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1、第七章 现代CATV技术,第一节 有线电视的加扰和解扰技术 第二节 双向有线电视系统 第三节 交互电视网,随着信息技术的迅猛发展，有线电视网由传统的同轴电缆向光缆电视网过渡。但目前光纤到家（FTTH Fiber To The Home）成本太高，因此通常采用主干线传输用光纤、分配网络用同轴电缆，即光纤同轴电缆混合网络（Hybrid Fiber Coax ,即 HFC）。基于HFC的有线电视网具有频带宽、传输节目套数多、图像质量好、可扩展多种业务等方面的优势，将从只播送广播电视向综合业务发展，既有广播电视又有付费电视、节目点播、电话、数据传输等业务。因此，今后有线电视网朝着多功能有线电视网、电信
2、网和计算机网“三网合一”的宽带双向综合服务网的方向发展，成为信息化社会的重要组成部分。,第一节 有线电视的加扰和解扰技术,随着经济的发展，广大电视观众的欣赏水平和要求不断提高，电视台需要扩展多种业务（如：远程教育、视频点播、数字电视、综合信息服务等），不断更新技术装备，“付费电视”是解决这一问题的方法 一、付费电视 付费电视是指在有线电视系统中应用“加密”技术，用户交了钱才能收看的电视。也就是有线电视发送端对电视信号进行技术处理（即加密）后传送，用户与电视台签订合同缴费后使用解扰器才能收看节目。（如图7-1）,有线电视“加扰”是CATV系统的发送端改变标准电视信号的特性，以防止非授权用户接收到
3、清晰的图像和伴音。所谓“解扰”就是利用解扰器将“加扰”电视信号还原为标准电视信号，而授权用户安装上解扰器便可收看加扰电视节目。,二、有线电视信号加扰和解扰技术 1.视频倒相方式 这种方式是把图像信号的相位颠倒以后进行传送。正常的电视信号波形和加扰后的波形对比如图7-2。未经解扰收到的图像是黑白反转，亮的地方变暗，暗的地方变亮，故不能显示出正常的图像。 这种方式解扰时只要将被颠倒的视频信号倒过来即可。,2.叠加干扰波方式 这种方式是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。如：将与行同步信号频率相同的正弦波叠加到视频信号上，从而使图像信号幅度超过行同步信号幅度，如图7
4、-3 所示。,这样，用户接收时电视机的同步分离电路无法分离出正常的同步信号，产生行不同步，不能正常收看。 其解扰方法是在解扰器中加入一个幅度合适、相位与加扰波相反的信号，将视频信号还原至未加扰时的正常情况，使电视机能分离出行同步信号就能正常收看图像。,3.同步代换 同步代换是目前用得较多的视频加扰方法，它是将视频信号中的行同步或帧同步脉冲信号用非标准的信号波形代换。如图7-4，用数据副载波代替原同步信号，同步信号包含在数据副载波中。 解扰时可采用数据解调器解调出同步信号，使图像同步。,4.行扫描顺序搅乱方式 这种方式是搅乱行扫描线的排列顺序，使接收端的行顺序和发送端不同序。电视的每一场图像都是
5、由575条水平扫描线组成，按顺序自上而下排列，若使其在屏幕中的上下位置发 生变动，破坏画面正常组合就可以实现加扰。如图7-5。,解扰时，解扰器将接收到的视频信号先转化为数字信号，以一行为单位存储在存储器内。由前端授权系统将授权信息按地址送到解扰器的权利参数解码器。解扰器收到授权信息后恢复原电视信号行顺序，再经数模转换成模拟电视信号，滤除杂波完成解扰，这样授权用户可以正常收看。,5.行切割分段交替位置方式 加扰时将每一行扫描线分成8段，使用二进制编码，发送时将编码顺序。如图7-6所示。解扰时由前端授权系统将授权信息通知解扰器，解扰器从存储器中取出相应线段还原为原行线段的排列顺序，从而完成解扰，用
