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作为发展趋势,机顶盒的第三类应用将电视与Internet两大媒体结合在一起,电视将不再是原来的电视、互联网也将不再是原来的互联网。
互联网数据内容与电视视频内容结合之后,电视节目的服务形式不再是简单的电视画面,伴随着数字电视节目提供给消费者的还有关联于节目的各种信息,消费者可以在需要的时候获得这些信息,使电视节目更吸引人、信息量更大、娱乐性更强,使提供的服务更具有个性化、专业化和贴近人性化。
例如:
可以在家中实现基于电视终端的交互式游戏;
查看天气预报;
在体育比赛中查询比分;
在观看电影时获得演员资料以及影片的拍摄花絮等等。
机顶盒将突破传统电视的收看习惯,改变现有电视的消费概念,将成为承载广播电视综合业务的消费终端。
当数字电视经历过初级阶段发展后,简单的外置式机顶盒将逐渐被内置数字电视接收功能的“数字电视机”所替代。
为了适应各地区数字电视的CAS,这些“数字电视机”将采用“机卡分离”技术,使用外置的专用插卡式装置(或直接使用IC卡),接收本地播出的数字电视节目。
什么是数字电视节目
数字电视节目可从节目内容、技术角度和用户角度来解释。
从用户收视角度解释,用户采用IRD或数字电视接收机(DVB接口)收看的节目,方为真正意义上的数字电视节目。
按节目内容来源划分,数字电视节目可以是电视节目,也可以是电影。
从技术角度解释,数字电视节目可以是以数字方式拍摄、制作和存储的电影和电视,也可以库存的资料片经数字化处理所制成的电影和电视。
数字电视传输方式
数字电视节目可以在不同的传播介质中,采用不同的技术传输到用户接收端。
数字电视的传输手段主要有卫星、地面发射、HFC网络、SDH等,其中SDH主要用于数字电视节目的长距离传输。
由于我国的数字电视标准是在移植欧洲数字视频广播标准(DVB,由ISO/ICE13818描述)的基础上制定的,目前,正在推广使用的有DVB-C、DVB-T、DVB-S三种。
DVB-S(QPSK调制)为数字电视卫星广播采用;
DVB-T(OFDM调制)为地面无线发射的数字电视广播采用;
DVB-C(QAM调制)为地面HFC网络数字电视广播采用。
我国已完成了广播电视卫星传输的数字化改造,已经形成了以DVB-S技术构架的数字电视卫星广播网,DVB-T的实验播出正在准备之中,而作为数字电视广播在国内的主要覆盖手段的DVB-C,已在开始在HFC网络中大力推广。
具有国内自主知识产权、适应于有线数字电视的SMS和中间件系统已经投入营运,支持这两项技术的国家标准和行业标准目前尚未颁布,国家计委在2002年的数字电视研究开发及产业化专项中安排了“数字电视用户管理系统(SMS)高技术产业化示范工程”任务,由国家广播电影电视总局广播科学研究院信息研究所承担和实施。
用户管理系统是数字化播出前端的心脏,由存有所有用户信息的数据库服务器和许多负责解答用户咨询的用户服务代表(CSR)的用户呼叫中心(CallCenter)构成。
用户管理系统主要执行以下功能:
登记和管理用户资料,包装和收买节目、制定服务计费标准、管理财务、对用户提供咨询服务等。
中间件是一种IRD上的操作系统,可在其上开发多种电视和广播之外的服务信息,如天气预报、游戏等。
当前的EPG就是在中间件上开发的。
数字电视已经突破了单纯播放电视节目的范畴,发展成为兼备硬件和软件,能够进行一定播放和信息处理的综合信息平台。
数字电视条件接收系统由GY/Z175—2001进行描述。
