有線電視技術(shù)07

1、第七章第七章 現(xiàn)代現(xiàn)代CATV技術(shù)技術(shù)重點難點重點難點有線電視的加擾和解擾技術(shù)有線電視的加擾和解擾技術(shù)雙向有線電視系統(tǒng)雙向有線電視系統(tǒng) 交互電視網(wǎng)交互電視網(wǎng) 隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，有線電視網(wǎng)由傳統(tǒng)的同軸電纜向光纜電視網(wǎng)過渡。但目前光纖到家（FTTH Fiber To The Home）成本太高，因此通常采用主干線傳輸用光纖、分配網(wǎng)絡(luò)用同軸電纜，即光纖同軸電纜混合網(wǎng)絡(luò)（Hybrid Fiber Coax ,即 HFC）。基于HFC的有線電視網(wǎng)具有頻帶寬、傳輸節(jié)目套數(shù)多、圖像質(zhì)量好、可擴展多種業(yè)務(wù)等方面的優(yōu)勢，將從只播送廣播電視向綜合業(yè)務(wù)發(fā)展，既有廣播電視又有付費電視、節(jié)目點播、電話、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

2、業(yè)務(wù)。因此，今后有線電視網(wǎng)朝著多功能有線電視網(wǎng)、電信網(wǎng)和計算機網(wǎng)“三網(wǎng)合一”的寬帶雙向綜合服務(wù)網(wǎng)的方向發(fā)展，成為信息化社會的重要組成部分。 第一節(jié)第一節(jié) 有線電視的加擾和解擾技術(shù)有線電視的加擾和解擾技術(shù)隨著經(jīng)濟的發(fā)展，廣大電視觀眾的欣賞水平和要求不斷提高，電視臺需要擴展多種業(yè)務(wù)（如：遠程教育、視頻點播、數(shù)字電視、綜合信息服務(wù)等），不斷更新技術(shù)裝備，“付費電視”是解決這一問題的方法 一、付費電視一、付費電視 付費電視是指在有線電視系統(tǒng)中應用“加密”技術(shù)，用戶交了錢才能收看的電視。也就是有線電視發(fā)送端對電視信號進行技術(shù)處理（即加密）后傳送，用戶與電視臺簽訂合同繳費后使用解擾器才能收看節(jié)目。（如圖7

3、-1） 有線電視“加擾”是CATV系統(tǒng)的發(fā)送端改變標準電視信號的特性，以防止非授權(quán)用戶接收到清晰的圖像和伴音。所謂“解擾”就是利用解擾器將“加擾”電視信號還原為標準電視信號，而授權(quán)用戶安裝上解擾器便可收看加擾電視節(jié)目。 二、有線電視信號加擾和解擾技術(shù)二、有線電視信號加擾和解擾技術(shù) 1.視頻倒相方式這種方式是把圖像信號的相位顛倒以后進行傳送。正常的電視信號波形和加擾后的波形對比如圖7-2。未經(jīng)解擾收到的圖像是黑白反轉(zhuǎn)，亮的地方變暗，暗的地方變亮，故不能顯示出正常的圖像。這種方式解擾時只要將被顛倒的視頻信號倒過來即可。 2.疊加干擾波方式 這種方式是把正弦波或方波信號作為干擾信號疊加到視頻信號上，

4、對圖象信號起干擾作用。如：將與行同步信號頻率相同的正弦波疊加到視頻信號上，從而使圖像信號幅度超過行同步信號幅度，如圖7-3 所示。這樣，用戶接收時電視機的同步分離電路無法分離出正常的同步信號，產(chǎn)生行不同步，不能正常收看。其解擾方法是在解擾器中加入一個幅度合適、相位與加擾波相反的信號，將視頻信號還原至未加擾時的正常情況，使電視機能分離出行同步信號就能正常收看圖像。 3.同步代換同步代換是目前用得較多的視頻加擾方法，它是將視頻信號中的行同步或幀同步脈沖信號用非標準的信號波形代換。如圖7-4，用數(shù)據(jù)副載波代替原同步信號，同步信號包含在數(shù)據(jù)副載波中。解擾時可采用數(shù)據(jù)解調(diào)器解調(diào)出同步信號，使圖像同步。

5、4.行掃描順序攪亂方式這種方式是攪亂行掃描線的排列順序，使接收端的行順序和發(fā)送端不同序。電視的每一場圖像都是由575條水平掃描線組成，按順序自上而下排列，若使其在屏幕中的上下位置發(fā)生變動，破壞畫面正常組合就可以實現(xiàn)加擾。如圖7-5。 解擾時，解擾器將接收到的視頻信號先轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，以一行為單位存儲在存儲器內(nèi)。由前端授權(quán)系統(tǒng)將授權(quán)信息按地址送到解擾器的權(quán)利參數(shù)解碼器。解擾器收到授權(quán)信息后恢復原電視信號行順序，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換成模擬電視信號，濾除雜波完成解擾，這樣授權(quán)用戶可以正常收看。 5.行切割分段交替位置方式加擾時將每一行掃描線分成8段，使用二進制編碼，發(fā)送時將編碼順序。如圖7-6所示。解擾時由

