能够收看到电影频道。这和以前的模拟电视“只能开通或者不开通，无
6、法选择性地购买”，是有重大的区别。因为从运营商的角度来讲，节目是有成本的。如果播放电影，投入了更多的成本，势必要提高收费。如果是模拟电视，运营商无法知道一个用户是否看了电影频道，则无法区别对待，如果对每个用户均提价，则不看电影的用户就有意见了，因此一些高成本的业务就无法开展。而在数字电视系统中，由于使用了加扰技术，就可以对每个用户进行区分对待，区分收费，因此将使整个运营更加的有活力。愿意付款的用户可以享受更多的节目，而运营商也将在这样的过程中获得更多的收益。,该部分内容在后面有详细介绍,此外，在数字电视系统中，可以实现许多以前模拟电视无法实现或者很难实现的业务功能。例如：EPG（电子节目指南。
7、提供当天及未来若干天的节目时间表，以后就不需要再买电视报啦_）VOD（视频点播）；NVOD（准视频点播）；数据广播（浏览局方限定的一些网页）；等等,见下页的解释,VOD业务和NVOD业务,那么，在当前广电网络多为单向网络，没有回传通道的情况下，如何实现节目的选择收看呢？答案就是NVOD业务。NVOD（Near Vedio On Demand）业务:因为HFC网络资源有限，而VOD的资源占用量相对较大，因此目前普遍使用的是NVOD准视频点播。NVOD把节目的播出时间点固定，多个不同时间点开始的节目并行播放，让用户可以选择离自己最近的时间点观看，从而达到类似VOD的效果。比如电视台使用NVOD播放
8、2046，影片长度为1小时30分，则使用6个通道循环播放，每个通道的开始时间间隔15分钟，比如分别为12:00,12:15,12:30,12:45,13:00,13:15，则观众如果想点播节目，最多只需要等15分钟。,VOD（Vedio On Demand）业务:VOD就是实时视频点播业务，当用户想观看某个节目时，通过回传网络订购该节目，电视台立刻为此用户专门开设一个传输通道，于是用户可以马上收看该节目，网络上的流媒体电影就可以看作为视频点播的一种。,说了这么多，我们还是先看看数字电视系统的整体组网图吧。（该图附有解说动画，请播放胶片观看）,CA,用户管理系统,HFC,EPG Server,节
9、目源，可有多种来源,复用器将多个节目合并到一路TS流中传输,CA控制加扰器对码流进行加扰，这样没有交费开通业务的用户就收看不到节目了,QAM调制器，将加扰器传过来的信号调制成QAM信号，并移频至某一射频频点上，通过HFC网络广播出去。,由于有多个QAM输出多路射频信号，中间还需要一个混频器将多路信号混合在一根同轴电缆上传输。,混频器,机顶盒接收到信号，从其中过滤出需要的节目码流，进行解扰，输出到电视机上观看。,本地监视解码器，是局方用来对复用后的码流进行监控的。,电子节目指南产生器，有了它就可以在电视上直接看到节目预告了。,适配器,用户管理系统（SMS），控制CA对交费的用户进行相应的授权，实
10、现对用户、业务的管理，使整套系统可运营。,省局的节目要下发到地市播放，中间需要将信号形式从ASI转换成DS3，通过光纤等方式传输到地市，再转换回ASI形式，交给QAM进行调制，广播到用户家中。,解释：在DVB中规定，射频的频谱上，每8MHz做为一个频点，传输一路TS流。根据计算，当每套节目的码率是6Mbps，一个频点通常能够传6套节目。这意味着需要多个频点才能够满足运营需要，而一个QAM只能调制一个频点的信号，因此需要有多个QAM，调制后，多路信号要混到一根同轴电缆上传输。作为解码端来讲，它使用高频头进行下变频，尽管电缆上包含了所有信号，但一个高频头同一时间只能接收一个频点的信号。这点需要明确
11、。,下页的图，从分层的角度对数字电视系统进行了划分，并简要指出了各层的主要功能/责任。其中的DTX8000及InfoLink就是我们公司的前端及机顶盒产品名称。,数字电视解决方案,DTX8800编码器,DTX8000数字电视交换平台,Internet,彩信/短信网关,移动彩信互通,iSiManager用户管理系统,数据广播服务器,GSM/CDMA/3G,基于CABLE的综合业务超市,HFC,业务控制层 认证及授权系统,业务传输层 视频编码 码流复用 业务数据插入 DVB加扰,用户接入层 基本型终端 交互型终端,运营支撑层网络管理资源管理用户管理,ICD,业务计费系统,PMS,EPG系统,MMS