GY/Z175—2001指导性技术文件规定了地面、有线、卫星等数字电视广播系统中条件接收的系统构成和总体要求,并在附录中给出了节目信息管理系统与条件接收系统接口和要求、用户管理系统的要求及其接口、智能卡及其与接口的要求、条件接收智能卡标识、同密技术、多密技术、多密技术的使用、通用加扰系统和与CA有关的业务信息/节目特定信息(SI/PSI)的规定等。
GY/Z175—2001指导性技术文件所引用的标准和文件中的条文,一律视为条件接收系统的指导性条文。
数字电视广播平台中的条件接收系统、以及条件接收系统与其它功能部件间的技术关联受GY/Z175—2001相关条文的约束。
GY/Z175—2001指导性技术文件适用于地面、有线、卫星等数字电视广播系统中的条件接收系统。
条件接收系统要能够实现各项数字电视广播业务的授权管理和接收控制,只容许被授权的用户使用某一业务,XX的用户不能使用这一业务。
条件接收系统能实现各项数字电视广播业务的授权管理和接收控制。
该系统是一个综合性的系统,系统涉及了多种技术,包括系统管理技术、网络技术、加解扰技术、加解密技术、数字编码技术、数字复用技术、接收技术、智能卡技术等,同时也涉及到用户管理、节目管理、收费管理等信息管理应用技术。
21世纪,我国的信息产业将有更大、更快地发展,预计在"
十五"
期间信息产业的增长速度将达到20%以上,"
末期市场总规模将是2000年的三倍以上。
作为信息产业的一个重要组成部分,广播电视在未来我国国民经济和社会发展中必将发挥无可替代的重要作用。
我国的广播电视行业已经进入了一个迅速成长的发展时期,其中,数字电视产业化推进项目受到了党中央国务院和各级政府的高度重视,已列入国家"
计划中十二大高技术工程之一。
早在1999年国务院已做出决定,由国家计委牵头、国家经贸委、科技部、信息产业部、国家质量技术监督局和国家广电总局共同参加,组织我国数字(高清晰度)电视产业的研究和发展。
支持数字(高清晰度)电视的国家标准是我国知识产权的重要组成部分,也是国内研发数字(高清晰度)电视系统技术和应用技术的基础和保障。
在广播电视技术从模拟向数字的过渡过程中,国内数字(高清晰度)电视标准对广播电视及其周边产业持续、健康、快速地发展起着关键作用。
1999年是国家广电总局的标准化年,广播电视标准化工作全方位地得以迅速推进,取得了前所未有的成就。
为了不失时机地推动数字(高清晰度)电视事业和产业,广电总局组织成立了数字(高清晰度)电视标准工作组,标准工作组吸收了系统内外四十多位专家参与数字电视标准的研究制定工作。
标准工作组结合我国国情和数字电视的发展现状,研究、颁布了演播室数字(高清晰度)电视等一系列我国数字(高清晰度)电视标准。
2000年,国家计委正式批准了国家质量技术监督局关于数字电视标准研究制定的实施方案,并由国家质量技术监督局将地面数字电视广播标准、地面数字电视覆盖网规划准则和演播室数字电视参数系列标准的制定任务下达给全国广播电视标准化技术委员会。
在数字电视标准的制定中,不仅积极地吸纳、借鉴国外的先进技术和标准,同时要结合我国数字电视技术发展情况,从发展和推进民族工业升级出发,倡导全国各有关方面(政府部门、科研机构、大专院校和设备厂商)积极地参与标准制定,制定并颁布了具有技术先进性和合理性的系列数字(高清晰度)电视标准。
同步于标准的制定,国家计委分别在2000年和2002年的数字电视研究开发及产业化专项中安排了“数字电视系统测试实验室的建设”和“数字电视用户管理系统(SMS)高技术产业化示范工程”任务,分别由国家广电总局标准化规划研究所和信息技术研究所承担实施。
建成了我国数字电视标准研究的重要基地之一,并接受国家下达的数字电视测试任务,负责各企事业单位上报方案的测试评价任务,为国家的数字电视标准制定提供了测试依据。
