《有線電視技術(shù)》PPT課件.ppt

《《有線電視技術(shù)》PPT課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《有線電視技術(shù)》PPT課件.ppt（53頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1,中等職業(yè)學(xué)校電子信息類教材（通信技術(shù)專業(yè)）,有線數(shù)字電視系統(tǒng)電子教案,主編（第八、九章）程永斌幻燈制作程永斌3/1/2007,2,CATV向數(shù)字CATV過渡整體平移,“家付通”模式隨時可能在全國各個城市出現(xiàn)家付通標志著有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)在開拓新服務(wù)領(lǐng)域方面取得了突破性進展?！眹覐V電總局副局長張海濤對新業(yè)務(wù)的概括更為生動：“這是蛻變與新生?！鼻鄭u廣電已經(jīng)開通公用事業(yè)繳費、個人自助銀行、電視家庭超市和賬單支付四大類服務(wù)功能。青島當?shù)卮笮统邪焉唐纺夸浄旁谟芯€電視系統(tǒng)上，客戶可以在家中選購并刷卡結(jié)算，由超市配送上門此外，客戶在當當網(wǎng)等互聯(lián)網(wǎng)站下的訂單也可以通過電視完成支付。,3,三網(wǎng)合一,數(shù)字CATV帶寬最寬,IPTV的“帶寬”窄,4,第八章數(shù)字電視基礎(chǔ)知識,81模擬電視升級為數(shù)字電視電視(TV)是把活動景物的圖像轉(zhuǎn)變成電信號模擬電視:電信號的強度連續(xù)變化數(shù)字電視:信號的強度是斷斷續(xù)續(xù)變化,用二進制數(shù)碼代表信號的強度模擬電視升級為數(shù)字電視的意義：提升圖像質(zhì)量，降低成本。是戰(zhàn)略技術(shù)高清晰度電視(HDTV)，標準清晰度電視(SDTV)和低清晰度電視(LDTV),5,8.1.2數(shù)字電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu),從信號的流程來看，可以分成節(jié)目采集、編輯制作和數(shù)字信號處理（圖1左部）、傳輸信道（圖8.1)中部）和接收顯像三大部分（圖8.1右部）。從數(shù)字信號處理技術(shù)上看，控制程序（軟件）與數(shù)字設(shè)備（硬件）結(jié)合在一起才能完成特定功能，軟件技術(shù)可以分成物理層的傳輸控制協(xié)議、中間件（軟件平臺）標準、信息表示、信息使用、內(nèi)容安全等科學(xué)技術(shù)子系統(tǒng)。據(jù)有特定功能的軟件又簡稱虛擬機。,6,數(shù)字電視機頂盒（STB）,不淘汰模擬電視接收機，又要實現(xiàn)用模擬機看數(shù)字電視的目的，需要在系統(tǒng)輸出口與模擬電視之間串入一個設(shè)備STB它能輸出模擬視頻信號（V）和伴音信號（A），可以直接引到電視機的V、A端子上。我國的國策是不生產(chǎn)數(shù)字電視接收機。模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D和數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A）有線數(shù)字電視機頂盒見第九章,7,13數(shù)字電視的顯著亮點,圖像清晰度提高1到2倍，不會產(chǎn)生熱噪聲積累色彩逼真，無串色；不會產(chǎn)生非線性失真干擾積累可移動接收，無重影節(jié)目套數(shù)可增加到500個以上，成本反而降低伴音亮麗，容易實現(xiàn)數(shù)字環(huán)繞立體聲，還有多語種功能能開展多種業(yè)務(wù)。