数字电视前端系统技术概述培训

数字电视前端播控技术2020/1/1812前端系统主要任务有线数字电视前端是有线电视网络的信息源和数据交换中心，是有线电视网络的核心部分，主要完成五项任务：1、信源接入卫星、SDH、基带2、业务插入EPG、数据广播、中间件、本地节目3、信号处理编/解码、复用、统计复用、转码、CA加扰4、传输分发协议转换、调制、内容分发5、安全播出监看、监测、监控、监管3前端系统构成1、信源系统2、数字电视信号核心处理系统3、CA系统4、业务系统5、调制系统6、传输系统7、安播系统有线数字电视前端主要由以下系统构成：4前端系统主要技术1、信源接入----编／解码技术2、业务插入----EPG、数据广播、NVOD、中间件技术3、信号处理----复用技术、加密／解密技术、IP路由/交换技术4、传输分发----调制与解调技术、DWDM技术5、安全播出----IP监测、TS流监测、RF监测、冗灾备份技术综上所述，数字电视是一项涉及广播电视技术、通信技术、计算机和网络的高新技术。5数字电视前端平台，见下图：卫星信源SDH信源本地编码信源信源接收EPG信息ASI信号IP信号新型数字电视前端核心处理平台核心网管CA系统RF信号IP信号ASI信号码流重组优化复用--统计复用码率修正主备倒换……路由交换加扰--调制信号输出信号输入DS3适配前端系统平台图解6RF输出--地市覆盖HFC信号地市分前端传输系统分为两部分，(1)系统输出RF信号覆盖市区用户，(2)系统输出IP信号到DWDM覆盖所辖县（市、区）。节目调度、复用、统计复用、IP打包（主路）节目调度、复用、统计复用、IP打包（备路）加扰、调制(主路)----设备、板卡、端口、节目自动和手动备份射频切换开关RF信号RF信号IP信号加扰、调制(备路)----设备、板卡、端口、节目自动和手动备份IP信号RF信号HFC地市保留模拟电视节目调制器混合器地市HFC网络RF信号传输系统主要分类7IP输出--地市覆盖区县信号节目调度、复用、统计复用、IP打包（主路）节目调度、复用、统计复用、IP打包（备路）加扰、调制(主路)----设备、板卡、端口、节目自动和手动备份光切换开关IP信号IP信号IP信号加扰、调制(备路)----设备、板卡、端口、节目自动和手动备份IP信号IP信号地市播出前端提供主备两路加扰的IP信号流（包含省平台数字电视节目和地市插入的本地数字电视节目，部分地市同时再提供两路未加扰的IP信号流）通过光切换开关选择一路输出，通过市县干线网传送至区县分前端。8–卫星节目(数字卫星接收机)–上级传来的数字信号(QAM解调器)–上级来的模拟信号(模拟解调器+编码)–自办节目(视频服务器)–等等前端系统信号来源9•卫星天线–卫星天线就是常说的大锅，是一个金属抛物面，负责将卫星信号反射到位于焦点处的馈源和高频头内–KU波段天线较小，C波段天线较大•高频头–高频头（LNB亦称降频器）是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收机。高频头的噪声度数越低越好。–分类：KU波段（亚洲卫星本振一般11300MHz、中九为10750MHz）、C波段（本振5150MHz）和双极化、单极化及单本振、双本振•数字卫星接收机–定义：将高频头输出信号转换为音频视频信号或者射频信号或还原成原始数字信号等的电子设备–现在工程上用的卫星接收机，一般有很多的输出接口，一台接收机可能同时输出多套节目前端系统卫星节目相关设备电子节目指南(ElectronicProgramGuide，EPG)，是指在符合MPEG-2(13818-1)的TS传输流中插入DVB标准定义的业务信息(ServiceInformation，SI)，使机顶盒(Set-Top-Box)的综合接收解码器(IRD)可以从TS流中提取出节目提供商播出节目的列表和播出参数，以直观的形式显示给数字电视用户，使得用户可以方便地接收、选择数字电视节目。