广电网络前端培训教程----有线数字电视技术

1、有线数字电视前端系统技术交流有线数字电视前端系统技术交流 前端运维部前端运维部概括n一、有线数字电视介绍一、有线数字电视介绍n一、有线数字电视前端系统基本构成一、有线数字电视前端系统基本构成n三、黑龙江省广电网络公司有线数字电三、黑龙江省广电网络公司有线数字电 视前端、分前端系统架构视前端、分前端系统架构n四、有线数字电视前端系统维护相关四、有线数字电视前端系统维护相关一、有线数字电视一、有线数字电视什么叫数字电视？什么叫数字电视？n数字电视是一个系统。它指一个从节目数字电视是一个系统。它指一个从节目摄制、制作、编辑、存储、发送、传输，摄制、制作、编辑、存储、发送、传输，到信号接收、处理、显示

2、等全过程完全到信号接收、处理、显示等全过程完全数字化的电视系统。数字化的电视系统。数字电视的优点n数字传输，信号质量高数字传输，信号质量高n彩色逼真彩色逼真n 可实现不同分辨率等级接收（可实现不同分辨率等级接收（HDTV， SDTV）n可移动接收。可移动接收。n增加节目频道（增加了相同频带内的节目传输数量）增加节目频道（增加了相同频带内的节目传输数量）n 准交互和交互及其它增值业务准交互和交互及其它增值业务数字电视实现的意义 数字电视系统建成后将成为一个数字信号传数字电视系统建成后将成为一个数字信号传输平台：它使整个广播电视节目制作和传输输平台：它使整个广播电视节目制作和传输质量显著改善，使信

3、道资源利用率大大提高，质量显著改善，使信道资源利用率大大提高，提供其他增值业务：数据广播，视频点播，提供其他增值业务：数据广播，视频点播，电子商务，软件下载，电视购物，电子商务，软件下载，电视购物，数字电视传输的三种主要信道 n光纤传输光纤传输 （C） 优点：信号不易受干扰优点：信号不易受干扰,频率资源丰富频率资源丰富 缺点：组网价格昂贵缺点：组网价格昂贵n卫星传输卫星传输 （S） 优点：优点：S覆盖面积大覆盖面积大 缺点：容易受攻击，卫星寿命不稳定缺点：容易受攻击，卫星寿命不稳定 n地面传输地面传输 （T dtmb mmds） 优点：不易受到大范围攻击优点：不易受到大范围攻击 缺点：不适宜长

4、距离点到点的传输，信号易受干扰缺点：不适宜长距离点到点的传输，信号易受干扰数字电视的调制方式：n正交振幅调制（正交振幅调制（QAM）：调制效率高，要求）：调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。 n键控移相调制（键控移相调制（QPSK）：调制效率高，要求）：调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适合卫星广播。传送途径的信噪比低，适合卫星广播。n残留边带调制（残留边带调制（VSB）：抗多径传播效应好）：抗多径传播效应好（即消除重影效果好），适合地面广播。（即消除重影效果好），适合地面广播。n编码正交频分调制（编码正交频分调制（COFDM）

5、：抗多径传播）：抗多径传播效应和同频干扰好，适合地面广播和同频网广效应和同频干扰好，适合地面广播和同频网广播播。数字电视系统相关技术语言nTS：传输流。传输流可含一个或多个节目：传输流。传输流可含一个或多个节目，每每个节目多个组成部分个节目多个组成部分(视频、音频、数据视频、音频、数据)。nPID：包标识符：包标识符n复用：各种不同的数字信号源合成为一个复用：各种不同的数字信号源合成为一个MPEG-2传输数字传输流的过程。传输数字传输流的过程。n适配：将适配：将ASI信号转换成信号转换成DS3信号的过程信号的过程n调制：将调制：将TS码流进行码流进行QAM调制及变频处理的调制及变频处理的过程。