,8,14我國發(fā)展數(shù)字電視的情況,衛(wèi)星數(shù)字電視廣播（DVBS）已經(jīng)播出高清電視（HDTV）和標清（SDTV）電視節(jié)目衛(wèi)星數(shù)字電視直播（DBSDTH）有線數(shù)字電視網(wǎng)，標清（SDTV）電視節(jié)目，網(wǎng)絡(luò)運營商向用戶免費贈送機頂盒，不能免費收視數(shù)字電視節(jié)目，實現(xiàn)機頂盒的收費功能和交互電視（ITV），有線數(shù)字電視網(wǎng)必須改造成數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，簡稱雙向網(wǎng)地面數(shù)據(jù)廣播,9,8.2音頻信號、視頻信號的數(shù)字化過程,8.2.1數(shù)字音頻信號圖83是對一個1000赫茲（Hz）單音頻電信號的具體描述。用直角坐標圖形描述脈沖作用見圖8.4，從時間上看，此圖描述的是斷續(xù)電信號。通用稱謂為等幅脈沖信號。把模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號過程如圖8.2所示對圖8.3和圖8.4的兩個瞬時值波形做乘法運算，結(jié)果用圖8.5描述。,10,8.2.1.1取樣（采樣）,取樣就是把時間周期化，把無限長的時間坐標分為無數(shù)個相同的時間段（即周期），目的是定量分析一個周期之內(nèi)信號的變化量。當采樣頻率fs2fm(模擬信號的最高頻率)時，就可以把失真量控制在人耳能接受的范圍內(nèi)。,11,8.2.1.2量化用計算機進行計算、加工和處理模擬信號的過程,量化比特數(shù)：因為M=2n，n代表二進制數(shù)碼有幾位，定名為量化比特數(shù)。此例中，M16；所以n4；就算是4比特量化。量化就是將模擬信號的幅度值離散化,12,8.2.1.3編碼,計算機和數(shù)字電視是采用二進制計數(shù)的系統(tǒng)，量化電平也必需按特定的規(guī)則進行二進制編碼。結(jié)果為0和1的有序排列組合，稱之為數(shù)碼流。在計算機內(nèi)，用電脈沖表示0和1，數(shù)碼流和編碼脈沖的含義相同。Rb量化比特數(shù)（n）采樣頻率（fs）。,13,三種校驗（ParityCodes）碼1奇偶校驗碼2漢明碼3循環(huán)冗余校驗碼,碼距（N）定義：在一個編碼系統(tǒng)中，兩個合法編碼之間有N個二進位不同，從上表看出：例如8421BCD碼的N為1；帶奇校驗位的8421碼和帶偶校驗位的8421碼的N為2。奇校驗位1001011001、偶校驗位0110100110如何設(shè)定？在帶奇校驗位的8421碼中，“1”的個數(shù)為奇數(shù)（1和3）；在帶偶校驗位的8421碼中，“1”的個數(shù)（2和4）為偶數(shù)；奇偶校驗碼是查（檢）錯碼！合法編碼中“0”與“1”出錯了，產(chǎn)生錯誤編碼。事件為帶奇校驗位的8421碼與帶偶校驗位的8421碼相互變換。,14,8.2.2數(shù)字視頻信號,聲音的波形與空間位置無關(guān)，而字符、圖形、圖像等都與空間位置有關(guān)，其數(shù)字化技術(shù)的復(fù)雜性大大增加。將視頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號的過程就叫做視頻信號數(shù)字化,15,8.2.2.1人的視覺,把R、G、B定名為三原色視頻信號的頻率范圍0至6MHz亮度信號（Y）色差信號（U與V）,16,8.2.2.2視頻信號的第一次采樣時（時間）空（空間位置）轉(zhuǎn)換,動態(tài)的電視圖像由一系列的靜態(tài)畫面組成一幅畫面是由若干行和若干列象素點組成的陣列，圖8.6中，小劍頭代表象素點幀頻25Hz場頻50Hz電子束強度的變化量就是代表亮度（Y）、色差信號（U、V）。上述過程的簡稱是點采樣,17,8.2.2.3掃描原理,與電子束運動距離成線性關(guān)系的電流波形如圖8.7。顯然，行掃描鋸齒脈沖的周期也必須是64微秒（參見圖8.8a），場掃描鋸齒脈沖的周期必然是20毫秒（參見圖8.8b）。從圖8.6中左上角的第一個象素點開始，按照從左到右、從上到下的順序，轟擊各個象素點。