EPG概述10•目的–生成PSI/SI数据•流的结构–所有在DVB系统下的数据都是以独立的TS进行传输的；–一个模拟频点中，可以传递多个以pID为分隔的数据流；–数据流包括音视频、数据、控制信息（其中PSI/SI就是重要的组成部分）等；–机顶盒要知道这些个数据的类型，和如何处理，则必需要知道这些信息，而PSI和SI是存放这些信息的重要组成部分–PSI：programspecifiedinformation–SI：ServiceInformationEPG主要功能什么是PSI/SI数据是机顶盒用于知道码流之中具体的控制和服务信息PSI的构成PATPMTCATPSI的作用知道PSI后，就可以正确播放音视频流，实现音视频流的获取。供STB展现用；（PAT、PMT）知道PSI，可以正确对待加扰的音视频流；（CAT）EPGPSI、SI的作用什么是PSI/SI数据SI的构成NITBATSDTEITTDT/TOTSI的作用NIT、SDT让机顶盒了解此网络中的直到service层面上的信息，包括：网络由多少流组成，每一个流的频点、符号率、调制方式等重要信息，每一个流由几个service组成，以及Service的信息等；EPGPSI、SI的作用–SI的作用•EIT的作用，让机顶盒知道节目在每一个频道的具体编排时间，以及节目的名称和介绍等。•TDT/TOT，让机顶盒可以有一个与前端系统进行时间同步的一个参考•BAT，一个网络可以有多个业务群，业务群也可以跨网络，一个BAT就是描述一个业务群的service集合的EPGPSI、SI的作用–由表构成，表中可以插入各种描述符，表中各域以及描述符一起构成了传输流中得信息。–Table的基本域•是表的基本的描述，每一种Table都有自己不同的域。–描述符•插入在table中，起到提供进一步控制信息的作用；•可以根据应用的不同，可以选择不同的描述符进行插入；•描述符是重要的，与业务紧密相关的信息；•对于运营商特殊的需求，往往可以定义私有的描述符，通过前端和机顶盒一致性约定以实现；EPGPSI、SI的组成16电子节目指南是数字电视的标志性业务，是观众进入数字电视的门户。为保证电子节目指南在数据格式和传输方式上的一致性，符合本地化需求，符合数字电视各项业务的发展，统一EPG技术标准和规范。各地市播出前端分别建立EPG系统。各地市前端采用与省内容中心技术标准一致的EPG系统，遵照全省统一制定的SI信息规范对NIT、SDT、BAT、EIT等进行配置，以便节目单导入与以后的统一管理。EPG与其他业务系统关系密切，如LOADER，数据广播，马赛克等，统一技术标准有利于今后网络资源的相对统一，并便于系统维护。EPG前端播发系统概述17地市EPG系统必须遵循“统一标准、分级制作、本地插入”的原则，即按照统一的节目ServiceID规划，由内容集成平台统一制作公用EPG，各地市制作本地EPG，各地市本地自行播发所有SI信息表，并在需要节目更新的情况下，分前端通过本地版本控制同步进行节目更新。节目单由省内容集成平台对所有公共节目（含付费节目）进行统一编辑制作，将制作好的XML文件通过INTERNET或其他方式传给各省辖市。各地市将本地自办节目加入XML文件导入播出系统即可。EPG前端播发系统概述18前端复用设备(主)To:监测应用/播出服务器(主)数据库服务器(备)应用/播出服务器(备)直连直连EPG系统交换机IN01IN02EPG编辑/上传客户端数据库服务器(主)前端复用设备(备)ASIASIASIEPG前端播发原理图19DVB接收机又称机顶盒，它是接收DVB节目的用户端设备。打开接收机，通常都有一个开机画面，这个画面实际上是一个存储于机顶盒内的一个菜单选择页面，它是由称为装载器的控制软件生成的用户操作界面，用户可通过遥控器进行选择操作。每个有线电视营运商所开发的这个界面都有所不同，但功能是一样的，其主要内容是营运商提供业务（节目）的分类和系统设置及一些辅助功能。这些内容构成了页面的最上层主菜单，其下一层菜单则通常由SI生成的EPG所构成。