6、过程。二、有线数字电视前端系统基本构成二、有线数字电视前端系统基本构成系统平台基本构成节目源信源处理信号处理信号传输及转换监控系统监控系统EPG系统系统CA系统系统BOSS系统系统数据广播系统数据广播系统呼叫中心呼叫中心有线电视网络功能子系统信源处理 有线数字电视前端的信号输入部分的功有线数字电视前端的信号输入部分的功能是：接收来自不同网络的许多数字电视节目，能是：接收来自不同网络的许多数字电视节目，如卫星、上级骨干如卫星、上级骨干SDH网络等各种接入方式；网络等各种接入方式；本地自办节目经本地自办节目经MPEG-2编码压缩形成的。所编码压缩形成的。所以，信号输入部分的设备种类比较多。但是它以

7、，信号输入部分的设备种类比较多。但是它们接收传输信号的格式和控制方式不相同，应们接收传输信号的格式和控制方式不相同，应该将它们转换为统一的格式后再送入信号处理该将它们转换为统一的格式后再送入信号处理部分。部分。 信号处理部分信号处理部分n 信号处理部分包括：传输流信号处理部分包括：传输流TS的监视、加扰、复的监视、加扰、复用与业务信息（用与业务信息（SI）处理等，它是数字电视前端的核）处理等，它是数字电视前端的核心。在这部分主要完成的功能是对所有节目进行截取、心。在这部分主要完成的功能是对所有节目进行截取、复用、加扰等处理。业务信息应随时更新，以保证正复用、加扰等处理。业务信息应随时更新，以保

8、证正确地引导机顶盒的正常工作，并且所有的应用数据均确地引导机顶盒的正常工作，并且所有的应用数据均能正确地插入。能正确地插入。n在模拟电视前端，若要增加一套节目，只需简单地将在模拟电视前端，若要增加一套节目，只需简单地将一台接收机与一台调制器相连接就可以了；而在数字一台接收机与一台调制器相连接就可以了；而在数字电视前端，增加一套节目是以虚拟方式进行的，该节电视前端，增加一套节目是以虚拟方式进行的，该节目是被加在某台复用器中，至于在整个通路中的什么目是被加在某台复用器中，至于在整个通路中的什么地方加入并不重要，机顶盒会自动地用每个传输流的地方加入并不重要，机顶盒会自动地用每个传输流的SI信息找到该

9、节目。信息找到该节目。信号处理部分信号处理部分n 信号处理部分的管理必须采用集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成的管理系统，在所有的前端处理部分均以分均以ASI（异步串行接口）作为标（异步串行接口）作为标准接口，这样在以后就能容易地增加准接口，这样在以后就能容易地增加任何厂家所提供的设备，并具有良好任何厂家所提供的设备，并具有良好的兼容性。的兼容性。信号处理部分信号处理部分n 复用是有线数字电视前端的一个重要复用是有线数字电视前端的一个重要组成部分，它将所有接收到的信号以多组成部分，它将所有接收到的信号以多个个ASI传输流的方式加到复用器的输入端，传输流的方式加到复

10、用器的输入端，你所需要的节目与不需要的节目可能是你所需要的节目与不需要的节目可能是在一个传输流里面。复用器首先将所需在一个传输流里面。复用器首先将所需要的节目从传输流中提取，然后再将提要的节目从传输流中提取，然后再将提取的所有节目，再加上附加信息，建立取的所有节目，再加上附加信息，建立一个新的一个新的TS传输流。附加的信息可以引传输流。附加的信息可以引导机顶盒的正常接收和解码。导机顶盒的正常接收和解码。信号处理部分信号处理部分信号处理部分涉及的设备如下：信号处理部分涉及的设备如下： * * 传输流复用器传输流复用器 这种设备实现对多个这种设备实现对多个TS流进行再复用，并流进行再复用，并对输入

11、对输入TS流进行详细的比特率（或码率）测量，流进行详细的比特率（或码率）测量，误码检测、误码检测、PSI/SI动态生成以及对每个输入动态生成以及对每个输入TS流流进行进行PID过滤过滤/再映射。再映射。 * * 加扰器加扰器 这种设备在这种设备在CA系统控制下对复用的系统控制下对复用的TS流流进行加扰。进行加扰。 信号传输及转换n信号传输及转换的主要目的是：将复用信号传输及转换的主要目的是：将复用器生成的器生成的TS流转换通过适配转换成为成流转换通过适配转换成为成为可在为可在SDH传输的传输的DS3信号，并通过信号，并通过SDH传输系统传输至各站点。各站的接传输系统传输至各站点。各站的接收下传

