有线电视多功能综合业务系统解决方案　

　　随着有线电视的高速发展，有线电视用户不断增加，用户对各类新型的综合信息服务要求不断提高，这就为有线电视行业带来了一个很好的发展机遇，也将形成今后有线电视行业新的经济增长点。
　　充分利用现有HFC网络资源进行多功能业务开发，是有线电视寻求新发展的最有效途径。如能利用CATV网络的特点和优势，在无须改造网络的前提下，以有限的投资开发出一套集数字电视、加密电视、点播电视、数据广播、股市行情、远程教育等多功能业务于一身的综合系统，对广大用户来说花费不大即可按需要享受以上各项服务，这是非常具有吸引力的。上述各项业务的单功能系统在技术上均已相当成熟，如每项业务单独建立一个系统，则每增加一项服务都要另外增加一套接入设备，这是用户很难以接受的。基于以上考虑，近年来我们一直致力于研究开发一套集多功能业务于一身的综合服务系统，该系统特点如下：
　　(1)无需对CATV网络进行双向改造，以现有的HFC宽带网络作下行通道，以电话线作上行通道。
　　(2)系统建立在数字环境上，采用MPEG－2数字编码方式，数字信息复合传输采用DVB－C标准，频率资源利用率高，有较好的通用性和扩展性。
　　(3)系统主要业务包括数字电视、加密电视、准视频点播服务(NVOD)和高速数据广播，股市行情、远程教育等仅是上述业务的附属功能，可按需要扩展开设。
　　(4)用户机顶盒成本在1500元人民币以内，机顶盒与电视机和PC机连接，分别收看电视和接收Internet数据。

1　设计原则

　　(1)实用性：在现有单向HFC传输网络上，实现主要多功能业务的低成本服务。
　　(2)高质量：电视信号达到DVD视音频质量标准。
　　(3)高可靠：采用高可靠的国际成熟产品和技术，系统稳定可靠，具有很强的容错能力。
　　(4)标准化：系统必须符合国际及国内有关标准，以便易于与标准通用设备连接，方便节目交流共享，降低运营成本。
　　(5)可扩展：系统应有很好的扩展性，以适应发展需要。
　　(6)易用性：前端信源采集、业务管理以及用户端设备操作应灵活、简单、易用。

2　系统方案

　　根据以上设计原则，我们选择了一套基于DVB－C数字环境的系统集成方案。系统整体网络结构见图1。
　　该系统由卫星数字电视转发、数字加密电视、NVOD、数据广播四大功能子系统构成。各子系统所传送的信息不论是图像声音还是数据信号均以数字压缩编码或格式转换技术统一变换为MPEG－2数码流，多路码流信号复合后交织在一起以64QAM的DVB－C标准进行调制，所形成的数字调制信号与其它模拟调制信号一起混合送入CATV网。系统采用了64QAM调制技术，每个8MHz PAL模拟频道大约可以传输40Mbps数字码流，大致可传送5－8套数字电视节目。可见，采用数字压缩处理技术，可节省大量的频道资源，以有限的频道资源传送大量的业务信息，这正是综合业务系统的技术基础。
　　CATV用户通过一同样是基于DVB－C标准的数字机顶盒进行解调接收，所还原出来的AV信号送TV显示，数据信息则送PC浏览下载。
　　本系统大量的业务信息都是通过CATV网下发用户的，当用户需要交互业务时，用户向上发出的信息以简短的请求信号居多，信息量不大。基于以上考虑，本系统采用了市话网作上行通道，用户可利用Modem向播控中心传递信息，从而达到交互的目的。

2.1　卫星数字电视转发

　　卫星数字电视转发子系统由数字解调及复合两部分组成。中央及各省市通过卫星以DVB－S方式发出的QPSK数字电视信号由专用的QPSK解调器转换成ASI标准信号流SPTS，再将其送往多路复用器，多路复用器把若干个SPTS复合成一个包括PCR时间码的多路节目传输流MPTS，然后送往64QAM调制器，以DVB－C方式实时转送用户。信号流程见图2。
　　前期方案以2个模拟通道开设12路SPTS数字通道，其中10路作卫星数字电视转发业务用，余下2路为数字加密电视通道。用于卫星数字电视和加密电视的数字通道配置日后可按需要灵活进行调整和增加，以适应业务发展需要。