主菜单中的系统设置是为引导接收机快速准确地接收到DVB节目而设的，其有最基本的有三个操作：信息检测节目搜索软件下载EPG终端接收系统应用201、信息检测：它主要显示目前DVB系统的主频及相关参数，如主频频率、码率、调制方式、误码率、信号电平等，供维护人员检测参考。这里说明一下，所谓主频是指SI所在码流的调制频率。图3-1机顶盒信息检测NIT描述EPG终端接收系统应用212、节目搜索：接收机在节目搜索时首先搜索主频频率，找出SI信息，然后生成EPG，又由EPG生成一个节目列表，这个节目列表包括节目名称、节目说明、节目播出时间等，并将这个节目列表作为下一层菜单，每个下层菜单项都指向相应节目所在的TS流，达到用户能方便快捷地收看到所需节目的目的。节目搜索分两种方式：一种是手动搜索，一种是自动搜索。手动搜索方式是通过人工输入主频频率或DVB系统内所有TS流的调制频率来引导接收机接收；自动方式是由软件设置好相关的接收参数，由软件来引导接收机接收。机顶盒在自动搜索时，根据NIT里描述的频点信息去搜索各个频点，根据SDT表里面的描述显示出各个业务的名称。图3-2机顶盒自动搜索22终端接收系统应用----提示自动搜台在EPG前端将NIT版本号变更后，机顶盒就会提示自动搜台。图3-3机顶盒自动搜索233、软件下载：在前面说过，接收机的装载器必须要按照前端定义的数据结构来定制，当前端需要变更播出节目时（如增加或减少节目的播出，调整播出节目的类别等）或更改主频频率时，接收机的装载器也应作相应的变更。所以，当前端要作节目变更时，营运商必须要同时变更接收机的装载器，并向所有接收机发出软件更新信息，用户收到信息后，就可用软件下载功能来更新接收机的装载器了。机顶盒升级时用户并不知道升级流放在哪个频道，也不会去手动手机，这时候就需要再机顶盒升级时跳出一个对话框，好方便用户升级。这里就用到在NIT表里加一串描述符。描述符的最后两位指的是软件版本号，当前面的描述符设置正确且最后两位的软件版本号高于现在机顶盒的软件版本号时，机顶盒就会跳出一个对话框提示用户升级。图3-4机顶盒软件下载24用户可以通过信息键查看到现在播出和下一条将要播出的节目也可以通过一周预告来查看该业务现在播出和这一周将要播出的节目单，这些信息是从EIT表里获取的。终端接收系统应用----节目预告图3-5机顶盒节目预告图3-6机顶盒节目一周预告25当我们点击遥控器上的导航键后，就进入了马赛克业务，当热点移动到某一个节目再次点击确定键是就进入了该业务。这个对应的过程就是EPG3.0的马赛克编辑器实现的。马赛克编辑器里描述了每一格所对应具体的业务。终端接收系统应用----马赛克图3-8机顶盒马赛克节目图3-9EPG系统马赛克节目制作26终端接收系统应用----节目排序机顶盒将各个频道进行排序是根据EPGSDT表里有一串私有描述实现的。这里又分2种情况：一是不支持分段排序的机顶盒，它的逻辑频道号排序就将SDT表里的所有频道的tag=91描述符收下来后，并将其做大小比较，最小的为逻辑频道号1，其次的为逻辑频道号2，以此类推。第二种就是支持分段排序的机顶盒，它的逻辑频道号是读取SDT表里tag=93的描述并将其转化为十进制显示。图3-11机顶盒节目排序图3-12EPG系统节目排序应用27条件接收系统，即CAS（ConditionalAccessSystem）。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。以只有获得授权的用户才能使用相关业务的方式实现数字电视广播系统的有偿服务。条件接收系统原理概述1、加扰过程是通过专用硬件（加扰器）对被加扰码流进行加扰运算。加扰码流时，加扰器根据输入的初始条件（即控制字CW），利用加扰算法对原始码流进行加扰。2、加密的过程是对控制字CW（用于解码器中的电子密钥）按照一定的算法进行加密运算。加密后的控制字传递到机顶盒端后，通过智能卡内部解密，就可以还原出原始的控制