6、户就能正常收看,以上是现阶段常用的几种基本加扰方法，而数字压缩的全数字加解扰技术是一种更新的、具有巨大发展前途的新技术。在卫星电视广播中，既有加扰又具有节约转发器数量的作用，应用于有线电视的数字电视传输和加解扰方面具有相当的优势。 数字压缩的全数字加解扰技术的特点如下： （1）数字压缩具有信号质量好，无失真积累、易加扰、功耗低、多功能等优点。VOD、HDTV等方面都提出了数字压缩问题，而卫星传送 1 套模拟电视节目的带宽就可以传送10套数字电视节目，而适合运动图像数据压缩的国际标准MPEG-2为数字压缩提供了技术保证，现阶段应用于CATV系统的成本也较低了。 （2）CATV系统中使用数字压缩加
7、解扰技术是CATV加解扰技术的飞跃，具有破译难度大，授权密码隐匿性好的特点。,三有线电视加解扰系统的应用 1.可寻址加解扰系统 可寻址付费系统采用计算机寻址技术与电视信号加密技术，具有性能可靠、保密性强等优点。 （1）实现的功能 1）计算机寻址控制； 2）通过可寻址分支、分配器（智能分支、分配器）寻址并控制每 个用户端信号的开关； 3）用户管理，即对用户资料和收费进行管理。 （2）系统组成如图7-7所示,（3）基本工作原理 寻址及收费系统基于中文Windows98（或更高版本）操作平台，集可寻址用户收费管理系统，CATV可寻址监控系统，用户地址编码软件为一体，将收费信息处理后加密，形成寻址扫描
8、信号，经Rs232通信口输送至FSK上下行数据调制解调器。FSK上下行数据调制解调器将寻址扫描信号调制到一定频率，由前端混合器送入HFC网络，最后由可寻址扫描信号处理后，控制每个用户端信号开关，从而达到有偿服务的目的。 在用户端由可寻址分支分配器中的CPU检测出用户电平，然后由内置上行调制解调器制成上行信号传回有线电视前端，使前端得到回传信息。 这种系统对未缴费用户有多种控制方式： 1）电平衰减方式，射频电平衰减30 40dB； 2）电视图像加扰； 3）暂时或临时授权。,2. 不可寻址加解扰系统 这种系统是通过一张信息卡达到加解扰的目的，用户的收费频道、交费金额、每个频道的收费标准及加密等情况
9、记录在一张卡上，已付费用户将卡插入解扰器，即可正常收看。若所交费用用完就无法正常收视，只有重新交费后才能继续收看。 （1）系统组成如图7-8：,（2）基本工作原理 由系统组成框图可知，节目源信号先送入加扰系统进行加扰。加扰系统由加扰器、加扰指令发生器和计算机组成（如图7-9），在计算机控制下，加扰指令发生器发出的加扰指令对加扰器中的视频信号进行加扰处理。加扰器输出的加扰视频信号与在场逆程中传送的加扰指令一起送入邻频调制器，经调制后输出。,加扰电视信号的解扰通过解扰器和信息卡完成。在场逆程中传送的加扰指令送入解扰器后进行处理，与信息卡送来的信息比较。若用户已交费，发出解扰指令，使加扰视频信号还原
10、，用户正常收看；用户未交费，解扰器不发出解扰指令，用户无法正常收看。 （3）.特点 不可寻址加解扰系统具有安全性高、成本低、收视率统计方便等特点。,第二节 双向有线电视系统,近几年来，有线电视迅猛发展，容量、规模和功能越来越完善，给用户带来更多的服务内容，CATV传输技术也由单向传输向双向传输发展。 一、双向有线电视系统 1.双向有线电视的概念 所谓双向有线电视是指可以满足用户提出的双向通信服务的要求。具有灵活多样，功能齐全的特点。 双向有线电视用户既接收有线电视信号，也可以把用户自己连接到网络上，用户的信息可以传给其它用户或前端。,2.双向有线电视传输信息信内容： （1）电视图像和声音的上传
11、和下传； （2）计算机及数据通信； （3）付费电视及收视调查； （4）家庭电子购物等； （5）股市信息、新闻图片等。,二、双向有线电视系统组成,双向有线电视系统如图7-10所示，通常把前端传向用户的信号叫下行信号，把用户端传向前端的信号叫上行信号。双向传输的关键是如何把上行、下行信号相分离，一般采用以下三种方式： 1空间分割方式 如图7-11所示，它用现两条独立的传输线来分别传输下行信号和上行信号，因此上、下行信号在空间上互不相干，故称空间分离方式。若采用光缆取用其中一芯作为传送上行信号是非常简便的。 这种方式的优点是技术简单，分路传输不存在上、下行信号的相互干扰。,2时间分割方式 利用时分复