12、及MAIL服务器,DTX8800复用加扰器,DTX8200调制器,InfoLink,网络图片下载,认证系统,中视联授权系统,业务及支撑层 EPG系统 IPPV服务器 彩信及MAIL服务器,清华同方授权系统,Irdeto授权系统,InfoLink,Internet网关,学习小结,看完前面的组网图，建议您现在给自己口头复述一下：数字电视节目从原始节目源开始，是如何一步步处理，经过了哪些设备，送到用户家中的电视机上的？,另外请您再回想一下，数字电视有哪些优点？,MPEG-2系统层,下面我们要学习MPEG-2的系统层。在前面的学习过程中，相信您也很有兴趣想知道，到底节目是如何被处理成信号送给用户的，用
13、户的机顶盒又是如何将信号还原成节目的。这些疑问，都会在紧接着的学习中得到初步的解答。,首先介绍一下MPEG，他们制定了许多标准哦：,MPEG(Moving Picture Expert Group)运动图像专家组，该组织成于1988年，专门研究运动图像及其伴音的编解码、存储、传输等。该组织制定的很多标准成为现在国际通用的标准。MPEG标准：MPEG-1 视频：NTSC(352X240X30)PAL(352X288X25)音频：2声道 速率：1.5Mbps 应用领域：VCDMPEG-2 视频：352X240到1920X1080（四级五配置11种模式）音频：支持5.1声道和7.1声道等多种模式 速
14、率：从4Mbps80Mbps 应用领域：数字电视、HDTV、DVDMPEG-4 专门针对多媒体应用的图像编码标准MPEG-7 基于内容表示的标准，应用于多媒体信息的搜索、过滤、组织和处理（还未完成）,根据我们平时了解到的一些视音频产品常识，我们应该都知道MPEG是一种视音频编码标准，但您知不知道，其实MEPG-2不仅仅包括了编码，还包括了码流的封装格式及数据流的格式。正因为如此，MPEG-2协议就基本满足了数字电视广播系统的需要。以其为基础，DVB组织增加了一些内容，使其更适应于数字电视业务，就产生出了DVB标准。,MPEG组织及标准,Part 1：System 描述多个视频、音频和数据基本码
15、流合成传输码流和节目码流的方式Part 2：Video 视频编解码方法Part 3：Audio 音频编解码方法Part 4：Compliance 一致性测试，用于检测一个码流是否符合MPEG-2Part 5：Software 描述了一二三部分的软件实现方法,看一看，其实MPEG-2的标准里包含了许多内容的。其中的Part 1系统层就是我们需要重点学习的。,MPEG组织及标准,Part 6：DSM-CC(Digital Storage Media Command and Control)数字存储媒体命令与控制Part 7：MPEG-2 AAC（MPEG-2 Advance Audio Codin
16、g）多声道声音编码算法标准 Part 8：10-bit Video Extension 采样精度为10bit的图像编码标准（已废弃）Part 9：Extension for real time interface for system decoders 系统解码器实时接口扩展标准Part 10：Conformance Extensions for DSM-CC DSM-CC 一致性扩展测试,缩略语,缩略语：TS传输流 Transport Stream PCR节目参考时钟 Program Refrence ClockPSI节目专用信息 Program Special InfomationSI业务
