浅议有线数字电视平台设计

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随着广播电视数字化的逐步深入，全国各地的省、市广电局和广电网络公司都在积极地构建自己的数字电视平台。数字电视的迅速普及，为我国有线电视行业的发展提供了广阔的前景。数字电视已经走进人们日常生活中，电视技术进入崭新技术革命，不仅改变人类的生产方式、生活方式、思维方式、更改变了人类的信息传播方式。数字电视系统是一个从节目采集、节目制作、节目传输、一直到用户端接收机，都要以数字方式处理信号的端到端的系统。采用数字技术不仅使各种电视设备获得比原有模拟式设备更高的技术性能，而且还具有模拟技术不能达到的新功能，使电视技术进入崭新时代。数字化传输容易实现加密、加扰，数字化传输处理可以进入宽带综合业务数字网，实现图文传输、数据传输、点播电视、电视购物、交互式双向通信传输等多功能服务及多媒体通讯等，使广播电视进入到突飞猛进的时代。随着广播电视、数字电视的迅速发展，全国各地有线电视正在进行新的技术革新，也成了推动广播电视发展的必然趋势。 数字电视网   充分发挥广播电视节目资源优势，利用数字化带来的网络资源优势，提供丰富多彩广播电视节目和文化娱乐服务。同时，要因地制宜，积极应用多种数字技术，充分发挥广播电视作为最普及的信息工具，最便捷的信息载体优势，为社会各界建立开放的信息服务平台，提供多样化、本地化、个性化服务，建立有线数字电视标准平台，真正实现具有标准性、规范性、可操作性、可扩展性，实行统一规划、统一建设、统一管理、统一运营，建立一个标准化数字电视平台。目前，信源编码、信道编码和调制都有统一的技术标准，而有条件接收系统CA、用户管理系统SMS、电子节目指南EPG、中间件等难以在近期形成统一的规范，因此在有线电视前端，与这些技术相关的设备是独立的，是由不同厂家提供的，但是在技术上都具有规范性和标准性，在整个数字电视系统的调试中没有影响。所以在建设数字广播电视（DVB-C）系统时，重点是应从有条件接收系统（CA）、用户管理系统（SMS）、电子节目指南（EPG）、中间件等方面考虑，重点考虑产品的兼容性和先进性，形成统一的数字电视平台，这有利于整个数字电视市场的推进和运营。 数字电视平台结构 有线数字电视平台是由技术系统和运营系统构成，技术系统是实现广播电视节目、信息服务等各种业务所必需的软硬件系统，运营支撑系统是保证实现运营，达到运营目标所需要的软硬件系统，其中前端平台负责信源的接受，经过编码处理后进入复用器，生成多节目复用的传输流（TS流）。对已压缩的传输流，可以直接送入复用器，进行节目的加扰/加密处理，插入相关的业务信息（SI）数据，然后将TS流进行调制和传输。在前端系统中增添NVOD以及数据广播系统后，可实现更多的业务功能。有线数字电视运营支撑平台主要进行用户管理（SMS）、运营结算系统、客户服务中心（Call-Center）、服务维护系统、用户授权、节目加扰和播出控制等工作。运营支撑平台主要由SMS、CA、EPG系统组成。其工作流程是SMS系统将用户的各种信息存入用户管理系统的数据库中，用户管理系统还需要与运营结算平台系统、监管平台等进行连接和交换，提供业务结算数据和监管数据，CA访问SMS数据库，调出用户授权的相关信息及数据，在加密机里利用这些信息和数据生成各种密钥，插入加密后的TS流，EPG系统生成当前节目的EPG信息，插入BMR系统，与其他节目形成TS流。 前端设备与系统选型 1、前端设备 前端系统是有线电视网络的信息源、交换中心，常被业界誉为“心脏”，其地位和作用是不言而喻的，而今天的数字电视前端包含的内容却更加广泛。数字电视的前端系统一般由数字卫星接收机、视频服务器、编解码器、复用器、QAM调制器、各种管理服务器以及控制网络部分等设备组成。数字电视前端系统一般可分为四个主要部分，即信号输入部分、信号处理部分、信号输出部分和系统管理部分，每一个部分都有其特定的功能，最终组成完整的数字电视前端。为提高数字电视信号的质量和可靠性，有线数字电视前端设备的选型非常重要。