基于有線電視網(wǎng)絡(luò)的多屏互動方案探討

滕玉敏

（山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司招遠(yuǎn)分公司，招遠(yuǎn) 265400）

產(chǎn)業(yè)觀察

基于有線電視網(wǎng)絡(luò)的多屏互動方案探討

滕玉敏

（山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司招遠(yuǎn)分公司，招遠(yuǎn) 265400）

文章首先對多屏互動的發(fā)展背景和Wi-Fi技術(shù)進(jìn)行了介紹，然后對有線電視單向網(wǎng)絡(luò)和雙向網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)多屏互動的技術(shù)方案分別進(jìn)行了闡述，對廣電運營商開展多屏融合實現(xiàn)廣電產(chǎn)業(yè)增值，提高廣電的吸引力和競爭力進(jìn)行了有益的探索。

有線網(wǎng)絡(luò)；多屏互動；Wi-Fi；EoC；H.264；HLS

1 引言

羊年央視春晚與微信“搖一搖”的成功結(jié)合，讓全國的電視觀眾享受到了電視屏、手機屏、Pad屏融合互動帶來的樂趣和魅力，“春晚搖一搖”一方面增加了微信APP的用戶數(shù)和用戶黏度，另一方面又讓逐漸遠(yuǎn)離電視機的觀眾重新回到了電視屏幕前，多屏互動這一全新的電視收看方式讓我們找到了廣播電視發(fā)展的新方向。

2 有線電視多屏互動方案介紹

多屏業(yè)務(wù)由于跨越三種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（移動通信網(wǎng)、有線以太網(wǎng)、廣電網(wǎng)），如何在這樣的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中提供穩(wěn)定可靠的視頻業(yè)務(wù)面臨眾多技術(shù)問題，尤其是對于高清晰視頻的需求將會大大增加對多屏實現(xiàn)方案的挑戰(zhàn)。創(chuàng)新性的多屏業(yè)務(wù)解決方案，既能夠把握多屏業(yè)務(wù)的內(nèi)涵和商機，又能夠解決一些由此而來的關(guān)鍵技術(shù)問題，尤其是帶寬占用問題。

2.1 基于雙向網(wǎng)絡(luò)的有線電視多屏互動方案

2.1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于雙向接入網(wǎng)EoC的有線電視多屏互動系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于雙向接入EoC的有線電視多屏互動系統(tǒng)架構(gòu)圖

有線電視前端將信號源輸出的各類信號處理后混合成一路復(fù)合射頻信號提供給傳輸系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)中的光發(fā)射機把高頻電視信號轉(zhuǎn)換至紅外光波段，使其沿光導(dǎo)纖維傳輸，到接收端再通過光接收機把紅外波段的光變回高頻電視信號。高頻電視信號通過集成了CATV信號接收模塊的EoC局端與EoC數(shù)據(jù)混合，通過頻分復(fù)用的方式在同軸分配網(wǎng)絡(luò)中傳輸，同軸分配網(wǎng)絡(luò)把有線數(shù)字電視信號高效而合理地分送到戶。用戶端的網(wǎng)關(guān)設(shè)備將接收到的有線數(shù)字電視信號通過STB模塊處理后顯示在電視終端，或通過流媒體打包封裝后將IP數(shù)據(jù)流輸出給標(biāo)準(zhǔn)無線路由模塊，使移動智能終端能通過Wi-Fi無線方式接收并實現(xiàn)視頻收看。

