云南省農村數字電視信息化新模式探索

李興毅

（云南廣電網絡集團有限公司，云南 昆明 650106）

云南省大理州有線數字電視整體轉換工作，從2006年10月啟動以來，至2011年止，全州各縣城區有線數字電視整體轉換工作進展順利，已全部結束，取得階段性成果，形成了規范模式并積累了成功經驗，正向綜合應用的新業務、新領域縱深推進。為適應“三網融合”的大趨勢以及實現全州同網的最終目標，有必要根據全州社會發展需求和技術進步的狀況，繼續差異化地開展全州農村范圍的有線數字電視整體轉換工作，以此作為實現農村和農業信息化，促進農村經濟、文化發展的重要手段。

因此，為了充分滿足農村“數字化、信息化、節目本地化”的需求，從而實施了“數字興農”工程，為全州的新農村建設形成強有力的支撐。

1 農村數字電視整體轉換和信息化推進過程中存在的問題

農村信息化建設工作雖然已經開展多年，但由于我國地區經濟和社會發展的不平衡性，部分農村信息化建設的基礎設施供給不足，如基于IP的“黨員遠程教育”工程就無法開展到戶，農村區域廣的特點也引發了“戶戶響”工程的覆蓋盲點；其次，部分農村信息化建設的成本過高，也在一定程度上抑制了農村信息化的發展。為此，針對農村數字化、信息化發展的新需求，結合農村地區的實際情況，并依據農網特點，業務內容從簡易到豐富的定制方案，載入相關應用，把鄉鎮、村公所事務管理、視頻會議、廣播“村村通”、農業科技宣傳普及、黨員教育等功能融入平臺，以便不同地區根據實際情況開展業務、推進工作。以上內容，將作為進行項目規劃建設、組織實施和后續開發運營工作的出發點。

2 興農網介紹

興農網是通過廣播電視數字化網絡傳輸，融合廣播電視和信息通信等技術，主要由前端系統和終端機頂盒兩部分組成。前端系統包含指令發布系統、會議系統、數字電視平臺系統三部分[1-3]，終端使用專用機頂盒，實現七大特色業務：數字電視、應急廣播、視頻會議、電視短信、信息推送、視頻輪播、村村響。除數字電視外，其他六大業務可以依據客戶需要靈活組合。

2.1 前端平臺

1）指令發布系統

作為興農網前端平臺的核心系統，指令發布系統（以下簡稱“AISP”）是一個以興農網業務為需求定制開發的系統。主要目的是基于有線數字電視網絡實現終端用戶的可尋址、快速響應和安全分發等特性，前端平臺的其他子系統與之對接后共同開展興農網的業務功能。

2）用戶管理系統

對興農網機頂盒進行區域、身份屬性的管理。

3）CMS系統

內容管理系統也稱CMS。數據庫及server部署在州公司，縣公司負責本縣各村級信息的采集和錄入，州公司負責共性信息的采集和錄入和審核所有信息，數據廣播服務器和視頻轉碼服務器部署在縣級平臺，由州公司將各縣的信息發布下去，縣平臺打包進行播發。

4）分前端系統

分前端系統是興農網前端平臺最為基礎的部分，它接收來自業務平臺、節目平臺以及本地自辦的節目源，轉換為統一格式TS流，經QAM調制與大網的數字電視信號混合，一起通過HFC網絡傳送給區域范圍內的有線電視用戶。

5）電話會議系統

電話會議系統依托已建成的有線數字電視網絡及PSTN電話網，使所有數字電視用戶都能實時收看到會議內容。

2.2 終端機頂盒

終端機頂盒通過移植興農網軟件庫，結合前端平臺實現基本功能和興農網特色業務功能。

數字多媒體終端的開發包括兩個方面的內容，一是硬件平臺，二是終端軟件平臺。

2.2.1 硬件平臺

基于海思公司系列芯片作為農網信息終端的解決方案，提供包括QAM信號接收、解調、音視頻處理、用戶界面等功能。系統采用高度開放的模塊化結構設計，前端發來的模擬音、視頻信號經解調、糾錯解擾、解碼等操作將數字信號恢復成AV信號輸出顯示，且能根據不同的需求，采用以太網作為上行通道，能把用戶選擇的信息傳送給系統前端。芯片接口如圖1所示。