12、的收下传的DS3信号后通过信号适配、调信号后通过信号适配、调制，转换成为可在本地制，转换成为可在本地HFC网络中传输网络中传输的的RF信号后最终传送至用户端。信号后最终传送至用户端。有线数字电视系统基本架构有线数字电视系统基本架构 EPG系统系统电子节目指南（电子节目指南（EPGEPG）系统）系统n在数字电视中：在数字电视中：n相同频带内，传输节目的数量大幅度上升相同频带内，传输节目的数量大幅度上升n产生了大量的新业务产生了大量的新业务n观众需要在大量的节目中方便迅速地选择节观众需要在大量的节目中方便迅速地选择节目。目。n电子节目指南正是实现这一目的的工具。电子节目指南正是实现这一目的的工具。

13、EPGEPG系统系统n电子节目指南是数字电视的标志之一；电子节目指南是数字电视的标志之一；n电子节目指南与视、音频节目一样，是数字电视电子节目指南与视、音频节目一样，是数字电视的基本业务；的基本业务；n电子节目指南可提供丰富的节目预告信息、方便电子节目指南可提供丰富的节目预告信息、方便灵活的检索引擎；灵活的检索引擎；n电子节目指南是观众进入数字电视的电子节目指南是观众进入数字电视的“门户门户”。EPGEPG系统系统 EPG EPG是数字电视所特有的一项服务。是数字电视所特有的一项服务。EPGEPG的的功能包括：基本功能有广播电视节目指南（如功能包括：基本功能有广播电视节目指南（如节目播出表、当

14、前节目播放、节目介绍、节目节目播出表、当前节目播放、节目介绍、节目附加信息、节目分类、节目预定、家长分级控附加信息、节目分类、节目预定、家长分级控制等），制等），PPVPPV节目指南，节目指南，NVODNVOD准视频点播节目准视频点播节目指南；扩展功能有数据广播服务指南，节目预指南；扩展功能有数据广播服务指南，节目预览，分类广告信息服务指南，电子商务信息指览，分类广告信息服务指南，电子商务信息指南等。南等。EPGEPG系统系统n EPG服务器的主要功能是提供节目信息。其核心部分服务器的主要功能是提供节目信息。其核心部分是是 DVB标准前端结构中的标准前端结构中的SIG、EIS等功能模块，以等功

15、能模块，以及附属的节目信息编辑、导入系统。及附属的节目信息编辑、导入系统。EPG服务器在不服务器在不同的前端中的需求各不相同。同的前端中的需求各不相同。nEPG的定义实质上是一种服务，基于这一服务在数字的定义实质上是一种服务，基于这一服务在数字电视终端上可以实现各种扩展功能。电视终端上可以实现各种扩展功能。 EPG不仅是一个不仅是一个简单的播出控制系统，而且也是整个有线数字电视系简单的播出控制系统，而且也是整个有线数字电视系统的重要部分，他还为用户的正常使用做出很大用途，统的重要部分，他还为用户的正常使用做出很大用途，他为终端机顶盒能够正常工作起到重要的的指引作用他为终端机顶盒能够正常工作起到

16、重要的的指引作用 EPG系统n在MPEG-2中专门定义了PSI与SI 。 PSI表作用是自动设置和引导解码器进行解码。SI描述传输系统内容、广播数据流的编排、时间表等数据； nPSI由PAT、CAT、PMT和NIT组成。nSI表由SDT、BAT、EIT、TDT、TOT等组成。 PSInPAT节目关联表：针对复用的每一路业务，PAT提供了相应的节目映射表（PMT）的位置（传输流（TS）包的包标识符（PID的值），同时还提供网络信息表（NIT）的位置。nPMT节目映射表：PMT表给出了组成节目业务的各个码流的PID。nN I T网络信息表：它提供有关物理网络的信息。传送系统有两个标识：网络标识符和

