现代电视网络技术-lnic

现代电视网络技术2006春季李浩(MSCinComputerScience)(U.K.)SoftwareSchoolofYNU课程概述1、总学时：382、学分：23、上课时间：每周日3、4、7、8节（前10周）4、上课地点：洋浦校区致知楼10035、期中考试：6、期末考试：7、考勤管理：SoftwareSchoolofYNU怎样联系？E-mail:[e-mail][e-mail]:0871-5033263-620(office)SoftwareSchoolofYNU知识概要1、电视基础网络2、电视网路的信号采集3、信号的处理（*）4、同轴电缆传输系统5、光缆传输系统6、微波传输系统SoftwareSchoolofYNU知识概要7、卫星电视广播系统8、有线电视系统的工程设计9、有线电视工程实践（*）10、现代电视网络技术11、有线电视新业务12、有线电视技术实验与实训（*）SoftwareSchoolofYNU第10章现代电视网络技术10.1综合信息网技术大型综合数据库、计算机网CATV前端电信、电话网高速大容量宽带传输网（HFC网）用户端网络接口单元图文信息解码器图文信息CableModem因特网电视解扰器加密电视机顶盒模拟电视、数字电视、VOD点播、音乐点播、电子商务高速数据广播解码器科教、金融信息、NVOD点播10.2多媒体技术10.2.1多媒体技术的发展历史多媒体信息系统大众传媒计算机通信印刷材料报纸广播影视HDTVCD-10.1中文图象语音视频MPC邮政电视电话计算机网电传ISDNBISDN10.2.2多媒体技术的概念多媒体是声音、图象、图形、动画、文字、数据、文件等各种媒体的组合。多媒体技术就是对多种媒体上的信息和多种存储媒体上的信息进行处理和加工的技术。特征如下：1、交互性2、复合性3、集成性4、实时性10.2.3多媒体技术的研究内容多媒体技术是通信、计算机和大众传媒等各种技术联合发展的必然结果。1、多媒体计算机图形与图象处理技术2、数字音频、视频处理技术3、多媒体网络通信技术广播影视、通信A印刷出版业B计算机工业CBACABC10.3数字电视技术节目摄制、节目编辑、发送、传输、存储、接收和显示等环节全部采用数字处理的全新电视系统。10.3.1数字电视的基本原理数据压缩：压缩后数字信号所占用的频带大大低于原模拟信号的频带，可在原模拟电视频道带宽内传输高速率的数字信号。信源编码：把节目源的模拟图声信号变为数字信号，再经过压缩编码，形成数字信号源，并根据多个节目传输的要求，编为复用码流。三种传输途径：数字卫星电视、数字有线电视、数字地面开路电视。10.3.2数字电视的分类和特点（了解）（见P245-246）10.3.3数字电视的相关技术1、数字电视广播流程2、信源编码技术（视频、音频压缩编解码）MPEG-2标准节目编辑制作信号处理广播传输接收显示3、复用系统将视频、音频、辅助数据等编码器送来的数据比特流，经处理复合成单路串行的比特流，送给信道编码及调制。4、信道编解码及调制解调目的是通过纠错编码、网格编码及均衡等技术提高信号的抗干扰能力复用器10.3.4典型的数字有线电视系统（DVB-C）演播室声音/图象编码网络监视装置用户终端控制装置卫星接收机频率变换器能量扩散纠错编码纠错编码调制器调制器有源混合器电/光转换光/电转换光/电转换电/光转换用户分配网络卫星接收微波MMDS信源前端设备传输系统终端干线传输系统前端设备同轴干线10.4双向有线电视系统不仅能把前端提供的电视信号传输给用户,还可以将用户的信息回传到前端或其它用户端.10.4.1双向有线电视系统的组成双向分支器混合器调制器分波器解调器电视机上行调制器双向放大器双向分配器双向用户板用户AV信号10.4.2双向有线电视系统的类型以电视和广播节目为主的有线电视系统；以业务通信为主的本地网。10.4.3双向有线电视的上行指标及主要设备上行指标:反向系统载噪比、单位增益、反向系统的交扰调制比。主要设备分前端设备、线路设备和用户端设备。包括：分波器、AV解调器、上变频器、双向放大器、双向分配、分支器、上行调制器、双向用户板。分波器上变频器双向放大器分支器10.5交互电视技术（ITV）10.5.1交互电视的概念用户不仅可通过上行返回信号参与选择，还可通过下行节目信息收看节目，提供点播节目、电视购物、电视教育、多媒体电子邮件及交互式游戏等各种交互服务。基本形式：广播方式交互电视特点：服务成本低、适用于当前的单向网络、无需更新制作播出系统。影音节目图文节目影音节目图文节目MPEG-2编码数据包封装复用光缆、卫星、地面发送MPEG-2编码数据包解封装解复用光缆、卫星、地面发送节目层编码层复用层传输层接收端发送端交互电视的体系结构仿照网络的开放系统互连（OSI）七层参考模型交互方式分类：实时方式、非实时方式10.5.2交互电视技术的标准1、数据广播协议DVB和ATSC的标准2、交互通道协议通过交互通道，接收机可以主动地和服务器进行通信，从而达到用户完全主动地获得服务的目的。