算通CA培訓(xùn)(原理)教材

數(shù)字電視基礎(chǔ)北京算通科技發(fā)展有限公司工程中心數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DVB：歐洲ATSC：美國ISDB：日本中國DVB組織及DVB標(biāo)準(zhǔn)DVB(DigitalVideoBroadcasting)組織成立于1993年，其前身是有歐洲的主要廣播業(yè)者、消費電子制造商及行業(yè)監(jiān)管機構(gòu)于1991年聯(lián)合成立的ELG(EuropeLaunchingGroup)DVB的宗旨是要設(shè)計一個通用的數(shù)字電視系統(tǒng)，在此系統(tǒng)內(nèi)的各種傳輸方式之間的轉(zhuǎn)換有最簡單的方式，盡可能的增加通用性。DVB標(biāo)準(zhǔn)提供了一套完整的、適用于不同媒介的數(shù)字電視系統(tǒng)規(guī)范，其中大部分獲得了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織的批準(zhǔn)成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)。DVB傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)主要由DVB-S、DVB-C、DVB-T三部分組成，分別描述衛(wèi)星數(shù)字電視廣播、有組數(shù)字電視廣播和地面數(shù)字電視廣播我國的衛(wèi)星數(shù)字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調(diào)制規(guī)范GY/T17700-1999基本上采用了DVB-S，有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調(diào)制規(guī)范則GY/T170-2001基本上采用了DVB-C數(shù)字電視系統(tǒng)組成－基礎(chǔ)平臺衛(wèi)星接收機編碼器適配器多節(jié)目傳輸流單節(jié)目傳輸流多節(jié)目傳輸流復(fù)用器多節(jié)目傳輸流調(diào)制器DVB-CDVB-SDVB-T適配器多節(jié)目傳輸流有線網(wǎng)衛(wèi)星網(wǎng)地面網(wǎng)光纖網(wǎng)SI(EPG)多節(jié)目傳輸流數(shù)字電視系統(tǒng)組成-條件接收CAS復(fù)用器調(diào)制器加擾機以太網(wǎng)CAS以太網(wǎng)SMS第一部分

信源編碼信源編碼信源編碼的目的是通過采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、抽樣、量化及壓縮編碼技術(shù)，將模擬視音頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在保證一定圖像質(zhì)量的前提下，將輸出的數(shù)字信號碼率盡量壓低，從而提高信道的利用率。

DVB標(biāo)準(zhǔn)中采用的信源編碼標(biāo)準(zhǔn)是MPEG2。電視圖像概念像素：色度、亮度點分辨率：垂直像素X水平像素幀：一幅圖像，PAL制25幀/秒，N制30幀/秒場：每幀圖像都是通過掃描屏幕兩次而產(chǎn)生的，第二次掃描的線條剛好填滿第一次掃描所留下的縫隙。每次掃描即稱為一個場，即每幀圖像為2場。

MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)分為9個部分，統(tǒng)稱為ISO/IEC13818國際標(biāo)準(zhǔn)。第一部分－ISO/IEC13818-1，System：系統(tǒng)，描述多個視頻，音頻和數(shù)據(jù)基本碼流合成傳輸碼流和節(jié)目碼流的方式。第二部分－ISO/IEC13818-2，Video：視頻，描述視頻編碼方法。第三部分－ISO/IEC13818-3，Audio：音頻，描述與MPEG-1音頻標(biāo)準(zhǔn)反向兼容的音頻編碼方法。等等MPEG-2輸入圖像格式分4級低級(LowLevel)輸入格式的像素是ITU-RRec.BT601（數(shù)字演播室標(biāo)準(zhǔn)）格式的1/4，即352x240x30(圖像幀頻為每秒30幀，每幀圖像的有效掃描行數(shù)為240行，每行的有效像素為352個)，或352x288x25。主級(MainLevel)的輸入圖像格式完全符合數(shù)字演播室格式，即720x480x30或720x576x25。1440高級(High-1440Level)的圖像寬高比為4:3，格式為1440x1080x30。高級(HighLevel)的圖像寬高比為16:9，格式為1920x1080x30。主級之上為HDTV范圍，基本上為數(shù)字演播室格式的4倍。MPEG-2編碼工具集分5類簡單類(SimpleProfile)：使用最少的編碼工具主類(MainProfile)：簡單類編碼工具+雙向預(yù)測信噪比可分級類(SNRScalableProfile)和空間可分級類(SpatiallyScalableProfile)。高級類(HighProfile)：應(yīng)用于比特率更高，要求更高的圖像質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視SDTV采用的是MP@ML主類和主級。高清數(shù)字電視HDTV采用的是MP@HL主類和高級。MPEG-2視頻編碼系統(tǒng)原理一路PAL制符合電視節(jié)目，在抽樣量化后，其數(shù)據(jù)量為177Mbps左右，而傳輸信道的帶寬通常只有幾十兆，無法傳輸，按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼處理后，