17、信息 Service InfomationPID包标志 Packet IDES基本流 Elementary StreamPES 打包基本流 Packet Elementary StreamVPES Video Packet Elementary StreamAPES Audio Packet Elementary StreamPAT节目关联表说明码流中节目数及其PMT PIDPMT节目映像表说明节目基本流及其PIDSDT服务描述表存放节目名称和节目提供者CAT条件访问表加密流的控制信息NIT网络信息表,下面这些常用的缩略语在后面会经常出现，您可以先浏览一遍，后面具体碰到了再回来查阅。,MPEG
18、-2的系统层定义了两种码流结构：PS(Program Stream)节目数据流针对错误少的环境，例如交互式多媒体分组长度可变一般比较长TS(Transport Stream)传输流针对易发生错误的环境将多个独立时间基点的多道节目合成单独的数据流，属于同一套节目的各个PES分组具有相同的时间基点,长度188个字节。,MPEG-2的系统层,比如存在硬盘上的媒体文件DVD光盘等,比如射频等各种传输信道,为什么与分组（包）长度有关呢？因为传输出错时，整个包会被丢弃，环境越容易发生错误，则包长就要设计得更小一些，避免一丢就丢一大块，影响节目观看。,在数字电视系统中应用的是TS流，我们先来看看TS流的结构
19、吧。,TS流的基本概念,传输流Transport Stream(通常称为一路码流)，是最基本的传输实现，数据最终以码流的方式输出。码流部分其实就是DVB协议的最底层，类似于TCP/IP协议的数据链路层，这一层关心的是数据打包，数据帧结构和传输，而不关心负载是什么。码流中最基本的单位是188字节的包(Packet，又称为分组),前4BYTE是包头，后184为负载,有的包大小为204字节，那是因为在原来的188字节后加了16字节的前向纠错(R-S编码)，需要进行转换处理时可以直接裁剪掉。在实际的数字电视应用中，因为实际信道会有各种干扰导致的误码，这16个字节的纠错是必然要使用的。,码流中包的传输,
20、包是信息的最小单位，包的类型由包中的负载决定。一个包有可能是视频，音频，辅助信息，或者是填充的空包。码流的速率称为码率，单位是bit/s,因此可以计算出一个100M的码流文件在码流发生器上以38M码率发送时，持续时间是：100M(BYTE)8/38M=21.05秒,视频包,音频包,空包,SI包,视频包,空包,SI包,T,图：码流中数据包的传送,时间轴,码流传输采用时分复用方法，也就是说同一时间只能传输一个包，多个包通过排序的方式，在不同的时间里依序进行传输，就像行人搭乘扶手电梯一样。,码流中包的传输,PES,TP分组,PMT分组,CAT分组,从下往上看看这个图：视频基本流（即压缩好了的视频信号
21、）先是被封装，成为视频打包基本流（VPES）；因为TS流的基本传输单元是TS包，因此VPES再次被打包成TS包（图中的TP分组）；然后它和其它的众多TS包一起，混合（复用）到TS流中送出。,视频包,音频包,空包,SI包,视频包,空包,PSI包,码流中包的传输,问题：视频包、音频包、空包、SI包等全部在TS流中传输，那么接收方如何识别哪些是音频，哪些是视频呢？这个稍后会有解答，在此之前还需要您先多了解一些基本概念，请先跳过这个问题往下看吧_,TS流的结构大概是这样了，下面我们看看DVB是如何将TS流与数字电视结合起来的。,DVB网络组织结构,DVB网络的树状结构，层次从高到低分别为Network
22、网络 Transport Stream传输流 Service 服务 Component组件。,私有数据,DVB网络组织结构,Network 网络:每个区域性的TS流集合都可以称作一个网络，如亚洲一号卫星网络，CANAL+网络，DVB系统中每个正式的网络都有一个全球唯一的标识(Network_id)。在NIT表中的Network_id字段描述。,ShenZhenNetwork,Transport Stream 1,Transport Stream 2,Transport Stream 3,CCTV-1,CCTV-2,CCTV-n,SZTV-1,SZTV-2,数据广播,视频,音频,PCR,ECM,