一行接一行地掃描，完成1行掃描任務(wù)所需要的時間叫做行掃周期（Th），相關(guān)技術(shù)標準給定64微秒，則行掃描頻率fh等于15625Hz。完成一幀掃描任務(wù)所需要的時間叫做幀掃周期（Tf），Tf40毫秒，則幀掃描頻率25Hz。掃描完一幀畫面后再去掃描下一幀畫面。,18,續(xù),可以把全部的掃描過成叫做電視圖像的第一次采樣。點采樣是電子束轟擊象素點，線采樣是電子束的行掃描過成，電子束的幀掃描就是面采樣。畫面由點、線、面構(gòu)成，把點（象素）、線（象素行）、面（象素矩陣）的位置信息轉(zhuǎn)化成只與時間相關(guān)的信息就是全部的掃描過成。,19,可以把全部的掃描過成叫做電視圖像的第一次采樣,點采樣是電子束轟擊象素點，線采樣是電子束的行掃描過成，電子束的幀掃描就是面采樣。畫面由點、線、面構(gòu)成，把點（象素）、線（象素行）、面（象素矩陣）的位置信息轉(zhuǎn)化成只與時間相關(guān)的信息就是全部的掃描過成。,20,亮度（Y）、色差信號（U、V）的第二次采樣,量化比特數(shù)越高，圖像質(zhì)量越好?？紤]成本因素，通常，Y、U、V都采用8比特量化，即調(diào)制后的脈沖幅度（樣值）被分為256個量化級，8位二進制數(shù)從00000000到11111111共有256個。與0到255的十進制數(shù)一一對應(yīng)，則二進制數(shù)成為十進制數(shù)的代碼。在脈沖調(diào)制過程中，要防止過載；傳遞代碼要加入識別符號、同步字碼，這都要占用比特位（bit）。通常，第235級代表白電平；第16級代表黑電平，U、V代碼是兩端各留16個bit。,21,8.3.有線數(shù)字電視系統(tǒng)及前端光纖同軸電纜混合網(wǎng)簡稱HFC模式,8.3.1輸入部分HFC前端的信號源信息的來源主要有以下六條渠道。與模擬前端不同之處：輸入信號為異步串行碼流（ASI），在核心服務(wù)器內(nèi)復(fù)接（混合）。圖8.9是HFC前端的信號流程與硬件框架圖。,22,8.3.2核心服務(wù)器的功能,前端的核心作用是信號處理，傳輸碼流的監(jiān)視、解擾、加擾、復(fù)用與服務(wù)信息（SI）生成和更改、數(shù)據(jù)調(diào)制、，將各個環(huán)節(jié)集成為一體的設(shè)備叫做核心服務(wù)器。用戶機頂盒搜索節(jié)目，必須靠服務(wù)信息（SI）引導(dǎo)。,23,核心服務(wù)器的三大功能,信號處理復(fù)用器是將多個異步串行碼流（ASI）轉(zhuǎn)換成一個新的ASI，新ASI的比特率會大得多，實現(xiàn)充分利用有限比特率的目的。節(jié)目信息管理用戶信息管理,24,8.3.3信號輸出部分（圖8.9的中頻【IF】信號）,鄰頻混合器起頻分復(fù)用作用在有線電視中不宜用射頻調(diào)制器，應(yīng)該用中頻調(diào)制器。射頻物理頻道表見1.116QAM、64QAM、256QAM的數(shù)字調(diào)制器數(shù)字電視的電平與模擬電視的電平,25,8.3.4數(shù)字前端的系統(tǒng)管理,系統(tǒng)管理必須做到實時監(jiān)控前端工作狀態(tài)監(jiān)視輸入碼流與輸出碼流和節(jié)目質(zhì)量輪番檢查受眾收視狀況核查計費信息即時打印故障報表及日志。,26,8.4光纖傳輸技術(shù),8.4.1信息高速公路的整體思路三網(wǎng)融合、互聯(lián)互通、資源共享有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)是大容量透明傳輸網(wǎng)、是最佳廣播網(wǎng)、是唯一兼容模擬和數(shù)字信號的網(wǎng)絡(luò)、是目前唯一可傳輸高清晰度電視(HDTV)的現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)。