一路節(jié)目的數(shù)據(jù)量可壓縮到3Mbps。

MPEG-2圖像壓縮的原理是利用了圖像中的兩種特性：空間相關(guān)性：組成一幀圖像的若干像素點，在亮度和色度上與其周圍的點存在一定的相關(guān)性，這種關(guān)系叫做空間相關(guān)性。時間相關(guān)性：圖像序列中若干連續(xù)的幀間也存在著一定的相同特性，這種關(guān)系叫做時間相關(guān)性。這兩種相關(guān)性使得圖像中存在大量的冗余信息。去除冗余信息，保留少量非相關(guān)信息（熵）進行傳輸，可大大節(jié)省傳輸頻帶

MPEG-2中編碼圖像幀的分類利用空間相關(guān)性和時間相關(guān)性對圖像進行編碼，產(chǎn)生三類圖像幀I、P、BI幀：只利用單幀圖像的空間相關(guān)性進行編碼，稱作幀內(nèi)編碼方式。I幀主要用于接收機的初始化和信道的獲取，以及節(jié)目的切換和插入。I幀的壓縮倍數(shù)相對較低。I幀圖像周期性出現(xiàn)在圖像序列中。P幀：同時利用空間和時間相關(guān)性進行編碼，稱作幀間編碼方式。P幀圖像采用前向時間預(yù)測，可以提高壓縮效率和圖像質(zhì)量。B幀：也采用幀間編碼方式，與P幀不同的是，B幀圖像采用了雙向時間預(yù)測，大大提高了壓縮倍數(shù)。

圖像組（GOP:GroupofPicture）由相互間有預(yù)測和生成關(guān)系的一組I、P、B幀圖像構(gòu)成，頭一幀圖像總是I幀，中間穿插B、P幀，GOP的長度是可變的，一般情況下每12幀出現(xiàn)一個I幀，對于PAL制的視頻，每秒鐘約有兩個I幀。

GOP一般有下列格式

IBBP:IBBPBBP…IBBPBBP

IBP:IBPBP….IBPBPIP:IPPP….IPPP

全I(xiàn)幀：由于B幀圖像采用了未來幀作為參考，因此MPEG-2編碼碼流中圖像幀的傳輸順序和顯示順序是不同的。由DTS和PTS來決定。節(jié)目級復(fù)用音頻編碼打包器（Packetizer）節(jié)目流復(fù)用傳輸流復(fù)用視頻音頻視頻基本流ES音頻基本流ES打包器（Packetizer）視頻打包基本流PES音頻打包基本流PES（單節(jié)目）傳輸流（SP）TS節(jié)目流PS視頻編碼第二部分

系統(tǒng)復(fù)用復(fù)用目的采用時分復(fù)用技術(shù)，將多個數(shù)字電視節(jié)目信號放在一個傳輸通道上傳輸，充分利用傳輸信道的帶寬。傳輸流TS（TransportStream）GB/T17975.1中定義的一種系統(tǒng)流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。特點：188/204字節(jié)固定包長；包頭和凈核兩部分。包頭凈核188byts包頭凈核包頭凈核凈核自適應(yīng)區(qū)連續(xù)計數(shù)自適應(yīng)區(qū)同步47H傳輸有誤起始指示加擾控制PID傳送優(yōu)先級自選區(qū)填充字節(jié)自適應(yīng)區(qū)長度不連續(xù)性指示隨機接入指示5個標(biāo)志ES流優(yōu)先級PCROPCR拼接倒計數(shù)自適應(yīng)區(qū)擴展傳送私用81bit1113224傳輸流結(jié)構(gòu)圖復(fù)用原理節(jié)目1視頻節(jié)目1視頻節(jié)目1音頻節(jié)目2視頻節(jié)目2視頻節(jié)目2音頻節(jié)目n視頻節(jié)目n視頻節(jié)目n音頻復(fù)用器SPTSMPTS問題：接收端如何找到要接收的視音頻數(shù)據(jù)節(jié)目專有信息PSIPSI-ProgramSpecificInformation

