有线电视
第章前端3 �基本要求：了解有线电视模拟前端功能与主要设备的功能，掌握数字前端组成与功能、主要设备性能的技术要求以及数字前端的设计�主要内容：�模拟前端的组成和主要设备�数字前端的组成、主要设备与技术要求�条件接收系统�用户管理系统�电子节目指南�数字前端新技术 �数字前端设计�重点：数字前端组成和设计、条件接收�难点：前端系统设计�Page 2
模拟前端的组成和主要设备�前端的功能�提高载噪比(1)频率变换�(2)�邻频处理(3)�抑制非线性失真和寄生输出(4)调制、解调广播级标准，�(5) (DG =2%DP=°)电平调整�(6)电平控制�(7)混合�(8)产生导频�(9)�Page 3
�系统对前端的技术要求 �前端的主要技术指标(1)①载噪比�C/N:�②非线性丝失失真指标：�③回波值：E④微分增益失真（失真）和微分相位失真（失真）：�DGDP⑤色亮度时延差：�/⑥频道内幅频特性：��Page 4
�邻频道传输对前端的特殊要求(2)�①邻频抑制度：一般要大于60dB②带外抑制度：一般要大于�60dB�③比可调：开路发射设备伴音载波电平低于图像载波V/A电平即可，但对于邻频传输设备则要求音载波电平10dB低于图像载波电平。17dB�④对载波的频率偏差有比较严格的要求：图像载波频率误差小于。20kHz�Page 5
�⑤陷波处理：在捷变型调制器中尤其重要。频道内的互调产物��；a. fv+f-fs=fv+；�b. fv+fs-f=�；c. 2fs-fv=fv+�；d. 2fv-f=。�e. 2fv-fs=�其中，为本频道图像载波，为伴音载波，为色度副fvffsA载波。�一般来说陷波处理在中频时进行陷波从技术处理的角度上比较方便，因为它与输入频道的频率无关，陷波电路容易设计和实现。�Page 6
�邻频道使用对系统也有一些要求如：相邻频道的电平差,应尽可能小，最好不超过，否则相邻频道在接收机高2dB频头中产生的交调串像将成为突出问题，而且往往是电平高的频道干扰电平低的频道；用户电平不能太高，也不能太低，一般要要求在～之间。6080dBVμ�Page 7
�实际前端 �简易前端1.�Page 8
�专用前端2.�Page 9
�综合前端3.�Page 10
�前端主要设备�天线放大器1.频道放大器�2.�频道变换器3.�信号处理器4.电视调制器�5.�作用：�视频处理、箝位、同步处理、倒相、调制、残边带滤波�音频处理、调频振荡、选通、变频、带通滤波�Page 11
�Page 12
�Page 13
�Page 14
�Page 15
�BPF band-pass filter �Page 16
�Page 17
�立体声调频广播调制器�Page 18
�导频信号发射器�混合器（合成网络）�混合路数：二混合、四混合……�混合方式：频道混合器、频段混合器、频道频段混合器、宽带混合器�电路结构：滤波式、宽带传输线变压器式�Page 19
�Page 20
�Page 21
�Page 22
�Page 23
�Page 24
�Page 25
数字前端的组成和主要设备数字前端的组成�数字电视信源系统、业务系统、存储播出系统、复用加扰�系统、条件接收系统（，）、用户管Conditional AccessCA理系统（，）、编码调制Subscriber Management SystemSMS系统、回传处理系统、电子节目指南（，Electrnic EPG）、其他辅助系统等组成。Program Guide�主要设备�解调器、编码器（、，传送非压缩SDIQPSKAV-ASISDI-ASI基带信号，，也就是串行数字接口。同步并行接口Serial Digital Interface ，、异步串行接口，(SPI Serial Peripheral Interface )(ASIAsynochronic 和同步串行接口，，Serial Interface)(SSISynchronous Serial Interface)是传输流数据信号的主要接口类型。其中，和接口较常用）、复ASISPI用器、调制器、混合器。QAM�Page 26
TS: Transport Stream �CA: Conditional Access��CAS: Conditional Access SystemSMS: Subscriber Management System�SDI: Serial Digital Interface �SPI: Synchronous Parallel Interface� (Serial Peripheral Interface )ASI: Asynochronic Serial Interface ��SSI: Synchronous Serial Interface�EPG: Electronic Program GuideEMM: Entitlement Management Message�EMMG: Entitlement Management Message Generator�ECM: Entitlement Control Message�ECMG: Entitlement Control Message Generator��Page 27
�CW: Control Word�SI: Service information�PSI: Program Specific Information�SAS: Subscriber Authority System用户授权系统 �PDK: Personal Distribution Key,�AK: Authority Key�Vod: Video On Demand�NVOD: Near Video On Demand�STB: Set Top Box�CM: Cable Modem�Page 28
�Page 29
备监测用户管理系统BOSS系统卫星接收TS码流信号TS码骨干网TS码流信号监测备流中间件系统本地网TS码流信号矩加扰及CA系统QAM调制系统混合系统TS码阵主流模拟调制信号网管系统复用备卫星接收模拟信号器模编码矩阵阵拟监测列音数据广播主视频本地模拟音视频信号监测矩主阵数字电视前端节目编辑播出服务器图1�Page 30