前端设备选型主要考虑以下几点：①各种前端设备指标符合标准，系统各设备之间的接口应具开放性；②关键设备如加扰器与复用器应支持同密；③系统配置应充分考虑播出的安全性，并应有合理的备份；④系统主要设备的故障可实现自动切换；⑤播出的可靠性与维护的方便性；⑥选择不同厂商的设备时，应综合考虑网管系统。 2、CA系统 条件接收系统，即CA （Conditio- nal Access）系统，通过节目加密控制，使得只有交费的用户才能够得到授权解密收看。是现代信息加密技术在数字电视领域的具体应用。成为数字电视平台集成中的核心技术，SMS与EPG围绕CAS集成构成了数字电视的系统平台。      CA系统控制下面的数字电视播出码流是加扰的。加扰是在控制字（CW）的作用下，用伪随机序列发生器产生的伪随机序列与正常的码流序列做XOR(与或)运算，用CW对码流进行加扰处理，有统一的标准。 CW信息是加密后形成ECM(授权控制信息)再传输的，另外由SMS(用户管理系统)产生的EMM信息告诉IC卡该用户对订购产品的授权情况。在接收端，接收到的EMM、ECM与IC卡配合解出CW，在CW的作用下解扰码流形成透明的TS流供MPEG-2解码。 CA是发展数字电视的核心，她的稳定性和后续发展能力是建设数字电视平台的关键，因此对CA提供厂商有了很高的要求。首先，CA提供厂商必须掌握CA的核心技术，有强大的研发实力，对以后功能升级提供保障。否则当业务跟不上市场需要时，CA提供商推不出新的功能来满足运营商的要求。其次，选择CA时要选择第三方Loader系统。一般CA系统为了构建技术壁垒以及提高运营商的置换成本，都使用私有的Loader系统，造成更换智能卡时必须人工回收机顶盒。所以选择CA时，要使用第三方的Loader系统，使运营商可以通过Loader进行CA的空中置换，无需人工回收机顶盒，极大地降低了更换CA的成本。最后，选择CA时要综合考虑机顶盒等费用。一般CA厂家要向机顶盒厂家收取各种费用，如几十万到上百万的入门费，每次几万的测试费以及每销售一个机顶盒所缴纳的十几元到几十元的授权费，该成本平均每个机顶盒都要摊消至少几十元。而在数字电视平台建设中，机顶盒是投入最大的部分，每个机顶盒降低几十元，整个平台节省的资金是可观的。 3、SMS系统 SMS系统即数字电视用户管理系统，是数字电视平台运营的必需软件系统。SMS系统由客户机、应用服务器、数据库、数据库服务器组成。 客户机负责用户开户、销户及用户信息录入，应用服务器可对用户信息进行一定的处理，响应其他系统的请求，数据库存储所有用户信息资料，数据库服务器对数据库进行管理。SMS系统主要实现数字电视广播条件接收用户的管理，包括对用户信息、用户设备信息、用户预定信息、用户授权信息、财务信息等进行记录、处理、维护和管理。SMS系统是运营商开展数字电视各项业务的运行核心，要求该系统在建设与运营中具有非常高的可靠性、可扩展性、及安全性。 SMS系统体现了运营商的运营模式和思想，掌握、管理运营商的用户资料和计费数据，是数字电视平台的核心软件之一。选择SMS系统要着重考虑以下几个问题。首先，需要SMS提供商有实力。其次，SMS需要有标准开放的接口。以后数字电视是一个大的平台，各种业务，各种行业都会交错，如电视购物的物流接口，银行接口等。这就需要SMS提供标准开放的接口，不能使数字电视固定在一个狭小的范围内。再次，SMS要考虑系统的备份，初期由于用户量小可以先不考虑，但随着用户量的增大，用户数据的丢失将会造成不可估计的经济损失。因此要考虑系统的热备和冷备。最后，SMS功能可以扩展，适应不断发展变化的市场。可以扩展成多业务支撑系统，统一管理模拟，数字，数据业务。 4、EPG系统 EPG是指电子节目指南，它以图文并茂的方式向用户介绍一天或几天内播出的电视节目内容，是数字电视的一个特色与亮点。 EPG电子节目指南系统是通过业务信息SI传输，扩展电子节目指南信息是通过数据广播方式传输，电子节目指南编辑制作系统生成节目相关信息，提供数字电视播放的一半信息主要有节目单信息、节目播放、节目附加信息、节目预定以及分级控制等业务的要求。EPG前端系统主要包括节目单编辑模块、系统信息编辑模块、EPG数据库、PSI/SI信息提取模块、EPG应用模块。 EPG系统是标准的，没有大小系统之分，跟运营商的用户量也没有关系，各厂家的差异之处主要在于系统标准性、系统稳定性、节目编辑界面的方便性和支持描述符的数量，以及其他增值业务支持，如是否支持NVOD，是否支持马赛克业务等。