我国已颁布了《信息技术——运动图像及其伴音信息的通用编码》(BG/T17957)中华人民共和国国家标准、《数字电视广播条件接收系统规范》(GY/Z175—2001)和《数字电视广播业务信息规范》(GY/Z174—2001)中华人民共和国广播电影电视行业标准化指导性技术文件。
有线数字电视主要涉及这3个标准。
本项目的数字电视广播平台严格按照已颁布的国家标准、行业标准、国际标准所指定的规范进行设计,并考虑向将要颁布的国家标准、行业标准和国际标准靠准。
作为信息产业重要组成部分的广播电视被推到了这个浪潮的潮头。
早在1995年,国内一些有实力的广播电台、电视台、有线电视台就开始了在采集、编排、制作、播出、传输各环节上的数字化研究,积极推进由模拟技术向数字化过渡的演变进程。
时至今日,数字化设备和数字系统已在广播电视的很多技术系统中占据了相当比重。
例如,在中央电视台节目制作的数字化程度已达90%,节目播出的数字化达到100%,全国各省市电台、电视台都在以相当快的速度进行着数字化改造。
广播电视在采集、编排、制作、播出和卫星传输区域的数字化,为节目(信息)网络传输/接入的数字化(DVB-C)奠定了基础,提供了强大的发展动力。
2001年,在国家发展计划委员的组织下,中视联公司与深圳有线电视网络合作进行了有线数字电视会实验,并于2003年投入商业营运。
2002年,中央电视台组织了“世界杯互动数字电视”(CCTV—SI)实验。
继中央电视台组织的“世界杯互动数字电视”(CCTV—SI)实验之后,于2002年7月1日,国家广播电影电视总局组织北京、天津等发达地区进行基于DVB-C技术的视频点播业务(VOD)的试点。
作为先行者,有线数字电视已在北京、广东、上海、深圳、四川、苏州、甘肃、贵州等40多个城市成功地开通营运,已经顺利地向市场投放了付费数字电视、VOD、证劵信息浏览、数据广播等业务,引起了广泛的社会反响,为全国的数字
传输编码系统由GB/T17957描述,其系列标准的系统部分论述了如何将单路或多路基本音频和视频流以及其他数据组合成为适合于存储和传输的单路和多路复合流。
系统编码遵循GB/T17957指定的语法和语义规则,使解码器缓冲区能在一个宽范围的补偿或接收条件下同步解码的信息。
系统编码被GB/T17957指定为两种形式:
传输流和节目流。
每一种针对不同的应用集合加以优化,本标准中定义的传输流和节目流提供了编码语法,该语法对于同步解码及展现音频、视频信息是必要的也是充分的,同时保证了解码器中数据缓冲区不发生上溢和下溢。
在GB/T17957规定的语法中,利用有关编码音频和视频数据解码和演示的时间戳以及有关数据流自身传输的时间戳对信息进行编码。
传输流和节目都是面向分组的多路复合流。
视频和音频编码由GB/T17957的第2部分和第3部分定义,其组合方式要符合GB/T17957给出的系统层的编码规范。
系统层支持以下五个基本功能:
第2部分和第3部分定义
1)解码时多条压缩流的同步;
2)多条压缩流交织为一个单一流;
3)为启动解码而对缓冲区进行初始化;
4)连续的缓冲区管理;
5)时间标识。
GB/T17957的多路复合比特流可以是传输流或节目流。
两种流均由PES分组或包含其他必要信息的分组构成。
两种流类型均支持来自具有一个共同时间基准节目的视频和音频压缩流的复合。
传输流还支持来自具有独立时间基准的多个节目的视频和音频压缩流的复合。
对于几乎不发生差错的环境而言,节目流通常更为合适,并且支持节目信息的软件处理。
传输流更适合于可能出错的环境。
本标准多路复合比特流,不论是传输流还是节目流,其结构分两层:
最外层是系统层,最内层是压缩层。
系统层提供了使用系统中一个或多个压缩数据流所必需的功能。
数字电视传输网络技术与标准
[作者:
清华大学数字电视传输技术研发中心主任
杨知行教授
来源:
广播电视信息
已有3416位读者读过此文]
