西部邊遠地區數字電視前端系統設計

程遠東

（四川信息職業技術學院，四川 廣元 628017）

1 引言

鑒于數字電視產業發展的自身規律和區域特定情況，必須本著“需求夠用、功能實用、兼顧前沿、逐步實施”的原則，分階段、分層次循序漸進地推進西部邊遠地區數字電視建設進程。一般來說，一個完整的數字電視系統由前端系統、傳輸系統（又稱網絡系統）和用戶終端系統3部分構成，根據不同的應用、使用范圍以及傳輸方式，這3個部分的構成也有所不同。其中，傳輸系統相對獨立，前端系統和用戶終端系統有很大的關聯性，前端系統是整個數字電視系統的核心部分，它搭建的好壞直接關系到整個系統能否正常運行[1-3]。筆者以西部邊遠地區某市為例，談談數字電視前端系統建設。

2 數字電視前端系統設計思路

數字電視前端包含的內容非常廣泛，是整個電視數字化的重要環節之一。數字電視前端包括許多關鍵性的數字設備，如MPEG-2壓縮編碼器、數字多路復用器、加擾器、QAM調制器等。數字電視前端集成了許多領域的新技術，如數字視頻/音頻技術、通信技術、條件接收技術、網絡技術、計算機科學技術及微電子技術等。因此，數字電視前端的管理模式比模擬電視前端更為復雜，在進行數字電視前端設計之前，必須了解和掌握其組成及設備功能，并且要考慮到該地區實際情況，根據經濟收入水平、有線電視用戶的消費水平及應用情況，采取以下措施：

1）選用能直接輸出ASI信號的衛星接收機，不再通過音視頻信號進行MPEG-2編碼器編碼形成ASI信號，從而節省大量的MPEG-2編碼器。

2）選用具有防非功能的衛星接收機，使整個數字電視系統信號的安全性得到充分保障。

3）系統前端設備采用斯高帕斯全套設備作為整個數字平臺的基礎，使用其復用/加擾一體機取代獨立的復用器、加擾器，從而在降低系統集成費用的同時，減少了設備數量和系統的集成難度，方便管理、維護，更加提高了系統的可靠性。

4）CAS的選擇決定能否進行精確授權和管理。CAS能否保證節目加密的安全性和可靠性，同時可在將來完成各縣區數字電視分前端建設后，防止機卡漫游，并且能很好地保障各縣區運營商的根本利益。這里采用北京數碼視訊公司的CAS，通過該系統和數字前端系統的緊密集成，建立符合DVB標準的安全加擾平臺，保證節目只被授權用戶接收。

5）選擇SMS要考慮多方因素，一是安全性和穩定性，二是開放性和兼容性，三是靈活性和可擴展性，四是可尋址系統兼容性。

6）考慮到要利用EPG能播發私有數據的特點，將打好包的廣告TS流直接同其他EPG數據一起播發進入大網等因素，應選擇EPG系統，通過該系統和數字前端系統的集成，實現EPG的插入功能。

3 數字電視前端系統設計方案

前端系統是有線電視網絡的信息源和交換中心，可分為信源接收及處理、條件接收系統（CAS）、用戶管理系統（SMS）、電子節目指南（EPG）、數據廣播系統、網管系統和呼叫中心系統等7部分，總體設計如圖1所示。

圖1 前端系統設計框圖

3.1 信源接收及處理

3.1.1 信源接收

根據實際情況，節目源大致分為來自衛星節目、省網絡公司SDH下傳節目、自辦節目3種類型。

數字衛星信源中，國內中央、各省衛視、上海文廣付費衛視節目、中數傳媒付費節目、鼎視傳媒付費節目接收時用DVB-S專用衛星接收機輸出TS流，并輸入復用器。

SDH信源中，帶網絡接口的適配器將電信接口轉換為ASI接口，轉換后為MPTS可直接輸入復用器。

本地自辦節目信源中本地5套自辦節目和4套廣播節目經過MPEG-2編碼器編碼后形成TS流輸入復用器。

3.1.2 信源處理

ASI信號同節目管理、信息用戶的授權控制信息、EPG信息等經過復用、加擾后到達數字電視64QAM調制器，經過調制后形成中頻信號，使其具有很強的抗干擾能力，再經混合器混合后，送入HFC網。

3.2 條件接收系統

條件接收系統（CAS）和發卡體系是實現數字電視節目的管理系統。

發卡體系與CAS安全性緊密相關，但又獨立于CAS的完整系統。智能卡只有經過發卡體系發卡，即寫入區域碼等私有數據后，才能進入CAS，發卡體系能夠保證智能卡發卡的獨立性，保證密鑰的安全性和機密性，保證智能卡生產商、CAS提供商、運營商、政府主管部門都無法獨立發卡，從而從源頭上徹底杜絕了盜版卡，保護運營商的根本利益。

CAS是數字電視廣播（DVB）實現收費所采用的系統，也是數字電視平臺不可缺少的部分，CAS負責完成用戶授權控制與管理信息的獲取、生成、加密、發送和節目的分包以及IPPT、IPPV節目的實現等工作，保證只有已付費的被授權的用戶才能正常收看電視節目，從而保護廣播電視運營商的利益。

