雙向有線數字電視機頂盒的回傳技術研究

宗佳琦

摘 要：有線數字電視自停模轉數以來，以其清晰的畫面質量、豐富的節目資源受到了廣大電視用戶的歡迎，本文通過對數字電視雙向網的整體構架、雙向有線數字電視機頂盒的回傳技術和前景未來這三方面進行說明，對發揮雙向有線電視機頂盒的優勢，為用戶提供更好的服務進行簡要的描寫，希望能夠給讀者帶來啟發。

關鍵詞：電視機頂盒;回傳技術;整體架構

中圖分類號：TN949.197 文獻標識碼：A 文章編號：2096-5079 （2020） 11-00-02

一、引言

為使廣電有線信息網絡股份有限公司能夠更好的建設寬帶通信、數字電視和下一代互聯網等網絡信息基礎設施，國務院于2008年1月1日頒發了關于數字電視產業發展的1號文件，對推進三網融合進程的要求進行了說明。

二、數字電視雙向網的整體架構

有線電視信道主要包括一個總前端和若干分前端、一級和二級傳輸網以及接入分配網。其通信網主要由城域網、接入端、用戶端等方面組成，其通信方式是通過建立雙向的城域網、接入網為用戶提供雙向的綜合業務傳輸。隨著雙向數字電視整轉工作的開展，加快了有線電視信道和有限數據通信網絡的融合，使雙向數字電視擁有了上下并行的網絡傳輸信道并且能夠提供標清或高清的信號源。

三、雙向有線數字電視機頂盒的回傳技術

近年來，有線電視技術的發展越來越快，為了使廣大用戶能夠獲得更加方便快捷的服務，數字電視參照目前國內加大對數字電視網絡改造力度的現狀，利用雙向有線數字電視機頂盒展開了各項增值業務，DOCSIS/Euro DOCSIS作為Cable Modem的接入標準，成為最符合國內現狀的標準。但目前國內廠家的調制/解調芯片研制存在問題，影響了機頂盒產業的發展，而PSTN和以太網方式的技術相對成熟，但由于涉及到高昂的運營商收費，推廣也比較困難。

（一）雙向有線數字機頂盒的技術原理

有線電視機頂盒應用的傳輸信號為有線信號，機頂盒的作用為對電視信號進行接收、發射和模擬，使信號可以在電視上呈現出音頻圖像。其過程為信號在線路傳輸的過程中進行編碼，信道編碼和圖像音頻信息源編碼成為傳輸流，通過天線或其他接受介質，接受傳輸的數據信號，并將其傳輸入機頂盒，就會由機頂盒有限獲得信道的編碼將其進行解調、解復用、解碼、音頻視頻編碼，使用戶可以在電視上觀看數字電視節目。

從功能方面來看，數字信號機頂盒可以當作計算機和電視機的混合產物，其硬件由控制、網絡交互、信號處理以及擴展這幾部分共同組成。同時這幾個結構部分對整個機頂盒而言負責不同的應用，例如，控制結構對機頂盒的整個系統控制負責，主要結構包括讀寫內存及處理器和固定內存部門，其中處理器的應用范圍最為廣泛，能夠控制所有的模塊。對擴展結構來說，其作用主要是對機頂盒外圍功能實現通信聯系。而信號處理結構獲取信號寬帶及其編碼內部所包含的信息的方式為，通過機頂盒接受到信號，然后利用上級指令的方式使芯片將其進行處理，從而達到解碼信號和數據流的目的。有線電視網發出的射頻信號首先經由調諧器變頻轉化為中頻，其次為數字信號，最后通過QAM解調器的解調，轉化成包含音頻、視頻和其他數據信息的傳輸流。當MPEG的傳輸流被解復用的模塊接收到時，模塊中所包含解擾引擎就可以將加擾數據中的解擾視頻PES、音頻PES以及數據PES分離出來。其中，解擾出的視頻PES將被傳送到視頻解碼模塊進行解碼，得到的MPEG數據將輸出到PAL/NTC編碼器成為模擬電視信號，最后被視頻輸出電路輸出。解擾出的音頻PES信號將被音頻解碼模塊接收并進行解碼，取出MPEG數據，并輸出PCM音頻數據到PCM解碼器，最終獲得立體聲音頻模擬信號[1]。

（二）DOCSIS/Erouo DOCSIS標準

為了建立一套能夠使信號可以在HFC網絡上進行高速雙向傳輸，使各廠家的Cable Modem（簡稱為CM）產品具有交互性同時能夠為用戶提供Internet等服務的協議。1995年11月，包括Cox、TCI、Rogers、時代華納等在內的美國主要有線電視經營商以及研究機構Cable Labs共同建立了多媒體網絡系統合作組織（MCNS），并于1997年3月頒布并獲得ITU通過的，HFC網多媒體電纜網絡的數據業務接口標準DOCSIS，成為國際標準ITU—TJ.112B。

