数字有线电视技术概览

1、数字有线电视技术概览,主要内容,数字电视概述 MPEG 基础 数字有线电视系统 有条件接收技术 交互电视中间件,一、数字电视概述,模拟电视和数字电视,模拟电视系统，在电视信号的产生、处理、记录、传送和接收的过程中，使用的都是模拟信号，即在时间上和幅度上连续变化的信号； 数字信号，则是在时间和幅度上都经过离散化的信号。 数字电视在电视信号的获取、处理、传输和接收的过程中使用数字信号的，称为数字电视系统。这里数字电视信号可以是直接生成的数字电视信号，如动画、字幕机和数字摄像机产生的数字信号；也可以是由模拟信号经数字化以后产生的数字电视信号；也可以是经处理的数字电视信号，如MPEG格式的压缩数字电视

2、信号,数字技术的优势,传输过程中产生的失真和噪声不积累，抗干扰能力强，传输质量高； 节省传输带宽，增加电视节目数量； 易于实现加密和各种信息的复用传输,在条件接收方式下增加利润； 易于用数字技术实现对多径反射回波（重影）的抑制； 可与计算机连接，提供新的交互式应用； 容易大规模集成，提高性能价格比,数字技术使有线电视运营商可以,充分利用现有的频道资源 从节目内容和广告中获取更丰厚的收入 吸引更多的用户 为客户提供多种新的服务 方便实现有条件接收,二 、MPGE-2 基础,数字电视的关键技术视频压缩,什么是压缩技术？ 用比原始信息少的数据量再现原始信息 为什么要压缩? 节省存储空间 (例如：存在

3、计算机硬盘上的文件) 减少传送时间 (例如：通过电子邮件发送文件) 提高信道的利用率 (例如：卫星电视广播) 怎么压缩？ 去除无用信息和冗余信息 有损压缩，无损压缩,图像压缩的目标,保留所有图像信息 去除所有冗余信息 高效传输数据 最小时延 最小复杂性,视频压缩原理,避免发送整个图像 发送组成图像的有关信息 图像和图像之间的变化 图像上的运动 数学描述 重新利用发送过的图像,什么是 MPEG,MPEG - Moving Picture Experts Group，运动图像专家组 是一族视音频压缩编码标准，包括MPEG-1， MPEG-2，MPEG-4，MPEG-7,MPEG-2标准组成,MPE

4、G-2 标准目前分为9个部分，统称为ISO/IEC13818 国际标准。 ISO/IEC13818-1，System：系统，描述多个视频，音频和数据基本码流合成传输码流和节目码流的方式。 ISO/IEC13818-2，Video：视频，描述视频编码方法。 ISO/IEC13818-3，Audio：音频，描述与MPEG-1音频标准反向兼容的音频编码方法。 ISO/IEC13818-4，Compliance：符合测试，描述测试一个编码码流是否符合MPEG-2码流的方法。,MPEG-2的主要思想,基于工具箱方式 分“级”和“类”（Levels the information is private a

5、nd dependent on the CA system,PMTProgram Map Table,Identifies and indicates the locations of the streams that make up each service, and the location of the Program Block Reference fields for a service,MPEG-2 PSI Data,Program Specific Information Table contents (cont,NITNetwork Information Table,The

6、Network Information Table groups together services belonging to a particular Network provider. It contains all the tuning information that might be used during the set-up of an IRD,SDTService Description Table,The Service Description Table lists the names and other parameters associated with each se

7、rvice in a particular MPEG Multiplex Stream,EITEvent Information Table,The Event Information Table is used to transmit information relating to all the events that occur or will occur in the MPEG Multiplex. The EIT contains information about the current transport, and optionally covers other transpor

8、t streams that the IRD can receive,MPEG-2 PSI Data,Program Specific Information Table contents (cont,TDTTime and Date Table,The Time and Date Table is used to update the IRDs internal clock,BATBouquet Association Table,The Bouquet Association Table provides a means of grouping services that might be

9、 used as one way an IRD presents the available services to the viewer. A particular service can belong to one or more bouquets,RSTRunning Status Table,The sections of the Running Status Table are used to rapidly update the running status of one or more events. The running Status are sent out only on

10、ce, at the time the status of an event changes, unlike other SI tables which are normally repetitively transmitted,三、数字有线电视系统,DVB Standard Overview,DVB 标准家族,DVB-S The digital satellite system for use in the frequency bands up to 11/12 GHz, configurable to suit a wide range of transponder bandwidth a

