《有线电视技术作者杨清学157838课案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有线电视技术作者杨清学157838课案（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第8章 有线电视综合业务网络,8.1 基本业务,有线电视基本业务就是电视广播业务，但是电视技术正在经历着由模拟向数字，由常规向高清晰度电视发展的一场技术变革。,8.1.1 数字电视 1.广播电视的数字化 数字技术的采用，其原因至少有以下三方面。 1)数字信号在抗干扰性和几乎无误差、完美的图像和声音的广播上，其性能要优于模拟信号。,2)数字信号的比特流可以在一个传输频道内复接、交织，因而可使辅助信号或数据信号与视音频信号一起被发射、传输、存储或处理，使原来的广播电视频道具有拓展综合信息广播的能力，增加了广播电视节目的多样性。 3)数字信号可使用基于冗余度缩减的压缩编码技术以提高频谱利用率，增加系
2、统可靠性，降低运行费用，使广播电视具有数字声广播、标准数字电视(SDTV)、高清晰度电视(HDTV)的传送能力。,2.数据业务与有线电视网络 随着光纤技术的逐步引入网络主干，使网络带宽的瓶颈转移到网络最后1km范围内的用户接入系统。相比之下，采用同轴电缆分配结构的有线电视分配网要比采用铜双绞线的电信接入网更具有优势。,由表8-1可见，HFC结构的有线电视网，其数据传输速率是目前采用ADSL或N-ISDN接入方式的电信网的20200倍，且传输距离长，运行成本低。近几年来，有线电视网的宽,带特性倍受关注，引得许多电信业出巨资并购有线电视网。,3.有线电视系统的数字化 为适应数字电视广播或未来高清晰
3、度电视广播的传输要求，并满足不断增长的数据业务对网络带宽的需求，有线电视系统的数字化已势在必行。 有线电视系统数字化的最直接的好处是：提高频谱利用率，增加频道容量；有条件接收、加强网络管理；开发交互式业务、增加网络收益。,有线电视系统的数字化工作主要在两个方面展开。 1)HFC网络结构的改造。即根据网络覆盖地域的实际情况，建设环形或星形结构的光纤骨干网，尽量将光节点下移，以缩小同轴电缆分配系统的用户规模；拓宽电缆分配系统的传输带宽，优化回传通道的设计，改善上行信道的传输特性。,2)制定一系列数字有线电视的传输标准。目前已实施的有北美的有线电视数字视频传输标准和欧洲的DVB标准，我国采用DVB标
4、准，如表8-2所示。,作为交互式有线电视业务传输系统标准，国际电联颁发了美国的DOCSIS标准和欧洲的DAVIC标准。我国许多地方大都采用DOCSIS标准。欧、美两种交互式有线电视业务系统的主要差别在于欧洲的DAVIC是基于ATM的通信机制，而美国的DOCSIS则主要基于IP包的通信方式。,4.数字电视技术基础 (1)信源编码技术 当模拟信号数字化后其频带大大加宽，一路6MHz的普通电视信号数字化后，其数码率将高达167Mbit/s，对存储器要求很大，占有的带宽将达80MHz左右，只有采用数字压缩技术才能很好地解决上述困难，压缩后的信号所占用的频带大大低于原模拟信号的频带。,编码压缩方法有许多
5、种，从信息论角度出发可分为两大类： 1) 冗余度压缩方法，也称无损压缩。具体讲就是解码图像和压缩编码前的图像严格相同，没有失真，从数学上讲是一种可逆运算。哈夫曼编码、算术编码、行程编码、Lempel 2ev编码属于无损压缩编码。 2) 信息量压缩方法，也称有损压缩。也就是讲解码图像和原始图像是有差别的，允许有一定的失真。DPCM和运动补偿的预测编码、正交变换编码、统计分块编码、分形编码属于有损压缩编码。,(2) 信道编码技术 数字信号在传输过程中，会受到各种噪声和干扰的影响，使接收端产生错误判决，造成误码(差错)。 1)两种差错的类型。随机差错：由随机噪声所造成的差错；突发差错：指成串出现的差