PON+EoC系統(tǒng)實現(xiàn)雙向交互數(shù)據(jù)的傳輸。同軸電纜電視廣播傳輸系統(tǒng)具有極寬的頻帶資源，而且現(xiàn)有居民小區(qū)樓內(nèi)已敷設(shè)有線電視同軸電纜并進(jìn)行電視業(yè)務(wù)的傳輸，PON+EoC系統(tǒng)完全匹配廣電有線的HFC網(wǎng)絡(luò)，利用原有入戶同軸電纜，無需對入戶電纜重新改造。在當(dāng)前光纖敷設(shè)到樓道的趨勢下，采用PON技術(shù)可以節(jié)省主干光纖，提供對稱高帶寬，滿足用戶差異化的業(yè)務(wù)需求。其中，PON系統(tǒng)部分由OLT、光纖鏈路、ONU構(gòu)成，EoC系統(tǒng)包括EoC局端和EoC終端，它們通過同軸電纜分配網(wǎng)絡(luò)相連。在下行方向，來自PON網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)信號通過ONU送到小區(qū)樓宇門口，經(jīng)過EoC局端調(diào)制到同軸電纜的一個信道后，通過同軸電纜分配網(wǎng)絡(luò)送到位于住戶家中的EoC終端，經(jīng)EoC終端解調(diào)后，傳送給終端設(shè)備。在上行方向，用戶端的上行數(shù)據(jù)信號經(jīng)過EoC終端調(diào)制后進(jìn)入同軸電纜分配網(wǎng)絡(luò)到達(dá)EoC局端，由EoC局端解調(diào)轉(zhuǎn)換后，通過ONU送至OLT。以太網(wǎng)信號與CATV和點播節(jié)目信號在EoC局端一起混合進(jìn)入同軸電纜分配網(wǎng)絡(luò)，被戶內(nèi)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備接收，不影響原有電視節(jié)目的收看。用戶端網(wǎng)關(guān)設(shè)備的EoC終端通過對射頻信號的解調(diào)得到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，輸出給標(biāo)準(zhǔn)無線路由模塊，實現(xiàn)無線雙向數(shù)據(jù)交互，使移動智能終端能通過Wi-Fi無線方式開展雙向交互數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

2.1.2 網(wǎng)關(guān)設(shè)備

本系統(tǒng)集成的網(wǎng)關(guān)設(shè)備包含3個功能模塊，分別是STB模塊完成DVB解調(diào)，流媒體打包封裝模塊完成轉(zhuǎn)封裝轉(zhuǎn)協(xié)議，EoC終端完成EoC信號調(diào)制解調(diào)。網(wǎng)關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 網(wǎng)關(guān)設(shè)備

來自同軸電纜分配網(wǎng)絡(luò)的RF信號首先經(jīng)過分路器將頻分復(fù)用的有線電視信號和EoC信號分開，分別送到相應(yīng)的解調(diào)模塊。一路信號由STB模塊完成信號的A/D轉(zhuǎn)換、解調(diào)等處理恢復(fù)出TS流信號，該信號解復(fù)用、解擾、解碼后直接送到電視終端進(jìn)行顯示，同時還送到流媒體打包封裝模塊進(jìn)行后續(xù)處理。

另一路信號由EoC模塊完成對射頻信號的解調(diào)得到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，輸出給標(biāo)準(zhǔn)無線路由模塊，建立出無線雙向交互數(shù)據(jù)通道，為用戶提供無線接入服務(wù)，同時網(wǎng)關(guān)設(shè)備也可為用戶提供以太網(wǎng)接口。

由于移動智能終端自帶Wi-Fi模塊，能夠通過Wi-Fi無線方式實現(xiàn)雙向交互數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，該方式用戶不用專門更換移動智能終端設(shè)備。

2.1.3 STB模塊和流媒體打包封裝模塊

STB模塊中的調(diào)諧模塊接收有線數(shù)字電RF信號并下行變頻為中頻信號，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過QAM解調(diào)輸出MPEG傳輸流，解復(fù)用模塊接收MPEG傳輸流，從中抽出一個節(jié)目的PES數(shù)據(jù)，包括視頻PES、音頻PES以及數(shù)據(jù)PES，對于加擾節(jié)目則通過解擾引擎對加擾的數(shù)據(jù)進(jìn)行解擾，輸出解擾的PES，最后通過解碼直接顯示在電視終端。

對于移動智能終端，流媒體打包封裝模塊對直播或點播TS流進(jìn)行RTSP/RTP、HTTP（HLS，MPEG-DASH）等流媒體協(xié)議的轉(zhuǎn)換。流媒體打包封裝模塊將單向廣播的流媒體數(shù)據(jù)傳輸方式，轉(zhuǎn)換成終端設(shè)備支持的雙向交互的流媒體協(xié)議傳輸方式后，將IP數(shù)據(jù)流輸出給標(biāo)準(zhǔn)無線路由模塊，將相應(yīng)的數(shù)字電視節(jié)目分發(fā)到各個終端，移動智能終端通過Wi-Fi無線方式接收并實現(xiàn)直播或點播的視頻收看。