�Page 31
条件接收系统Conditional Access System�基本定义�条件接收系统，简称或系统，是数字电视项目中CASCA重要的组成部分，是为了商业目的而对某些广播服务实施接入控制，决定一个数字接受设备能否将特定的广播节目展现给最终用户的系统。狭义地讲，条件接收的基本目的是在电视系统中对用户进行授权控制及授权管理，从而实现收费系统的有偿服务，它保证已授权的用户能收到相应的授权电视节目和服务业务，而未授权用户则无法获取该业务。�Page 32
授权管理信息��授权管理信息（，）：一Entitlement Management MessageEMM种专有的条件接收信息，指定了用户或用户组对业务或事件的授权等级。 �授权管理信息发生器（，Entitlement Management EMMG）：产生授权管理信息的部件，并按照Message Generator 合适的时间间隔重发。在前端，发生器从用户管理系统取得授权信息�EMM （用户标识号、智能卡号、用户授权信息等）和密钥，编码后形成数据包，加密送到复用器中传送。在EMM接收端，也用于控制解扰。EMM �Page 33
Control Message 授权控制信息（，）�授权控制信息是一种专有的条件接收信息，包含有经安全�加密的控制信息和授权信息。授权控制信息发生器（）是产生授权控制信息的部�ECMG件。传送加密后的密钥和节目标识、收视条件、加扰算�ECM 法、提供商等。是在前端形成的。把控制字发生器ECM产生的加扰控制字，按一定的数据编码格式加密、打包， 送到复用器中传送。在接收端，用来控制解扰。ECM �Page 34
�信息的加密和解密是信息处理的一种特殊形式。数字加密技术的基本原理是把信息数据序列（明文）与一个密钥序列进行加密变换，输出即为加密后的信息序列（密文）：K（明文密钥）密文�f+=�Page 35
3.加密/解密系统�在条件接收系统中存在两种类型的加密，用途如下： ��对授权管理信息EMM进行加密处理，然后以单独授权或分组授权的方式发送到用户接收终端的相应处理装置； 对授权控制信息ECM进行加密处理，其中ECM信息中包�含了对业务的访问准则信息以及用于解扰的信息。 �解密操作在接收机端进行。通常为了安全性，解密操作和接收机分离，在一个可分离的模块中进行，如智能卡，以 利于增强系统的保密性。�Page 36
�加扰解扰系统4. /�加扰是为了保证传输安全而对业务码流进行特殊处理。�通常在广播前端的条件接收系统控制下改变或控制被传送业务码流的某些特性，使得未经授权的接收者不能得到正确的业务码流。 �解扰是加扰的逆过程，在用户接收端的解扰器中完成。 �Page 37
�加扰5.�加扰：指在前端系统的控制字的控制下，连续不断的CW对被传送的全部内容（视、音频流和数据流）进行扰乱，使不用恰当的解码器和密钥就不能收到正确的信号。�加扰的方法是由伪随机码发生器产生的伪随机序列与原始的传输流进行运算，改变被传输信息的特征，使信号XOR变为不可预测的数据流。 �Page 38
�控制字控制字：指用于解码器中的电子密钥。�CW�解扰的关键是必须掌握伪随机序列发生器的初始条件，初始条件受控于控制字，有了就可以恢复加扰时使用CWCW 的伪随机序列，可以实现对信号的解扰。是的关键，必须可靠的传输。由前端加密后经网�CWCACW络传送到用户机顶盒的智能卡上，经解密后产生密钥。�为了防止被破译，要不断改变，一般每隔—秒改变CW520 一次。 �Page 39
�同密7.(Simulcrypt,)�同密：是一种加扰方式。该方式通过同一种加扰算法和控制字使多个条件接收系统一同工作。这种方式便于多级运营管理，为多级运营商选择系统�CA提供灵活性（不必大家都使用同一系统）。而每台机CA顶盒也只须选用一种系统，不必装多个系统。这样CACA便于不同的开发商在同一网络中公平竞争。CA �Page 40
多密�8.(Multicrypt)多密：也是一种加扰方式，也称公共接口方式。是针对�CI接收端机顶盒而言的。在多密方式下，每台机顶盒通过公共接口对不同的C�CIAS 解密。即用同一台机顶盒接收不同系统的加密节目。CA当更换时，仅需更换模块，不必换盒。从而实现机�CACA卡分离。机顶盒是通用的，卡是由不同运用商管理的。�Page 41
用户个人分配密钥�户个人分配密钥（）：是一个数�Personal Distribute KeyPDK列，是机顶盒的唯一地址码。由系统自动生成并严格控制，存放在用户智能卡中。�CA�在用户端，智能卡通过对和解密，取出PDKEMMECM，实现对加扰传输流的解扰。CW �Page 42
原理 DVB-CA传送流（）TS复控制字（）加扰器CW 控制字产生器用器加密器信息AECM业务密钥用户授权系统加密器信息BEMM业务密钥�Page 43
�1.发送端首先由控制字发生器产生加扰控制字（），提供给加�CW扰器和加密器。A 加扰器根据提供的控制字（），对来自复用器的流�CWTS进行加扰运算。加扰器的输出结果就是经过加扰打乱了的流，控制字就是加扰所用的密钥。TS �加密器接收到控制字（）之后，根据用户授权系统ACW提供的业务密钥对控制字进行加密运算。加密器的输出A结果就是加了密的控制字，称为授权控制信息（）。 ECM�Page 44
�业务密钥在送给加密器的同时，也送给了加密器。它AB能够自己产生密钥，并且能够对授权系统提供的业务密钥进行加密。加密器的输出结果就是加了密的业务密钥，B称为授权管理信息（）。EMM上面所产生的ECM和EMM信息都送往复用器，与其他的TS流�一起进行打包，形成TS流再输出。�Page 45
�接收端2.解调后的加扰数据流经过解扰器解扰，然后送往解复用器� 解复用器根据流的包结构，提取出和控制信�TSECMEMM息。 提取出来的和信息分别被送往智能卡的解密器�ECMEMM和解密器，然后恢复出加扰控制字（），把送ABCWCW往解扰器。 �恢复控制字的过程非常短暂，一旦恢复出正确的控制字后，解扰器便能正常解扰，把加扰流变成正常的流 TSTS�Page 46
