1、有线数字电视前端系统及维护有线数字电视前端系统及维护 1 一、有线数字电视系统平台的结构一、有线数字电视系统平台的结构 DVBC（Digital Video BroadcastCable）即有线数字视频广播，它是由前端系统、传输系统、分配系统三大部分组成，其中，前端系统是整个有线数字电视系统的核心，传输部分是系统的基础平台，分配系统即用户终端。有线数字电视系统示意图如下：SMS系统CAS系统分配系统复用加扰系统数字电视信源系统EPG系统QAM调制传输系统2（一）前端系统 前端系统是有线电视网络的信息源、交换中心，其地位和作用是不言而喻的，而今天的数字电视前端包含的内容却更加广泛。数字电视的前端
2、系统一般由数字卫星接收机、视频服务器、编解码器、复用器、QAM调制器、各种管理服务器以及控制网络部分等设备组成。数字电视前端系统一般可分为四个主要部分，即信号输入部分、信号处理部分、信号输出部分和系统管理部分，每一个部分都有其特定的功能，最终组成完整的数字电视前端。31、输入部分：输入部分的主要功能，就是把来自不同渠道、不同格式的视音频信号，进行数字化、压缩编码或码流适配，统一为符合DVB-C标准的MPEG-2传输流格式和ASI接口的传输流，输出到处理部分。数字电视的节目源有：卫星接收（数字或模拟）、数字干线SDH、本地自办、视频服务器或媒体播放器输出的数字节目（本地自办、NVOD、VOD）、
3、各类数据广播节目等。与节目相关的PSI、SI、EPG以及各种管理信息，也都是必须进入网络和节目一起向用户传输的。42、处理部分：信号处理部分是前端的核心。它的功能是：对所有输入的节目码流进行切换、调度、分组、复用（再复用）；插入（更新）节目专用信息PSI、业务信息SI、电子节目指南EPG、各种管理信息（ECM、EMM）等，把它们与节目信号一起复用进数字传输通道；对条件接收节目进行加扰；进行节目管理、用户管理和系统管理。复用器：所谓复用，是使多路信号共享一条物理信道。例如，一个载波频道可以载运6套节目，首先要在未调制前将六套节目的传输码流按时分复用的方法复用到一起。时分复用（TDM），是把传输通
4、路分成若干个时间段（时隙），每段时隙分配给一套节目5或一个特定的码流。在分配的这段时隙内，节目唯一的占有整个频带，各节目周期的轮流占用。完成复用功能的设备叫复用器。有线电视里的许多数据，如与节目有关的信息EPG、PSI、SI，管理信息ECM、EMM，加扰信息等都是从复用器加入的。处理部分的另一个重要功能是加扰。加扰就是在发送端有条件接收系统控制下改变或控制被传送业务（节目）的某些特性，使这些业务对未授权用户无用。通俗的说就是将声音、图像和数据处理成不可懂的过程；其基本原理就是把编码器送来的图像数字流信息按自己定义的加扰方式加扰；在接收端只要按这种定义的解扰方式接收，就能恢复出原图像。因使用设备
5、不同，加扰可以在有内置加扰模块的复用器中进行，也可以外接独立的加扰器进行。6 加扰机的输入端及输出端采用标准的ASI接口，传输信号完全符合DVB标准，对复用器传来的多路频道信号的TS流，可对其进行分别加扰和加密，这样就保证了频道加扰的可选性，实现了免费频道信号和收费频道信号的共同传输。3、输出部分：前端输出部分的功能，是把处理部分送来的，已按每8MHZ 带宽容量复用和加扰好了的多路数字电视节目传输流（含节目、PSI、SI、EPG及管理信息），变成可以在有线电视HFC网络中传输的64QAM调制射频信号。主要设备有QAM数字调制器，电视信号通过MPEG-2编码器进行压缩编码和其他数据流一起进行复接