3、应用层标准多媒体家庭平台（MHP）定义了交互数字应用与其所运行的终端之间的通用接口。根据功能需求和所支持应用的类型，MHP划分为三个层次：增强广播交互广播因特网访问从MHP规范的作用范围可将其分为三层：资源：软、硬件资源系统软件和API应用10.6机顶盒（STB）10.6.1机顶盒的类别功能：将数字信号转换成模拟电视机可以接收的信号1、模拟型和数字型2、非智能型和智能型3、基于计算机的和基于电视机的10.6.2机顶盒的硬件结构设计系统控制子系统CPU系统ROM系统RAM外围设备控制子系统网络基础设施网络接口子系统调制解调器返回通道音频控制子系统视频控制子系统图形控制子系统TV覆盖控制器10.6.3机顶盒的软件结构设计应用服务程序库和驱动程序实时操作系统硬件抽象层视频点播、多用户游戏等视频控制、图形界面等小型实时操作系统时钟、调谐、加密等10.7加扰和解扰技术及条件接收10.7.1模拟有线电视的加扰和解扰技术加扰器HFC网络解扰器计算机收费管理系统CATV信号用户盒用户盒TVTV正常收看1、视频倒相方式：把图象信号的相位颠倒以后进行传送2、叠加干扰波方式：把正弦波或方波信号作为干扰信号叠加到视频信号上，对图象信号起干扰作用3、同步代换：将视频信号中的行同步或帧同步脉冲信号用标准的信号波形代换4、行扫描顺序搅乱方式：搅乱行扫描线的排列顺序，使接受端的行顺寻和发送端不同序5、行切割分段交替位置方式：加扰是将每一行扫描先分成8段，使用二进制编码，发送时将编码顺序打乱10.7.2数字电视的条件接收保证有线数字电视广播业务仅被授权的用户所接收。主要功能是对信号加扰，对用户电子密钥的加密，以及建立一个确保被授权的用户能接收到加扰节目的用户管理系统。几个概念：控制字：是用在解扰器中的密钥加扰：连续不断地改变广播电视信号形式的方法，以使得不用适当的解码器和电子密钥就不能接收到正确的信号。解扰、授权控制信息、授权管理信息、用户授权系统、用户管理系统、条件接收表、节目映射表复用器加扰器调制器发射机接收机解调器解扰器解复用器加密器B加密器A授权控制系统控制字发生器用户管理系统解密器A解密器B安全处理器授权智能卡图象声音数据图象数据声音帐单支付CWCW条件接收系统组成框图10.8宽带接入技术接入网（AN）是由业务节点接口（SNI）和相关用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（如线路设施和传输设备）组成的。CPN接入网核心网接入网CPNSNISNIUNIUNICPN:用户驻地网UNI:用户网络接口SNI:业务点接口见P264表10-110.8.1xDSL方式数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造,使它能够承载宽带业务.(见P205表10-3)ADSL:不对称数字用户线HDSL:高比特率数字用户线VDSL:甚高数据速率数字用户线1、ADSL可提供三类传输业务：普通电话业务、单向传输的影视业务和双向传输的数据业务。交换机ADSL局端设备ADSL远端设备用户端用户端1.5-6Mbit/s64-384Kbit/sADSL系统结构ADSL组网原则ADSL局端SDH（PDH）ADSL远端ADSL远端ADSL远端用户MODEM用户MODEM用户MODEM光纤N*2048kbit/sN*2048kbit/sN*2048kbit/s2、VDSL简单说就是ADSL的快速版本。使用VDSL，短距离内的最大下传速率可达55Mbps，上传速率可达19.2Mbps，甚至更高。目前的主要技术方案有DMT（离散多音频）：上下行均采用DMT线路码，发信机和接收机轮流工作以时分的“乒乓法”实现双工传输。频分复用CAP技术10.8.2电缆调制解调器方式（CableModem)作用：射频调制解调器、网络适配器CableModem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable的一个频率范围内传输，接收时进行解调，传输机制与普通Modem相同，不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。宽带数据网络本地服务器CMTS常规模拟电视数字电视混合分离PCTVPhoneCMInternetHFC用户房间路由器典型的CableModem接入配置10.8.3以太网方式（Ethernet）全以太接入方案：以1000Mbit/s以太网为骨干网，实现1000Mbit/s以太网到大楼、路边、小区，然后通过100Mbit/s以太网到大楼的楼层或小层楼宇，再通过10Mbit/s以太网到办公室和桌面。以太网标准：IEEE802.3。以太网具有传输速率高、网络软件丰富、安装连接简单、使用维护方便等优点，所以已成为国际流行的局域网标准之一。