上行數據和下行數據作為數據傳輸的兩種速率具有明顯的差別。其中上行數據通常利用頻率為5MHz—65MHz間的頻譜進行傳送，同時利用QPSK調制上行數據可以降低其噪聲的積累。而下行數據常采用正交調幅方式，64QAM或256QAM進行調制。CM的技術實現是從87MHz—860MHz的電視頻道中分離出一條6MHz的信號通道，用于下行數據的傳輸，為實現CM的前端設備（簡稱為CMTS）與CM間的通信，下行數據與通CMTS封裝在MPEG—2 TS幀中的外界網絡傳輸的數據幀，通過調制與有線電視信號混合為RF信號，輸出到HFC網絡。同步進行的是前端將接收輸出機輸出的上行信號，并轉換為以太網幀給數據轉換信號，將下行的RF信號解調為數字信號傳送到用戶端。為了使用戶輸出的上行數字信號能夠進入HFC網的上行通道中，需要將數字信號利用用戶端CM調制成5—65MHz的射頻信號。

DOCSIS的上行調制，使用QPSK和16QAM傳送上行數據，直接將以太幀封裝成MCNS幀，利用256QAM和64QAM調制DOCSIS的下行數據并用MPEG—2進行傳送。DOCSIS/Euro DOCSIS因其具備成熟的前端系統、計費系統和管理系統，同時制造技術成熟、擁有完整的芯片技術和問題解決方案、實現回傳功能所需的時間比較短、安全性和雙向認證方面比較穩定等優點，是一種被廣泛應用的雙向機頂盒的回傳方式。應用DOCSIS/Euro DOCSIS標準的機頂盒成本約為25美元/個，并且近年來成本呈下降趨勢，由于許多有線網絡的前端已經有CMTS，因此這種機頂盒比較容易推廣。但由于我國的CM標準仍處于制定當中，業務標準仍采用DOCSIS/Euro DOCSIS方式需要向美國Cablelabs繳納8萬美元的認證費。

（三）DAVIC/DVB RC標準

數字電視廣播DVB數字電視標準，最早由歐洲開展制定，DAVIC是一個非營利性組織，對有線系統傳輸語音、圖像、數據等方面制定了相應的標準，其中最主要的為CM和機頂盒的交互式數據業務標準。DVB與DAVIC對兩者共同制訂了DVB—RC交互信道標準對有線數字電視系統進行約束，這一標準得到了歐洲電信聯盟ETSI和國際電信聯盟ITU所批準承認。

DAVIC/DVB RC是一項系統集成協議，將不同的通信系統和通信協議集成在統一的系統框架當中。一個完整的DAVIC系統由信號傳播源、服務器、信號終端、信號源與服務器間的傳播網絡、服務器與用戶間的傳輸網絡這幾部分組成，DAVIC/DVB RC對各類數字多媒體系統和子系統的外部接口和信息交互方式進行了要求，但沒有對其內部實現方式進行強調，這樣便于廠長依照自身設計生產產品。但由于DAVIC/DVB RC只強調了物理層的規定，而沒有對鏈路層和數據結構進行定義，導致各廠家機頂盒的研發測試無法形成統一的標準，令國內生產廠家不能提供相對應的前端接收設備，造成機頂盒推廣應用存在問題的情況[2]。

四、雙向有線數字機頂盒前景未來

隨著科學技術發展腳步的不斷加快，為了提高雙向有線數字電視機頂盒的傳輸質量，使其回傳技術擁有更加廣闊的發展前景，就機頂盒的硬件而言，隨著CPU技術的不斷發展，CPU的質量得到了保障，使得調制解調器和解調芯片能夠更好地發揮自身的優勢，有利于機頂盒硬件技術的發展進步，促進硬件體積的逐漸縮小，提升其應用性能。對此，需要生產廠家進一步降低技術成本，增進應用方式，提高產品質量，使機頂盒能夠在交互應用方面發揮積極的作用，保證其多樣化發展。

五、結論

由于傳統的單項機頂盒只能接收電視臺傳輸的信號，無法將用戶的信息反饋回去而雙向機頂盒不但可以接收電視臺傳輸的信號，還可以進行類似快進快退、電影點播操作，以及辦理電視銀行、電視查詢等業務，現階段，雙向有線數字電視機頂盒深受廣大用戶的喜愛。

參考文獻：

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

[2]陳健海，俞立勛.淺析有線數字電視機頂盒的穩定性[J].中國有線電視，2019（03）：254-256.