6、处理,再送入QAM数字调制器，经中频处理后再7上变频到电视频道上，以便在HFC、微波MMDS网络上传输，可用于数字电视、数据广播、VOD、INTERNET、会议电视等多种数字宽带应用系统。4、系统管理 系统管理分为网络设备管理即网管和运营系统管理。运营支撑平台主要由SMS、CAS、EPG系统组成。数字电视节目平台上全部节目和业务，通过EPG 对节目进行打包和分类、通过CAS对节目进行加密和管理，通过SMS 建立用户服务体系、管理和响应用户的各种需求等，实现了让合法用户能够收看其合法订购的节目，非法用户不能收看节目。维护了用户、运营商的合法利益。8条件接收系统（条件接收系统（CASCAS）1）什
7、么是有条件接收系统（CAS）？条件接收系统，即CA（Conditional Access）系统，通过节目加密控制，使得只有交费的用户才能够得到授权解密收看。条件接收是数字电视加密控制的核心技术保证，为数字电视的运营提供了必要的技术手段。CAS贯穿于前端服务器、SMS、机顶盒三个环节中。在前端复用器里对提供的节目或服务进行管理，通过用户管理系统（SMS）对每个用户的要求实行记录、统计、管理，使整个系统提供的各种服务精确到每个终端。在终端，用机顶盒实现系统提供的各种服务。92)条件接收系统（CAS）原理 条件接收系统是数字电视系统的核心，对节目和用户同时进行控制。本质上讲，条件接收系统是一个端到端
8、的寻址系统，其基本原理主要是两点：节目进行加扰和控制字保护。节目加扰 条件接收系统的核心是让合法用户能够收看其合法订购的节目，非法用户不能收看节目。为了达到这一目的，必须对节目流进行处理，打乱其数据包的格式和顺序，即所谓的加扰。加扰过程的实现一般是通过专用硬件，即加扰器。10控制字保护 由于机顶盒的解码芯片不能解码加扰的节目流，为了能够收看节目，就必须把加扰的节目流进行还原，这个过程叫解扰。由于绝大多数数字前端设备提供商和机顶盒厂商都使用DVB 组织定义的通用加/解扰算法，所以条件接收系统的核心实际上就是控制字的保护。为了保证控制字能安全的从前端传递到机顶盒，必须对控制字进行加密。加密后的控制
9、字传递到机顶盒端后，通过智能卡内部解密，就可以还原出原始的控制字。机顶盒内的解扰芯片得到该控制字后，就可以解扰前端加扰过的码流。解扰后的码流送给解码芯片，就可以解出图像。11用户管理系统（用户管理系统（SMS）SMS系统即数字电视用户管理系统，是数字电视平台运营的必需软件系统。SMS系统是数字电视平台的核心软件之一。SMS系统由客户机、应用服务器、数据库、数据库服务器组成。客户机负责用户开户、销户及用户信息录入，应用服务器可对用户信息进行一定的处理，响应其他系统的请求，数据库存储所有用户信息资料，数据库服务器对数据库进行管理。SMS系统主要实现数字电视广播条件接收用户的管理，包括对用户信息、用
10、户设备信息、用户预定信息、用户授权信息、财务信息等进行记录、处理、维护和管理。SMS系统是运营商开展数字电视各项业务的运行12核心，要求该系统在建设 与运营中具有非常高的可靠性、可扩展性、及安全性。营业厅操作终端采用C/S 或B/S 模式访问SMS 系统，进行开户、发设备、缴费、结算、统计等业务操作。SMS系统管理员给营业厅各操作员分配一定的权限，界定管辖的区域和操作功能。整个SMS 系统的数据库设计采用数据集中，下级的SMS 数据在市中心前端汇聚、存储。营业厅SMS 操作终端可通过局域网或专网实现对中心数据库的读写存取操作。操作终端的数量和分布依照用户需求而定，SMS 操作终端负责营业厅具体
