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数字电视及其外调制长距离传输技术史坤祥数字电视平台系统结构数字电视是一个系统的概念.数字电视系统通常由数字前端﹑传输网络﹑用户终端三部份组成.交互电视技术平台结构框架数字卫星接收机本地直播视频节目*数字实时压缩编码卫星节目视频节目压缩制作数字视频节目服务视频节目内容审核视频节目播出排程EPG节目信息编辑制作系统各类多媒体应用*SI信息服务器数据和应用播控系统数据和应用服务器*多路复用器*CA加密控制系统*QAM调制和信道处理双向通信系统有线网络电视机*机顶盒计算机互联网有线网络*用户计费管理客服系统数字前端传输网络用户终端数字前端1．前端系统数字电视前端系统是有线电视网络的信息源及交换中心：-数字电视前端系统一般可分为四个主要部分：信号输入部分、信号处理部分、信号输出部分和系统管理部分，每一个部分都有其特定的功能，最终组成完整的数字电视前端-数字电视的前端系统一般由数字卫星接收机、视频服务器、编解码器、复用器、QAM调制器、各种服务器以及管理控制系统组成数字电视前端结构模式数字前端系统结构OFDMNetworkAdapterManagementPlatformSI-ProcessingRemultiplexingDTV无线发射站ManagementPlatformViewing网络运作中心MonitoringReportingConfigurationQAMNetworkAdaptingManagementPlatformSI-ProcessingRemultiplexing有线转发站QAMPr.Netw.SATManagementPlatform(N)VODOffAirTelcoSI-ProcessingCARemultiplexingMPEGEnc.区域(分)前端AcquisitionProcessingTransmissionQPSKOFDMPr.Netw.ATM/SDHSATManagementPlatform(N)VODOffAirTelcoPr.Netw.SI-ProcessingCARemultiplexingMPEGEnc.EPGCAS/SMS主前端/播出中心AcquisitionProcessingTransmissionSI：服务信息信号采集信号处理传输接口界面管理平台LOCALMODPRIVATENETWORKSATOFF-AIRNETWORKLOCALSMSEPGIPVODCAS数字前端结构框图解扰路由再复用TS处理加扰典型的中央前端TSDescrambler（TS输出解密器）EncoderEncoderTelecomInterface（电信接口）Receiver接收机EncoderEncoderEncoder编码器OpticalFibreRingMUXMUX&scrambler（复用器&加密器）NVODISPIPdataAPIApplicationanddataManagementSystem（管理系统）CAsystem（有条件接收）光纤环网网管系统数模混播QAM/RFModulator调制器Multiplexerw/QAMoutput（复用&QAM输出）TransportStreamMonitor（TS流监视器）Multi-channelDecoder多路解码器Decoder（解码器）HFCCableNetworkRFModulator（RF调制器）RFcombine（RF混合器）Encoder（编码器）/本地服务器Returnch.回传通道路由交互服务Distributionnetwork,IPbackboneQAM/RFModulator调制器典型的地区前端NetworkMODPRIVATELOCAL数字前端构架原理SATOFF-AIRNETWORKLOCAL信号处理传输接口管理平台DESCRAMBLINGROUTINGREMUXINGSIPROCESSINGSCRAMBLINGSMSEPGIPVODCAS信号采集QAMClearTSDESCRAMBLERSMSSISPTSVAAENC.ENC.ENC.CASMODMODMODCLEARTSCLEARTSVODserverDataserverDEC.VAAMUXTSPROCESSORAdaptorQPSKASISat.OFDMASITerr.SDHASITelcoQAMASICableSDHTelcoSCRAMBLERIP（1）信号采集部分-数字有线电视前端的输入部分，接收来自不同网络的许多节目，如卫星、开路接收等各种接入方式，也有的是本地的模拟电视节目经编码压缩以及视频服务器形成的节目-它们接收传输信号的格式和控制方式不相同,应将它们转换为统一的格式送入信号处理部分*数字卫星接收应选用带ASI标准基带数字信号传输接口的综合IRD（符合MPEG-2／DVB标准）数字卫星接收机，这就保证了与各种设备之间以及与其它公司的设备之间的互连性-视频服务器与传统的数据服务器在很多方面有显著不同，需要支持多种功能的实现*视频服务器主要由存储系统和有关控制器管理系统组成，实现压缩媒体数据的存储以及按请求进行媒体信息的检索和传输（2）信号处理部分信号处理部分包括：解扰、复用、SI处理等，它是数字前端的核心，主要完成：-对所有节目进行解扰、截取、复用、加扰、同密等处理-服务信息SI的随时更新，以保证引导机顶盒的正常工作-所有的应用数据的正确插入*在模拟前端中，若要增加一套节目，只需简单地将一台接收机与一个调制器相连接就可以了；在数字前端中，增加一套节目是以虚拟方式进行的，该节目被加到某个复用器中，至于在整个通路中的什么地方加入的并不重要，机顶盒会自动地用每个传输流的SI服务信息找到它*另外，信号处理部分的管理，必须采用集成的管理系统：在所有的前端处理部分，均以ASI作为标准接口，这样以后就能容易地增加任何厂商所提供的设备，具有良好的兼容性解扰传输流解扰器可以是基于嵌入的内置解扰，也可以是开放标准的：例如：DVB的公共接口（CI）或美国的OpenCable标准-在这两种标准中，那些与某种CA系统有关的特定因素都与机顶盒的公用部分无关，而是放在可插／取的PCMPIA卡上-这种TS解扰技术的优点是能很容易改变CA系统，并无需变换整