6、错，差错分布比较密,集，差错之间有相关性。,2)信道编码的目的：要求码列的频谱特性适应通道频谱特性，从而使传输过程中能量损失最小，提高信号能量与噪声能量的比例，减小发生差错的可能性，提高传输速率；增加纠错能力，使得即便出现差错，也能得到纠正。,3)三种差错控制方式。检错重发方式(ARQ)：发送端发出检错码，接收端收到后经检验如果发现传输中有错码，但不知错码的准确位置，则通过反向信道把这一判断结果发送给发送端。发送端重发；前向纠错方式(FEC)：发送端发送纠错码，接收端在收到的信码中不仅能发现错码，而且还能够确定错码的准确位置，并纠正错码；混合纠错方式(HEC)：该方式是前两种方式的结合，发端发
7、送的码不仅能够检测错误，而且还具有一定纠错能力。,(3) 数字信号的载波调制 数字基带信号的频谱集中分布在低频段，不适合直接在带通信道中传输，为了在带通信道中传输数字信号，必须采用数字调制技术将基带信号的频谱搬移到适合信道传输的频段再进行传输，这种通信方式称为数字信号的载波传输(调制传输)，如图8-1所示。,1)四相相移键控(QPSK)。QPSK调制的原理是把相继两个码元的四种组合(00.01.10.11)对应于正弦波的四个相位：,2)正交振幅调制(QAM)。如果让ai、bi本身取不同的值，所作的处理就是正交振幅调制(QAM)，图8-2是16QAM和32QAM的星座图。,3)正交频分复用(OF
8、DM)。数字传输中一个很大的问题是多径反射问题，即电视中的重影问题。,8.1.2 数字视频 1.数字图像采集简介 数字图像处理从图像采集开始。无论是通过家庭中的静态数码相机，还是演播室中的高端广播设备，或者是工作时的平板扫描仪，数字图像采集都从某种形式的光到数据的转换过程开始，最终则输出一个二进制数据文件。,2.数字图像处理简介 数字图像处理在很大程度上是整个数字视频技术的关键。利用DSP算法，数字图像处理可达到很高的质量。通过日益强大的编码技术，数字图像处理技术能更有效地使用实际通信带宽，而且基于多种其他数字技术，数字图像处理技术还能提供一些独特而宝贵的功能(屏幕菜单叠加、交互功能等)。,数
9、字图像处理包括许多方面，每种应用都有其独特的要求。然而,一般来说，数字图像处理所涉及的技术通常可分为以下几类。,(1)文件编码/解码 每个数字文件都必须采用特定的格式进行处理，即编码和解码。,(2)文件加密/解密 随着数字视频技术的繁荣和发展，对于内容保护的需求越来越大，需要进行文件的加密/解密。,(3)图像变换、图像增强和DSP 每种数字产品都针对其特殊应用对数据进行调整。,3.数字图像显示简介 数字图像只有当其被显示出来时才有意义。这些产品可接收数字视频数据流并将其转换为驱动LCD、PDP或投影仪等显示设备所需要的特定技术格式。在数据变换过程中完成色彩校正，同时进行特殊处理以去除非自然信号
10、并适应观看者的喜好。数字显示技术是数字电视和计算技术融合的结果。这些应用推动了数字传输格式、平板显示比例以及更高分辨率和图像质量的发展。推动这一融合过程的另一个因素是有线电视网络和视频市场中数字视频内容的爆炸性增长。其结果是显示市场正在发生根本性的变化，预计未来5年时间里，平板显示技术将超过传统显示器。,8.1.3 高清晰度电视 1.高清晰度电视HDTV(High-Definition Television) 数字电视是指系统，高清晰度电视是指系统内的业务, 高清晰度电视是一种电视业务，或者说高清晰度电视是一个视力正常的观众在距该系统显示屏高度的三倍距离上所看到的图像质量应具有观看原始景物或表
11、演时所得到的印象。其,2.高清晰度电视的优点 (1)清晰度高 由于采用1 125行扫描，因而清晰度很高。 (2)真实感和临场感强 真实感和临场感与电视画面的幅型比和尺寸有关。HDTV屏幕的幅型比为169，屏幕尺寸都在64cm(25in)以上。这样可以提供宽银幕、类似影院的图像，看上去与原始景物很接近，给人以身临其境的感觉。 (3)音质优美 HDTV的伴音采用数字4声道立体声，放音质量相当优美，可与激光唱片相比美。 (4)信息量大 高清晰度电视丰富多彩的屏幕，是一个高度集成的通信网。这个通信网不仅包括电视，而且包括计算机、电话、视频游戏、CD唱机和其他电子媒体。 (5)功能多 具有完备的交互选择