11、业务的办理。13电子节目指南（电子节目指南（EPG）电子节目指南（EPG）：电子节目指南（EPG）在数字交互电视中是一个极其重要的应用，它与视、音频节目一样，是数字电视的基本业务，被认为是数字电视的标志。它为用户提供一种容易使用、界面友好、可以快速访问想看节目的方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目。通过EPG，用户可以快速定位到自己喜欢的节目，同时也便于用户得到更富有个性化的服务。145、玉门前端和基地分前端数字系统：目前玉门采用的是550MHz、HFC模式、模拟电视信号与数字电视信号并存的有线电视邻频传输系统。酒泉基地是将玉门前端的信号全部进行数字化处
12、理，通过1550超干线传送到基地分前端，在基地分前端将部分节目信号转换成模拟视音频信号，再通过模拟调制后送入基地HFC网络，同时所有节目直接用数字方式传送，这样既可以满足一部分有额外收视需求的用户，增加经营收入，又可以在用户中宣传和推广数字电视。15（二）网络部分 有线电视HFC(光纤同轴电缆混合网)网络的拓朴结构一般有星型结构、树型结构和星树型混合结构、以及两级光链路级联的双星型结构。目前，玉门前端和酒泉分前端通过一级光链路采用1550nm光发射机的传输方式，二级光链路利用1310nm光发射机以星型光纤结构，将信号送到各光节点，然后进入电缆分配系统，形成完整的HFC网络。16（三）用户终端
13、数字机顶盒（STB）不仅是用户终端，还是网络终端，它利用有线电视网络作为传输平台，电视机作为用户终端，它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交互式数字电视，使用户享受数字电视、数据广播等全方位的信息服务。综上所述，数字电视在HFC网络中的传输是三个环节，即信源信道信宿。对应的就是前端网络机顶盒。机顶盒成为数字电视传输的一个重要环节是一大特色，将来，机顶盒的维修可能纳入网络维护工作中。171 1）数字电视机顶盒的概念）数字电视机顶盒的概念 对于机顶盒，目前没有标准的定义，传统的说法是：“置于电视机顶上的盒子。它是利用有线电视网络作为传输平台，电视机作为用户终端，以提高现有电视机的性能或增加其功能
14、。由于功能和用途不同，使得“机顶盒”这个概念有些模糊不清，如早期的增补频道机顶盒、图文电视机顶盒、付费电视机顶盒等。数字电视机顶盒是信息家电之一，它是一种能够让用户在现有模拟电视机上观看数字电视节目，并进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费类电子产品。182 2）数字机顶盒的作用）数字机顶盒的作用 机顶盒是一种将数字信号转换成模拟信号的变换设备，它对经过数字化压缩的图像和声音信号进行解码还原，产生模拟信号，通过电视显示器和音响设备传送给观众。由于有线电视前端接收和网络传输的都是数字信号，而广大用户使用的仍然是模拟电视机，因此必须安装机顶盒对信号加以转换。机顶盒还是一种多媒体终端，有类似于
15、家用电脑的硬件体系结构和专用的实时操作系统及应用软件，不仅具有数字信号的解码功能，还可以对用户授权信息进行解析、解密，机顶盒与常规彩色电视机配合，可以接收高质量的数字电视服务内容。193 3）数字机顶盒的基本功能）数字机顶盒的基本功能 数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒体应用功能，包括：（1）电子节目指南（EPG）：它为用户提供一种容易使用、界面友好、可以快速访问想看节目的方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目。（2）有条件接收：有条件接收的核心是加扰和加密，数字机顶盒应具有解扰和解密功能。204 4）机顶盒中常见故障