11、nd powers. DVB-C The digital cable delivery system, compatible with DVB-S. DVB-CS The digital (S)MATV system, adapted from DVB-C and DVB-S, to serve community antenna installations. DVB-T The digital terrestrial television system, designed for terrestrial 7-8 MHz channels. DVB-SI The Service Informa

12、tion system to enable DVB compatible decoder to configure itself and to help the user to navigate the DVB environment. DVB-TXT The DVB fixed-format Teletext transport specification. DVB-CI The DVB Common Interface for use in conditional access and other applications,DVB 标准家族（续,DVB-RTC The DVB return

13、 channel for cable TV (CATV) distribution systems. DVB-RCC The DVB return channel through the Public Switched Telephone Network telecommunications system (PSTN) / Integrated Services Digital Network (ISDN) DVB-PDH DVB interfaces to PDH Networks. DVB-SDH DVB interfaces to SDH Networks. DVB-PI DVB int

14、erfaces for CATV/SMATV headends and similar professional equipment. DVB-IRD Interface for DVB IRDs. The DVB standards are open and interoperable. DVB specifications are subject to standardization from ETSI and ITU,数字有线电视系统的组成,MPEG-2信号源 MPEG-2复用器 网络接口设备 交互电视中间件和应用程序 有条件接收系统（CAS） 用户管理系统（SMS） QAM调制器 HF

15、C传输网络 数字电视机顶盒,MPEG-2信号源,数字节目源 数字卫星接收 SDH、ATM、IP网传送 数字演播室 视频服务器 IP数据 模拟视音频节目 通过MPEG-2编码器编码,MPEG-2 编码,完成模拟电视的视音频信号模数变换和码率压缩 根据对图像质量的要求和节目内容确定压缩比 对数据打包形成单节目数字传输流,不同类型的数据包（视频、音频、数据）以PID区分 PMT表指示出在该节目中有容少码流，各自的PID是什么,不同节目对数据带宽需求,典型节目24Mbps 体育节目69Mbps 卡通节目1.53Mbps 音乐广播64384kbps 编码后数据速率越高，图像质量越好,MPEG 多路复用,

16、复用的概念 将多路低速率数字信号合成一路高速率数字信号，以适应信道传输 将多路传输流的节目重新组合复用成一路多节目传输流（MPTS） 基于包的复用 PID 重映射，重建PMT，PAT PCR 抖动补偿,MPEG-2复用,统计复用,信道编码和数字调制,信道编码 提高信息传输可靠性 RS码，RS(204,188)纠错码，纠正随机错误 RS码是一种重要的线性分组编码方式。它对突发性错误有较强的纠错能力，被DVB标准采用 。 交织，分散突发连续错误 QAM调制 高效率的数字调制方式,用户终端设备：机顶盒,机顶盒具有视音频播放功能的图形用户终端设备，支持MPEG-2协议，一般由解调器、去多路复用器、解扰

17、器、解码器、CPU、MPEG-2解码器等组成 工作于客户端/服务器方式，其功能实现依赖于前端,四、有条件接收系统和用户管理系统,Conditional Access System & Subscriber Management System,什么是条件接收系统,条件接收系统就是为了商业目的而对某些广播服务实现接入控制，决定一个数字接收设备能否将特定的广播节目正确接收； 确保只有已支付了或将支付费用的用户才能收看到所选的电视节目； 在数字电视领域中，CA系统将成为发展新服务的必需条件,CA系统组成,加扰部分 寻址部分 安全体系 嵌入式和可分离式 密钥系统 层次密钥 算法,加扰和加密原理,加扰（s

18、crambling) 加密（Encryption） CW（Control World）控制字，5-10秒变换一次 ECM（Entitle Control Message）授权控制信息,以加密的形式传送控制字 EMM（Entitle Manage Message） 授权管理信息,Video,Video,Video,Video,Video,Video,Video,Video,Video,ECM,ECM,Control words from ECM unlock video,Scrambled MPEG transport stream,有条件接收原理简图,用户,运营商,Smart-Card Details,Smart-Card “Rights,管理层,EMMs,EMMs,控制层,ECMs,ECMs,加扰层,Control Word,Enable,Control Word,Scramble,De- scramble,Mux,De- Mux,Mux,同密和多密（SimulCrypt vs MultiCrypt,同密：在一个单独的传输流中包含几个CA系统数据，使采用不同CA