23、Service,Component,TS,Network,私有数据,DVB网络组织结构,Transport Stream 传输流:就是数字比特流，承载服务的通道，传输到用户时一个流即对应一个频点。一个网络中可以有多个流，一个流中可以有多个数字电视服务。(每个流拥有自己的TS_id作为身份标识),ShenZhenNetwork,Transport Stream 1,Transport Stream 2,Transport Stream 3,CCTV-1,CCTV-2,CCTV-n,SZTV-1,SZTV-2,数据广播,视频,音频,PCR,ECM,Service,Component,TS,Netw
24、ork,私有数据,DVB网络组织结构,Service 服务:业务的载体，是面向用户的最小单位，类似模拟电视中“频道”（台）的概念，但范围要更广，并不仅仅指电视节目。比如中央一台就是一个数字电视服务。服务有很多类型：数字电视，数字广播，Loader服务，数据广播服务等。(服务依靠Service_id来标识自身),ShenZhenNetwork,Transport Stream 1,Transport Stream 2,Transport Stream 3,CCTV-1,CCTV-2,CCTV-n,SZTV-1,SZTV-2,数据广播,视频,音频,PCR,ECM,Service,Component
25、,TS,Network,私有数据,DVB网络组织结构,Component 组件:最底层的基本流,如一路视频、音频、或一路数据广播,ShenZhenNetwork,Transport Stream 1,Transport Stream 2,Transport Stream 3,CCTV-1,CCTV-2,CCTV-n,SZTV-1,SZTV-2,数据广播,视频,音频,PCR,ECM,Service,Component,TS,Network,私有数据,DVB网络组织结构,问题：如何在一个传输流中传输多个Service？接收方如何正确识别同一流中不同Service的Component？接下来将解答这
26、个问题，以及之前遗留的“如何区分各种包”的问题 _,私有数据,包头（PID）,在TS包的结构中，前面4个BYTE定义为包头。其中有一个叫PID（Packet_ID）的字段。协议规定，对于要进行传输的一个组件，或者一个Section，当被封装为TS包时，其PID相同。例如：某电影频道的视频数据，装载它的各个包，其PID都为0152；其音频数据则都在PID为0196的包中传输。（上述数字为随意举例）,188字节,适应字段,有效负载,换句话说，抽取出拥有相同PID的所有包，依序重组在一起，就是一个原始数据源。还是用前面那个例子来说明：如果我们依序过滤出PID为0152的包，将其重新组合，就成了打包前
27、的VPES流（即视频打包基本流）因此，我们从机顶盒的角度，就把“获得某节目视频流数据”的任务，转化成了“得知该节目视频所在PID”的任务。那我们怎么才能知道某节目视频、音频及其它相关数据到底对应哪个PID呢？请往下看_,TS流的包结构,包头数据结构：,PID(包标志)用于标识该TS包所携带数据的类型。,有少数一些PID被规定用于传输某些特定数据；而另一些（用户定义）则可灵活使用。,通过此表，接收方能识别出一部分的TS包（如PAT、CAT等），但对视频TS包、音频TS包等还是无法识别！怎么办？看看后面的解释。,这些PAT、CAT等，都是数字电视节目所需要的一些表（Table）。这么多表记不住？没