关健词:
数字电视,传输网络,模拟电视,广播电视,覆盖,模拟电视,信号,同轴电缆
三种传输网络、三大传输标准体系,组成了一个数字电视“网格”。
不同的数字电视系统都会占据一个“网格”。
中国正在培育自己的地面数字电视传输标准,期望在搭建数字电视“网格”中有更大的自主权。
数字电视有三种传输网络
数字电视传输网络主要指地面、有线和卫星三大数字电视广播传输网络。
地面数字电视广播网络通过电视台制高点天线发射无线电波,覆盖电视用户,用户通过接收天线和电视机收看电视节目。
这是数字电视广播最基本的传输网络形式,除了娱乐、学习等公益功能之外,其普遍性、可控性和抗毁性还被视为国家安全设施,使之成为紧急情况下动员国民最直接最可靠的政府喉舌。
由于模拟电视传输网络无力处置噪声积累和多径干扰,迫使人们把天线架出室外,导致公用天线系统在楼群中发展。
随着全频道模拟电视广播信号的光纤宽带传输技术的突破,一个以光纤为干、同轴电缆为支的树形光纤/同轴电缆混合网(HFC)在城市得到普遍利用,逐渐演进成为脱离地面广播系统而独立存在的有线电视广播网络,拥有绝大多数的城市电视用户。
与地面广播网必须全国统一频率规划不同,有线广播网可以一城一网或一地一网,具有企业运营特征,在电视用户端它们通过有线制式机顶盒和电视机连接。
和地面、有线数字电视广播传输网络不同,卫星数字电视广播网络(简称卫星直播系统)是把数字电视节目信息集中经卫星地面发射站用微波发送到离地面3.8万公里高度的同步卫星上,同步卫星用微波转发回地面,用户电视机通过对星无遮挡的小型卫星接收天线和卫星制式机顶盒收视卫星数字电视节目。
根据电波传播原理,卫星数字电视广播信道是微波直线传播的恒参信道,传输功率效率是其主要矛盾。
ATSC标准:
频谱效率高、功率峰均比低
目前,数字电视传输有三大标准,即美国的ATSC、欧洲的DVB和日本的ISDB三种不同的标准。
ATSC数字电视标准由四个分离的层级组成,层级之间有清晰的界面。
最高为图像层,确定图像的形式,包括像素阵列、幅型比和帧频;
图像压缩层,采用MPEG-2压缩标准;
系统复用层,特定的数据被纳入不同的压缩包中,采用MPEG-2压缩标准;
最后是传输层,确定数据传输的调制和信道编码方案。
对于地面广播系统,ATSC采用了Zenith公司开发的8-VSB传输模式,在6MHz地面广播频道上可实现19.3Mbps的传输速率。
该标准也包含适合有线电视系统的16-VSB传输模式,可在6MHz有线电视信道中实现38.6Mbps的传输速率。
最低的两层共同承担普通数据的传输。
最高的两层确定在普通数据传输基础上运行的特定配置,如HDTV或SDTV;
确定ATSC标准支持的具体图像格式,共有18种(HDTV6种、SDTV12种),其中14种采用逐行扫描方式。
尽管ATSCDTV标准包含16-VSB传输模式,但美国有线电视业实际上是采用相近但不相同的标准,因为其在ATSCDTV标准被FCC通过之前已在有线电视数字化方面投入了大量的资金。
作为ATSC的重要成员,有线电视通信工程协会已采纳了数字有线电视系统标准,此标准协调了美国有线电视业现行标准和ATSCDTV标准。
另外,有线电视标准包括反映现行标准的一级图像格式、ATSCSDTV图像格式,并设定了一套可供有线电视业用于向后兼容电视上的二级图像格式。
二级图像格式与ATSCDTV格式相同,包括HDTV和SDTV。
DVB标准:
支持室内接收、移动接收等需求DVB标准包括4个系统。
1.DVB传输系统
DVB传输系统涉及卫星、有线电视、地面、SMATV、MMDS等所有传输媒体。
它们对应的DVB标准为:
●DVB-S数字卫星广播系统标准。
卫星传输具有覆盖面广、节目容量大等特点。