圖1 芯片接口示意圖

2.2.2 終端軟件平臺

數字多媒體中間件作為多媒體終端軟件平臺，其軟件層次包括操作系統層、驅動層、中間件層以及應用層。

1）操作系統移植

多媒體終端平臺操作系統以Linux2.6或Android為原型，進行相應的裁剪、移植后生成。保留了主要部分的功能模塊。移植主要有以下幾個方面的工作：移植內存驅動，移植Flash驅動，移植網口驅動，移植串口驅動，移植文件系統，移植外圍設備驅動（外圍設備主要包括WiFi、USB、攝像頭、鍵盤、鼠標等）。

2）驅動層

根據不同的硬件平臺，驅動層接口有所區別。實現包括解復用、E2P、GPIO、音視頻、解擾、Flash、智能卡、攝像頭、傳聲器、網口、屏幕顯示和調諧器等部分的驅動程序，以供數字多媒體中間件移植時調用。

3）數字多媒體中間件

數字多媒體中間件處于設備驅動層與應用層之間，通過調用驅動層接口函數，實現應用層所需的業務功能。主要包括解擾模塊、瀏覽器模塊、音視頻模塊、音視頻會議模塊、圖形界面模塊、數據存儲模塊、音視頻點播模塊、家電智能控制模塊、音視頻通信模塊。

4）應用層開發

應用層為最終的表現層，是最終呈現給用戶的功能模塊，通過調用UI庫函數和數字多媒體中間件層接口，實現數字電視、數字廣播、數據廣播、空中升級、音視頻會議、音視頻點播、家電智能控制、音視頻通信、互聯網、娛樂等功能。

3 興農網前端平臺建設方案

3.1 系統規模

大理州區域所轄內有1市11縣，分別是大理市、漾濞彝族自治縣、祥云縣、賓川縣、彌渡縣、南澗彝族自治縣、巍山彝族回族自治縣、永平縣、云龍縣、洱源縣、劍川縣、鶴慶縣，共計111個鄉鎮，1 077個行政村。

數字電視總前端建設在大理州廣電機房，各縣市的本地節目全部回傳到大理總前端后，由大理數字電視總前端通過骨干傳輸網絡，統一傳送到各縣。興農網的AISP系統、電話會議系統、坐席和用戶管理系統擬建設在總前端機房。

在1市11縣各建設一套興農網分前端系統，包括視頻會議系統、數據廣播系統、NVOD系統和分前端系統等幾部分，在每個鄉鎮建設一個視頻會議分會場，以進行視頻會議廣播，電話會議廣播按行政村數量的20%并發率進行容量設計。

在本次農村信息化平臺建設中，數據廣播和NVOD部分內容擬在大理州總前端，建設一套CMS系統，OC打包機、信息采集工作站、視頻轉碼服務器規劃建設到各縣市。

3.2 部署方案

參考目前大理廣電現有的網絡架構，大理州和11縣之間需要部署IP網絡；數字電視信號統一由大理州廣電接入到下屬各縣。大理廣電機房網絡架構如圖2所示。

圖2 大理廣電機房網絡架構

1）總前端建設在大理州廣電，業務平臺以縣為單位建設。

2）視頻采集設備架在各業務需求點（以鄉鎮為單位，具體數量以實際需求為準）。

3）用戶管理系統建設在大理州廣電，各縣建設營業廳系統，以B/S方式進行管理。

4）負責興農網特色業務響應的坐席客服中心在州級平臺。

3.2.1 大理前端建設

數字電視總前端建設在大理州廣電機房，各縣市的本地節目全部回傳到大理總前端后，由大理數字電視總前端通過骨干傳輸網絡統一傳送到各縣。興農網的AISP系統、電話會議系統、坐席和用戶管理系統擬建設在總前端機房。大理前端建設如圖3所示。

圖3 大理前端建設示意圖

3.2.2 各縣建設

在1市11縣各建設一套興農網分前端系統，包括視頻會議系統、數據廣播系統、NVOD系統和分前端系統等幾部分，在每個鄉鎮建設一個視頻會議分會場，以進行視頻會議廣播，電話會議廣播按行政村數量的20%并發率進行容量設計。