12、用方式，如图7-12。 这种技术将上、下行信号分离，即把系统传输信号划分为若干时段，分时交替传送上行和下行信号。下行传输时，开关1和2闭合，而开关3和4 打开；上行传输时，开关1和2打开，而开关3和4 闭合。,3频率分割方式 这是常采用的方式，规定：5 30MHz为上行信号传输频段，48 800MHz为下行信号传输频段，因此低通滤波器对上行信号是畅通的，对下行信号是阻塞的，高通滤波器则反之，通下行阻上行。高、低通滤波器的频率特性起到上、下行信号双向传输与分离的作用。如图813所示。 这种方法的优点是技术简单成熟。,第三节 交互电视网,一、 交互电视网的概念 随着现代信息技术的迅速发展，目前交互
13、式电视与多媒体技术成为人们关注的热点。交互式有线电视包括点播电视（VOD）和全交互电视。视频点播使人们在家里即可点播他们想看的电影、文艺节目等，而全交互电视实际上是对称双工通信方式，信息中心能及时对用户随时提出的要求进行应答。信息包括文字、数据、声音、图像等，例如电子购物、银行服务、多媒体教学等。交互电视（Interactive- Television ，简称ITV）迅速成为信息高速公路中最热门的话题之一，它改变人们被动接收电视信息的传统方式，是一种受用户控制的电视技术，建立在“选择权在用户”这一新观念上，属于无碟化影视系统。,二、交互电视系统组成 由传输网络、多媒体计算机、节目存储装置和控制
14、装置等设备组成。在用户家中只需一台电视机和一个点播器（遥控器）如图7-14所示。 显然，用户可随时查询系统存储器中的节目，从中选择自己所需内容，并可指定时间播放，可进行选择、取消、开始、停止、暂停、快进、倒退、预鉴、收费显示等操作。,三、功能 1、影视点播 2、TV节目列表 用户可以选择安排的节目，通过节目列表进一步查询其它信息（如：演员、制作、时间等）。 3、卡拉OK服务 用户位于不同地方，都能从服务提供者给出的目录中选择歌曲，并可自由控制音量高低或节奏快慢。 4、远程购物（或称电子购物）用户可以在家中查阅商品目录，订购商品。,5、新闻点播 用户可选择新闻类别（国际新闻、国内新闻、天气预报、
15、体育新闻等）。 6、游戏 7、Internet访问 可使用互联网信息，享受Internet 提供的服务，例如发送电子邮件、访问网站、下载文件、以电视机作为显示设备。 8、其它服务 还有一些其它服务，如会议信息、医疗支援、行政业务、订票等等。,四、系统工作原理 在实际应用中，一个真正的交互电视系统可以分为以下5个子系统，如图7-15所示。,1、节目源数据压缩系统 它提供系统所需内容，包括：图像、声音、交互式视频（如教育、游戏等）、新闻等，既可在用户电视上显示 / 播放，也可以通过计算机回放。 使用数据压缩使有限空间存储更多信息。目前使用的压缩技术主要有：Intel/IBM DVI,可视电话会议电
16、视的H-261标准、VCD/DVD的MPEG标准等。 2、交互电视节目服务系统 它由一组服务器构成，完成用户提出的诸如应用服务、网关服务、流服务、文件服务、下载服务等。 3、用户端系统 主要指用户端，即机顶盒或具有视频回放功能的台式计算机。机顶盒完成数字信号的解压和返回信号的处理。,4、用户管理系统 完成加密和记账，对用户资料进行管理。 5、传输系统 保证各系统信息的传输，包括音频、视频、控制信息的传输。传输系统包括双绞线（如电话线）、同轴电缆、光缆、卫星和微波网络等。 由于交互电视对实时性有很高的要求，融现代通信技术与多媒体计算机网络技术于一体的ATM是一种快速数据分组交换技术，具有较好效果。,五、视频点播 视频点播（Video on Demand）是交互式电视业务中的一种，也叫“点播电视”或“自选电视”，依据系统对用户响应即时性不同可分为真点播电视（TVOD）和准点播电视（NVOD）。 1、真点播电视（TVOD） 真点播电视（TVOD）系统对视频服务器的处理能力和网络带宽都有极高的要求，实际应用较少。因为拷贝是经点到点连接方式送给每一用户的，十分庞大复
