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1、第6章 双向有线电视传输系统,6.1 双向传输的基本概念,6.1.1 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。它具有灵活多样、功能齐全的特点。 双向有线电视用户既接收有线电视信号，也可以把用户自己的信息连接到网络上，用户的信息可以传给其他用户或前端。 2.双向有线电视传输信息内容 1)电视图像和声音的上传和下传。 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。,6.1.2 双向有线电视系统组成 双向有线电视系统如图6-1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
2、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 空间分割方式如图6-2所示，它用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。,2.时间分割方式图6-3 时间分割方式 利用时分复用方式如图6-3所示。 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，它规定在530MHz为
3、上行信号传输频段，在48800MHz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6-4所示。,6.2 交互电视网,6.2.1 交互电视网的概念 随着现代信息技术的迅速发展，目前交互式电视与多媒体技术已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
4、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。,6.2.2 交互电视系统组成图6-5 交互电视系统组成框图 交互电视系统由传输网络、多媒体计算机、节目存储装置和控制装置等设备组成。在用户家中只需一台电视机和一个点播器(遥控器)，如图6-5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、预签、收费显示等操作。,6.游戏
5、 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.其他服务 还有一些其他服务，如会议信息、医疗支援、行政业务、订票等等。,6.2.3 交互电视系统功能 1.影视点播 2. TV节目列表,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、体育新闻等)。,6.2.4 交互电视系统工作原理 在实际应用中，一个真正的
6、交互电视系统可以分为以下5个子系统，如图6-6所示。 1.节目源数据压缩系统 它提供系统所需内容，它包括图像、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。,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。,6.2.5 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”
7、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。因为复制是经点到点连接方式送给每一用户的，十分庞大复杂的视频服务器和宽带交换网需要较高成本。它的最大特点是要求和电视交互的请求都能得到即时响应。例如：下午6：00 9：00属于峰期，有成百上千个请求达到同一部电影或电视片，且每个相差几秒，这就意味着(TVOD)系统在一个给定时间(仅仅1s、2s)要能产生成百上千个流。这样，系统成本太高，TVOD实际使用较少。,2.准点播电视(NVO
8、D) 准点播电视是TVOD的替代物，对用户的响应是非即时的，有一个短暂的延迟。它的特点是要求从选择节目到发送节目有一个适当、习惯的响应时间。这个响应时间间隔可以在几秒至几分钟之间，在此时间间隔向用户发送存储资料、广告等。从而减轻服务器的装载，降低系统成本。,(1)NVOD系统分类 它有以下几类系统：采用有线电视网下行，电话网上行的NVOD系统；通过ADSL技术，上、下行通道均采用电话网的NVOD系统；局域网(或Internet网)上的NVOD系统。,(2)有线电视网下行和电话网上行的NVOD系统 其优点是在单向有线网尚未改造为,双向网之前，即可实现NVOD业务，成本低。,(3)双向有线电视网上
9、的NVOD系统 通过对有线电视网的改造，实现双向传输，具有巨大的优越,(4)局域网上的NVOD系统 在局域网Internet、Intrunet网上也可实现NVOD系统，但由于网络和服务器带宽受限制，图像质量也受限制。,6.3 HFC双向电视传输系统,6.3.1 信息高速公路简介 信息高速公路是一个交互式网络，它把电视、广播、报纸、电脑、电话等提供的视频、音频、数据等信号转换成数字信号送至用户终端，经处理还原成图像、声音、数据，实现信息中心和用户之间的双向信息交流。,信息的流通依赖广播电视、书刊报纸、电话电报传真等方面。信息高速公路以光缆、电缆、卫星、微波等为通信线路，将广播电视网、计算机网络、