2.2　数字加密电视

　　加密系统主要由模拟接收、数字编码及加密业务管理系统构成。对需要进行收费控制，实现条件接收的模拟电视节目，采用MPEG－2编码器作实时压缩编码，所形成的SPTS码流在复用器端由加密管理系统主控机通过以太网接口进行数字加密处理，加密电视系统的传输调制方式与卫星数字电视数字转发系统一样，统一采用DVB－C标准，在用户端，只有经过加密管理系统授权的用户机顶盒才能正确还原接收此类电视节目，从而实现有条件接收。加密电视信号流程如图3。
　　考虑到MPEG－2编码器成本高，前期方案计划先开通2个数字加密频道，日后视业务发展再适当增加频道。

2.3　准视频点播(NVOD)

　　准视频点播(NVOD)是利用循环播出原理，以较短的时间间隔为用户提供班车式视频节目点播服务。系统由信息采集、节目编辑、业务管理、通讯访问及视频服务器五部分组成。系统构成见图4。
　　(1)信息采集
　　模拟信源经编码器生成MPEG－2数码流，而DVD信源可直接录入，所有录入信号统一以MPEG－2标准通过以太网接口送往视频服务器，存放于视频服务器的磁盘阵列中。磁盘阵列为SCSI硬盘，30G的硬盘阵列大约可存放15～20套电影节目。采集通道应不少于2路，以满足日常信源采集的要求。
　　(2)节目编辑
　　对磁盘阵列中的影视节目进行动态管理，包括节目菜单制作、节目的动态编排、播出时间及间隔的设置、播放通道的排列等。
　　(3)业务管理
　　具有开户、计费、查询、统计、暂停、催收等用户管理功能。
　　(4)通讯访问
　　采用专用电话模块，通过电话线接收来自用户的各类指令和请求信息并作出相应的响应。
　　(5)视频服务器
　　接收来自信息采集、节目编辑、业务管理、通讯访问子系统的控制管理信息，具体完成节目的存放、播发及对用户的回应，并产生相应的用户计费数据。
　　点播节目以电影、新闻和体育节目为主，每套节目的最大点播准入时间间隔控制在15分钟以内，点播等待准入其间以广告或影片介绍填充。节目设置以每天3－5套电影和体育节目，集合当天中央、省、市和地方新闻，按每套节目10－15分钟滚动间隔计算，约需30个播出通道。一个PAL制模拟频道可按DVB－C标准生成8个数字点播电视通道，这样共需4个模拟频道。

2.4　高速数据广播

　　高速数据广播系统的主要功能是将互联网及本地的大量数据信息通过HFC网以循环广播方式高速传送到用户终端计算机上，满足绝大多数用户浏览和获取信息的要求。该系统很好地解决了速度慢、费用高这两个关键问题，是广大有线电视用户步入Internet的捷径。
　　该系统主要由IP/DVB网关、数据广播服务器、回传通道网关、外部网关和系统管理平台组成。以上设备在前端通过高速局域网互连，外部网关与Inernet相连，可根据回传通道送来的用户请求从Internet中取回所需的数据信息，并将数据送入IP/DVB网关服务器。IP/DVB网关服务器把本地或通过Internet收集的数据按照DVB码流格式要求打成符合ISO13818标准的MPEG－2数据包，形成DVB－Data(EN301 192)标准的数据流(TS)，经过64QAM调制发送到HFC网上。由于采用了64QAM调制技术，速度是惊人的。数据广播系统构成见图5。
　　广播数据信息服务内容以电子报刊、新闻信息、股市期货行情、远程教育、电子图书馆等为主，由系统前台工作人员按大多数用户要求进行信息收集制作汇编，一般用户只需要在本地数据服务器上浏览即可。如本地没有用户需要的信息，用户可通过电话Modem与前端回传网关联系，该网关判断用户所需数据是否存在于本地镜像服务器中，若有则由IP/DVB网关把数据直接打包发给用户，若没有则从Internet上以最快的速度抓回用户所需的数据，并通过IP/DVB网关达成DVB数据包转发用户。
　　在用户端，用户机顶盒设有专用数据接口，可直接连接到PC上，用户可根据需要快速下载浏览所需数据信息。

2.5　用户机顶盒

　　用户机顶盒完成本系统数据信号的解调、解复用和MPEG－2解码以及数据的分类转发(图6)。
　　机顶盒设有AV接口、10M以太网接口和RS232串行接口，可分别连接到电视机和计算机上，实现数字电视接收、加密电视条件接受、视频点播以及数据广播接入功能。其主要性能如下：