淺議有線數字電視平臺設計

隨著廣播電視數字化的逐步深入，全國各地的省、市廣電局和廣電網絡公司都在積極地構建自己的數字電視平臺。數字電視的迅速普及，為我國有線電視行業的發展提供了廣闊的前景。數字電視已經走進人們日常生活中，電視技術進入嶄新技術革命，不僅改變人類的生產方式、生活方式、思維方式、更改變了人類的信息傳播方式。數字電視系統是一個從節目采集、節目制作、節目傳輸、一直到用戶端接收機，都要以數字方式處理信號的端到端的系統。采用數字技術不僅使各種電視設備獲得比原有模擬式設備更高的技術性能，而且還具有模擬技術不能達到的新功能，使電視技術進入嶄新時代。數字化傳輸容易實現加密、加擾，數字化傳輸處理可以進入寬帶綜合業務數字網，實現圖文傳輸、數據傳輸、點播電視、電視購物、交互式雙向通信傳輸等多功能服務及多媒體通訊等，使廣播電視進入到突飛猛進的時代。隨著廣播電視、數字電視的迅速發展，全國各地有線電視正在進行新的技術革新，也成了推動廣播電視發展的必然趨勢。

數字電視網

充分發揮廣播電視節目資源優勢，利用數字化帶來的網絡資源優勢，提供豐富多彩廣播電視節目和文化娛樂服務。同時，要因地制宜，積極應用多種數字技術，充分發揮廣播電視作為最普及的信息工具，最便捷的信息載體優勢，為社會各界建立開放的信息服務平臺，提供多樣化、本地化、個性化服務，建立有線數字電視標準平臺，真正實現具有標準性、規范性、可操作性、可擴展性，實行統一規劃、統一建設、統一管理、統一運營，建立一個標準化數字電視平臺。目前，信源編碼、信道編碼和調制都有統一的技術標準，而有條件接收系統CA、用戶管理系統SMS、電子節目指南EPG、中間件等難以在近期形成統一的規范，因此在有線電視前端，與這些技術相關的設備是獨立的，是由不同廠家提供的，但是在技術上都具有規范性和標準性，在整個數字電視系統的調試中沒有影響。所以在建設數字廣播電視（DVB-C）系統時，重點是應從有條件接收系統（CA）、用戶管理系統（SMS）、電子節目指南（EPG）、中間件等方面考慮，重點考慮產品的兼容性和先進性，形成統一的數字電視平臺，這有利于整個數字電視市場的推進和運營。

數字電視平臺結構

有線數字電視平臺是由技術系統和運營系統構成，技術系統是實現廣播電視節目、信息服務等各種業務所必需的軟硬件系統，運營支撐系統是保證實現運營，達到運營目標所需要的軟硬件系統，其中前端平臺負責信源的接受，經過編碼處理后進入復用器，生成多節目復用的傳輸流（TS流）。對已壓縮的傳輸流，可以直接送入復用器，進行節目的加擾/加密處理，插入相關的業務信息（SI）數據，然后將TS流進行調制和傳輸。在前端系統中增添NVOD以及數據廣播系統后，可實現更多的業務功能。有線數字電視運營支撐平臺主要進行用戶管理（SMS）、運營結算系統、客戶服務中心（Call-Center）、服務維護系統、用戶授權、節目加擾和播出控制等工作。運營支撐平臺主要由SMS、CA、EPG系統組成。其工作流程是SMS系統將用戶的各種信息存入用戶管理系統的數據庫中，用戶管理系統還需要與運營結算平臺系統、監管平臺等進行連接和交換，提供業務結算數據和監管數據，CA訪問SMS數據庫，調出用戶授權的相關信息及數據，在加密機里利用這些信息和數據生成各種密鑰，插入加密后的TS流，EPG系統生成當前節目的EPG信息，插入BMR系統，與其他節目形成TS流。

前端設備與系統選型

1、前端設備

前端系統是有線電視網絡的信息源、交換中心，常被業界譽為“心臟”，其地位和作用是不言而喻的，而今天的數字電視前端包含的內容卻更加廣泛。數字電視的前端系統一般由數字衛星接收機、視頻服務器、編解碼器、復用器、QAM調制器、各種管理服務器以及控制網絡部分等設備組成。數字電視前端系統一般可分為四個主要部分，即信號輸入部分、信號處理部分、信號輸出部分和系統管理部分，每一個部分都有其特定的功能，最終組成完整的數字電視前端。為提高數字電視信號的質量和可靠性，有線數字電視前端設備的選型非常重要。前端設備選型主要考慮以下幾點：①各種前端設備指標符合標準，系統各設備之間的接口應具開放性；②關鍵設備如加擾器與復用器應支持同密；③系統配置應充分考慮播出的安全性，并應有合理的備份；④系統主要設備的故障可實現自動切換；⑤播出的可靠性與維護的方便性；⑥選擇不同廠商的設備時，應綜合考慮網管系統。