�的应用模式 DVB-CA�基本功能1.条件接收（）系统是指用来控制用户对广播电视节目�CA或服务进行接收的系统，即用户只能收看经过授权的广播电视节目或服务，它是实现个性化服务的关键，其基本目的是在数字电视系统中对用户进行授权控制及授权管理，从而实现有偿服务。 �Page 47
�系统所需要的基本功能如下：CA�实现产品升级的授权1) �节目播出控制（条件禁播和条件准播）2) �分级授权3) �支持按次付费、4) IPPV(Impulse Pay Per View)IPPT (Impulse Pay 按时付费、（带回传的Per Time ) CPPVCallback Pay Per View ）IPPV �支持回传处理5) �支持（，屏幕菜单）6) OSDOn-Screen Display �支持7) Email�支持同密标准8) �具有良好的防（反）盗版措施9) �Page 48
�节目平台与服务平台的系统基本架构 �节目平台的加扰节目码流传送到服务平台后，可采用解密和不解密两种模式向最终用户传输。 解密模式中，节目平台的节目码流传送到服务平台后被解�扰，还原为非加扰的节目码流，再被本地系统加密CA后，传送到用户。解密模式的条件接收系统结构如下图所示。� �Page 49
加扰节目流加扰节目流 用户加扰加扰解扰CAS 1CAS 2节目平台服务平台解密模式的系统结构CA�Page 50
�不解密模式中，当节目平台和服务平台采用相同的系CA统时，节目平台的节目码流传送到服务平台后不解扰，直接传送到用户。不解密模式的系统结构如下图所示。� �Page 51
加扰节目流加扰节目流加扰用户CAS 1CAS 2节目平台服务平台不解密模式的CA系统结构 �Page 52
用户管理系统�什么是SMS�定义：实现数字电视广播条件接收用户的管理，包括用户信息、用户设备信息、用户预定信息、用户授权信息、财务信息等进行记录、处理、维护和管理的系统。�采用数字技术、网络技术和数据库技术，对用户订购数字电视产品进行服务的运营管理信息系统，满足广电系统数字电视和其它业务运营管理所需要的一套综合性软件。它集用户管理、收费/帐务、客户服务、统计分析、决策�支持、客户关系管理等功能于一体，是网络运营商开展数字电视和其他增值业务不可或缺的生产工具。 �Page 53
用户管理系统SMS的组成资料录入系统银行对帐及银行用户数据管理系统资金划转系统授权管理系统授权管理�Page 54
SMS在有线数字电视系统中的位置 �Page 55
建立SMS的意义及时反映企业的经营状况，为正确决策提供依•据；分析用户的投诉或者查询请求情况，及时向用户•推荐相关服务，通过这样的沟通及对客户的理解，将其转变成销售机会；针对特定的客户提供有针对性的服务内容；•发掘有价值的客户群，可为大客户提供更好的服•务；大幅度提高企业的运作效率，降低劳动强度。•�Page 56
10项基本功能《有线数字电视广播用户管理系统入网技术要求和测评方法》提出的功能测评包括十个方面：（1）用户管理 （2）产品管理（3）订购管理 （4）授权信息管理（5）计费管理 （6）收费管理（7）权限管理 （8）接口管理（9）资源管理 （10）报表管理�Page 57
（1）用户管理�主要功能是处理与维护数字电视用户的基本信息，并将�相关数据自动传给CA系统。主要功能包括：�1.用户信息的注册2.用户信息的修改3.用户信息的查询4.用户信息的删除。�Page 58
�（2）产品管理�主要是对数字电视节目进行产品化的管理,内容包括：1.产品信息的生成2.产品信息的修改3.产品信息的删除4.产品信息的查询。�指定业务服务在系统中的注册、修改与删除，业务服务的促销、定价和有效期确认等等。�Page 59
�（3）订购管理�负责用户订购数字电视产品信息的管理。包括：1.用户订购信息的生成2.用户订购信息的修改3.用户订购信息的取消4.用户订购信息的查询（ 基于产品、用户和IC号）�Page 60
�（4）授权信息管理�负责用户订购的数字电视产品实际开通的操作。主要包括：卡有效性确认2.对用户信用度的确认3.通过CA系统对用户实施授权、取消授权、修改授权、查询授权的操作。�Page 61
�（5）计费管理�主要是计算应收取用户的费用。�主要功能包括管理计费（计费定价的设置；进行统计）和计费（正确计算用户产品订购所需的费用）支持的计费方式有：按月计费、按次计费，包括实现�对PPV计费的功能。�Page 62
�（6）收费管理�系统在进行计费处理之后，对用户进行收费，计费收费要准确。主要功能：�1.能输入用户预收费金额，存入系统中；2.能及时查询预收费帐户金额情况；3.能查询用户需要交纳的费用金额；4.能查询收费金额来源，包括订购详单；5.具有逾期欠费提示功能；6.按结算周期进行结算。�Page 63
（7）权限管理�保证操作员只能使用授权范围内的操作界面和操作对象。��主要包括：1.权限管理机制2.添加操作员权限3.修改操作员权限4.删除操作员权限5.操作日志管理�Page 64
�（8）接口管理�符合《用户管理系统与监管平台数据交换接口技术要求》�与银行、SI和CAS的接口符合相关要求。�Page 65
（9）资源管理�对资源进行进销调存以及使用状态的管理，包括用户已经�购买或租赁使用的资源。资源管理的内容是业务服务所需设备和产品，如IC卡、机顶盒等。主要功能是：对接收机（机顶盒）的发放、更换、回收等操作；�如对IC卡的发放、暂停、重新激活、更换、删除等操�作进行管理。�Page 66
�（10）报表管理�具备服务平台、节目平台和用户需要的各种数据的自动统计、分析并生成报表的功能。可以产生的各种报表，诸如财务报表、用户报表、产品报�表等。可以是年报、季报或月报等等。�Page 67
� SMS设计原则1、灵活性��是系统成功的一个关键因素。�系统硬件设计和软件设计总体及其内部结构必须有较大的灵活性和可扩充性。2、可靠性 ��是系统成功的保证。采用先进的软件和硬件技术来实现稳定可靠性。��除例行维护外，系统应该保证每天24小时无故障运行。 �Page 68