3.3 用戶管理系統（SMS）

該市有線電視用戶約40萬，其中包括9個自主經營的縣（區）網絡，隨著前端建設的完成和運營，整合各個縣區網絡及大力推廣有線數字電視業務將成為各省級網絡公司的工作重點。SMS作為數字電視技術體系中的用戶管理部分，是數字電視運營營銷的技術核心，如圖2所示。

SMS是通過對用戶訂購信息的記錄與處理，形成用戶數據庫，并經由與CAS的接口，向CAS發送用戶授權管理信息（EMM）的基本數據，據此實現對用戶進行精確的授權控制與授權管理。SMS的應用可以保證數字電視運營商精確地控制每個用戶觀看節目及觀看時間，并開展豐富的增值業務，制訂各種資費策略、進行多種多樣的營銷活動、開發新的業務類型。

圖2 用戶管理系統

為了保證系統的安全性、穩定性，對SMS應用服務器和數據庫服務器實現了雙機熱備份，增加了數據庫的異地實時備份，從而使系統的安全性得到很大的提升。

3.4 電子節目指南（EPG）

EPG是數字電視特有的一項服務，也是數字電視發展的先導。EPG是指在符合MPEG-2編碼的TS傳輸流中插入DVB標準定義的業務信息（SI），使機頂盒（STB）的綜合接收解碼器（IRD）可以從TS流中提取出節目提供商播出節目的列表和播出參數，以直觀的方式顯示給數字電視用戶，使得用戶可以方便的接收、選擇數字電視節目。

EPG應用是以EPG數據為核心，已成為數字電視用戶收視的導航。EPG數據包括豐富的節目附加信息，如節目簡介、演員信息、節目分類，通過它可以方便地瀏覽各頻道的節目單、每個節目的簡介和演員列表，并分類查詢節目信息，快速定位自己喜歡的節目，預定節目等。同時EPG的附加功能——EPG廣告，不僅為用戶購物、休閑等提供信息，更加為數字電視節目運營商帶來了較豐厚的經濟效益。

3.5 數據廣播系統

數據廣播是一種能夠以很高的速度將文本、圖形、視頻、音頻、數據等傳輸到諸如PC、機頂盒等智能設備的技術。數據廣播服務商可以從Internet網或其他途徑獲取大量的信息，通過數字廣播信道，將豐富的多媒體信息送到用戶家中，通過鏡像存儲，由用戶按照需求取用。通過有線電視網絡為廣大用戶提供的豐富便捷的信息服務，可以為百姓的日常生活提供更多便捷的指引。同時以數據廣播為基礎，向增值業務逐步過渡的趨勢，也是增值業務發展的必由之路。

3.6 網絡管理系統

按國際標準化組織ISO的定義，網絡管理是指關于規劃、監督、設計和控制網絡資源的使用和網絡的各種活動，網管設計的要求是使網絡性能達到最優。網絡管理系統是針對設備而言的，主要用于對本地和遠程設備進行監控和管理。隨著數字電視平臺的搭建，設備數量增多，種類增加，各種設備的控制和設置方式不盡相同。建立網管系統可以實現對前端設備統一有效的集中管理與監控，同時對保證信號質量、降低維護成本等也有十分重要的意義。

3.7 呼叫中心系統

數字電視設備的高故障率、用戶的操作不當等問題必然增加客戶服務的工作量，而建立客戶服務中心（即呼叫中心）是提升服務水平的有效措施，通過中心信息反饋和統計還能找出降低業務推廣、故障維修等環節的成本的方法，而且避免了各個部門相互推卸責任的現象。所以建立呼叫中心系統顯得尤為重要。呼叫中心系統如圖3所示。

圖3 呼叫中心系統

4 小結

數字電視前端系統設計采用以上方案具有如下優點：

1）系統可以支持不同的用戶終端 （機頂盒或計算機），支持靈活的節目配送方式（包括接收和發送），該系統具有良好的擴展性（包括功能擴展和容量擴展）。

2）數字電視開機廣告、EPG旗幟廣告、數據廣播廣告，不僅為用戶的交通出行、生活、休閑、娛樂等提供了極大的方便，而且為運營商帶來巨大的經濟效益。

3）使用斯高帕斯的復用/加擾一體機，可以對輸入的節目ASI信號進行靈活的拆分和重新打包成傳輸流；并且利用其管理系統，將節目中的冗余數據和不需要的私有數據刪除，充分利用帶寬資源，使每個頻點復用節目數提高到6～9套，只占用了13個頻點，不但節省了頻點資源，還使網絡中傳輸的數據更加“干凈”。

4）利用永新同方的EPG系統，前端不但不用額外增加設備，還節省了頻點資源，便于工作人員的管理與維護。

[1]韓牧麒.基于ASI傳輸的數字電視前端單機備份解決方案[J].電視技術，2008，32（12）∶10-11.

[2]李慶超.有線數字電視前端設計[J].有線電視技術，2006（6）：78-80.

[3]楊勇.有線數字電視DVB平臺設計[J].中國有線電視，2005(6)：522-523.