2、CA系統

條件接收系統，即CA （Conditio-

nal Access）系統，通過節目加密控制，使得只有交費的用戶才能夠得到授權解密收看。是現代信息加密技術在數字電視領域的具體應用。成為數字電視平臺集成中的核心技術，SMS與EPG圍繞CAS集成構成了數字電視的系統平臺。

CA系統控制下面的數字電視播出碼流是加擾的。加擾是在控制字（CW）的作用下，用偽隨機序列發生器產生的偽隨機序列與正常的碼流序列做XOR(與或)運算，用CW對碼流進行加擾處理，有統一的標準。

CW信息是加密后形成ECM(授權控制信息)再傳輸的，另外由SMS(用戶管理系統)產生的EMM信息告訴IC卡該用戶對訂購產品的授權情況。在接收端，接收到的EMM、ECM與IC卡配合解出CW，在CW的作用下解擾碼流形成透明的TS流供MPEG-2解碼。

CA是發展數字電視的核心，她的穩定性和后續發展能力是建設數字電視平臺的關鍵，因此對CA提供廠商有了很高的要求。首先，CA提供廠商必須掌握CA的核心技術，有強大的研發實力，對以后功能升級提供保障。否則當業務跟不上市場需要時，CA提供商推不出新的功能來滿足運營商的要求。其次，選擇CA時要選擇第三方Loader系統。一般CA系統為了構建技術壁壘以及提高運營商的置換成本，都使用私有的Loader系統，造成更換智能卡時必須人工回收機頂盒。所以選擇CA時，要使用第三方的Loader系統，使運營商可以通過Loader進行CA的空中置換，無需人工回收機頂盒，極大地降低了更換CA的成本。最后，選擇CA時要綜合考慮機頂盒等費用。一般CA廠家要向機頂盒廠家收取各種費用，如幾十萬到上百萬的入門費，每次幾萬的測試費以及每銷售一個機頂盒所繳納的十幾元到幾十元的授權費，該成本平均每個機頂盒都要攤消至少幾十元。而在數字電視平臺建設中，機頂盒是投入最大的部分，每個機頂盒降低幾十元，整個平臺節省的資金是可觀的。

3、SMS系統

SMS系統即數字電視用戶管理系統，是數字電視平臺運營的必需軟件系統。SMS系統由客戶機、應用服務器、數據庫、數據庫服務器組成。 客戶機負責用戶開戶、銷戶及用戶信息錄入，應用服務器可對用戶信息進行一定的處理，響應其他系統的請求，數據庫存儲所有用戶信息資料，數據庫服務器對數據庫進行管理。SMS系統主要實現數字電視廣播條件接收用戶的管理，包括對用戶信息、用戶設備信息、用戶預定信息、用戶授權信息、財務信息等進行記錄、處理、維護和管理。SMS系統是運營商開展數字電視各項業務的運行核心，要求該系統在建設與運營中具有非常高的可靠性、可擴展性、及安全性。

SMS系統體現了運營商的運營模式和思想，掌握、管理運營商的用戶資料和計費數據，是數字電視平臺的核心軟件之一。選擇SMS系統要著重考慮以下幾個問題。首先，需要SMS提供商有實力。其次，SMS需要有標準開放的接口。以后數字電視是一個大的平臺，各種業務，各種行業都會交錯，如電視購物的物流接口，銀行接口等。這就需要SMS提供標準開放的接口，不能使數字電視固定在一個狹小的范圍內。再次，SMS要考慮系統的備份，初期由于用戶量小可以先不考慮，但隨著用戶量的增大，用戶數據的丟失將會造成不可估計的經濟損失。因此要考慮系統的熱備和冷備。最后，SMS功能可以擴展，適應不斷發展變化的市場。可以擴展成多業務支撐系統，統一管理模擬，數字，數據業務。

4、EPG系統

EPG是指電子節目指南，它以圖文并茂的方式向用戶介紹一天或幾天內播出的電視節目內容，是數字電視的一個特色與亮點。 EPG電子節目指南系統是通過業務信息SI傳輸，擴展電子節目指南信息是通過數據廣播方式傳輸，電子節目指南編輯制作系統生成節目相關信息，提供數字電視播放的一半信息主要有節目單信息、節目播放、節目附加信息、節目預定以及分級控制等業務的要求。EPG前端系統主要包括節目單編輯模塊、系統信息編輯模塊、EPG數據庫、PSI/SI信息提取模塊、EPG應用模塊。