28、关系，后面会有解释的,PSI(Program Specific Information)节目特殊信息：PAT(Program Association Table)节目关联表PMT(Program Map Table)节目映射表CAT(Conditional Access Table)条件接受表NIT(Network Information Table)网络信息表SI(Service Information)服务信息：SDT(Service Descriptor Table)服务描述表BAT(Bouquet Association Table)业务群映射表EIT(Event Informatio
29、n Table)事件信息表TDT(Time and Data Table)时间日期表TOT(Time Offset Table)时间日期表另外还有一些传输使用的表，比较不常见：RST 运行状态表 ST 填充表 TSDT 流描述表 DIT 中断信息表 SIT 选择信息表,PSI信息，SI信息,节目1：中央一台,节目2：凤凰卫视,节目3：探索频道,节目4：广东体育,我们有4个节目要传送到用户家里，该怎么做呢？,这些节目要有明确的结构，以便用户可以很方便的找到，或者可以快速确定是否有节目。因此首先需要一个索引，索引应该尽可能的小，以便减小传输中的错误发生几率和接收器可以尽快的确认是否存在节目,索引,
30、因为索引必须很简洁，不能放下每个节目的信息，所以每个节目都需要各自单独的部分来给自己服务，比如存放视音频的路径，ECM信息等,节目信息1,节目信息2,节目信息3,节目信息4,然后就是对加密节目的支持了，总得有个东西来放CA信息吧？,CA信息,另外需要一个信息来描述整个通道，TS流的名称，传输方式，有几个节目等等等等,通道信息,现在可以比较完美的提供电视服务了。MPEG-2协议已经完成了任务看到数字电视。这些信息就是:PAT：节目关联表Program Association tablePMT：节目映射表Program Map tableCAT：条件接收表Conditional Access ta
31、bleNIT：网络信息表Network Information table,PMT-1,PMT-2,PMT-3,PMT-4,PAT,CAT,NIT,但是光能看电视可还不够，数字电视不仅仅让观众看电视，还应该是一个业务平台，可以提供给用户更丰富的服务，因此在MPEG-2的基础上，DVB中增加了一些信息,服务描述1,DVB中扩展了Program节目的概念，称为服务Service，服务不仅仅包含原来的数字电视服务，还可以包含附加业务，虽然目前来说附加业务的应用也不多，但至少为将来提供了一个比较完善的框架。,既然是叫服务了，就要有对每个服务的描述，比如服务名称，服务提供商，服务类型，服务状态等等。用户
32、能看到最直接的服务信息就是服务名称了，也就是节目名称，比如“中央一台”,服务描述2,服务描述3,服务描述4,刚才说的Bouquet还没有地方来表示呢，于是需要一个Bouquet的整体描述。,业务群,然后就是EPG了，EPG的信息量比较大，需要单独放在一个地方。有了EPG也就得有个终端的时间和头端同步的方法，找个地方放时间和日期,时间信息,EPG信息,看看这些信息分别是什么表吧:SDT:服务描述表Service Descriptor TableBAT:业务群关联表Bouquet Association TableEIT:事件信息表Event Information TableTDT:时间日期表T
33、ime and Data TableTOT:时间偏移表Time Offset Table,EIT,TDT/TOT,BAT,SDT,先来看看这个PSI/SI表的讲解动画：,STB如何找到节目（一）,看完上页的讲解动画，您是不是觉得有好些表都不知道是干什么的，很困惑？,可以这么理解，在MPEG-2协议中，采用了一种索引的思路来进行节目的寻找。,具体是这样的：步骤一：您应该还记得，0 x0000代表了PAT表，对吧？这就意味着解码端（机顶盒）可以凭着直接检查TS包头的PID，就找到PAT表。,步骤二：PAT表之所以叫做节目关联表，就是因为它指出了当前这个TS流中包含的各个节目其各自所对应的PMT表的