16、及判断处理方法）机顶盒中常见故障及判断处理方法 出现某些问题，不一定是机器故障，请按下表检查：故障现象：开机后，电源指示灯不亮故障处理：检查电源插头是否接好，将电源插头在插座中插牢。故障现象：屏幕显示“无信号或信号弱”故障处理：若用户电缆线连接不正确，按照安装连接图连接用户电缆线；设定参数不对，正确设置参数。故障现象：画面提示“请插入智能卡”故障处理：未插入智能卡或智能卡的方向不正确，将智能卡金属芯片面朝下插入插槽。21故障现象：图像出现停顿或马赛克现象故障处理：用户电缆线连接不好，检查接头是 否连接牢固。故障现象：电视机无声音;同时出现两种声音故障处理：可能是音频连接线没有接好,或打开了静音
17、或声音关闭,那么关闭静音，或调节音量到合适大小。故障现象：遥控器失灵故障处理：遥控器内电池电量不足,更换遥控 器的电池。22 前端系统维护前端系统维护一、卫星接收系统的调整 卫星接收信号的好坏决定于天线、高频头、接收机的选型和人为操作。在接收场地不受限制时，选用卫星天线尺寸上，对于接收C波段信号应尽量选用口径大的接收天线，而接收Ku波段信号以1.5-2.0m天线就行了。为了提高接收信噪比，采用噪声温度低的高频头（如17K）也是关键，这相当于增大了接收天线的半径，提高了天线增益。天线的安装调试同样是一项极为细致的工作，在根据接收地的经纬度计算出天线的方位角，仰角粗调天线，收到电视信号后，要反复微
18、调天线的方位角，仰角以及高频头的极化和焦距，直至使高频头中频输出信号电平最大，监视机上的图像、声音质量最佳为止。23 卫星数字电视与卫星模拟电视的接收大致相同。但由于卫星数字电视解码接收机在接收到信号以后对其数据包的标志、状态等进行检索、识别判断、运算处理等复杂工序后才会有视音频输出，这个过程大约需要数秒的时间，所以，接收卫星数字电视信号时，在接收天线的仰角和方位角大致对准后，细调要比接收模拟信号更慢，更仔细。数字电视解码接收机（IRD）有一项重要指标Eb/NO门限值,在数字卫星电视接收中，接收信号的Eb/NO值高于门限时，C/N的变化不会影响图像的信噪比S/N，而在门限值附近时，C/N的下降
19、则会引起S/N的急剧变化，信号有误码而引起“图像停顿”24或“马赛克”现象，严重时会接收不到信号。因此，在数字电视图像接收中，要求采用具有低Eb/NO门限的优质IRD接收机。1、影响卫星电视接收的几个因素接收天线的增益（大小）直接影响接收图像质量，因此要选用满足系统要求，口径大小合适、高效的天线。要选用噪声温度低，本振相位噪声小、高频稳定和动态增益高的高频头。卫星的漂移，日凌等也是影响卫星信号接收的因素环境的干扰如雨、雪、冰、霜也是影响质量的一个重要因素。252、室外天线的维护 天馈系统长年暴露在室外，风吹、日晒、雨淋等均会损坏天线系统的防护涂层，引起腐蚀或锈蚀，因此应定期清理表面，及时补漆或
20、重新油漆，在螺杆或可拆卸螺帽部分涂上黄油，以保护天线金属构件不受损和锈蚀，也便于天线的调整。其次高频头输出F头部位，应用密封条封好，防止雨水进入高频头不能正常工作。每年应对天馈系统进行地阻的测量。26二、前端调二、前端调测测 那么前端机房的核心便是电视调制器，调制器性能的高低决定了网络信号的质量好坏。性能好的调制器，给人的画面感观是：图像清晰、逼真、色彩不失真、图像画面有层次；性能差的调制器，图像灰淡，层次不清，用再好的监视器收看也给人以朦胧的感觉。当然，调制器的性能指标有多项，应以仪器测评为准.调制器是将有线电视系统中所要传输的视频信号、音频信号变成能够在系统中传输的高频信号的设备。因此，一