考察EPG系统标准性可以通过码流分析仪进行分析，测试EPG码流是否有错误，表格是否齐全。考虑到增值业务，需要EPG支持NVOD，马赛克等功能。 选择EPG产品应有以下特点：（1）实现播控系统传输网络、数据字典、PSI/SI配置的统一管理，使管理系统资源更加便捷；（2）系统采用统一的调度，实现整个数字电视台的同步播出播控系统支持私有描述符、应用数据的播放。   5、中间件 中间件（Middleware）是在业务应用程序和操作系统之间嵌入一个中间解释层软件，为数字电视各种丰富的应用提供运行环境和软件接口。它的出现使各种应用软件不再依赖于不同的硬件平台，是将来数字电视进行各种增值业务开发的最关键的技术，它具有硬件平台无关性和模块标准化的特征。中间件居于数字电视机顶盒内部实时操作系统与应用程序中间的软件部分，它以应用程序接口 API的形式存在，整个API集合被存储在机顶盒的闪存FLASH中。它通常由各种虚拟机构成，如HTML虚拟机、JavaScript虚拟机、Java虚拟机、MHEG-5虚拟机等。一个完整的数字机顶盒由硬件平台和软件系统组成，它可以分为4层，从底层向上分别为：硬件、底层软件、中间件、应用软件。硬件提供机顶盒的硬件平台；底层软件提供操作系统以及各种硬件驱动程序；应用软件包括本机存储的应用和可下载的应用；中间件将应用软件与依赖硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于具体的硬件平台。 中间件从技术体系上分有3类。一是以欧洲DVB-MHP为代表的多媒体家庭平台，现已扩大到287个机构参加的国际组织标准。DVB-MHP 标准是第一个国际化的DTV接收机软件平台中间件规范，它的目的在于定义一个通用的技术开发平台，既可在不同的数字电视终端上运行各种内容和应用，又可推动市场向内容服务和客户应用为主发展，为包括运营商和用户终端在内的客户带来更多更大的利益。二是非标准的开放制中间件技术，其中以美国OpenTV为典型代表。三是以微软1996年的维纳斯计划为代表，以及后几年中提出的Ultimate TV和Microsft TV，都是通过PC机的HTML浏览器，提供互联网上的DTV应用。DTV中间件从节目应用上分可为2类。一类是为了表现节目多样化形式的应用，如多视角切换、多画面(马赛克)领航、节目内容巡航、NVOD、AOD、滚动信息等等；另一类是人机近端交互节目的应用，像天气预报、旅游探险、互动游戏、网上购物、交互广告、短信服务、信息服务等，无数种类的节目内容都可以通过中间件开发制作。 6、STB 针对高低端用户, 通常情况下选择基本型(数字电视 音频广播 Loader)与增强型(数字电视 音频广播 Loader数据广播 NVOD) 二种类型的STB。运营商通过对STB生产厂商的硬件性能、体系结构、报价、开发力量、售后服务体系等综合因素的考虑，决定入围的STB。入选的机顶盒根据运营商的实际需求对STB的软硬件做进一步开发或修改，同时运营商对STB的各方面性能做进一步的测试，并根据用户的实际需求将信息反馈给厂家以指导其工作。STB厂商的几点要求：（1）具有在线软件升级功能（Loader），以便根据用户新的需求对STB进行改进，不需回收机顶盒即可在大网上实现软件更新。在线升级具有用户操作与运营商强制升级两种模式。（2）支持下述三种搜台方式：全频段搜索、按照ＮＩＴ表快速搜索、本频道搜索。（3）考虑看电视的受众特点，摇控器与STB界面设计尽量简洁，以方便操作。（4）最好能够统一各个厂商机顶盒遥控器的操作界面。 模拟电视开始向数字电视过渡是科学技术发展的必然趋势。2001年上海开始试播数字电视，随后的北京、深圳、青岛、杭州等沿海城市也争先恐后地进行了数字电视的播出试验。随着数字电视平台的建立，不仅为用户带来图像质量的提高，频道数量的增多，同时数字电视技术还为有线电视台带来新的商机。总之发展数字有线电视给广播电视事业带来了发展机遇。 （刊登于本刊2006年第20期 《宽带网》）

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好文章！值得学习！
谢谢！