EPG系統是標準的，沒有大小系統之分，跟運營商的用戶量也沒有關系，各廠家的差異之處主要在于系統標準性、系統穩定性、節目編輯界面的方便性和支持描述符的數量，以及其他增值業務支持，如是否支持NVOD，是否支持馬賽克業務等。考察EPG系統標準性可以通過碼流分析儀進行分析，測試EPG碼流是否有錯誤，表格是否齊全。考慮到增值業務，需要EPG支持NVOD，馬賽克等功能。

選擇EPG產品應有以下特點：（1）實現播控系統傳輸網絡、數據字典、PSI/SI配置的統一管理，使管理系統資源更加便捷；（2）系統采用統一的調度，實現整個數字電視臺的同步播出播控系統支持私有描述符、應用數據的播放。

5、中間件

中間件（Middleware）是在業務應用程序和操作系統之間嵌入一個中間解釋層軟件，為數字電視各種豐富的應用提供運行環境和軟件接口。它的出現使各種應用軟件不再依賴于不同的硬件平臺，是將來數字電視進行各種增值業務開發的最關鍵的技術，它具有硬件平臺無關性和模塊標準化的特征。中間件居于數字電視機頂盒內部實時操作系統與應用程序中間的軟件部分，它以應用程序接口 API的形式存在，整個API集合被存儲在機頂盒的閃存FLASH中。它通常由各種虛擬機構成，如HTML虛擬機、JavaScript虛擬機、Java虛擬機、MHEG-5虛擬機等。一個完整的數字機頂盒由硬件平臺和軟件系統組成，它可以分為4層，從底層向上分別為：硬件、底層軟件、中間件、應用軟件。硬件提供機頂盒的硬件平臺；底層軟件提供操作系統以及各種硬件驅動程序；應用軟件包括本機存儲的應用和可下載的應用；中間件將應用軟件與依賴硬件的底層軟件分隔開來，使應用不依賴于具體的硬件平臺。

中間件從技術體系上分有3類。一是以歐洲DVB-MHP為代表的多媒體家庭平臺，現已擴大到287個機構參加的國際組織標準。DVB-MHP 標準是第一個國際化的DTV接收機軟件平臺中間件規范，它的目的在于定義一個通用的技術開發平臺，既可在不同的數字電視終端上運行各種內容和應用，又可推動市場向內容服務和客戶應用為主發展，為包括運營商和用戶終端在內的客戶帶來更多更大的利益。二是非標準的開放制中間件技術，其中以美國OpenTV為典型代表。三是以微軟1996年的維納斯計劃為代表，以及后幾年中提出的Ultimate TV和Microsft TV，都是通過PC機的HTML瀏覽器，提供互聯網上的DTV應用。DTV中間件從節目應用上分可為2類。一類是為了表現節目多樣化形式的應用，如多視角切換、多畫面(馬賽克)領航、節目內容巡航、NVOD、AOD、滾動信息等等；另一類是人機近端交互節目的應用，像天氣預報、旅游探險、互動游戲、網上購物、交互廣告、短信服務、信息服務等，無數種類的節目內容都可以通過中間件開發制作。

6、STB

針對高低端用戶， 通常情況下選擇基本型(數字電視 音頻廣播 Loader)與增強型(數字電視 音頻廣播 Loader數據廣播 NVOD) 二種類型的STB。運營商通過對STB生產廠商的硬件性能、體系結構、報價、開發力量、售后服務體系等綜合因素的考慮，決定入圍的STB。入選的機頂盒根據運營商的實際需求對STB的軟硬件做進一步開發或修改，同時運營商對STB的各方面性能做進一步的測試，并根據用戶的實際需求將信息反饋給廠家以指導其工作。STB廠商的幾點要求：（1）具有在線軟件升級功能（Loader），以便根據用戶新的需求對STB進行改進，不需回收機頂盒即可在大網上實現軟件更新。在線升級具有用戶操作與運營商強制升級兩種模式。（2）支持下述三種搜臺方式：全頻段搜索、按照ＮＩＴ表快速搜索、本頻道搜索。（3）考慮看電視的受眾特點，搖控器與STB界面設計盡量簡潔，以方便操作。（4）最好能夠統一各個廠商機頂盒遙控器的操作界面。

模擬電視開始向數字電視過渡是科學技術發展的必然趨勢。2001年上海開始試播數字電視，隨后的北京、深圳、青島、杭州等沿海城市也爭先恐后地進行了數字電視的播出試驗。隨著數字電視平臺的建立，不僅為用戶帶來圖像質量的提高，頻道數量的增多，同時數字電視技術還為有線電視臺帶來新的商機。總之發展數字有線電視給廣播電視事業帶來了發展機遇。