雙向有線數(shù)字電視機(jī)頂盒的回傳技術(shù)研究

宗佳琦

摘 要：有線數(shù)字電視自停模轉(zhuǎn)數(shù)以來(lái)，以其清晰的畫(huà)面質(zhì)量、豐富的節(jié)目資源受到了廣大電視用戶的歡迎，本文通過(guò)對(duì)數(shù)字電視雙向網(wǎng)的整體構(gòu)架、雙向有線數(shù)字電視機(jī)頂盒的回傳技術(shù)和前景未來(lái)這三方面進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)發(fā)揮雙向有線電視機(jī)頂盒的優(yōu)勢(shì)，為用戶提供更好的服務(wù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的描寫(xiě)，希望能夠給讀者帶來(lái)啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：電視機(jī)頂盒;回傳技術(shù);整體架構(gòu)

中圖分類號(hào)：TN949.197 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-5079 （2020） 11-00-02

一、引言

為使廣電有線信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司能夠更好的建設(shè)寬帶通信、數(shù)字電視和下一代互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)設(shè)施，國(guó)務(wù)院于2008年1月1日頒發(fā)了關(guān)于數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展的1號(hào)文件，對(duì)推進(jìn)三網(wǎng)融合進(jìn)程的要求進(jìn)行了說(shuō)明。

二、數(shù)字電視雙向網(wǎng)的整體架構(gòu)

有線電視信道主要包括一個(gè)總前端和若干分前端、一級(jí)和二級(jí)傳輸網(wǎng)以及接入分配網(wǎng)。其通信網(wǎng)主要由城域網(wǎng)、接入端、用戶端等方面組成，其通信方式是通過(guò)建立雙向的城域網(wǎng)、接入網(wǎng)為用戶提供雙向的綜合業(yè)務(wù)傳輸。隨著雙向數(shù)字電視整轉(zhuǎn)工作的開(kāi)展，加快了有線電視信道和有限數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的融合，使雙向數(shù)字電視擁有了上下并行的網(wǎng)絡(luò)傳輸信道并且能夠提供標(biāo)清或高清的信號(hào)源。

三、雙向有線數(shù)字電視機(jī)頂盒的回傳技術(shù)

近年來(lái)，有線電視技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快，為了使廣大用戶能夠獲得更加方便快捷的服務(wù)，數(shù)字電視參照目前國(guó)內(nèi)加大對(duì)數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)改造力度的現(xiàn)狀，利用雙向有線數(shù)字電視機(jī)頂盒展開(kāi)了各項(xiàng)增值業(yè)務(wù)，DOCSIS/Euro DOCSIS作為Cable Modem的接入標(biāo)準(zhǔn)，成為最符合國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀的標(biāo)準(zhǔn)。但目前國(guó)內(nèi)廠家的調(diào)制/解調(diào)芯片研制存在問(wèn)題，影響了機(jī)頂盒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而PSTN和以太網(wǎng)方式的技術(shù)相對(duì)成熟，但由于涉及到高昂的運(yùn)營(yíng)商收費(fèi)，推廣也比較困難。

（一）雙向有線數(shù)字機(jī)頂盒的技術(shù)原理

有線電視機(jī)頂盒應(yīng)用的傳輸信號(hào)為有線信號(hào)，機(jī)頂盒的作用為對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行接收、發(fā)射和模擬，使信號(hào)可以在電視上呈現(xiàn)出音頻圖像。其過(guò)程為信號(hào)在線路傳輸?shù)倪^(guò)程中進(jìn)行編碼，信道編碼和圖像音頻信息源編碼成為傳輸流，通過(guò)天線或其他接受介質(zhì)，接受傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)，并將其傳輸入機(jī)頂盒，就會(huì)由機(jī)頂盒有限獲得信道的編碼將其進(jìn)行解調(diào)、解復(fù)用、解碼、音頻視頻編碼，使用戶可以在電視上觀看數(shù)字電視節(jié)目。