,27,8.4.2我國有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò),我國有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)采用四級組網(wǎng)方式，參看圖8.11SDH成為光纖同步數(shù)字傳輸技術(shù)、體制、網(wǎng)絡(luò)的代名詞SDH和HFC網(wǎng)都傳輸數(shù)字電視信號；但是，數(shù)字電視信號的形式不同，前者的是光脈沖；后者的是被數(shù)字電視信號調(diào)制的光載波，載波的波形是連續(xù)的，所以，HFC的本質(zhì)是模擬光纖網(wǎng)。,28,8.4.3模擬光纖網(wǎng)HFC網(wǎng)中的光纜干線，參見圖8.12,HFC網(wǎng)中的光纜干線由驅(qū)動放大器、光發(fā)射機、光功率分配器、光接收機及單模光纖組成。100以上的光纖干線，必需使用數(shù)字光纖（SDH）；100以內(nèi)使用HFC網(wǎng)。其中的光纖干線，光載波波長為1550nm時，傳輸距離在30100之間，30以內(nèi)使用1310nm的光載波。,29,8.4.3.1光節(jié)點的規(guī)模,我國的管理部門規(guī)定：每個光節(jié)點的規(guī)模不超過500戶光纖干線到路邊（FTTC），500戶以下；串接RF寬放兩臺；光纖干線到建筑物（FTTB），125戶以下；串接RF寬放一臺，光纖干線入戶（FTTH），光節(jié)點規(guī)模為一戶光節(jié)點越小，系統(tǒng)串行環(huán)節(jié)越少，可靠性越高,30,8.4.3.2HFC網(wǎng)的上行通道,雙向有線電視網(wǎng)絡(luò)，是一個不對稱的通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)和圖像的下行流量大，上行流量小。下行帶寬780MHz與上行帶寬60MHz之比為13，即下行通信能力是上行的13倍上行數(shù)據(jù)通信采用時分多址（TDMA、A-TDMA），抗噪聲能力差，要求信道的載噪比大于或等于25dB上行數(shù)據(jù)通信采用碼分多址（S-CDMA），抗噪聲能力強，只要求信道的載噪比大于或等于需15dB,31,8.4.3.3HFC網(wǎng)的下行通道容量,每一個物理頻道占8MHz帶寬，通道頻率范圍為87至862MHz，共安排96個物理下行頻道64-QAM時占用1.8Gbps?？扇菁{單節(jié)目傳輸流（SPTS）數(shù)量，即可容納標準清晰度電視（SDTV）514套,32,8.5射頻（RF）同軸電纜分配網(wǎng),從圖8.13看出，同軸電纜分配網(wǎng)是接入網(wǎng)的最后一部分，這是高低通濾波器到家庭網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸網(wǎng)。帶寬是51000MHz（RF）高通濾波器的通頻帶帶寬是651000MHz，低通濾波器通頻帶帶寬是565MHz。接入子網(wǎng)叫做雙向網(wǎng),33,8.5.1比較A類網(wǎng)與B類網(wǎng),射頻數(shù)字電視信號的載波電平用分貝毫瓦（dBm）計量；射頻模擬信號載波電平用分貝微伏（dBV）計量A類網(wǎng)是雙向網(wǎng)，B類網(wǎng)單向的YdBVxdBm108.75A類網(wǎng)中的有源設(shè)備內(nèi)使用高低通濾波器，上行與下行信號分道揚鑣,34,8.5.2有源設(shè)備與無源設(shè)備,補賞電纜損耗的放大器具有雙向傳輸功能H/L濾波器，將上行與下行通道隔離起來集中分支器是終端星形器件用戶盒有TV和數(shù)據(jù)（DP）兩個插座。上行RF信號電平在112dBV以上，TV與DP之間的隔離度必須在60dB以上。,35,8.5.3A類電纜分配網(wǎng)的技術(shù)要點,減少上行匯聚（各個機頂盒產(chǎn)生的噪聲和干擾向前端傳輸）噪聲的六項措施：光節(jié)點要?。