17、原始网络标识符。传送系统参数：有线传送系统参数包括：频率、调制方式、符号率等; nCAT：提供一个或多个CA系统接入的信息，指定CA系统与它们相应的授权管理信息EMM信息之间的联系。PSI表表名PID值描述节目关联表 （PAT）0X00关联NIT和PMT的PID节目映射表 （PMT）由PAT指定 说明一个或多个节目组成部分的PID值网络信息表 （NIT）由PAT指定 物理网络参数 条件接收表 （CAT）0 x01建立EMM流与每个独立的PID值的联系SInSDT（业务描述表）：提供系统中业务的数据，例如业务名称、业务提供者、起始时间、持续时间、以及是否有相应的业务描述表等方面的信息；业务描述表

18、可以描述当前的TS流，也可以描述其它的TS流，可以用表标识符来区分。nEIT（节目信息表）：包含了与事件或节目相关的数据，如节目的名称、开始时间、时间长度、运行状态等。EIT是生成EPG的主要表。nTDT（时间和日期表）：给出了与当前的时间和日期相关的信息，由于这些信息更新频繁，需要单独使用一个表。nRST（运行状态表）：给出某一或多个事件的运行或非运行状态和时间，即某一事件运行或不运行的信息，如正在运行、即将运行、暂停、不运行等。并更新这些信息，允许按时自动切换到指定的事件事件。SInTOT（时间偏移表）：给出了与当前时间、日期和本地时间和日期偏移相关的信息，由于这些信息更新频繁，需要单独使

19、用一个表。nST（填充表）：它的作用是表明现有的内容是无效，只是作为填充字节，不传输有用信息。nSIT（选择信息表）：仅用于码流片段中，例如记录一段码流（包含了描述该码流片段业务信息间断的地方。nDIT（间断信息表）：仅用于码流片段，如记录的一段码流中，并将它插入到码流片段业务信息间断的地方。EPG系统特别注释n与PSI中PAT、PMT、CAT不同的是，SI的9个表在实际使用中并不都是强制性传送的。在实际(现行)传送系统中，NIT、SDT、EIT及TDT的传送是强制性的；BAT、RST、TOT在任何情况下都是可选传送的；ST、SIT和DIT则是需要时才存在。 本节回顾有线数字电视系统基本架构

20、CA系统有条件接收系统（CAS） CA系统作用n是实现有线数字可管可控运营的重要技术手段。n条件接收系统是数字电视收费的技术保障系统。n 条件接收系统是各项增值业务的保障系统 。条件接收系统涉及的范围 nCA系统 贯穿在Head/SMS/STB构成的整个系统之中。 n 前端 CA核心系统：ECMG/EMMG/BOSS接口 用户管理系统 加扰器n 接收端 CA模块 智能卡 nCA系统与BOSS系统的关系 BOSS是数字电视运营管理指令的生成者，CA是数字电视运营管理指令的执行者。EMM（授权管理信息）n EMM用来发送或者取消智能卡上的授权 n EMM用来发送管理信息 （如密钥的管理， IRD数

21、据发送等等） ECM(授权控制信息)nECM中包括加密处理后的CW、节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息nECM的作用 是为了把控制字发送到STB中。n ECM的加密 ECM的发送有严格的时间要求并且ECM要和加扰服务同时被传输，只有智能卡有该加扰服务的授权时，ECM中的已经加密的控制字才能被解密。 同密 指不同指不同CA厂家的厂家的CA系统同时对同一套数字电视信号进行加密的系统同时对同一套数字电视信号进行加密的过程。不同的过程。不同的CA厂家的厂家的CA系统在前端建立一个与加扰器统一的系统在前端建立一个与加扰器统一的接口，将不同厂家接口，将不同厂家CA的的ECM、EMM发生器集成在同