在本次農村信息化平臺建設中，數據廣播CMS部分擬在大理州總前端，OC打包機、信息采集工作站、視頻轉碼服務器規劃建設到各縣市。

3.3 與省公司BOSS系統對

接方案

根據現有興農網系統需求，省公司BOSS系統提供興農網所需的區域信息（區域信息分為4級，即市、縣、鄉鎮、村）和用戶屬性信息（即村長、村委書記、黨員、村民等）。

接口內容有：

1）注冊指令。將智能卡與用戶綁定，使之成為指令發布系統的合法用戶。當新用戶開戶、換機、換卡時使用。

2）取消注冊指令。取消指令發布系統對指定智能卡的管理。已被取消注冊的用戶將不能再使用戶戶響業務。

3）用戶授權添加。指令發布系統給某個用戶發送授權。配合戶戶響業務的安全播出功能。

4）用戶解授權。指令發布系統刪除某個用戶的授權。配合戶戶響業務的安全播出功能。

5）區域管理模塊。實現BOSS系統和指令發布系統兩個區域信息的同步。

（1）區域增加：指令發布系統增加一個區域名稱，該區域名稱為電話會議系統需要選擇的區域操作對象。BOSS需要將區域信息同步給指令發布系統，通過該指令實現兩者的區域同步。

（2）區域修改：當BOSS修改了系統中的某個區域后，需要同步更新指令發布系統中的對應區域。

（3）區域刪除：當BOSS刪除系統中的某個區域后，需要刪除指令發布系統中的對應區域。

6）用戶管理模塊

（1）更新用戶區域信息：給指定的用戶更新用戶所在的區域信息。在用戶開戶、移機、換機、換卡時使用。

（2）更新用戶屬性身份：給指定的用戶更新用戶所擁有的屬性身份信息。

4 系統特色

4.1 興農網帶寬資源使用分析

4.1.1 EMM指令插入到各頻點所需的資源

用戶向坐席客服中心發起興農網業務的申請，經由IP傳回AISP服務器，AISP系統制成EMM指令包，經由HFC下發到各機頂盒。現在計算EMM指令包插入到各個頻點所需的帶寬資源。

每個頻道所需的帶寬資源可配可固化。例如，固化200 kbit/s的帶寬資源，即需25 kbyte/s。興農網召開一次電話會議需200 byte/s，以10 s的速度間隔下發，如圖4所示。

圖4 帶寬資源可配可固化

在不考慮數據廣播和NVOD占用興農網頻點資源的情況下，每個縣分配一個頻點基本滿足全縣開展興農網特色業務。

4.2 前端平臺的特色

1）為了方便運營和管理，系統設計以STB指紋號作為用戶尋址ID。

2）為了解決傳統的尋址方案響應速度慢、響應時間長的不足，系統設計將用戶以群組的方式進行管理，實現快速尋址，終端業務快速響應。例如，可使100萬級用戶的尋址時間從3 000 s縮短到1～10 s。

3）終端興農網業務以模塊化嵌入，與現有終端的業務不沖突，且方便卸載。

4）系統平臺完全開放，大網現在使用的終端能夠以移植軟件庫的方式實現興農網的業務功能的平滑升級。

5 總結

若一個縣按100個村計算，200 kbit/s的帶寬資源可滿足12個市縣的電話會議正常召開。

4.1.2 指定頻點開展視頻會議業務所需的資源

視頻會議廣播的視頻采用MPEG-2的編碼格式，每個視頻廣播所占用的頻點帶寬為4 Mbit/s；而每個電話廣播所占用的頻點帶寬資源為64 kbit/s。

以一個縣10個鄉鎮、100個村來計算，若每個鄉鎮部署1個視頻會議，按照每個縣市5路并發來算，則所需的頻點帶寬資源為5×4.2 Mbit/s=21 Mbit/s。

每個村1個電話廣播，按照20%的并發率來算，則所需的頻點帶寬資源為100×0.2×0.064 Mbit/s=1.28 Mbit/s，共需（21+1.28）Mbit/s=22.28 Mbit/s。

廣電在城鎮進行停模轉數時所遇到困難，也將不可避免地在農村遇到，云南農村百姓收入很低，對傳統電視節目數量和質量沒有要求，對單一的數字化改造需求不是很強烈。針對這些實際情況，云南廣電網絡利用興農網既給農村百姓提供和城市居民一樣的電視節目服務，又通過特有的信息發布和應急廣播等業務功能，結合農村留守老人和兒童較多的特點，配備學習型遙控器及方便的快捷鍵功能，讓用戶能夠方便找到自己關心和想要的信息。通過興農網兩年多的運營，信息化新模式的探索卓有成效：一是用戶對新模式的認可，有線網區域內農村用戶數字化轉化基本完成，未出現反彈；二是政府對信息化新模式也比較認可，對系統建設投入部分補貼。

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[1]廖洪濤，徐征.數字電視業務支撐系統[M].北京：電子工業出版社，2007.

[2]劉大會.數字電視實用技術[M].北京：北京郵電大學出版社，2006.

[3]劉達，龔建榮.數字電視技術[M].北京：電子工業出版社，2005.