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1、有线数字电视多业务系统曹利齐当前，世界各地广泛投入运营的信息系统或网络（如电信网、计算机网、Internet），基本上都采用数字化技术实现了信息的传输、交换、存储和处理，是较完善的不断发展和进步的对称式、交互式、半/全双工通信网络，但国内大多数电视传输网络，无论是卫星、地面广播还是有线电视网络，虽然某些网络实现了部分的交互式通信功能，但基本上还是以承载一点对多点的模拟式、广播式电视节目为主。随着大规模集成电路和计算机处理等技术的不断发展，数字电视编码、解码和传输技术的标准化，数字电视技术这一革命性成果不断在世界各地广泛应用，电视数字化的浪潮席卷而来。模拟电视向数字电视过渡和发展是必然趋势，数字
2、化使新的应用成为可能，我们应抓住机遇，利用有线电视网络，构建有线数字电视多业务系统。一、数字电视的应用和普及，对有线电视的发展具有深刻意义众所周知，数字电视技术，就其编、解码而言，采用MPEG或ISO13818系列标准，从演播室数字视频到广播质量的视频标准以及数字视频的媒介存储标准，从数字HDTV到数字SDTV等，都被普遍应用。从传输角度看，DVB-S已成为事实上的国际标准，DVB-C已在世界各地广泛采用，争论最激烈的无疑是数字电视地面传输标准。我国从去年6月起在北京、上海、深圳三个城市进行数字电视地面传输试验，目的之一就是研究、试验、测试，进而推出符合我国国情的数字电视地面传输标准，由于标准
3、尚未颁布，实现产业化、推广应用为时尚远。去年，国家标准广电标委会向国家技术监督局提交了兼容DVB-C标准的有线数字电视广播规范，标准的成熟对研发、推广有线电视技术有积极作用。在有线电视网普及、应用数字电视，对有线数字电视的发展具有深刻意义，笔者认为，主要体现在：1. 当前，有线数字电视技术比较成熟，国内许多厂家已具备一定的研发、生产能力，国内已具备了一定的产业化基础，一些有线电视台已先行一步，开展了广泛的试验和一定的应用，积累了经验，因此，在有线电视网上开展大规模应用，时机比较成熟，对于以应用为龙头，带动国内有线数字电视设备研发、生产，形成新的高新技术产业，实现国民经济新的利润增长点，扶持民族
4、工业的发展，具有十分重要的意义。2. 电视节目数字化后，将和其他数字化信息载体（如语音、文字、图形、动画、数据等）相互融合，可以在信息网络的不同平台上进行传输、交换和处理，实现网络层的统一和业务层的融合。迅速发展的IP技术和迅猛建设的宽带IP网络，使数字视频基于IP传输和交换成为现实，反之，IP数据包基于DVB-C标准传输已在实践中得到检验、应用并趋于成熟。因此，有线电视网络传输实现数字化后，以开展数字电视业务为主，实现多业务共存和融合，是完全可行的。有线电视技术及其增值业务的不断应用和深化，将对电视节目的传输和经营带来深刻的影响。3. 有线电视网络数字化后，将使有线电视网络的带宽急剧增加，如
5、在750MHz带宽的HFC邻频传输网络中，采用64QAM调制和传输技术，将获得约5bits/Hz的效率，按GY/T 106-1999有线电视广播系统技术规范划分的上/下行（565/110750MHz）频带，传输容量分别约为300Mbps和3.2Gbps，这使得系统信息传输容量迅速扩大，有线电视网络急剧增值，宽带新业务应用潜力和可用资源十分巨大，可满足日益增长的带宽需求，具有显著的经济效益和社会效益。4. 由于新业务、新应用不断涌现，特别是对信息网络带宽要求较高的视频网站、网上直播、三维动画（游戏）、视频会议等，对电信网、Internet带宽需求不断增加。近年来，为满足新兴宽带业务应用，宽带网络