34、PID，即它提供了进一步找到节目的“绳头”。,STB如何找到节目（二）,步骤三：既然我们能知道某个节目它的PMT表所在的TS包的PID了，那我们就能通过检索PID的方式，把这个PMT表找出来。,步骤四：PMT表叫做节目映像表，它指出了它所描述的节目其所对应的视频流、音频流、PCR（时间参考信息）的PID，即它提供了找到各个组件的“绳头”。,步骤五：我们以视频为例，既然有了视频所在TS包的PID，那就在当前TS流中过滤出PID等于这个PID值的包，这些过滤出来的包依序排列，就可以从中还原出视频流了。,当然，这个还原并不是这么简单的一排列就OK了，还记得前面那个讲打包的图吗？机顶盒需要从这些包中先
35、还原出视频打包基本流VPES，然后再将多个VPES还原出视频基本流VES。,STB如何找到节目（三）,步骤六：按照上述的方法，我们就可以分别地得到一个节目的各个组件。有了视频基本流、音频基本流、参考时钟，机顶盒就能够对节目进行解码，输出显示在电视画面上了。,STB如何找到节目（四）,由于EIT中包含了时间信息，而用户的机顶盒上的时间又未必准确，因此就需要另外两个表：TDT和TOT来配合。TDT描述了当前的日期及一个通用时间，而TOT描述了当前地区的时区偏差。,但这些只是完成了节目的解码，可节目名称、电子节目单（EPG）等等又是怎么来的呢？,0 x0011是SDT的PID，SDT就是服务描述表，
36、它最重要的作用就是给出各个节目的名称、节目提供商的信息等。,EIT叫事件信息表，PID是0 x0012。什么是事件？可以这样理解，一集电视剧可以是一个事件。EIT描述了各个Service中当前的事件，下一个事件，当天甚至是后续若干天的所有事件。其实说白了，就是列出当前及后续的电视节目，包括了节目名称及播出时间。,STB如何找到节目（五）,还记得前面很大的那张组网图吧？在图的后面提到过，实际应用中一根同轴电缆中会同时有很多个频点在传送信号，即存在多路TS流。但是解码一侧，即机顶盒，由于只有一个高频头，因此同一时间只能调在某一频点上，只能接收一路TS流。,在整个网络（即包含所有TS流）中，需要有一
37、个表来描述这整个网络，比如这个网络中有哪些频点是有节目信号的，哪些是没有的，这就是NIT表，PID固定为0 x0010。这个表在实际运营中会在所有的频点上都存在。只要在某一路TS流中有NIT表，就可以让机顶盒在搜索节目时，对这一个频点进行快速搜索。它会找到NIT表，从而通过它知道哪些频点是有信号的，再进一步去搜。这就比从头到尾地遍历所有频点要快的多。,BAT,说了这么多，那BAT是干什么用的？业务群是个什么东西？可以这样理解：业务群是指从运营业务或者节目内容的角度看，可以归为同一类的这样一些节目。,例如：可以把ESPN、中央5套、凤凰体育、南方体育等均归为“体育”业务群，那么如果机顶盒有相应的
38、配合，则可以自动进行归类，列出体育类，方便用户进行分类挑选。甚至可以在遥控器上设一个体育钮，一按就在各个体育频道间切换。要知道，数字电视的节目数很多，要找一个台，要是从头到尾浏览也是很痛苦的哟_,学习小结,前面学了一大通TS流，以及各种表，请您尝试回忆一下，用笔自己画一画节目的视频、音频及PCR数据等打包混合成一路TS流的示意图。,另外请您再回想一下，机顶盒是如何在一路TS流中将一个节目找出来的？这个过程一步步怎么走，需要用到哪些表？,在学习了这一部分内容之后，建议您回过头再翻开最前面的组网图重新看一看，将刚刚学过的这部分知识与组网图联系起来，想想具体数据是如何被处理的。,条件接收原理,还记得
39、那些表中有一个CAT吗？为什么在上面没有讲到？因为它是条件关联表，是应用在条件接收中的，接下来的胶片就是对这部分知识进行讲解。,条件接收原理,后续我们所要学习的，都是指的单向网络，即从终端到前端的方向上不存在上传通道，信号只能下行。,还记得前面说到的数字电视的优点之一吗：数字电视可以只让付费的用户能够收看到相应的节目。这就是“条件接收”！,如果一个网络是双向单播网络，那么本身就已经能达到条件接收的效果。,如果一个网络是双向广播网络，那么可以使用鉴权认证的方式实现条件接收。,但由于当前的多数广电网络都是单向网络，这就要依靠授权的方式实现“条件接收”。注：鉴权认证是终端与局端双向交互、动态获取密码