数据流的调制采用四相相移键控调制(QPSK)方式,工作频率为11G/12GHz。
在使用MPEG-2MP@ML格式时,用户端若达到CCIR601演播室质量,码率为9Mbps;
达到PAL质量,码率为5Mbps。
一个54MHz转发器传送速率可达68Mbps,可用于多套节目的复用。
DVB-S标准几乎为所有的卫星广播数字电视系统所采用。
我国也选用了DVB-S标准。
●DVB-C数字有线电视广播系统标准。
它具有16、32、64QAM(正交调幅)三种调制方式,工作频率在10GHz以下。
采用64QAM时,一个PAL通道的传送码率为41.34Mbps,可用于多套节目的复用。
系统前端可从卫星和地面发射获得信号,在终端需要电缆机顶盒。
●DVB-T数字地面电视广播系统标准。
这是最复杂的DVB传输系统。
地面数字电视发射的传输容量理论上与有线电视系统相当,本地区覆盖最好。
采用编码正交频分复用(COFDM)调制方式,在8MHz带宽内能传送4套电视节目,传输质量高,但接收费用也高。
另外,DVB-SMATV是数字卫星共用天线电视(SMATV)广播系统标准,DVB-MS是高于10GHz的数字广播MMDS分配系统标准,DVB-MC是低于10GHz的数字广播MMDS分配系统标准。
2.DVB基带附加信息系统
DVB数字广播系统除传送视频、音频信号外,还可传送接收IRD调谐、节目指南及图文、字幕、图标等信息。
适用于此类基带附加信息系统的DVB标准包括:
●DVB-SI为数字广播业务信息系统标准。
●DVB-TXT为数字图文广播系统标准,用于固定格式图文电视的传送。
●DVB-SUB为数字广播字幕系统标准,用于字幕及图标的传送。
3.DVB交互业务系统
DVB数字广播系统能根据需要,提供交互业务服务。
构成交互业务系统的要素包括:
与其他相关国际标准兼容的交互业务网络独立协议、传送交互服务过程命令与控制信号的回传信道等。
对应的DVB标准有:
DVB-NIP、DVB-RCC和DVB-RCT。
4.DVB条件接收及接口标准
在DVB数字广播系统中,有些业务传送加扰的条件接受信息。
通过条件接收的通用接口,使IRD能够解扰采用通用加扰算法的加扰信息。
条件接收是付费电视广播的基本部分,对数字电视运行的成功至关重要。
DVB数字广播系统与其他电信网络(如SDH、ATM等)连接,扩展了DVB技术的应用范围,可实现DVB向电信网络的过渡。
此外,还有利于连接专业设备及IRD的接口。
关于这些接口的DVB标准包括:
DVB-CI、DVB-PDH、DVB-SDH、DVB-ATM、DVB-PI和DVB-IRDI。
日本的ISDB利用一种标准化的复用方案,在一个普通的传输信道上可发送各种不同的信号,同时可以通过各种不同的传输信道发送复用信号。
ISDB具有柔韧性、扩展性、共通性等特点,可以灵活地集成和发送多节目的电视和其他数据业务。
目前,采用美国ATSC标准的有5个国家或地区,已有两家经过技术比较研究后退出。
决定采用欧洲DVB-T标准的已有33个国家或地区。
近年来大量的研究和产业发展表明,OFDM多载波技术是宽带无线传输技术发展的方向,不仅在数字电视传输方面被多数国家采纳,而且已成为新一代(4G)移动通信和宽带无线局域网的主流技术。
我国对地面传输标准的要求
目前全国有3.2亿多电视用户,其中有线电视用户近1亿;
而70%的用户家庭依靠无线方式接收广播电视节目;
卫星直播仅在“村村通广播电视”范围内试点。
因此,地面广播拥有大多数用户,是我国广播影视数字化的重点和难点。
广电部门贯彻国家“十五”计划要求提出了“三步走”战略:
在前两年有线数字电视试验的基础上,2003
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