汗饫w到樓頭（FTTB），每個光節(jié)點的負荷在125戶以下；使用集中分支器，構(gòu)建星形分配網(wǎng)絡(luò)輸出口之間的隔離度要達到60dB以上屏蔽系數(shù)大，使用四屏蔽電纜，設(shè)備的屏蔽系數(shù)達到60dB以上多點工作接地，與安全接地和防雷接地分離，不宜共用等電位連接體。,36,8.5.4供電,共纜供電（也稱集中供電）選擇供電器的功率，負荷功率不超過其額定功率的60%。有源設(shè)備內(nèi)部的直流穩(wěn)壓電源，將60V整流成直流電壓。,37,第九章有線數(shù)字電視系統(tǒng)的管理,9.1.1有條件接收（CA）系統(tǒng)是推動數(shù)字電視走向市場的樞扭開展付費電視和數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)，社會效益第一，兼顧經(jīng)濟利益。使用CA系統(tǒng)，向用戶提供更加個性化的專業(yè)服務(wù)。北京奧運會將實現(xiàn)以數(shù)字高清晰度方式向全世界轉(zhuǎn)播。,38,9.1.2CA系統(tǒng)的發(fā)展過程,CA是指這樣一種技術(shù)手段，它只允許被授權(quán)的用戶使用某一業(yè)務(wù)，未經(jīng)授權(quán)的用戶不能使用這一業(yè)務(wù)軟件CA系統(tǒng)撇開了硬件系統(tǒng)所必需的專用芯片，把加密體系建立在通用運算平臺上，采用軟件實現(xiàn)加、解擾算法,39,9.1.3數(shù)字嵌入式的CA系統(tǒng)的組成及工作原理,下行加密TS流和上行加密TS流的加密程序由于采用的是數(shù)字技術(shù)，對信號沒有損傷數(shù)字嵌入式的CA系統(tǒng)屬于同蜜方式系統(tǒng)主要由節(jié)目信息管理系統(tǒng)、加擾/解擾、加密/解密、控制字發(fā)生器、偽隨機二進制序列發(fā)生器（PRBSG）、智能卡、用戶管理系統(tǒng)等部分組成。,40,9.1.4智能卡（SmartCard）,智能卡與外界通過異步總線連接，芯片內(nèi)的存儲器不能直接從外部訪問，因而可以有效地防止非法攻發(fā)放智能卡時，機頂盒與智能卡配對，即時把用戶地址碼輸入到用戶管理服務(wù)器內(nèi)；并在智能卡解擾器的郵箱中留下鏈鎖信息，使智能卡發(fā)放成為鏈鎖經(jīng)營模式,41,9.2有線數(shù)字電視機頂盒,9.2.1機頂盒的分類及功能有線數(shù)字電視機頂盒有線數(shù)字電視機頂盒提供的基本功能包括：(1)數(shù)字電視廣播節(jié)目的接收，提供高質(zhì)量的視頻和音頻輸出。(2)作為用戶端設(shè)備，它是用戶控制交互電視的接口。具有回傳信道，可以提供系統(tǒng)交互操作，(3)需要提供一個友好的界面，便于用戶使用和控制；具有電子節(jié)目指南(EPG)功能，通過交互操作，使用戶方便地選取自己所需的節(jié)目。,42,接上頁,(4)集成CAS系統(tǒng)。(5)集成中間件系統(tǒng)，支持軟件在線升級功能。(6)支持數(shù)據(jù)廣播應(yīng)用，向用戶提供股市行情、票務(wù)信息、電子報紙、熱門網(wǎng)站等各種信息以及軟件在線升級功能。支持交互式多媒體應(yīng)用,43,9.2.2有線數(shù)字機頂盒的發(fā)展及分類,數(shù)字電視接收機和模擬電視接收機的概念硬件機頂盒數(shù)字電視機頂盒軟件機頂盒軟件機頂盒具有升級靈活性和開放性，是未來機頂盒的發(fā)展方向軟件機頂盒顯示器數(shù)字電視接收機,44,9.2.3有線數(shù)字電視機頂盒工作原理,圖9.2是有線數(shù)字電視機頂盒原理框圖，機頂盒由高頻頭(調(diào)諧器)、QAM解調(diào)器、TS流解復(fù)用器、MPEG-2解碼器、PALNTSC視頻編碼器（內(nèi)含音頻DA）、嵌入式CPU系統(tǒng)和外圍接口、CA模塊和上行數(shù)據(jù)調(diào)制器組成。