个的解扰设备复用复用是数字前端中的一个重要组成部分：-它将所有接收到的信号以多个ASI传输流的方式加到复用器的输入矩阵开关-从上述传输流中提取所需要的节目，然后将提取的所有节目建立一个新的TS传输流，加上附加信息以便引导机顶盒的正常接收和解码-复用处理可以重新组织与更新它所取得节目的服务信息（SI）-复用的另一重要特点是：能让输出传输流自动跟随输入信号的诸多变化，及时地将这些变化反映到输出的传输流中加扰技术加扰技术用于对数字节目进行加密-基本原理是采用加扰控制字加密传输的方法，用户端利用IC卡解密*在MPEG传输流中，与控制字传输相关的有2个数据流：授权控制信息（ECMs）和授权管理信息（EMMs）-由业务密钥（SK）加密处理后的控制字在ECMs中传送，其中包括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息-对控制字加密的业务密钥在授权管理信息EMMs中传送，并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥（PDK）的加密处理-EMMs中还包括地址、用户授权信息，如用户可以看的节目或时间段，用户付的收视费等同密技术同密技术是将2家或2家以上的条件接收（CA）系统应用于同一网络平台之中，多密技术要求机顶盒采用CI（公共接口）技术，实现同一机顶盒可接收不同CA系统加密节目从用户角度来讲，不会因购买一家CA的机顶盒而受到限制，用户还有选择其CA服务的可能性例如:3家条件接收系统同密的数字电视平台：－系统中由一个独立于各家条件接收系统的EIS统一调度事件信息，EIS根据SMS和节目编排系统Scheduler的节目单和加密规定，按公共“接入规范(AC)”的数据格式生成“公共AC”,并发送到加扰器中的SCS模块。－SCS按照DVB同密规范与3个ECMG建立联接，将“公共AC”和CW一起传送给3个ECMG；－3个ECMG根据“公共AC”中的信息生成各自的ECM，发送给SCS。－加扰器收到各家条件接收系统的ECM后，按照一个规定的周期向加扰传输流中轮播。－同时，SMS向3家EMMG中发送用户授权信息，各EMMG按照DVB同密标准规范与加扰器建立联接，将EMM发送到加扰器，由加扰器插入到传输流中。－由1个独立的P/SIG为全系统生成(P)SI及EPG信息，发送到复用器。（3）信号输出部分得到已经处理的信息后，信号输出部分把它变成传输网络所需的信号格式：-例如有线电视网中应用典型的64/256QAM调制器-在调制器的使用中，对输出电平和频率的设置调试非常重要在有线电视前端系统的信号输出部分，模拟信号和数字信号是混台输出的：-数字有线电视的64QAM调制，具有类似双边带的特征-另外，前端模拟与模拟相邻频道、数字与数字相邻频道之间电平差不要超过土0.5dBμV由于模拟信号和数字信号的调制方式不同，因此它们的输出频率的设置也有所不同：-模拟电视调制器的频率是按图像载波频率设置的-数字电视调制器的频率要按照该频道的中心频率来设置（4）系统管理部分系统管理部分由各种管理服务器以及控制网络部分组成：-系统管理部分的各种管理服务器主要完成一些用户信息管理和计费工作，以及影视材料的管理工作和安全保密等-控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传递工作及后台的影视材料和数据的交换系统管理必须能实时地了解前端输入和输出的工作状态．能够监视输入信号和输出信号及所需节目的有无和质量——所有的设备之间都是用DVB—ASI作为基带数字信号传输的连接，并可使用任何基于SNMP的管理系统2．网络部分有线电视HFC(光纤同轴电缆混合网)网络的拓朴结构一般有星型结构、树型结构和星树型混合结构、以及两级光链路级联的双星型结构-早期的HFC网一般均采用星型、树型结构或星树型混合结构：它只有一个前端，所有信号都由前端通过光纤和同轴电缆向下辐射，即集中式HFC网络-目前，国际、国内普遍采用的是两级光链路级联的结构：总前端和分前端通过1550nm光链路采用物理环组成的自愈一级光链路，二级光链路利用1310nm星型光纤结构，将信号送到各光节点，然后进入电缆分配系统，形成完整的HFC网络，即分布式HFC网络实践证明只要有线电视网络符合系统指标，不管是哪一类网络的拓朴结构、单向还是双向网，都能传输DVB—C数字有线电视信号，区别是分布式HFC网络拓扑结构的可靠性、性能指标和拓展性更好：-分布式HFC网络有完整的冗余保护体系，它有较高的可靠性和良好的网络性能指标，更重要的是它有良好的拓展性-其总前端和分布式的各个分前端，可以分布式安装交互式数字电视的视频服务器，它能有效地克服因交互式数字电视所产生的视频服务器和网络的瓶颈，为开展交互式数字电视提供了良好的网络平台干线网中央前端＜500户服务区分前端分前端＜500户服务区DigitalSetTopDataterminal典型的HFC城域／接入网络光节点HL光节点HL光节点HLTwowaycoaxDownstreamFibre(CableTVandIP)UpstreamFibre(IP)WAN路由器RouterQAM/RFQAM/RF分前端3．用户终端-数字机顶盒（STB）不仅是用户终端，还是网络终端，它利用有线电视网络作为传输平台，电视机作为用户终端，它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交互式数字电视，使用户享受数字电视、数据广播等全方位的信息服务-数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒体应用功能，包括：（1）电子节目指南（EPG）：它为用户提供一种容易使用、界面友好、可以快速访问想看节目的方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目（2）高速数据广播：它能为用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等各种信息（3）软件在线升级：它可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务器按DVB数据广播