22、一个前端。发生器集成在同一个前端。CA基本原理机顶盒解码和解扰机顶盒解码和解扰n结合EPG与CA系统研究机顶盒解密与解扰的实现过程1）机顶盒中插入智能卡，解码器在）机顶盒中插入智能卡，解码器在TS流中寻找未加扰流中寻找未加扰的的PSI； 2）在）在PSI中找出中找出PID = 0的的PAT； 3）在）在PAT中找出中找出TS流中所有流中所有PMT的的PID； 4）由）由PMT的的PID找出相应的找出相应的PMT，从，从PMT中再找出中再找出相应的码流；相应的码流； 5）在）在PSI中，找出中，找出PID = 1的的CAT；机顶盒解密与解扰 6）从）从CAT中可读出所有中可读出所有EMM所在数据

23、包的所在数据包的PID和和ECM的的PID； 7）由）由EMM和和ECM的的PID，从，从TS流中过滤出流中过滤出ECM和和EMM，通过，通过智能卡接口将其送给智能卡；智能卡接口将其送给智能卡； 8）智能卡先读取已经存入的个人密钥）智能卡先读取已经存入的个人密钥PDK，用，用PDK对对EMM解解密，得到业务密钥密，得到业务密钥SK。再用。再用SK对对ECM解密，得到控制字解密，得到控制字CW和和控制参数；控制参数； 9）通过智能卡接口将）通过智能卡接口将CW和控制参数送给解扰器，对加扰码流解和控制参数送给解扰器，对加扰码流解扰；扰； 10）已解扰的码流送入解码器进行解码，得到视、音频信号。）已

24、解扰的码流送入解码器进行解码，得到视、音频信号。有线数字电视系统基本架构 数据广播数据广播系统n通过数据广播系统服务器的播发可以实现在数字电视通过数据广播系统服务器的播发可以实现在数字电视频点中播发数据业务目前主流数据广播系统有以下种频点中播发数据业务目前主流数据广播系统有以下种模式模式n 对象轮播对象轮播 （OC） 基于对象，数据按被基于对象，数据按被OC标准分为主条目、二级条目、标准分为主条目、二级条目、三级条目三级条目等内容。等内容。 优点：系统开放优点：系统开放 缺点：接收速度慢缺点：接收速度慢 n 数据轮播数据轮播 （DC） 基于数据，数据按自定标准标准分为主条目、二级条基于数据，数

25、据按自定标准标准分为主条目、二级条目、三级条目目、三级条目等内容。等内容。 优点：接收速度快优点：接收速度快 缺点：系统封闭缺点：系统封闭 数据广播系统架构三、我公司有线数字电视前端、分前端系统架构省公司有线数字电视系统架构图省广电网络公司有线数字电视平台规划n有线数字电视节目平台、EPG系统平台、数据广播系统、呼叫中心系统平台均按照总分式结构，按照2级架构。n省广电网络公司有线数字电视系统规划全省统一的省有线数字电视总前端主频点及分前端系统主频点的频率规划方案。以便有线数字电视业务的开展及机顶盒loader系统的正常使用。四、有线数字电视前端系统维护有线数字电视技术要求 1、数字电视信号电平

26、低于模拟信号电 平10dB。 2、相邻两个数字信号频点间电平差小于等于 3dB。 3、有线数字电视输出电平。根据当地网络情 况及数字电视机顶盒具体工作门限配置， 机顶盒端输入电平在5090dB间，考虑 模数混传，建议机顶盒用户端输入电平 在65dB左右。有线数字电视技术要求5、误码率(BER) 误码率应等于110E-11。6、调制误差率（MER）,前端37dB以上， 分配网35dB以上，终端24dB以上。7、考虑到系统噪声原因，为保障尽可能减小噪声对系统的影响，建议在分前端有线数字电视网络中如需要模拟数字两种信号混合传输，应分别放大后再进行混合。有线数字电视技术要求n节目集成注意事项 各有线数