21、定要选择优良的调制设备，才能实现前端技术质量的要求。调制器有固定频率输出与捷变频输出之分。调制器在使用中，其输出电平，A/V比，图27像、音频调制度的调整十分重要。1 1、前端输出电平的调整、前端输出电平的调整 我们知道，输出电平的大小和平坦度直接影响到C/N、CTB、CSO三项指标和放大器的级联数。对前端而言除按设计要求控制输出电平外，高低电平差的大小也要控制好，频道间电平差越小，频率线性就越好。一般频道间电平差不要超过2dBuV左右，如果高于指标，高电平频道会干扰低电平频道，出现交扰调制干扰。任意频道间电平差10dBuV。光发射机输入口电平控制在85-90db之间。在满足输出电平的条件下,
22、前端尽量不要加宽带放大器,因为加宽带放大器会降低三大指标。282 2、A/VA/V比的调整比的调整 在邻频传输系统中,为避免伴音干扰图像,A/V比数值应调至17dBuV左右,太小会降低伴音载波功率。A/V比调得太大,会对上邻频道图像产生干扰。因我们送给用户终端的图像载波电平一般为70dBuV左右,那么伴音载波电平仍有50dBuV,完全满足要求.。293 3、调制度的调整、调制度的调整 调幅度的大小直接影响图像和伴音效果，调制度太深，图像会泛白、剌眼，甚至在伴音中将产生蜂声，严重时图像出现负像。调制度太浅，图像显得灰暗，视频调制度一般调至75%-85%左右，最大87.5%（国标9B11318.2
23、-89中对调制器规定的指标(调制度807.5)%。在没有仪器的条件下，要视被接收信号的图像情况而定，边看图像，边调试大小。将电视机的亮度、对比度、色度调适中，调整图像输入电位器时，例如顺时针方向增大调幅度，边看图像边调整，以有较大面积的白色图像时，伴音没有蜂声为好。在画面上出现字幕时，不应有蜂声，图像内容变化不影响伴音。仔细调整，使图像达最佳效果。304 4、伴音输出电平的调整、伴音输出电平的调整 伴音的调整主要控制其音量，使用户听到的所有台伴音逼真宏亮，音量大小统一。不然用户换台时，伴音忽大忽小，高低不一，给用户带来不便，影响收看效果，从技术上讲也不规范。为了确保用户家电视机的音量保持基本一
24、致，必须定期对伴音调制度调整。因此，要将几十个频道的音量完全调至一样大小，也并非容易，必须仔细的调整两三遍，调伴音输出电平时，用2台彩电监听。31三、有线数字电视系统技术参数测试三、有线数字电视系统技术参数测试 数字电视和模拟电视的频谱结构及能量分布完全不同。由于QAM中的调幅是平衡调幅，抑止了载波，因而从频谱分析仪上看，一个数字频道的已调信号，像一个抬高了的噪声平台，均匀地平铺于整个限定带宽内。伴音信号在MPEG-2编码时，已经与图像信号以包的形式复用到了一起，因而，一个数字电视频道，不但没有所谓图像载波，也没有伴音载波。测量的方法是对整个频道进行扫描、抽样，由于每一个随机抽样点的功率也是随
25、机分布的，所以把每一个抽样点的功率值取平均。这种测量功能是模拟电平测试仪器不具备的，所以不能用模拟电平表测量数字频道电平，把结果进行修正当作数字频道电平，而只能用数字表测量数字频道平均功率电平，测量时应当把频率设定在该频道的中心频率处。32 数字频道的存在，非线性产物对模拟频道的干扰明显比数字频道严重，所以应当把数字64QAM信道功率配置为比模拟信道图像载波峰值电平低至10dB。3.1数字电视的信号电平测量 QAM调制的数字电视信号，没有图像载波电平可取，整个限定的带宽内是平顶的，无峰值可言。所以，QAM数字频道的电平是用被测频道信号的平均功率来表达的，称为数字频道平均功率。在用户端电缆信号系统出口处要求：信号电平为4767dBV（比模拟电视信号的要求低10dB），数字相邻频道间最大电平差为3dB。333.2误码率及其测量 数字电视信号是离散的信号，接收到的数字电视信号要么是稳定、清晰的图像，要么就是中断（包括马赛克、静帧），具有“断崖效应”的特点。信号的这种变化，只与传输的误码率有关，所以把误码率作为衡量系统信号质量劣变程度的最重要的指标。在RS解码前的TS流的误码率规定为不劣于10-4.3435