6、前端授權(quán)系統(tǒng)將授權(quán)信息通知解擾器，解擾器從存儲器中取出相應線段還原為原行線段的排列順序，從而完成解擾，用戶就能正常收看以上是現(xiàn)階段常用的幾種基本加擾方法，而數(shù)字壓縮的全數(shù)字加解擾技術(shù)是一種更新的、具有巨大發(fā)展前途的新技術(shù)。在衛(wèi)星電視廣播中，既有加擾又具有節(jié)約轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量的作用，應用于有線電視的數(shù)字電視傳輸和加解擾方面具有相當?shù)膬?yōu)勢。數(shù)字壓縮的全數(shù)字加解擾技術(shù)的特點如下：（1）數(shù)字壓縮具有信號質(zhì)量好，無失真積累、易加擾、功耗低、多功能等優(yōu)點。VOD、HDTV等方面都提出了數(shù)字壓縮問題，而衛(wèi)星傳送 1 套模擬電視節(jié)目的帶寬就可以傳送10套數(shù)字電視節(jié)目，而適合運動圖像數(shù)據(jù)壓縮的國際標準MPEG-2為數(shù)

7、字壓縮提供了技術(shù)保證，現(xiàn)階段應用于CATV系統(tǒng)的成本也較低了。（2）CATV系統(tǒng)中使用數(shù)字壓縮加解擾技術(shù)是CATV加解擾技術(shù)的飛躍，具有破譯難度大，授權(quán)密碼隱匿性好的特點。 三有線電視加解擾系統(tǒng)的應用三有線電視加解擾系統(tǒng)的應用1.可尋址加解擾系統(tǒng)可尋址付費系統(tǒng)采用計算機尋址技術(shù)與電視信號加密技術(shù)，具有性能可靠、保密性強等優(yōu)點。（1）實現(xiàn)的功能 1）計算機尋址控制； 2）通過可尋址分支、分配器（智能分支、分配器）尋址并控制每 個用戶端信號的開關(guān)； 3）用戶管理，即對用戶資料和收費進行管理。 （2）系統(tǒng)組成如圖7-7所示 （3）基本工作原理尋址及收費系統(tǒng)基于中文Windows98（或更高版本）操作

8、平臺，集可尋址用戶收費管理系統(tǒng)，CATV可尋址監(jiān)控系統(tǒng)，用戶地址編碼軟件為一體，將收費信息處理后加密，形成尋址掃描信號，經(jīng)Rs232通信口輸送至FSK上下行數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器。FSK上下行數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器將尋址掃描信號調(diào)制到一定頻率，由前端混合器送入HFC網(wǎng)絡(luò)，最后由可尋址掃描信號處理后，控制每個用戶端信號開關(guān)，從而達到有償服務(wù)的目的。在用戶端由可尋址分支分配器中的CPU檢測出用戶電平，然后由內(nèi)置上行調(diào)制解調(diào)器制成上行信號傳回有線電視前端，使前端得到回傳信息。這種系統(tǒng)對未繳費用戶有多種控制方式： 1）電平衰減方式，射頻電平衰減30 40dB； 2）電視圖像加擾；3）暫時或臨時授權(quán)。 2. 不可尋址加

9、解擾系統(tǒng) 這種系統(tǒng)是通過一張信息卡達到加解擾的目的，用戶的收費頻道、交費金額、每個頻道的收費標準及加密等情況記錄在一張卡上，已付費用戶將卡插入解擾器，即可正常收看。若所交費用用完就無法正常收視，只有重新交費后才能繼續(xù)收看。 （1）系統(tǒng)組成如圖7-8： （2）基本工作原理由系統(tǒng)組成框圖可知，節(jié)目源信號先送入加擾系統(tǒng)進行加擾。加擾系統(tǒng)由加擾器、加擾指令發(fā)生器和計算機組成（如圖7-9），在計算機控制下，加擾指令發(fā)生器發(fā)出的加擾指令對加擾器中的視頻信號進行加擾處理。加擾器輸出的加擾視頻信號與在場逆程中傳送的加擾指令一起送入鄰頻調(diào)制器，經(jīng)調(diào)制后輸出。 加擾電視信號的解擾通過解擾器和信息卡完成。在場逆程中