是MPEG2標(biāo)準(zhǔn)中定義的，用于提供節(jié)目復(fù)用和解復(fù)用以及與條件接收有關(guān)的信息。PSI由以下4種表組成：PAT節(jié)目關(guān)聯(lián)表PMT節(jié)目映射表CAT條件接收表NIT網(wǎng)絡(luò)信息表PSI應(yīng)用圖解節(jié)目號PMT_PID00x001710x002220x003330x0044PAT表（PID=0x0000）碼流序號碼流類型PID碼流1視頻0x0048碼流2音頻10x0049碼流3音頻20x0050碼流4數(shù)據(jù)0x0051網(wǎng)絡(luò)私有數(shù)據(jù)NIT表PMT表（PID=0x0033）PMT表（PID=0x0022）節(jié)目1音頻1節(jié)目2視頻節(jié)目1PMT節(jié)目2音頻2節(jié)目1視頻PAT節(jié)目2視頻節(jié)目2PMT824822508104833TS流碼流序號碼流類型PID碼流1視頻0x0081碼流2音頻10x0082第三部分

信道編碼和調(diào)制信道編碼信道編碼信道編碼技術(shù)是為解決傳輸過程中產(chǎn)生的誤碼，從而提高傳輸?shù)目煽啃?。同時，通過數(shù)字調(diào)制技術(shù)，進一步提高信道的利用率。實現(xiàn)信道編碼的系統(tǒng)稱為傳輸系統(tǒng)。

DVB標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了兩種信道編碼方式，一種是外層編碼，采用RS編碼，一種是內(nèi)層編碼，采用FEC編碼。調(diào)制有線網(wǎng)（DVB-C）調(diào)制方式QAM（16、32、64、128、256）采用外層編碼衛(wèi)星網(wǎng)（DVB-S）調(diào)制方式QPSK/BPSK

采用兩層編碼地面網(wǎng)（DVB-T）采用兩層編碼相移監(jiān)控調(diào)制QPSK/BPSK頻率：C波段3700MHz-4200MHzKu波段10.7GHz-12.75GHz符號率：幾兆到二十幾兆極化：水平/垂直，左旋/右旋本振：5150MHz，11300MHz/11250MHzLNB5150MHzC波段3700-4200L波段1450-950正交幅度調(diào)制QAM64QAM星座圖26=64000000=0000001=1000010=2111111=63111000用開關(guān)電平表示101010IQDVB-C帶寬、符號率、傳輸速率換算有線網(wǎng)絡(luò)帶寬：7.906MHz滾降系數(shù)：a=0.15符號率：6.875MB64QAM調(diào)制效率：6調(diào)制器可傳輸速率：41.25MbpsRS編碼效率：188/204復(fù)用器允許輸出的碼率：38.0157.906/(1+0.15)=6.8756.875*6=41.2541.25*188/204=38.015a=0a=0.5a=11/2T3/4T1/T10.5fS(f)第四部分

業(yè)務(wù)信息（SI）

（300-468標(biāo)準(zhǔn)）概念SI-ServiceInformation提供自動搜索功能提供節(jié)目名稱列表提供電子節(jié)目指南（EPG）提供日期/時間其它通過用戶自定義描述實現(xiàn)的功能：節(jié)目排序、音量控制等。網(wǎng)絡(luò)層次網(wǎng)絡(luò)Network傳輸流TransportStream（TS）節(jié)目Program/業(yè)務(wù)Service/業(yè)務(wù)群Bouquet事件Event組件Component