從功能方面來(lái)看，數(shù)字信號(hào)機(jī)頂盒可以當(dāng)作計(jì)算機(jī)和電視機(jī)的混合產(chǎn)物，其硬件由控制、網(wǎng)絡(luò)交互、信號(hào)處理以及擴(kuò)展這幾部分共同組成。同時(shí)這幾個(gè)結(jié)構(gòu)部分對(duì)整個(gè)機(jī)頂盒而言負(fù)責(zé)不同的應(yīng)用，例如，控制結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)頂盒的整個(gè)系統(tǒng)控制負(fù)責(zé)，主要結(jié)構(gòu)包括讀寫(xiě)內(nèi)存及處理器和固定內(nèi)存部門(mén)，其中處理器的應(yīng)用范圍最為廣泛，能夠控制所有的模塊。對(duì)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其作用主要是對(duì)機(jī)頂盒外圍功能實(shí)現(xiàn)通信聯(lián)系。而信號(hào)處理結(jié)構(gòu)獲取信號(hào)寬帶及其編碼內(nèi)部所包含的信息的方式為，通過(guò)機(jī)頂盒接受到信號(hào)，然后利用上級(jí)指令的方式使芯片將其進(jìn)行處理，從而達(dá)到解碼信號(hào)和數(shù)據(jù)流的目的。有線電視網(wǎng)發(fā)出的射頻信號(hào)首先經(jīng)由調(diào)諧器變頻轉(zhuǎn)化為中頻，其次為數(shù)字信號(hào)，最后通過(guò)QAM解調(diào)器的解調(diào)，轉(zhuǎn)化成包含音頻、視頻和其他數(shù)據(jù)信息的傳輸流。當(dāng)MPEG的傳輸流被解復(fù)用的模塊接收到時(shí)，模塊中所包含解擾引擎就可以將加擾數(shù)據(jù)中的解擾視頻PES、音頻PES以及數(shù)據(jù)PES分離出來(lái)。其中，解擾出的視頻PES將被傳送到視頻解碼模塊進(jìn)行解碼，得到的MPEG數(shù)據(jù)將輸出到PAL/NTC編碼器成為模擬電視信號(hào)，最后被視頻輸出電路輸出。解擾出的音頻PES信號(hào)將被音頻解碼模塊接收并進(jìn)行解碼，取出MPEG數(shù)據(jù)，并輸出PCM音頻數(shù)據(jù)到PCM解碼器，最終獲得立體聲音頻模擬信號(hào)[1]。

（二）DOCSIS/Erouo DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)

為了建立一套能夠使信號(hào)可以在HFC網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行高速雙向傳輸，使各廠家的Cable Modem（簡(jiǎn)稱為CM）產(chǎn)品具有交互性同時(shí)能夠?yàn)橛脩籼峁㊣nternet等服務(wù)的協(xié)議。1995年11月，包括Cox、TCI、Rogers、時(shí)代華納等在內(nèi)的美國(guó)主要有線電視經(jīng)營(yíng)商以及研究機(jī)構(gòu)Cable Labs共同建立了多媒體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)合作組織（MCNS），并于1997年3月頒布并獲得ITU通過(guò)的，HFC網(wǎng)多媒體電纜網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)DOCSIS，成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ITU—TJ.112B。

上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬煞N速率具有明顯的差別。其中上行數(shù)據(jù)通常利用頻率為5MHz—65MHz間的頻譜進(jìn)行傳送，同時(shí)利用QPSK調(diào)制上行數(shù)據(jù)可以降低其噪聲的積累。而下行數(shù)據(jù)常采用正交調(diào)幅方式，64QAM或256QAM進(jìn)行調(diào)制。CM的技術(shù)實(shí)現(xiàn)是從87MHz—860MHz的電視頻道中分離出一條6MHz的信號(hào)通道，用于下行數(shù)據(jù)的傳輸，為實(shí)現(xiàn)CM的前端設(shè)備（簡(jiǎn)稱為CMTS）與CM間的通信，下行數(shù)據(jù)與通CMTS封裝在MPEG—2 TS幀中的外界網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀，通過(guò)調(diào)制與有線電視信號(hào)混合為RF信號(hào)，輸出到HFC網(wǎng)絡(luò)。同步進(jìn)行的是前端將接收輸出機(jī)輸出的上行信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)幀給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信號(hào)，將下行的RF信號(hào)解調(diào)為數(shù)字信號(hào)傳送到用戶端。為了使用戶輸出的上行數(shù)字信號(hào)能夠進(jìn)入HFC網(wǎng)的上行通道中，需要將數(shù)字信號(hào)利用用戶端CM調(diào)制成5—65MHz的射頻信號(hào)。