10、傳送的加擾指令送入解擾器后進行處理，與信息卡送來的信息比較。若用戶已交費，發(fā)出解擾指令，使加擾視頻信號還原，用戶正常收看；用戶未交費，解擾器不發(fā)出解擾指令，用戶無法正常收看。 （3）.特點 不可尋址加解擾系統(tǒng)具有安全性高、成本低、收視率統(tǒng)計方便等特點。 第二節(jié)第二節(jié) 雙向有線電視系統(tǒng)雙向有線電視系統(tǒng)近幾年來，有線電視迅猛發(fā)展，容量、規(guī)模和功能越來越完近幾年來，有線電視迅猛發(fā)展，容量、規(guī)模和功能越來越完善，給用戶帶來更多的服務(wù)內(nèi)容，善，給用戶帶來更多的服務(wù)內(nèi)容，CATV傳輸技術(shù)也由單向傳輸技術(shù)也由單向傳輸向雙向傳輸發(fā)展。傳輸向雙向傳輸發(fā)展。 一、雙向有線電視系統(tǒng)1.雙向有線電視的概念所謂雙向有線

11、電視是指可以滿足用戶提出的雙向通信服務(wù)的要求。具有靈活多樣，功能齊全的特點。雙向有線電視用戶既接收有線電視信號，也可以把用戶自己連接到網(wǎng)絡(luò)上，用戶的信息可以傳給其它用戶或前端。 2.雙向有線電視傳輸信息信內(nèi)容：（1）電視圖像和聲音的上傳和下傳；（2）計算機及數(shù)據(jù)通信；（3）付費電視及收視調(diào)查；（4）家庭電子購物等；（5）股市信息、新聞圖片等。 二、雙向有線電視系統(tǒng)組成雙向有線電視系統(tǒng)如圖7-10所示，通常把前端傳向用戶的信號叫下行信號，把用戶端傳向前端的信號叫上行信號。雙向傳輸?shù)年P(guān)鍵是如何把上行、下行信號相分離，一般采用以下三種方式： 1空間分割方式如圖7-11所示，它用現(xiàn)兩條獨立的傳輸線來分

12、別傳輸下行信號和上行信號，因此上、下行信號在空間上互不相干，故稱空間分離方式。若采用光纜取用其中一芯作為傳送上行信號是非常簡便的。這種方式的優(yōu)點是技術(shù)簡單，分路傳輸不存在上、下行信號的相互干擾。 2時間分割方式利用時分復用方式，如圖7-12。 這種技術(shù)將上、下行信號分離，即把系統(tǒng)傳輸信號劃分為若干時段，分時交替?zhèn)魉蜕闲泻拖滦行盘枴Ｏ滦袀鬏敃r，開關(guān)1和2閉合，而開關(guān)3和4 打開；上行傳輸時，開關(guān)1和2打開，而開關(guān)3和4 閉合。 3頻率分割方式 這是常采用的方式，規(guī)定：5 30MHz為上行信號傳輸頻段，48 800MHz為下行信號傳輸頻段，因此低通濾波器對上行信號是暢通的，對下行信號是阻塞的，高通

13、濾波器則反之，通下行阻上行。高、低通濾波器的頻率特性起到上、下行信號雙向傳輸與分離的作用。如圖813所示。這種方法的優(yōu)點是技術(shù)簡單成熟。 第三節(jié)第三節(jié) 交互電視網(wǎng)交互電視網(wǎng)一、一、 交互電視網(wǎng)的概念交互電視網(wǎng)的概念 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅速發(fā)展，目前交互式電視與多媒體技術(shù)成為人們關(guān)注的熱點。交互式有線電視包括點播電視（VOD）和全交互電視。視頻點播使人們在家里即可點播他們想看的電影、文藝節(jié)目等，而全交互電視實際上是對稱雙工通信方式，信息中心能及時對用戶隨時提出的要求進行應答。信息包括文字、數(shù)據(jù)、聲音、圖像等，例如電子購物、銀行服務(wù)、多媒體教學等。交互電視（Interactive- Televis

14、ion ，簡稱ITV）迅速成為信息高速公路中最熱門的話題之一，它改變?nèi)藗儽粍咏邮针娨曅畔⒌膫鹘y(tǒng)方式，是一種受用戶控制的電視技術(shù)，建立在“選擇權(quán)在用戶”這一新觀念上，屬于無碟化影視系統(tǒng)。 二、交互電視系統(tǒng)組成二、交互電視系統(tǒng)組成 由傳輸網(wǎng)絡(luò)、多媒體計算機、節(jié)目存儲裝置和控制裝置等設(shè)備組成。在用戶家中只需一臺電視機和一個點播器（遙控器）如圖7-14所示。 顯然，用戶可隨時查詢系統(tǒng)存儲器中的節(jié)目，從中選擇自己所需內(nèi)容，并可指定時間播放，可進行選擇、取消、開始、停止、暫停、快進、倒退、預鑒、收費顯示等操作。 三、功能三、功能1、影視點播2、TV節(jié)目列表用戶可以選擇安排的節(jié)目，通過節(jié)目列表進一步查詢其它