6、在各地大规模建设，传统信息网络不断扩容，信息化建设步伐进一步加快。数字化有线电视网络这一带宽资源十分丰富的网络将大有可为，有很大的发展空间，必将在宽带信息化应用中发挥巨大作用，不失时机地推广普及应用有线数字电视技术，对国家信息化建设必将起到重要作用。5. 当前，围绕小区宽带接入，市场竞争十分激烈，各方投入资金十分巨大。有线数字电视技术的应用和发展，将使有线电视网的传统的、专营的优势进一步扩大，使我们在竞争的环境处于优势地位，扩大有线电视的影响，取得显著的社会效益和经济效益，为未来的发展进一步打下坚实的基础。二、有线数字电视多业务系统模型从需求和应用角度，数字有线电视网络将扮演网络运营商角色，为
7、客户提供：l 广播业务：数字音/视频广播以及其他的广播型业务，初期，模拟广播业务将仍然保持，直至过渡期结束。l 增强性广播业务：采用本地交互的广播业务。l 交互式业务：采用双向通道实现远程交互的业务。因此，多业务系统应支持上述业务和应用，并依据下列基本原则：l 采用符合国际、国家标准的主流技术，如DVB、DAVIC、MPEG、IP、Java等。l 开放性和可扩展性强。从支持简单的应用到高端的应用和未来新业务和应用的需求，都应采用开放的技术体制，并能从小系统到大系统的扩展和适应性，即伸缩性需要。新的扩展和升级向后兼容，保护既有投资。l 运用技术先进，经济合理。提供的技术和应用适合客户需求和承担能
8、力。l 综合考虑广播业务和交互式业务。业务的划分和定位适合市场需求。l 能分步实施，可持续性发展。技术体制适应商业运营模式的需要，有稳定持续的生命周期和发展进步的潜力，便于保护投资，形成良性循环，滚动发展。 在信息系统（网络）中，ISO定义了通用的七层参考模型，Internet网络使用了简化的五层模型，CableLabs定义的DOCSIS标准以及DVB定义的交互应用（DVB-RC）标准使用了类似IP的模型，DVB-MHP也定义了五层模型。因此，对于数字化的有线电视网络，为了能提供交互式业务，其基本系统模型应采用开放的层次化模型结构。如采用DVB-C作为有线数字电视传输标准，则存在一个通用接口，
9、使得数字码流被封装成与内容无关的MPEG-TS，经DVB-C系统和HFC网络到客户端，再恢复成原来的内容，可实现与内容无关的传输，因此，DVB-C能作为一个通用的底层的传输平台使用（HFC数字化传输的手段），上层可使用通用的标准。由于广播业务在HFC网络中占有主导地位，HFC网络呈现明显的上/下行不对称性，这与其他信息网络有明显差异，因此，在构建多业务系统时要考虑各个业务的基本属性，分析业务的特征，以互相融合的方式，而不是业务综合的方式，提供除广播业务之外的其他信息服务，保证一定的服务质量和合适的服务价格。在Internet中，大容量、高带宽的信息流（如大型视频网站、数字图书馆等）总具有单向传
10、播特性，通过请求应答方式向主机（Host）提供查询、下载等应用，传输需要的信息，这为数据广播（本地交互）的应用创造了条件。实现远程交互，需借助双向化的HFC网络或者通过PSTN的电话回传通道。图1描绘了基于DVB-C的多业务系统模型。内容、应用：包括视、音频节目、数据以及客户需求的具体形式（如E-mail、下载等）定义：对具体的内容和应用提供应用管理、引擎、特制的功能界面以及相应的传输控制机制（如流、管道、协议等）。封装、适配：上、下层之间的数据接口。传输平台：采用DVB-C标准。NMSInternetHFCMUXDVB-C GW业务控制/中间件子网内容提供商SDTV/HDTV内容、应用内容提