DOCSIS的上行調(diào)制，使用QPSK和16QAM傳送上行數(shù)據(jù)，直接將以太幀封裝成MCNS幀，利用256QAM和64QAM調(diào)制DOCSIS的下行數(shù)據(jù)并用MPEG—2進(jìn)行傳送。DOCSIS/Euro DOCSIS因其具備成熟的前端系統(tǒng)、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)，同時(shí)制造技術(shù)成熟、擁有完整的芯片技術(shù)和問(wèn)題解決方案、實(shí)現(xiàn)回傳功能所需的時(shí)間比較短、安全性和雙向認(rèn)證方面比較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是一種被廣泛應(yīng)用的雙向機(jī)頂盒的回傳方式。應(yīng)用DOCSIS/Euro DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)頂盒成本約為25美元/個(gè)，并且近年來(lái)成本呈下降趨勢(shì)，由于許多有線網(wǎng)絡(luò)的前端已經(jīng)有CMTS，因此這種機(jī)頂盒比較容易推廣。但由于我國(guó)的CM標(biāo)準(zhǔn)仍處于制定當(dāng)中，業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)仍采用DOCSIS/Euro DOCSIS方式需要向美國(guó)Cablelabs繳納8萬(wàn)美元的認(rèn)證費(fèi)。

（三）DAVIC/DVB RC標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)字電視廣播DVB數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，最早由歐洲開(kāi)展制定，DAVIC是一個(gè)非營(yíng)利性組織，對(duì)有線系統(tǒng)傳輸語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)等方面制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，其中最主要的為CM和機(jī)頂盒的交互式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。DVB與DAVIC對(duì)兩者共同制訂了DVB—RC交互信道標(biāo)準(zhǔn)對(duì)有線數(shù)字電視系統(tǒng)進(jìn)行約束，這一標(biāo)準(zhǔn)得到了歐洲電信聯(lián)盟ETSI和國(guó)際電信聯(lián)盟ITU所批準(zhǔn)承認(rèn)。

DAVIC/DVB RC是一項(xiàng)系統(tǒng)集成協(xié)議，將不同的通信系統(tǒng)和通信協(xié)議集成在統(tǒng)一的系統(tǒng)框架當(dāng)中。一個(gè)完整的DAVIC系統(tǒng)由信號(hào)傳播源、服務(wù)器、信號(hào)終端、信號(hào)源與服務(wù)器間的傳播網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器與用戶間的傳輸網(wǎng)絡(luò)這幾部分組成，DAVIC/DVB RC對(duì)各類數(shù)字多媒體系統(tǒng)和子系統(tǒng)的外部接口和信息交互方式進(jìn)行了要求，但沒(méi)有對(duì)其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，這樣便于廠長(zhǎng)依照自身設(shè)計(jì)生產(chǎn)產(chǎn)品。但由于DAVIC/DVB RC只強(qiáng)調(diào)了物理層的規(guī)定，而沒(méi)有對(duì)鏈路層和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義，導(dǎo)致各廠家機(jī)頂盒的研發(fā)測(cè)試無(wú)法形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，令國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家不能提供相對(duì)應(yīng)的前端接收設(shè)備，造成機(jī)頂盒推廣應(yīng)用存在問(wèn)題的情況[2]。

四、雙向有線數(shù)字機(jī)頂盒前景未來(lái)

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展腳步的不斷加快，為了提高雙向有線數(shù)字電視機(jī)頂盒的傳輸質(zhì)量，使其回傳技術(shù)擁有更加廣闊的發(fā)展前景，就機(jī)頂盒的硬件而言，隨著CPU技術(shù)的不斷發(fā)展，CPU的質(zhì)量得到了保障，使得調(diào)制解調(diào)器和解調(diào)芯片能夠更好地發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，有利于機(jī)頂盒硬件技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，促進(jìn)硬件體積的逐漸縮小，提升其應(yīng)用性能。對(duì)此，需要生產(chǎn)廠家進(jìn)一步降低技術(shù)成本，增進(jìn)應(yīng)用方式，提高產(chǎn)品質(zhì)量，使機(jī)頂盒能夠在交互應(yīng)用方面發(fā)揮積極的作用，保證其多樣化發(fā)展。

五、結(jié)論

由于傳統(tǒng)的單項(xiàng)機(jī)頂盒只能接收電視臺(tái)傳輸?shù)男盘?hào)，無(wú)法將用戶的信息反饋回去而雙向機(jī)頂盒不但可以接收電視臺(tái)傳輸?shù)男盘?hào)，還可以進(jìn)行類似快進(jìn)快退、電影點(diǎn)播操作，以及辦理電視銀行、電視查詢等業(yè)務(wù)，現(xiàn)階段，雙向有線數(shù)字電視機(jī)頂盒深受廣大用戶的喜愛(ài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張曉嵐.有線數(shù)字電視機(jī)頂盒技術(shù)探討[J].西部廣播電視，2019 （22）：255-256.

[2]陳健海，俞立勛.淺析有線數(shù)字電視機(jī)頂盒的穩(wěn)定性[J].中國(guó)有線電視，2019（03）：254-256.