10、电话通信网络、资料库、数据库、声像会议系统及用户终端联成全国以至全球的统一的信息传输网络，它是信息社会的标志，它将彻底改变人们的工作和生活方式，人们足不出户就可以查阅图书资料，点播收看电视节目，参加电视电话会议等。,1.信息高速公路是一个系统工程 信息高速公路有三个主要环节，即信源、信道和终端。 (1)信源 典型的信息资源有政府信息资料、公众信息资源、商业信息资料、科技信息资源、军用信息资源、各种数据库资料中心和节目中心等。 信息源的数据包括图像、声音、文字、图形等，是多媒体数据。信源技术包括带各种传感手段的信息存储和管理技术等。 (2)信道 由于音频、视频等组成的多媒体信息的数据量非常大、所
11、以对信道的要求高，要求高数据率传输，且高效、实时复用、可交互操作等。,(3)终端 终端的功能是收取、恢复、发送多媒体信息，必须具有信息数据的解调和解压缩功能，对家庭终端，还应当具有娱乐功能，能收放影视、音乐和游戏节目等，可以订购和点播节目。,2.信息高速公路涉及到的主要技术 (1)计算机网络技术 计算机网络技术是利用计算机网络互联设备(网关、网桥、中继器、路由器、集线器等)将计算机技术和通信技术相结合，实现信息、资源与服务共享。,(2)数据压缩技术 为使信道容量增大，则采用数字化压缩处理，它使比特率下降，带宽减小，便于传输大容量信息。例如：文字、声音、图形、图像，信息数据量是非常大的，,(3)
12、异步转移模式(ATM) ATM是一种面向分组的交换技术，它将任何业务信息都变成长度相同的信息单元，通过异步时分复用技术将分好组的各用户的不同业务信息单元变,(4)多媒体技术 它指应用计算机将图像、文字、声音、数据等进行处理的技术，从媒体通信服务把电视的真实性、计算机的交互性结合起来，主要工作是交互式智能终端和大容量音视像节目库的建立。,3.信息高速公路的组成,信息高速公路由有线和无线两部分组成。有线网络以32芯光缆为干线和支线，用户端可以用2芯光缆、电缆或双绞线。无线通信有蜂窝移动、微波和卫星通信网，这些都和有线网连通。有线不便于移动通信，所以需要与无线通信网结合使用。,信息高速公路的核心是三
13、网合一。三网融合的几种接入技术有：综合宽带接入系统(IBAS)、xDSL宽带接入系统、光纤同轴电缆混合网(HFC)、全光通信网(AON)和无线接入技术，有线电视网在信息高速公路中的接入采用光纤同轴电缆混合网(HFC)。,4. CATV在信息高速公路中的地位 有线电视适应信息高速公路的发展，在传输方式、带宽和组成结构上有线电视网具有相当优势。 1)有线电视网由三部分组成，即前端部分、传输部分、用户分配网络。一般采用HFC网，具有容量大、频带宽、抗电磁干扰、传输质量好，传统的电信网是以双芯铜线为传输介质，对宽带业务必须改建成光纤网，而有线电视网的带宽比电信网、计算机网都要宽得多，在有线电视上实现交
14、互式多媒体宽带业务具有相当的优势。,。 2)具有产业规模、系统容量上的优势。有线电视网在美国和加拿大的人口覆盖率在98%和96%以上，我国用户数以每年500万的速度递增，现在大约有7 000万用户，并正在向乡、村普及。有线电视产业经过大规模的发展，已经成为现代社会信息传播中不可忽视的力量，在传递大容量信息方面占有巨大的优势，利用数据压缩技术可传送500套节目。,3)有线电视网是中国信息高速公路的组成部分。电视、电脑、电话的多媒体终端可以通过有线电视综合业务网实现电视会议、可视电话、电话通信、计算机联网，使有线电视网,成为信息高速公路的一部分。 5. CATV在信息高速公路中的接入方法,国家信息
15、化基础设施由“一个平台，三个网络”组成，一个平台是指国家信息平台，由国家或各地政府、信息服务商提供的信息汇集在这个平台上，称之为“信息港”。三个网络为电信网、有线电视网和计算机网。这三大网络的发展现状是：中国电信网是全球第二大电话网和第三大移动电话网，由中国电信、联通公司(联通份额较少)经营。电信网的分配入,6.3.2 HFC网的双向宽带网络,HFC网的双向宽带网络是一种竞争力很强的宽带接入方案，如图6-9所示。,1.特点 节目套数多、覆盖宽、图像质量好和多种信息服务。 2.频率划分 有线电视宽带综合信息网的频率范围为51 000MHz，频率划分如图6-10所示。,1)542MHz上行频段用来
16、传输语音、数据和NVOD点播信号等。 2)50550MHz为模拟电视下行频段。每路PAL制电视信号占8MHz带宽，可传送60套模拟电视节目 。若采用数字压缩技术，8MHz带宽内可传送48套节目，则该频段内,可传输几百套电视节目。 3)50750MHz为数字电视下行频段。该频段用来传送数字电视、话音、数据等。 4)7501 000MHz为将来发展新业务的预留频段。,3. HFC网的双向宽带网络在信息高速公路中的发展方向 1)CATV与通信结合。在有线电视系统中实现电话、传真电视会议等业务。 2)CATV与多媒体技术融合，把计算机、电视、文字、录音、录像等技术融为一体。 3)综合图像、声音、文字和数据，采用模拟信号和数字信号，应用有线和无线、移动和固定方式的综合网络是其必然发展方向，用户端应该有图像、声音、文字、数据的录制或打印设备，收发各种信息的设备。,4)向宽带综合信息网方面发展。我国有线电视网、电信网和计算机网都是根据各自的业务采用不同的体制而发展起来的，传输媒体不同但都在传输处理数字