3、扩展性�系统的结构将支持有线电视网络业务发展的需求，支�持业务服务的成长。系统应用应该充分考虑我国国情，实现“集中控制，�分散管理”的具体目标。4、安全性��（1）系统故障下的数据安全（2）操作人员工作中的数据安全��（3）操作痕迹记录，对操作人员执行的操作系统内留有痕迹。自动记录人员、日期时间等。�（4）防病毒。�Page 69
SMS八大功能模块 �Page 70
1.用户管理模块�作用：是整个条件接收用户管理系统的重要组成部分，�用来处理与维护用户的主要信息（用户管理信息、用户预定授权和节目编号等信息），并将相关数据自动传给CA系统。�方式：提供三种收视付费方式。具体功能：�1)用户维护：用户注册，用户暂停，用户恢复，用户注销，IC卡登记，机顶盒登记，密码和成熟率，IPPV金额，合同和用户投诉等。2)节目预订：用户按照系统提供的方式预订和取消电视节目，进行的帐册和授权查询，IPPV查询。 �Page 71
�2.授权管理模块�作用：负责用户业务开通前的授权预处理操作，主要包括：对用户信用度的确认、用户业务与IC卡有效性确认等。具体功能�处理有关用户权利的功能（添加、修改、删除用户资�料的功能，并提供对用户资料的综合查询） �处理有关节目提供商的功能 �处理有关IC卡方面的功能 �Page 72
3.�控制管理模块�作用：保证系统正常运行必须具备的运行环境和运行控制。�具体功能�维护节目提供商及其它们之间关系、节目提供商对应的销售单价。管理模块运行所需要的基础数据。 ��Page 73
4.�环境管理模块�作用：管理有关节目分类，节目分类与节目提供商的对应关系。具体功能�节目分类是按照节目的自然属性而进行分类整理的方�法，同时也是节目管理模块运行所需的基础数据。�节目分类与节目提供商的对应关系对应节目提供商所提供的销售方式。 �Page 74
�5.分类管理模块�分类管理模块在环境管理模块的基础上，实现按节目内容进行分类销售方式。具体功能�按照节目分类方式，�按照节目主题方式，�按照节目主题级别方式。� �Page 75
6.节目管理模块�作用：对节目提供商所提供的节目进行产品化的管理。管�理的内容包括业务服务在系统中的注册、修改与删除，业务服务的促销、定价和有效期确认等。具体功能�节目档案管理 ��节目单制作 对节目随机插播提供有力的支持 ��Page 76
7.统计报表管理模块�作用：根据要求提供统计报表和统计图，产生的各种报�表，诸如财务报表、用户报表、产品报表等。具体功能��用户管理系统能够系统的报表有任意时间段的营业报表，用户信息统计表，用户预定汇总表等以及相应的统计图，以更直观地反映系统的各种参数和节目提供商的运行管理状态。系统同时还提供与节目提供商的财务系统连接接口，�以提高工作效率。 �Page 77
8.银行信息管理模块�作用：充分利用银行系统的技术和设施的有效、准确和安�全性，管理收费和信用，以及利润分配。具体功能��数据通讯：通过银行提供的服务器将有关信息实时或者非实时地传到用户管理系统，并保证数据在传输过程中的完整性、安全性和正确性。�数据处理：对于合同用户、非合同用户的处理，将从银行取来的正确数据，转换成用户管理系统使用的数据，修改资金帐产生准EMM。同时产生财务上需要的银行对帐表。 �Page 78
电子节目指南（， EPGElectronic Program Guide )�电子节目指南（）是运行在机顶盒上的一种应用程EPG序，通过电视屏幕向用户提供由文字、图形和图像组成的人机交互界面，负责电视节目和各种增值业务的导航。相当于个人计算机中的资源管理器和浏览器，是用户EPG与机顶盒进行交互的主要途径，用户通过选择收看电EPG视节目和各种增值业务，并通过使用机顶盒提供的各EPG种功能。�Page 79
�数字电视与模拟电视节目选择的方式完全不同，模拟电视每个频道对应一个节目，只要调到相应的频率，就可以看到图像。而在数字电视中，多个节目被复用到一个码流中，每个节目只占有码流中的部分包，一个物理的频道只能给出包含多个节目的传输流，要观看其中的某个节目，还必须从码流中提取出节目对应的传输包，然后再进行解码。怎样从众多的节目和服务中选取所需要的服务就变得比较复杂。为此，提供一些必要的服务信息以帮助用户选择节目使非常必要的。�Page 80
�在数字电视中，所有视频、音频、文字、图片等经数字化处理后都变成了数据，并按照的标准打包，形成固定长度（个字节）MPEG-2188的传送包，然后将这些数据包进行复用，形成传送码流（），通TS常一个频道对应一个流，一个频道的流由多个节目及业务组成。TSTS在流中如果没有引导信息，机顶盒将无法找到需要的码流，所以TS在中，专门定义了信息，其作用是自动设置和引导接收MPEG-2PSI机进行解码。信息在复用时通过复用器插入到流中，并用特定PSITS的（包标识符）进行标识。PID�在标准中定义的节目信息，是对单一码流的描述，由于MPEG-2PSI系统通常存在多个码流，为了使使用者能在多码流中快速地找出自己需要的业务，在标准中对的进行了扩充，在四个DVBMPEG-2PSIPSI表的基础上再增加了九个表，形成。是对整个系统所有码流的描SISI述，描述系统传输内容、广播数据流的编排和时间表等的数据，它包括信息。PSI �Page 81
�的功能 EPG�节目预告：提供一段时间（如一个星期）内的所有电视节目，用户1.可以选择不同的方式进行浏览。例如沿时间轴和频道两个方向浏览节目信息，也可以通过分类选择对节目信息进行过滤，系统显示过滤a后的时间表，例如体育节目列表等；�当前播出节日浏览：可按频道列出当前节目或按分类划分列出当前2.节目；�节目附加信息：可以通过选择某个节目浏览其附加信息，如节目情3.节介绍、演员名单等；�节目分类：按节目内容进行分类，如体育、影视等；4.�节目预订：在节目单上按照频道和分类预约一段时间之内将要播放5.的节目，届时自动播放；�家长分级控制：家长可以根据儿童年龄段对节目内容进行分级控制。6.�Page 82