27、字电视分前端系统可根据当地经营需要在有线数字电视系统中增加若干套有线数字电视节目，并进行打包复用，复用的原则是没个TS流中最多不超过7套数字节目，并且要求各TS流中总有效码率不超过38M，最佳应不超过32M。前端码流的检测分析前端码流的检测分析u根据ETR101 290标准，可将数字电视基带错误划分为三个等级：n第一优先级错误：会引起解码器无法进行解码 ；n第二优先级错误：会损伤已解码的图像，或者造成断续解码 ；n第三优先级错误：指示出编码器、复用器的问题，但不影响解码，对图像质量影响较小 。前端码流的检测分析前端码流的检测分析n第一优先级错误1)同步错误 连续检测到连续5个正常同步视为同步（

28、同步字节值为0 x47） ，连续检测到2个以上不正确同步则为同步丢失错误。传输流失去同步，标志着传输过程中会有一部分数据丢失，直接影响解码后的画面的质量。前端码流的检测分析前端码流的检测分析n第一优先级错误2)同步字节错误同步字节错误和同步错误的区别在于传输数据包长仍为188字节或204字节，但同步字头的标准值“0 x47”被其他数字代替 ；当出现同步字节错误时，同步字头的值为其他数值，表明在传输过程中部分数据出现错误，可能导致接收时出现马赛克，严重时可能导致解码器解不出信号。前端码流的检测分析前端码流的检测分析n第一优先级错误3) PID错误检测数据流中各套电视节目的图像/声音数据是否正确。

29、检查是否每一个PID都有码流，没有PID就不能完成该路业务的解码。包识别符PID如果丢失，将导致该套节目无法正确解码。前端码流的检测分析前端码流的检测分析n第一优先级错误4)节目关联表PAT错误PAT在DVB标准中用于指示当前节目及其在数据流中的位置。如果PAT丢失，将导致解码器无法搜索到相应的节目包，使得接收端收不到图像。如果PAT超时，则解码器工作时间延长。前端码流的检测分析前端码流的检测分析n第一优先级错误5)节目映射表PMT错误节目映射表PMT标识并指示了组成每路业务的流的位置，及每路业务的节目时钟参考（PCR）字段的位置。PMT错误包括标识PMT的PID没有达到至少0.5 s出现一次

30、，或者所有包含PMT表的PID的包的包头中的加密控制段不为0。PMT被加密，则解码器无法搜索到相应节目；PMT超时，影响解码器切换节目时间。前端码流的检测分析前端码流的检测分析n第一优先级错误6)连续计数错误对于每一套节目的视/音频数据包而言，连续计数错误是一个很重要的指标。传输流包头连续计数不正确，表明当前传输流有丢包、错包、包重叠等现象，将导致解码器不能正确解码，图像出现马赛克等现象。前端码流的检测分析前端码流的检测分析n第二优先级错误 TS流传输错误：出现传送错误时，TS包头中的传送误码指示符（设置）为“1”。表示在相关的传送包中至少有1个不可纠正的错误位，只有在错误被纠正之后，该位才能

31、被重新置0。而一旦有传送包错，就不再从错包中得出其他错误指示。PCR错误：PCR用于恢复接收端解码本地的系统时钟，如果在没有特别指明的情况下，PCR不连续发送时间一次超过100 ms或PCR整个发送间隔超过40 ms，则导致接收端时钟抖动或者漂移，影响画面显示时间。 前端码流的检测分析前端码流的检测分析n第二优先级错误PCR精度错误：PCR的精度必须高于500 ns或PCR抖动量不得大于500 ns。PCR抖动过大，会影响到解码时钟抖动甚至失锁。 CRC错误：关于CAT，PAT，PMT，NIT，EIT，BAT，SDT，和TOT表的CRC检测显示对应于这些表的内容是否出错。前端码流的检测分析前端码流的检测分析n第二优先级错误CAT表错误：TS包头中的加密控制段不为0，但却没有相应的PID为0 x0001的条件接收表CAT，或在PID为0 x0001的包中发现非CAT表。CAT表将指出授权管理信息EMM包的PID并控制接收机的正确接收，如果CAT表不正确，就不能正确接收。 显示时间标志PTS错误：PTS错误：播出时间标记PTS重复发送时间大于70 ms，则对帧图像正确显示产生影响。PTS只有在TS未加扰时方能接收前端码流的检测分析（第三级）前