40、；授权是不需申请，局端直接将你有权观看的节目的密钥发给你。,条件接收原理,为什么要引入 条件接收系统 Conditional Access System数字电视的运营需要进行有效收费保证交费用户能正常收看电视节目的同时，限制非法用户的盗看需要一个身份识别系统数字电视网络仍采用模拟电视的HFC网络HFC是一个单向网络，用户无法向广电提供身份信息,为什么现在的网络较多的是单向网络？当前数字电视系统大多数是利用了之前已有的模拟电视的同轴电缆网络进行播放，该原有的网络是单向的网络，如果要改造成双向的，有技术上及资金投入上的难度。,下面将分层讲解码流是如何被加扰的。,在此之前，先明确产品的概念：产品是指
41、在数字电视系统运营中能够被独立销售的最小单位。比如，某运营商将A节目和B节目捆绑成一个产品进行销售，则用户就只能购买“A+B”套餐，不能单买A节目。那确实只要A不要B怎么办？运营商可以再单独把A定义为一个产品，B定义为一个产品来销售。这里强调产品的概念，是因为下面提到的SK密钥是和产品一一对应的，一个产品对于一个SK。,条件接收原理,加扰,TS,TS,解扰,TS,TS,CW,CW,第一层：码流加扰加扰过程是在发送端用一个伪随机序列（CW，Control Word）对复用后的TS流进行实时扰乱控制，使用加扰序列控制对打包的图像信号进行扰乱。接收端必须获得CW，再次对码流进行位运算才能将码流还原只
42、有授权用户才能获取CW，才能对码流进行解扰CW如果明文传输，则很容易被破解，因此提出需要对CW进行加密，在码流中传送的是密文信息。如何保密传输CW？如何使只有授权用户才能获取CW呢？,发送端,接收端,条件接收原理,加扰,TS,TS,解扰,TS,TS,CW,CW,第二层：访问控制（CW加密）发送端：采用SK（加密密钥）对CW进行加密，传输加密后的数据（ECM）接收端：必须先获取SK，然后运用SK对ECM进行解密，得到CW如何保证只有授权用户才能得到SK？,发送端,接收端,加密,CW,ECM,解密,ECM,CW,SK,SK,SK与产品一一对应,条件接收原理,加扰,TS,TS,解扰,TS,TS,CW
43、,CW,第三层：授权管理（SK加密）,发送端,接收端,加密,CWG,ECM,解密,ECM,SK,加密,SK,EMM,解密,EMM,PDK,PDK,CW,解说见下一页,条件接收原理,第三层：授权管理（SK加密）每一授权用户将获得一张IC卡，在卡内保存有一个或多个PDK（个人密钥），在发送端运用PDK对SK进行加密，生成数据以EMM的形式打包进码流中。这样保证只有拥用该PDK的用户才能解密得到SK。,发送端,接收端,加密,SK,EMM,解密,EMM,PDK,PDK,SK,CA与智能卡是配合使用的，即一个运营环境中，机顶盒上的智能卡与局端配合的CA是同一公司的产品，是成套使用的。原因是产生ECM与E
44、MM的算法都是CA厂家的核心机密，不可能外露。看看下一页的图，图中表述了各个模块负责的功能。,条件接收原理,加扰,TS,TS,解扰,TS,TS,CW,CW,发送端,接收端,加密,CWG,ECM,解密,ECM,SK,加密,SK,EMM,解密,EMM,PDK,PDK,CW,之所以要引入SK，是因为假如直接用PDK加密CW，由于PDK的数量巨大，而CW的变更较快，加密后产生的数据很大,由于SK变化缓慢，采用PDK加密SK生成的EMM数据量相对较小,由于SK是针对产品的，数据量小，采用SK加密CW生成的ECM数据量相对较小,根据CW和SK的轮播周期，你可以大致比较一下，引入SK以后，ECM+EMM的数