�基本工作原理�节目专用信息（）由节目关联表（）、条件接收表（）、节目映射表 PSIPATCAT（）和网络信息表（）组成。PMTNIT节目关联表，：由 (Program Association TablePAT)PAT标识，它的主要作用是指出传输码流中包括那些节目，节PID0X0000目的编号与对应的节目映射表（）并指定Program Map Table, PMT,网络信息表（）所对应的。Network Information Table, NITPID条件接收表（）由 Conditional Access Table, CAT:CAT标识，提供系统中条件接收的信息，指定系统与PID0X0001CATCA它们相应的授权管理信息之间的联系，指定的，以及EMMEMMPID其它相关的参数。在某电视平台中它指定爱迪德系统的为CAEMM永新同方系统的为，这样机顶盒根据这一数值去0X66,CAEMM0X68解析加密信息。CA�Page 83
�网络信息表NIT : Network Information Table�节目关联表PAT: Program Association Table节目映射表�PMT: Program Map Table�条件访问表CAT: Conditional Access Table�业务描述表SDT: Service Description Table事件信息表�EIT: Event Information Table时间日期表�TDT: Time and Date Table业务群关联表�BAT: Bouquet Association Table运行状态表� RST: Running Status Table时间偏移表�TOT: Time Offset Table�Page 84
�：指出相应节目中包含的内容，即节目由那些PMTPMT流构成，以及这些流的类型（视频、音频、数据），指定节目中各流所对应的以及该节目的所对应的。PID,PCRPID提供与多组传输流、物理网络及网络传输相关的�NIT:NIT一些信息，比如用于调谐的频率信息以及编码方式、调制方式等参数方面的信息，例如武汉电视台的传输频点为调制方式为纠错方式为方式等。459MHz,64QAM,RS�Page 85
�这些表插入到中传输。指定了如何从一个携带多个TSPSI节目的传送流中正确找到特定的节目，当接收机要接收某一个指定节目时，它首先从节目关联表中取得这个节目的节目映射表的值，然后从中找出与此值相对应PIDTSPID的节目映射表，从这个节目映射表中获得构成这个节目的基本码流的值，根据这个值滤出相应的视频、音PIDPID频和数据等基本码流，解码后复原为原始信号。MPEG-2传送流的结构如图所示。 �Page 86
�服务信息（）�在中提供了不少有关节目组成盒相互关系的 MPEG-2PSI信息，从而使得接收端可以正确地对流进行解复用。TS但是这些信息在实际使用时仍然显得不够，特别是用户对交互盒节目选择的要求越来越高，信息相对于这些要PSI求而言就明显无能为力。为解决这类问题，在中采用DVB了对信息进行了进一步的扩展。SIPSI�信息共定义了个表，但有一些表实际意义不大，在实SI10际应用中可使用其中的几个表，如：�业务群关联表（）：值为。它提供了业务群相关的信息，BATPID0X11给出了业务群的名称以及每个业务群中的业务列表。通过表可以方BAT便地进行相关节目或某一类节目地浏览和选择。例如在武汉数字电视中就利用表为用户提供了基本包和基本包等节目类别地选择。BATAB�Page 87
�事件信息表（）：值为。它包含了与事件或节目相关的数2)EITPID0X12据，如事件的名称、开始时间、时间长度、运行状态等。事件描述表可以有四种：当前传输流的正在进行或将要进行的事件、当前传输流计划进行的事件、其它传输流正在进行或将要进行的事件、其它传输流计划进行的事件。不同的表由表标识字来区别。是生成的主要表。用EITEPG户在机顶盒上看到的当前后续事件的信息就是通过表实现的。/EIT�时间和日期表（）：值为。它给出了与当前的时间和日期3)TDTPID0X14相关的信息。它为机顶盒提供标准时钟。武汉数字电视系统平台中提供的为格林威治标准时间。�时间偏移表（）：值为。它给出了与当前时间、日期和4)TOTPID0X14本地时间偏移相关的信息。因为北京为东八区，故武汉数字电视表TOT提供的偏移时间为。+8�服务描述表（）：值为。用于描述系统中服务的名称、5)SDTPID0X11服务提供者、是否有相应的事件描述等方面的信息。服务描述表可以描述当前传输流的，也可以描述其它传输流，这由表的标识字来区分。�Page 88
�信息中主要五种表的组织流程图如图所示，以上这些表SI在传送流中以数据段的形式传送，不同的信息表在传送流中通过赋予不同的特定的来进行区分。而具有相同PID的不同信息表则进行由表标识符来区分，PIDTABLE_ID在接收端通过查这些特定的来找到它们。中的PIDSISDT的每一个表都对一个特定中的业务进行描述，这些业TS务可能是这个表所存在的的一部分，也可能是其它TSTS的一部分，这些的都是相同的，这时候我们就可SDTPID以通过不同的表标识符来区分它们，从而识别出那一个表所描述的业务是那一个的。TS �Page 89
�Page 90
�电子节目指南（）的实现�的英文全称是，一般称“电子节目EPGElectronic Program Guide指南”，它是传输流中所包含的信息。的目的是为用户收看电视EPG节目和享受信息服务提供一个良好的导航机制，使用户能够方便快捷地找到自己关心的节目、查看节目的附加信息。电子节目指南实际上就是显示信息的方式以及相关的操作控制。SI�在系统中，可使用户方便、快捷、直观地找到需要的节目，DVBEPG根据《数字电视广播业务规范》对的要求，应提供节目单和EPGEPG当前节目播放等基本功能，还提供节目附加信息、节目分类、节目预订和家长分级控制等功能。的这些功能均可通过来实现，也就EPGSI是说是实现功能的前提。在中，最重要的是、和SIEPGSINITEIT，利用这个表中的数据就可以构成功能不同的。SDT3EPG�Page 91
�的作用再于提供调谐的频率信息以及编码方式、调制NIT方式等参数方面的信息。的作用是提供对每个业务的SDT描述，使用户能方便地了解每个业务的内容。对于每一个都有一个与之对应。实际上是一个节目表，对TSSDTEIT于每一个节目都存在一个独立的。EIT包含两个部分：一是播出前端的编辑器；二是�EPGEPG用户端接收机相应的控制软件，两部分一一对应，每个接收机的相关部分必须要按照前端定义的数据结构来定制，从而接收显示前端送出的业务信息。�Page 92