2.1.4 EoC終端

EoC終端用于實現(xiàn)下行數(shù)據(jù)信號的接收解調(diào)和上行數(shù)據(jù)信號的調(diào)制發(fā)送。主要包括雙工模塊、RF模塊、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、物理層信號處理、MAC層協(xié)議處理和以太網(wǎng)接口等模塊。接收數(shù)據(jù)時，來自同軸電纜的RF信號經(jīng)雙工模塊接收后送給RF模塊做下變頻處理得到基帶或中頻信號，再經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)過物理層信號處理和MAC層協(xié)議處理后，由以太網(wǎng)口輸出給用戶終端或下接的無線路由器。發(fā)送數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)的處理過程相反，對于TDD系統(tǒng)，雙工模塊工作于半雙工狀態(tài)，在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。對于FDD系統(tǒng)，雙工模塊工作于全雙工狀態(tài)，可以同時實現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。物理層信號處理和MAC層協(xié)議處理單元完成EoC協(xié)議的信號處理功能，通常集成在一顆芯片中，是EoC終端的核心部分。

2.2 基于單向網(wǎng)絡(luò)的有線電視多屏互動方案

2.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于單向網(wǎng)絡(luò)的有線電視多屏互動系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3所示。系統(tǒng)組成部分主要包括H.264實時編碼器、復(fù)用加擾器、CAS系統(tǒng)、IP-QAM、無線路由器、智能終端等。

圖3 基于單向網(wǎng)絡(luò)的有線電視多屏互動系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2.2 H.264編碼技術(shù)

H.264是一種高性能的視頻編解碼技術(shù)，是由國際電聯(lián)（ITU-T）和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）聯(lián)合組建的聯(lián)合視頻組（JVT）共同制定的新數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，所以它既是ITU-T的H.264，又是ISO/ IEC的MPEG-4高級視頻編碼。

2.2.3 HLS協(xié)議

HLS（Http Live Streaming）是由蘋果公司開發(fā)的一個基于HTTP的流媒體傳輸協(xié)議。該協(xié)議將一個傳輸流分成一連串的小文件，每個文件包含一個簡短的有限或無限傳輸流的一部分?？蛻舳藨?yīng)用程序通過HTTP協(xié)議下載文件，并將文件重新合成為一個連續(xù)的傳輸流。相對于常見的流媒體直播協(xié)議，HLS直播最大的不同，在于直播客戶端獲取到的并不是一個完整的數(shù)據(jù)流。

3 結(jié)束語

改變有線電視產(chǎn)業(yè)的兩大力量是視頻的多屏融合和寬帶互聯(lián)網(wǎng)，如何充分理解和把握這個趨勢，并采用適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，從而提供有吸引力和競爭力的業(yè)務(wù)和服務(wù)，將是運營商把握未來取得成功的關(guān)鍵。

[1] 高?。畯幕ヂ?lián)網(wǎng)走向電視機[J]．廣播與電視技術(shù)，2013,(1):60-65

[2] 姜秀華，張永輝．?dāng)?shù)字電視廣播原理與應(yīng)用[M]．北京：人民郵電出版社，2013

Multiscreen Interactive Scheme Based on CATV Network

Teng Yumin
(Zhaoyuan Branch,Shandong Broadcast and Television Information Network Co.,Ltd.,Zhaoyuan,265400)

Firstly,this paper introduces the development background and Wi-Fi technology of multi screen interactive,Then,the technical scheme of multi screen interaction of cable TV and two-way network are discussed respectively.Integration of radio and television industry value-added,has carried on the beneficial exploration to improve the attractiveness and competitiveness of broadcasting on radio and television operators to carry out multi screen.

Cable TV network;Multi-Screen interactive;Wi-Fi;EoC;H.264;HLS

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.05.017

TN94

B

1672-7274（2016）05-0053-03

縢玉敏，男，1970年生，工程師，主要從事廣播電視技術(shù)工作。