11、供商QAMsMIXMUXAdapterDemod传输平台定义封装/适配CA视频广播数据广播/交互应用图1 数字有线电视多业务系统模型Router上述的模型是从应用系统的角度划分的，与功能层的划分有区别。在该系统中，逻辑上包含四个子系统，即数字视频广播子系统、数据广播/交互应用子系统、业务支撑与控制子系统、网络管理子系统（NMS）。1. 数字视频广播子系统该系统原理框图如图2所示。通常，无论是HDTV，还是SDTV节目，来源于自制（直播或录像）、购买（录像）、转播以及格式变换（如对于HDTV，胶转磁，对于模拟节目，经MPEG-II实时编码转为数字SDTV）而来。推广应用的关键在于节目内容以及成功
12、的业务管理模式（CA控制）和商业运营模式，应用包括：l 数字HDTV/HDTV广播l VODl 远程教育l 信息浏览l 电视银行等对于运营的网络，对多种业务灵活管理是必不可少的，因此，适合运营商的CA是必须的。2. 数据广播/交互应用子系统该系统是有线数字电视的增值应用。应用在Internet网络层（IP）融合和统一，结合基于IP的海量信息和标准格式与DVB-C数字传输技术的优点，向客户提供多媒体信息广播服MPEG-II编码器录象机MPEG-II编码器应用、功能、界面、引擎定义LANMIXIRDMUXsQAMsAdapterCAHFCSDH图2. 数字视频广播子系统原理框图收转器务和交互式应用
13、，包括：l Web广播l MPEG-1/MPEG-4数字视频广播/点播l 数字音频广播/点播SwitchAdapterPSTNISPHFCInternetTVProxy serverVideo serverCATransm. serverFile ServerMedia serverRouterDVB-C GatewayMUXQAM MIX图3. 数据广播/交互应用子系统l 实时证券行情广播l 文件传送、下载l MPEG图像传送与播放l 远程教育l 网上购物l 旅游、交通、地产、天气等信息发布l 高速Internet接入等该应用涉及到IP级的业务承载，访问控制、认证、媒体服务等功能是必须的，实
14、际应用时，应结合考虑IP技术来实现，核心体现网络的互相融合，内容和应用采用标准的协议或格式，使数字有线电视网络作为基础信息网络，承载多样化的业务。系统原理框图如图3所示。 3. 业务支撑与控制子系统在运营级的数字电视系统中，基本前端系统（由编码器、IRD、复用器、调制器等组成的硬件设备）、CA系统、中间件业务支撑平台、用户管理系统（SMS）等构成一个统一的整体。在DVB标准体系中，基本前端系统有完整的标准支持，CA给出了基本的算法，中间件标准称为DVB-MHP（多媒体家庭平台），SMS根据运营商要求由系统集成商或第三方提供，而机顶盒又根据前端系统构成和功能要求选择和定制，由于上述四个功能块和机
15、顶盒是相互配合的有机整体，所以在构建有线数字电视多业务平台时，必须从技术和商务两方面综合考虑和权衡，使系统性能价格比最优，符合我们的商业运营需要。CA子系统在运营级的网络中，占据十分重要的地位，是保证运营商利益和用户合法权益的重要手段，涉及到网络的安全利益，一旦破译，社会影响极大，经济损失极高，商业形象遭到破坏，因此，必须给予高度重视。一般看来，CA子系统应具有以下基本属性：l 通用算法。l 安全性高，破译难度极大。l 性能价格比好，较少的专利许可费。l 百万级客户规模，适合各种网络规模，模块式扩展。l 消耗带宽资源少，效率高。l 中/英文菜单，适合不同人士使用。l 使用灵活、人机界面好。l IP级业务控制。l 容易升级，升级时不影响或少影响客户使用。l 便于管理和控制，节目、业务、应用、时段等灵活的组合和销售。中间件位于操作系统（OS）和业务、应用层之间。中间件的出现，使得