�一般在复用器合成时插入，有种插入方式。SITS3�将各表数据通过复用器厂家提供的应用软件接口由复用1)器插入到节目码流中。将各表数据按标准打包，通过码流播出卡输�2)MPEG-2出，再将之送入复用器的异步串行口与节目码流复用。�通过条件接收加扰器提供的接口插入，因此可通过局域3)网将数据表送入加扰器，由加扰器向码流中插入。SI�Page 93
�机顶盒与 EPG机顶盒是接收节目的用户端设备。打开机顶盒， DVB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生成的所构成。SIEPG�Page 94
�主菜单中的系统设置是为引导接收机快速准确地接收到节目而设DVB的，其有最基本的有三个操作：信息检测、节目搜索、软件下载。�信息检测：它主要显示目前系统的主频及相关参数，如主频频1)DVB率、码率、调制方式、误码率、信号电平等，供维护人员检测参考。�节目搜索：接收机在节目搜索时首先搜索数字电视信号频点，找出2)信息，然后生成，又由生成一个节目列表，这个节目列表SIEPGEPG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流，达到用TS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系统内所有流的调制频率来DVBTS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。�Page 95
�软件下载：在前面说过，机顶盒的装载器必须要按照前3)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）或更改数字电视频率时，机顶盒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。实际上构成一个系统最基本的业务信息应该包括 DVB和业务信息。由生成，接收机靠来PSISIEPGSIDVBEPG引导接收和选择收看节目。DVB�Page 96
数字前端新技术 �新一代数字电视前端播出系统 �网络化�高清化�Page 97
数字前端设计�总体功能简介：�在考虑数字前端设计思路时，我们立足实现一百套以上的数字广播电视节目的传输，这里包括对现有套模拟电视42节目数字化，另外再增加套专业频道和套特色频3030道，此外还准备开展一些增值业务个性化的视频服务； (；；；数据广播等和扩展业务服务PPVNVODEPG)(IP ；；电子商务；电子购物；远程教育、PHONEINTERNET医疗等，因此)�Page 98
�数字前端系统在功能上具有以下几个方面的功能：�节目的处理、调度的功能。数字前端接收的信源包括卫星、微波、1.光纤、磁带、光盘等，这里既有模拟信号又有数字信号。系统应能完成对模拟信号的数字化、对所有上述节目进行实时监控、信息的存储、编辑处理、节目的分配调度和规划播出。�模拟信号的数字化的功能。这一功能的实现需要通过编码压缩系统2.来完成，编码压缩系统的作用是将模拟的视、音频信号经数字化处理后，再进行编码压缩后形成标准的码流，以适应数字电视前MPEG-2端统一处理的需要。�数字信号的复用功能。各数字电视节目源的合理分配和调度播出，3.需要通过信号复用系统来完成，各种数字信源（含数据广播信息）和经过编码处理过的模拟信号源经过复用器复用并插入各种用户及管理信息形成合适的流，以备播出。TS�Page 99
�总体设计原则�可靠性与安全性统一的原则1.�数字电视前端设备小时长期运行，可靠性将成为首要考虑的问题，24因此要考虑到冗余备份设备，同时由于数字前端系统又不可避免地与数据平台相通，因此有效地杜绝外来用户的非法进入，是保证系统的安全重要环节。�先进性和开放性统一的原则2.�通过采用目前成熟的技术和设备保证系统的先进性，按国家通行标准进行设计，实现设计的标准化和规范化，所有使用设备应符合国家标准或行业标准以保证与系统的方便对接，系统应有较强可扩充性，在整个设计中力求先进性和开放性和谐的统一。�选用具有良好升级能力和扩展性的硬件设备，同时接口协议应开放，并支持用户的业务设计、开发和升级。兼顾系统的长期建设需要，尤其是系统软件可在线升级性。�Page 100
�实用性与经济性统一的原则3.�在系统组建中，既要考虑到有线电视网网络前各种业务实际要求，又要考虑到将来业务种类增长的需求，在系统的实用性和经济性上谋求统一。�高效性及紧凑性统一的原则4.�系统应该可以合理调配每个节目流，使每个频道做到在最佳负荷状态下运行，既有效地利用数字带宽，又不至于因数据流的溢出而造成系统崩溃。系统应尽量采用模块式的结构，方便升级和维护。�Page 101
�某广播电视网络有限公司有线数字电视播出系统框图如图所示。系统包括信号源系统、码流切换矩阵、模拟视1TS音频切换矩阵、数据广播（）系统、播DDB OVER DVB出存储系统、编辑系统、节目存储与节目库管理系统、信号编码系统、信号复用系统、中间件系统、条件接A/V收系统、网络管理系统、调制系统、监视控制系统、QAM系统广电网络多业务运行支撑平台。BOSS()�Page 102
备监测用户管理系统BOSS系统卫星接收TS码流信号TS码骨干网TS码流信号监测备流中间件系统本地网TS码流信号矩加扰及CA系统QAM调制系统混合系统TS玛阵主流模拟调制信号网管系统复用备卫星接收模拟信号器模编码矩阵阵拟监测列音数据广播视主频本地模拟音视频信号监测矩主阵数字电视前端节目编辑播出服务器图1�Page 103