12、功能(从局域使用中逐步扩展)；有教育、游戏、短片包等增值增项服务功能；也有计算机作业功能；可以扩展到图形影像信息的适时浏览；你也可以播送你自己制作编辑的电视信息。,3.高清晰度电视技术 现在高清晰度电视已确定在全数字化上。数字高清晰度电视是指HDTV节目全部采用数字方式制作、传输和接收。,8.2 增值业务,8.2.1 图文电视 图文电视又称电视文字广播，是一种附属于电视的广播业务。图文电视是利用电视播放时不传送画面的间隙，即,“场消隐期”的部分时间，插空播送简短的文字和图形信息，,图文电视系统主要由编辑部分、传输部分和接收部分组成。 (1)编辑部分 在图文电视信号发送之前，需要先把图文信息编辑
13、成“页”和“册”，然后将编好的页和册的数据插入到电视信号中规定的回扫行中，再由发射机发送出去。目前编辑部分都是从计算机数据库中取出数据，然后自动编辑成页，即自动编辑方式。,(2)传输部分 通过微波把信息送到电视发射机发射出去。因为是利用电视信号的场消隐期传送的，所以和电视信号同用一个频道。 (3)接收部分 如前所述，接收部分通常是加装了译码器和键盘的电视接收机。译码器的作用是把从天线收到的图文电视数字编码信号转换为在屏幕上显示的文字和图形信息。键盘则是供用户控制和选择图文电视的内容。,8.2.3 视频点播 随着多媒体技术、通信技术以及硬件存储技术的发展，人们已不再满足单一、被动的信息获取方式，
14、而是希望主动参与节目之中。视频点播(Video on Demand，VOD)正是一种交互式业务，它引起有线电视界和通信界的高度重视。,8.2.2 会议电视 电视会议业务是利用电视和计算机技术及设备，通过数字传输信道在两地或多地之间召开会议的一种可视通信业务。出席会议的人员通过会议电视系统，既可以听到对方的声音，又可在屏幕上看到与会者的形象动作，还可通过控制系统传送图表、文件等资料，如同面对面地交流。,1.前端处理系统 前端处理系统一般由视频服务器、磁盘阵列、节目数据库、播控系统等构成,它应具有如下特征：,1)能够存储至少几百小时的图像节目。 2)如果一个用户对VOD服务器随机的动态访问被称为会
15、话过程的话，那么VOD服务器须能支持上千个同时进行而又相互独立的“会话”过程。 3)具有一套加密及用户访问控制机制来防止非法用户访问。,作为点播系统的核心，VOD视频服务器的性能直接决定系统的总体性能。为了能同时响应多个用户的服务要求，视频服务器一般采用时间片调度算法。,2.控制管理系统 控制管理系统是一个信令传输网络，用于管理用户到VOD视频服务器的连接。由于实际 的VOD系统中可有多个VOD视频服务器，因此，控制管理系统采用两级网关管理，第一级在数字宽带交换系统和传输系统中实现对不同频道的选择；第二级则完成在一个VOD视频服务器上对特定节目的选择。VOD信令和数据流通路具体过程如下：,1)
16、通过预置信令连通机顶盒和访问入口设备，即接通VOD系统将服务清单从入口处传给用户。 2)按用户要求，入口选定相关的视频服务器，即接通并提供服务索引。 3)由机顶盒或视频服务器完成初始化，并由服务入口提供路由信息，由服务器提供节目清单。 4)用户从节目单中选择节目并将信令传给视频服务器。 5)通过网络操作将节目由视频服务器发到机顶盒，必要时可将节目从视频库装载到视频服务器。 6)其他信令通路都服务于操作中心的监控、记录等。,3. ATM数字宽带交换系统,管理能力、点对点可交换的交互式VOD系统中，其服务器、网络、存取设备、用户预定设备等都能运行于多种类型的视频压缩模式和不同带宽要求的环境中。视频服务器可根据用户的要求把用户点播的节目从视频库中取出，并通过ATM网络传送给用户。视频信息一般采用 MPEG标准压缩编码，装入 ATM信元，在 ATM网络中传输。同一个网络中可能有多个信息提供者，因此可以有多个视频服务器，由网络服务操作中心调配使用。服务入口的功能主要是根据用,4.传输系统 传输