業(yè)務(wù)群衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)器1轉(zhuǎn)發(fā)器2轉(zhuǎn)發(fā)器T業(yè)務(wù)1業(yè)務(wù)2業(yè)務(wù)S業(yè)務(wù)1業(yè)務(wù)2業(yè)務(wù)S視頻音頻1音頻2數(shù)據(jù)傳輸流業(yè)務(wù)組件有線通道1通道2通道C地面通道1通道2通道C業(yè)務(wù)1業(yè)務(wù)2業(yè)務(wù)SSI組成網(wǎng)絡(luò)信息表NIT（PID：0X10）功能：幫助機頂盒實現(xiàn)自動搜索業(yè)務(wù)描述表/業(yè)務(wù)群關(guān)聯(lián)表SDT/BAT（PID：0X11）

SDT功能：提供節(jié)目名稱列表，支持馬賽克業(yè)務(wù)描述。

BAT功能：提供節(jié)目名稱分類事件信息表EIT（PID：0X12）功能：提供EPG信息時間日期表/時間偏移表TDT/TOT（PID：0X16）功能：為機頂盒提供時間信息填充表ST、運行狀態(tài)表RST等等SI信息表應(yīng)用現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)其它網(wǎng)絡(luò)NIT強制可選SDT強制可選BAT可選可選EIT當(dāng)前/后續(xù)強制可選表可選可選TDT強制可選TOT可選可選ST可選可選RST可選可選各種標(biāo)識PID包識別符Network_id網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識Original_Network_id原始網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識TS_id傳輸流標(biāo)識Program_number節(jié)目號Service_id業(yè)務(wù)標(biāo)識表的構(gòu)成表table

由具有相同的表標(biāo)識符（table_id）的一系列子表構(gòu)成。

子表sub_table

子表是指具有相同table_id、table_id_extension、version_number的段的集合.段section

段是一個語法結(jié)構(gòu)，用于將本標(biāo)準(zhǔn)中定義的所有業(yè)務(wù)信息映射成為傳輸流包。段由table_id、table_id_extension、version_number、section_number、current_next_indicator

唯一確定。段的長度是可變的，除EIT表外，每個表中的段限長為1024字節(jié)，但EIT中的段限長4096字節(jié)。表標(biāo)識符表標(biāo)識符（table_id）表標(biāo)識符標(biāo)識段所屬的表0x40現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)信息段0x41其它網(wǎng)絡(luò)信息段0x42現(xiàn)行傳輸流業(yè)務(wù)描述段0x46其它傳輸流業(yè)務(wù)描述段0x4E現(xiàn)行傳輸流事件信息段，當(dāng)前/后續(xù)0x4F其它傳輸流事件信息段，當(dāng)前/后續(xù)0x50至0x5F現(xiàn)行傳輸流事件信息段，時間表0x60至0x6F其它傳輸流事件信息段，時間表表標(biāo)識符擴展表標(biāo)識符擴展（table_id_extentsion）表標(biāo)識符擴展用于標(biāo)識子表

對NIT：table_id_extension為network_id對BAT：table_id_extension為bouquet_id對SDT：table_id_extension為transport_stream_id對EIT：table_id_extension

為service_id段號、版本號段號（section_number）段號字段用于解碼器將特定子表的段以原始順序重新組合。版本號（version_number）

當(dāng)本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的業(yè)務(wù)信息所描述的傳輸流特征發(fā)生變化時（例如：新事件開始，給定業(yè)務(wù)的組成的基本流發(fā)生變化），應(yīng)發(fā)送更新了的業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)。新版本的業(yè)務(wù)信息以傳送一子表為標(biāo)志，它與前子表具有相同的標(biāo)識符，但版本號改為下一值。當(dāng)前后續(xù)指示符（current_next_indicator）

每一段都要標(biāo)以“當(dāng)前”有效或“后續(xù)”有效，使新的SI版本可以在傳輸流特征發(fā)生變化之前傳輸，讓解碼器能夠為變化做準(zhǔn)備。一個段的下一個版本的提前傳輸不是必需的，但如果被傳輸，它將成為該段的下一個正確版本。SI表數(shù)據(jù)段的通用結(jié)構(gòu)語法位數(shù)助記符