�卫星数字电视信号经接收天线阵列和高频头转换到标准卫星接收机的输入频率范围，卫星接收机采用带有输出的广播级数字卫星接收ASI机，输出的信号经码流切换矩阵、模拟视音频切换矩阵分配调度TS后，分别提供给数字播出系统、非线性编辑系统、广电在线系统。�送入数字播出系统的传输流送到高性能复用器的复用模块ASIASI。经过再复用后的传输码流从复ARM (ASI Remultiplexer Module)用器的输出模块输出到加扰器，经MOM (Multiple Output Module) 加扰后输出到调制器。QAM �本地的模拟视、音频信号可直接输入编码器，经编码压缩后MPEG-2成为单节目传输流。单节目传输流从编码器的接口输出，(SPTS)ASI进入复用器的输入模块。经过再复用后的传输码流从复用器的ARM模块输出到加扰器，经加扰后送入调制器。MOMQAM�Page 104
�部级干线信号，经适配器转换使之成为符合标准的流(SDH)DVB-CTS信号，进入复用器的输入模块。经过再复用后的传输码流从复ARM用器的模块输出到加扰器，经加扰后送入调制器。MOMQAM�由编辑系统提供的节目，进入视频服务器，按节目播出安排实现自动播出。需延时播出的节目，亦在此处理后，实现延时播出。�数据流可由网关模块把服务器或数据服务器输出的数IPInternetIPIP据打包成传输流后，送到复用器的输入模块。经复用器处MPEGARM理和加密后，从模块的接口加扰后送到调制器。数字MOMASIQAM立体声广播节目可直接送到复用器的输入模块；经复用器处理ARM和加扰后，到调制器。QAM �本数字前端系统拟采用模块化设计的产品，只需增加相应的模块，便可地实现平滑扩容和升级，也可根据现有需求灵活地进行系统配置。�Page 105
�前端系统的组成�信号源1.�本系统中的天线阵列可接收和采集境内外卫星广播电视节目。目前卫星传输已经广泛使用技术标准。根据每个载波传输套广播电DVB-S1视信号还是多套节目，又分和方式，方式的特点SCPCMCPCSCPC是各套节目可在不同地点上星，一个转发器内同时存在多个载波。数字节目经数字解调出流后送出，模拟信号经模拟解调出IRDTSIRDAV信号后送出。�其它的数字信源可来自网，本地微波、光缆及视频服务器的标准SDH信号，此外模拟信源还可来自光盘、磁带、直播等模拟信号输出TS设备。�播出存储系统、编辑系统、节目存储与节目库管理系统构成自播节目信号源，它们负责对自播节目的数字化采集、节目剪辑和编辑、节目的存储、节目库的管理。�Page 106
�数字卫星接收机2.�目前的卫星电视系统的数字化过渡已经基本完成，全国统一采用方式。数字卫星接收应选用带标准基带DVB-SASI数字信号传输接口的综合（符合标准）IRDMPEG-2/DVB数字卫星接收机，这就保证了与各种设备之间，以及与其他公司的设备之间的相互连接性。�Page 107
�数字多路复用器3. �复用器的作用是实现对数字信号的合成处理，对送达输入端的各路传ASI TS输流进行复用，并根据所需要从传输流中提取所需节目，建立一个新的传TS输流，再附加上各种辅助及管理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（），它可实现在个SI1物理频道上传输套数字电视节目。复用器可以通过前面板设置参数，单独4-8使用，也可以由前端系统主控机通过以太网进行控制。�复用在工程上可分为一般复用和统计复用。一般复用是将输入的多个流汇TS总成一个比特率更高的流，但不改变流中节目信息的比特率，输出的TSTS流是各输入流比特率之和。统计复用则是对各输入流进行分析，按TSTSTS需分配，使一定的比特率在所有节目中进行合理的动态分配，压缩总比特率但不影响节目质量。在实际工作中这两种复用应该根据具体情况灵活运用。�网管人员可通过复用矩阵根据需要编排调度各频道节目。复用器拟采用高品质的进口设备，并同时考虑提供备份，在其输出的同时能实现对输出码N+1流进行实时监视。�Page 108
�模拟视、音频矩阵4.�来自光盘、磁带、直播等模拟信号输出设备的模拟信号，从模拟视、音频矩阵信源输入汇总，矩阵可以对信号进行实时的监控，并使多路信号输出一部分送编码器进行压缩编码，形成标准的信号供复用器合成使用，另一MPEG-2部分可提供给编辑机对其进行加工处理后送播出服务器存储并可进行选择播出。�Page 109
�编码器阵列5.�编码器就是将模拟音、视频信号然后转换成数字MPEG-2传输流的一种设备。从模拟视、音频矩阵送来的模拟视、音频信号（）按照标准依次送入编码器进行A/VMPEG-2压缩编码，变成标准的码流；普通模拟电视节目MPEG-2可通过编码器压缩为，一般采用MPEG-22-15 Mbps可获得较好的效果。编码器具有视、频实时数字6 Mbps预处理、时基校正等功能，对各种类型和不同图像质量的模拟电视信号按的标准进行数字化编PAL/NTSCMPEG-2 码，产生标准的数字电视节目传输流，并在工作的同时提供备份，通过其内部的视、音频切换矩阵进行实时切N+1换；在其输出的同时也可对输出码流进行实时监控。�Page 110
�数据广播系统�系统建成后股票、网校等数据广播信息可在此平台进行播发，其输出的标准流可经复用器与其它数字电视信号TS复用后一并合路播出。�中间件系统7.�数字电视系统中开展的许多有特色的服务，如EPG（）、（ Electrnic Program GuideIPPVimpulse pay-）、（）及数据广播交互业务per-viewPPVpay-per-view等需要通过中间系统来完成，其中能为用户提供各种EPG电子节目菜单及收看指南。系统通过采用标DVB-DATA准对素材和信息进行处理完成对播出流的封装，以实TS现多种应用 �Page 111
�网络管理系统8.�建成后的网管系统可监测网上设备的运行情况，收集汇总各设备运行状态，设备告警系统指示设备故障，并可实现自动切换功能；控制系统中各设备的运行及输入输出，实现设备的自动化管理。加扰及系统。��从复用器输出的流经此子系统进行扰码及加密，从而TS控制数字机顶盒实现节目的条件化接收。�Page 112
�调制系统。调制器实际包括基于标10. QAMQAMDVB-C准的信道编码和调制两部分功能。信道编码的目的QAM是保证信号传输的准确性和可靠性，或者说是为了提高传输系统的抗干扰能力，目前普遍采用的是（，）RS204188编码；调制是对经过信道编码的数字电视信号进行QAM调制，输出射频信号，使其具有很高的抗干扰能力，便于在有线电视模拟网中传输。经加密和扰码后的流被送TS入调制器调制后的信号被加载在相应的频点，经混QAM合器混合后利用传输设备送总前端机房，再混入有线电视网送到千家万户。另一路信号可被送入大屏幕电视墙进行最后的节目监控。�Page 113