45、据量与直接采用PDK加密CW的数据量，就应该明白了为什么要引入SK。这就相当于1000乘以1000，远大于这两个1000乘以一个50的和。,条件接收原理,加扰,TS,TS,解扰,TS,TS,CW,发送端,接收端,加密,CW,ECM,解密,ECM,SK,SK,加密,EMM,解密,EMM,PDK,PDK,加扰器,机顶盒,CA,SMART CARD,CWG,这两条虚线将图分割为4部分。由于技术保密的原因，加密算法包含在CA内部，解密算法包含在智能卡内部，两者通过专门的接口与外界（加扰器、机顶盒）通讯。,理解上述的流程可能有一定难度，不要紧，先强调一下：一个用户（智能卡）拥有一个唯一的PDK一个产品（
46、或者说套餐）在一长段时间内对应一个SK一个加扰单元（被加扰对象）在某一瞬时对应一个CW回头再看看流程图，理解一下吧_,下一页是一张同密的示意图。从图中可以看到，同密就是在一个网络中，有多个公司的“CA智能卡”存在，每个CA都只为其对应的智能卡进行加密，生成ECM、EMM数据混入码流发送。这样做的好处在于：作为运营商来讲，如果一使用了某一厂家的CA就不能更换厂家，必须一直用其CA及智能卡进行扩容，则不能引入竞争，不利于降低成本。有了同密技术，可以任意引入新CA，老CA也继续运行不受影响。,条件接收原理,加扰,TS,TS,解扰,TS,TS,CW,发送端,接收端,加密,CW,ECM2,ECM1,SK
47、2,SK1,SK1,EMM2,解密,EMM1,PDK2,PDK1,加扰器,机顶盒,加密,SK1,ECM1,加密,加密,PDK1,SK2,EMM1,CA1,CA2,解密,解密,解密,PDK2,ECM2,EMM2,SK2,两CA的同密加扰,IC2,IC1,下一页是一张CA系统与周边系统配合的模块示意图。看这张图时，您可以不需要深究太多的内容，只简要地了解一下都有哪些模块就可以了，具体内容可在学习条件接收原理胶片时学习。从图中可以看到，CA需要从用户管理系统得到具体对每个用户的授权情况、需要与加扰器通讯以获得CW并输出相应的ECM、EMM数据。,复用加扰器,条件接收系统架构,MUX,SCR,CWG,
48、SCS,ECMG,EMMG,SMS,CW/AC,ECMs,ECMs,CW,EMMs,TS,CW,SCS同密同步器MUX复用器SCR加扰器CWG控制字生成器ECMG授权控制信息生成器EMMG授权管理信息生成器SMS订户管理系统AC访问准则,TS流,TCP/IP,内部通讯,SMS Interface,Service Manager,Configuration Manager,码流中的秘密,疑问：,STB如何知道码流中是否存在加扰节目？STB如何知道哪个节目是加扰的？如何知道某个PID是否被加扰呢？STB如何知道何时该用下一个CW呢？STB如何知道某用户对某节目是否拥有授权？,码流中的秘密,清流（未
49、加扰的码流）PSI/SIPAT/PMT/SDT（NIT/BAT/TDT/TOT）ES视频ES Video PID音频ES Audio PIDPCR PCR PID,先看看这些基本概念：,码流中的秘密,加扰码流CAT(Conditional Access Table)条件接收表在加扰的码流中，为标识各个CAS对应的EMM流，因此在码流中新增了一个CAT表,码流中的秘密,加扰码流CAT(Conditional Access Table)条件接收表在加扰的码流中，为标识各个CAS对应的EMM流，因此在码流中新增了一个CAT表,CAT CA_descriptor1CA_descriptor2,CA_d
50、escriptor_tag 0 x09Descriptor_length 0 x04CA_System_ID 0 x0604CA_PID 0 x0100,CA_descriptor_tag 0 x09Descriptor_length 0 x0008CA_System_ID 0 x4A02CA_PID 0 x0101Private_Data 0 x01020304,码流中的秘密,加扰码流PMT(Program Map Table)节目映射表在加扰的码流中，由于加扰一般以节目或基本流为基本加扰单元进行加扰，因此须要为这些加扰单元指定对应的ECM PID。,PMT 视频基本流 PID音频基本流1