table_id表標(biāo)識符

8uimsbf

section_syntax_indicator=1

1bslbf

reserved_future_use

1bslbf

reserved

2bslbf

section_length段長度

12uimsbf

Table_id_extension表標(biāo)識符擴展NIT中為network_id

16uimsbfBAT中為bouquet_idSDT中為transport_stream_idEIT中為service_id

reserved

2bslbf

version_number版本號

5uimsbf

current_next_indicator當(dāng)前下一個指示符

1bslbf

section_number段號

8uimsbf

last_section_number最后段號

8uimsbf一系列descriptors描述器

CRC_3232rpchof第五部分

條件接收系統(tǒng)CAS概念CAS-ConditionalAccessSystem控制用戶收看權(quán)限。保障運營商收費。組成加擾與加密CWG與CW（控制字）ACG和AC（訪問準(zhǔn)則）SCS（同密同步器）加密控制模塊ECMG與ECM（授權(quán)控制信息）EMMG與EMM（授權(quán)管理信息）EIS（事件信息調(diào)度器）加擾針對流：按業(yè)務(wù)和按基本流通用加擾算法加擾模塊清流加擾流偽隨機密鑰CW（5~30s）CWG解擾模塊清流前端末端傳輸CW加密針對密鑰和用戶授權(quán)信息等算法DES、3DES、算通、IDEA加擾模塊清流加擾流CWCWG解擾模塊CW清流加密解密密鑰密鑰ECM與EMMECM授權(quán)控制信息由ECMG生成并加密發(fā)送；不可尋址

ECM=AC+CW+加擾周期+系統(tǒng)時間EMM授權(quán)管理信息由EMMG生成并加密發(fā)送；可尋址

EMM=密鑰（SK、PDK、IK）、用戶信息（智能卡注冊、用戶授權(quán)、智能卡充值、B-Mail、OSD）多層加密訪問條件ACAccess_criteria訪問準(zhǔn)則，為接收端訪問該節(jié)目提供一系列限定條件。對于算通CA系統(tǒng)，AC的長度為63位十六進制數(shù)，主要包括CA系統(tǒng)ID、節(jié)目商號、通道編號、子通道編號、訪問ID、節(jié)目價格、節(jié)目分類和主題/級別等。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，是否需要AC及其內(nèi)容由CA系統(tǒng)商需求決定。與CW一起在ECM中發(fā)送。算通AC編輯器ECMG與SCS通訊TCPSCS是客戶端，ECMG是服務(wù)器建立或關(guān)閉連接的請求是由SCS發(fā)起的ECMGSCSChannel_setupChannel_status/Channel_errorChannel_closeChannel_testStream_setupStream_status/Stream_errorStream_testStream_close_requestCW_provisionECM_responseStream_close_responseTCPEMMG與MUXEMMG是客戶端，MUX是服務(wù)器建立或關(guān)閉連接的請求是由EMMG發(fā)起的MUXEMMGChannel_setupChannel_status/Channel_errorChannel_closeChannel_testStream_setupStream_status/Stream_errorStream_testStream_close_requestData_provisionStream_close_response工作原理CWACECM加擾機復(fù)用模塊加擾模塊SCSCWGACGECMGCW+ACEMMGEMM加密CAS數(shù)據(jù)庫CWECM透明TSECMECMEMMEMM加擾TSECMECMEMMEMM主要參數(shù)加擾周期ECMG地址和端口號EMMG地址和端口號Super_CAS_Id=CA_System_Id+CA_Subsystem_IdCW_per_msg與Lead_CWDelay_start與Delay_stop主要功能廣播郵件（B_mail）公告信息（OSD）PPC、PPV、IPPV智能卡漫游控制智能卡跟蹤機卡配對區(qū)域控制區(qū)域控制是通過CA系統(tǒng)和EPG系統(tǒng)共同實現(xiàn)智能卡漫游控制，防止利用區(qū)域價格差異非法牟利。CAS在網(wǎng)絡(luò)中的位置復(fù)用器復(fù)用器復(fù)用器復(fù)用器加擾機加擾機加擾機加擾機調(diào)制器調(diào)制器調(diào)制器調(diào)制器以太網(wǎng)交換機CAS-數(shù)據(jù)庫CAS-ECMGCAS-EMMGSMSCh-1Ch-2Ch-3Ch-n以太網(wǎng)交換機同密與多密同密與多密技術(shù)是為解決多個CAS相互兼容問題同密：前端技術(shù)多密：接收端技術(shù)ECMG1ECMG2EMMG2EMMG1SCSMUX加擾機TS清流CWGCW+AC1CW+AC2ECM1ECM2ACG算通CAS指標(biāo)可管理200萬以上用