15、信息（如：演員、制作、時間等）。3、卡拉OK服務(wù)用戶位于不同地方，都能從服務(wù)提供者給出的目錄中選擇歌曲，并可自由控制音量高低或節(jié)奏快慢。4、遠程購物（或稱電子購物）用戶可以在家中查閱商品目錄，訂購商品。 5、新聞點播用戶可選擇新聞類別（國際新聞、國內(nèi)新聞、天氣預報、體育新聞等）。6、游戲7、Internet訪問可使用互聯(lián)網(wǎng)信息，享受Internet 提供的服務(wù)，例如發(fā)送電子郵件、訪問網(wǎng)站、下載文件、以電視機作為顯示設(shè)備。8、其它服務(wù)還有一些其它服務(wù)，如會議信息、醫(yī)療支援、行政業(yè)務(wù)、訂票等等。 四、系統(tǒng)工作原理四、系統(tǒng)工作原理在實際應用中，一個真正的交互電視系統(tǒng)可以分為以下5個子系統(tǒng)，如圖7-1

16、5所示。 1、節(jié)目源數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)它提供系統(tǒng)所需內(nèi)容，包括：圖像、聲音、交互式視頻（如教育、游戲等）、新聞等，既可在用戶電視上顯示 / 播放，也可以通過計算機回放。使用數(shù)據(jù)壓縮使有限空間存儲更多信息。目前使用的壓縮技術(shù)主要有：Intel/IBM DVI,可視電話會議電視的H-261標準、VCD/DVD的MPEG標準等。 2、交互電視節(jié)目服務(wù)系統(tǒng)它由一組服務(wù)器構(gòu)成，完成用戶提出的諸如應用服務(wù)、網(wǎng)關(guān)服務(wù)、流服務(wù)、文件服務(wù)、下載服務(wù)等。3、用戶端系統(tǒng)主要指用戶端，即機頂盒或具有視頻回放功能的臺式計算機。機頂盒完成數(shù)字信號的解壓和返回信號的處理。 4、用戶管理系統(tǒng)完成加密和記賬，對用戶資料進行管理。5、

17、傳輸系統(tǒng)保證各系統(tǒng)信息的傳輸，包括音頻、視頻、控制信息的傳輸。傳輸系統(tǒng)包括雙絞線（如電話線）、同軸電纜、光纜、衛(wèi)星和微波網(wǎng)絡(luò)等。由于交互電視對實時性有很高的要求，融現(xiàn)代通信技術(shù)與多媒體計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的ATM是一種快速數(shù)據(jù)分組交換技術(shù)，具有較好效果。 五、視頻點播五、視頻點播視頻點播（Video on Demand）是交互式電視業(yè)務(wù)中的一種，也叫“點播電視”或“自選電視”，依據(jù)系統(tǒng)對用戶響應即時性不同可分為真點播電視（TVOD）和準點播電視（NVOD）。1、真點播電視（TVOD）真點播電視（TVOD）系統(tǒng)對視頻服務(wù)器的處理能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬都有極高的要求，實際應用較少。因為拷貝是經(jīng)點到點連接方

18、式送給每一用戶的，十分龐大復雜的視頻服務(wù)器和寬帶交換網(wǎng)需要較高成本。它的最大特點是要求和電視交互的請求都能得到即時響應。例如：下午6：00 9：00屬于峰期，有成百上千個請求達到同一部電影或電視片，且每個相差幾秒，這就意味著（TVOD）系統(tǒng)在一個給定時間（僅僅1S、2S）要能產(chǎn)生成百上千個流。這樣，系統(tǒng)成本太高的TVOD投入實際使用較少。 2、準點播電視（NVOD）準點播電視是TVOD的替代物，對用戶的響應是非即時的，有一個短暫的延遲。它的特點是要求從選擇節(jié)目到發(fā)送節(jié)目有一個適當、習慣的響應時間。這個響應時間間隔可以在幾秒至幾分鐘之間，在此時間間隔向用戶發(fā)送存儲資料、廣告等。從而減輕服務(wù)器的裝載，降低系統(tǒng)成本。 （1）NVOD系統(tǒng)分類：采用有線電視網(wǎng)下行，電話網(wǎng)上行的NVOD系統(tǒng)；通過ADSL技術(shù)，上、下行通道均采用電話網(wǎng)的NVOD系統(tǒng)；局域網(wǎng)（或Internet網(wǎng)）上