中間件(Middleware)：中間件系統(tǒng)就對應(yīng)于PC機上的視窗（Windows）操作系,45,有線數(shù)字電視機頂盒應(yīng)用常識,CA系統(tǒng)是數(shù)字電視工程項目中的重點項目，功能為用戶認證、授權(quán)和付費節(jié)目加入干擾信號。用戶繳納收視費信息存儲在智能卡內(nèi)，機頂盒與前端進行數(shù)據(jù)通信，完成用戶認證；同時授權(quán)給交費用戶的機頂盒，對加擾節(jié)目實施解擾。CA系統(tǒng)是一個綜合性的系統(tǒng)，它涉及數(shù)據(jù)加解擾算法、加解密算法、智能卡技術(shù)以及用戶管理、節(jié)目管理、收費管理等數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)。,46,改良模擬電視機的顯示系統(tǒng),數(shù)字電視的顯示格式有18種以上，電視機的顯示系統(tǒng)無法適應(yīng)這么多格式，改良措施三：信源編碼時只用一種顯示格式，前端安裝前端提供的各種服務(wù)功能：電子節(jié)目指南、視頻點播、數(shù)據(jù)廣播、IP電話和可視電話等，都需要應(yīng)用軟件的支持，應(yīng)用軟件獨立于STB的硬件，它可以用于各種STB硬件平臺，避免應(yīng)用軟件對硬件的依賴。實時多任務(wù)操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序中間的軟件叫中間件。,47,9.3用戶管理系統(tǒng)(SMS),9.3運營型有線數(shù)字電視系統(tǒng)中的用戶管理運營型有線數(shù)字電視系統(tǒng)是市場經(jīng)濟的產(chǎn)物，它的基本運作和運行模式與福利型的模擬系統(tǒng)不同，我們必須對用戶管理方法和運行模式進行改革。管理是一門科學(xué)，管理科學(xué)是最早出現(xiàn)的軟科學(xué)，是改革社會所必需的一種社會軟件我國的節(jié)目提供分三級，中央電視臺、各省臺和各地市臺,48,續(xù)前頁,建立一個透明的用戶管理系統(tǒng)，把用戶加密和服務(wù)平臺放在地市是比較合理的一種方案，這時數(shù)字節(jié)目主要由中央和省兩級提供，地市服務(wù)平臺（電視臺）可以直接接收數(shù)據(jù)流，從而省去了大量的解碼器、編碼器。為了實現(xiàn)全國統(tǒng)一的用戶管理系統(tǒng)(SMS)，還必須統(tǒng)一規(guī)劃有線電視節(jié)目識別碼：服務(wù)信息（SI）統(tǒng)一格式,49,9.3.2SMS的具體的功能,用戶管理：主要功能是處理與維護數(shù)字電視用戶的基本信息，有注冊、修改、查詢、刪除功能。修改后的用戶信息應(yīng)該在整個系統(tǒng)中立即生效。訂購管理：負責用戶訂購信息的管理，訂購信息的生成、修改、刪除、查詢產(chǎn)品管理（節(jié)目播出管理）：主要功能是節(jié)目的生成、修改、刪除、查詢授權(quán)信息管理：通過CAS對用戶實施授權(quán)，取消授權(quán)，對產(chǎn)品、智能卡的有效性確認計費管理：將節(jié)目劃分為基本節(jié)目（免費）、付費節(jié)目；管理交互節(jié)目、高清晰度電視節(jié)目、標準清晰度電視節(jié)目和數(shù)據(jù)的收費標準，依據(jù)用戶訂購信息計算收費,50,科學(xué)管理,收費管理：執(zhí)行從智能卡收取費用操作操作權(quán)限管理：限定操作員的控制權(quán)利，有添加操作員、修改操作員、刪除操作員功能軟件接口管理：管理與CAS及相關(guān)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的接口資源管理：用戶管理系統(tǒng)(SMS)是硬件、軟件、運行過程的總管報表管理：自動統(tǒng)計各種數(shù)據(jù)，分析后生成報表,51,End,52,53,