�广电网络多业务运行支撑平台11. BOSS()�系统的作用是对网络中的信号进行商品化定义、管BOSS理及用户收看节目的权限控制和收费；向节目提供商和监管部门透明相关用户管理信息；与银行网端连接，小时24接收银行送来的查询、交费确认、退单、对帐等数据请求；下设的呼叫中心通过电话拨号的方式接受用户的查询和投诉。�Page 114
�设计要点�有线电视中数字电视前端与模拟电视前端在设计上有着较大的差异。在模拟电视前端，带宽只能传送套电视节目，台卫星接收机与台调制器8 MHz1 11相连接就可以实现了。在数字电视前端中，就不是那么简单了，一个 8 MHz标准频道可以传送套数字电视节目，传送节目的套数与调制方式、节目码4-8流率、辅助管理信息的流量等有关，这点在设计中必须考虑，否则容易引起系统因数据流溢出而造成系统崩溃。�考虑采用多少星座点数调制方式�数字调制符号率与带宽的关系：QAM�符号率带宽（α）；=/1+�比特率带宽（α）×（）×β×ε；=/1+log2N�式中：α为系统升余弦方根滤波滚降系数，α；DVB-C=�为星座点数：，，，，，；N4163264128256�β为信道编码的传输效率，对于（，）编码，β；RSRS204188=188/204�ε为卷积码信道编码的传输效率，对于卷积码，ε；3/4=3/4�Page 115
�因此在一个模拟标准频道最多可传输符号率8 MHz8/= Msps的数字调制信号。如果采用调制方式，前向纠错为64 QAMFECRS（，）编码，最多可传输有效数字信号××＝ Mbps256 QAM有效数字信号为。考虑到抗干扰能力随数字信号传输能力 Mbps的上升而下降，例如对于调制网络终端的要求大于QAM64CNR，而对于调制网络终端的则要求大于，27dBQAM256CNR31dB调制虽然抗干扰能力强，但对数字信号的传输能力却弱了许QAM16多，一个模拟标准频道最多可传输只有，因此目前8 Mbps在数字电视系统普遍采用的还是调制方式。64 QAM�Page 116
�考虑节目信号本身码流率2.�（）对于卫星传输的节目源，在我国上星的节目多数为方式，1DVB-SSCPC符号率为，采用（，）编码、卷积码、调制 MspsRS2041883/4QPSK方式，套节目的有效传输码率就是×××＝， Mbps因此一个标准频道就可以套节目，因×＝小于 Mbps传输码率，但具体传输的节目数量还与系统中插入的附加信息内 Mbps容（如、、等）的大小有关，如果加入附加信息后还不足CAEPGPPV，复用器会自动以填空包加以补足。�对于采用传输方式的中央电视台套节目，符号率为，同 Msps理计算得传输码率是，超过，就必须通过复用器就选 Mbps择其中的几路信号传送，或者采取统计复用的方法。 �（）对于其他方式传输过来的节目源，则主要考虑信号本身编码压缩的方2式，节目本身要求的清晰度对码流率的影响也是非常大的，节目清晰度要求越高，码流率越大，如一个高清晰数字电视节目的码流可能达到16-，此时一个标准频道能传输的节目数量就要少得多了。20Mbps8MHz�Page 117
�考虑前端系统的输出电平3.�在整个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以射频方式混合输出的，由于两者的调制方式不同，它们输出电平的标准也不同。模拟电视的载波调制是残留单边带调幅制，而调制 QAM方式有类似双边带的特征，它们两者的峰值功率和平均功率是不同的，理论和实践证明数字调制器的输出电平比相邻频道的模拟调制器的输出电平低为好，既可减小数字信号对模拟信号的干扰，8-10 dB又不至于影响数字电视信号本身的接收质量。�在前端调试过程中应严格按线路设计控制输出电平的高低，首先确定数字频道和模拟频道基本工作电平，确保此数字频道的工作电平低于模拟频道工作电平；其次尽量保证模拟与模拟的相邻频道、8-10dB数字与数字的相邻频道之间电平差不要超过μ，频道间电平差2dBV越小，系统平坦度就越好，网络的系统指标就越高。�Page 118
�考虑数字电视的传输频率4.�在传输频率使用上，考虑将数字电视的下行频率放在之间传输，这一频段主要用来传输550MHz-750MHzQAM调制的数字信号，包括的下行信号。但考虑到近期CMTS不是市内所有的网络都可以传输以上的信号，因550MHz此还可能考虑在以下的频率范围内传输部分数字550MHz电视节目。�由于模拟信号和数字信号调制方式的不同，它们输出频率的设置也是不同的，模拟电视调制器的频率指的是图像载波频率，而数字电视调制器的频率则是指该频道的中心频率。因此在实际测量和调试过程中还应引起注意。�Page 119
�此外需要注意:�注意数字卫星接收机的输入电平1)�对于模拟接收机由于传输节目的密度较低，对信号本身的保真度要求又较高，信号对图象质量的影响是，当信号较强高于阈值时图象清晰，当信号弱于阈值时图象噪点会随信号的减弱而增加，同时高频头前端信号对噪声要求也较高，因此从卫星高频头下来的信号我们通常采用无源功分器，以确保系统有极低的噪声——图象的底噪才小；而数字卫星接收机对信号的保真度和前置放大器噪声要求不太高，但对信号的电平要求较高，它表现出来的现象是当信号强于阈值时图象质量好，当信号弱于阈值时图象全无或出现大面积马赛克现象。因此在采用数字卫星接收机的前端中，应尽量采用有源功分器，这样可以保证数字卫星接收机的稳定接收，避免图象中断和马赛克现象的出现。�注意系统工作接地的可靠性2)�数字前端系统的稳定可靠工作，工作接地十分重要，否则很容易出现数字信号的误码，因为系统工作接地如果不可靠，则容易产生静电噪声干扰，影响数据的正常传输和处理，通常由于静电电压较高，产生的干扰的幅度较大，另外静电还对数字系统的安全构成严重威胁，因此所有的机柜应保证良好的接地，所有在机柜里的机器应保证与机柜的可靠连接，必要时各机器的外壳单独与专用地线连接；机房工作接地母线的接地电阻要小于Ω。4 �Page 120
