Communication 版 (精华区)
发信人: dormouse (恐明 V 祁山口), 信区: Communication
标 题: 《数字电视与有线电视综合网》-13
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月29日08:43:19 星期五), 站内信件
第十三章 数字电视标准简介
1 DVB
1.1DVB的主要目标及标准
DVB(Digital Video Broadcasting)意为数字视频广播。DVB是欧洲有170多个
组织参加的一 个项目。它包括了卫星、电缆电视和地面广播的普通电视和高清晰
度电视的广播与传输。
DVB项目的主要目标是要找到一种对所有传输媒体都适用的数字电视技术和系
统，对它的 要求是：
(1)系统应能灵活传送MPEG－2视频，音频和其他数据信号。
(2)系统使用统一的MPEG－2传送比特流复用。
(3)系统使用统一的服务信息系统提供广播节目的细节等信息。
(4)系统使用统一的一级里德－索罗门前向纠错系统。
(5)使用统一的加扰系统，但可有不同的加密。
(6)选择适于不同传输媒体的调制方法和通道编码方法以及任何必须的附加纠
错方法。
(7)鼓励欧洲以外地区使用DVB标准，推动建立世界范围的数字视频广播标准。
这一目标 得到了ITU卫星广播的支持。
(8)支持数字系统中的图文电视系统。
主要的标准有三个：DVB－S、DVB－C和DVB－T，分别用于卫星、电缆电视和地
面广播，已得 到ETS(European Telecommunication standard)的批准。DVB－S已
被ITU推荐。DVB－S的标 准是ETS300421，DVB－C的标准是ETS300429，DVB－T的标
准是ETS300。
1.2 DVB系统所使用的主要技术
DVB各种系统的核心技术是通用的MPEG－2视频和音频编码。目前主要应用于数
字卫星和电缆 电视广播的是MP @ ML。因此第一代欧洲DVB接收机将提供直到“
625行演播室质量”(ITU－R Rec.BT 601)的图像，可以是4∶3或16∶9宽高比。还
可根据业务要求确定所用的码率。一 般来说，所选码率越高，图像的质量越好，
但占用频带越宽。码率的选用与图像内容有很大 关系，对于运动较多的图像如体
育节目等 应采用较大的码率；而对于卡通片等节目可采用 较小的码率。因此目前
在把多个节目比特流复用合成一个比特流的情况下都采用统计复用的 方法，能在
不同码率需要的节目间灵活地分配总数码率。为了满足所有种类素材的要求，IT
U－RecTB 601演播室质量所需数码率为9Mbps，PAL／SECAM播出质量所需数码率
为5Mbps， 由于MPEG－2传送比特流是一种数据包结构，所以可以很方便地加入适
当信息，把各种不同的 业务，如图像声音 和数据业务合在一起，并对服务信息的
格式作详细的规定，所形成的标 准就是服务信息标准ETS300468。同样由于MPEG－
2未确定实际的加扰系统和密钥管理系统， DVB制定了解码器应用的条件接收公共
接口。
1.3 DVB－S系统
DVB－S系统可适用于多种卫星广播系统，卫星转发器带宽可以从26MHz到72MHz
。转发器功率 从49dBW到61dBW。
发送端信号的处理分以下几个层次：
首先MPEG－2的信源编码和复用，将输入的视频信号，音频信号和数据按MPEG
－2格式编码， 再经节目复用和传送复用形成有用的数据包格式，包长188拜特，
包括1同步拜特。
然后将此数据码流经多项处理。其目的是用来增加信号对误码的抵抗能力并使
其适应通 道传输特性。这些处理包括：用伪随机序列使数据随机化，使用里德－
索罗门编码RS(204， 188 T=8)及卷积交织编码技术以提高对误码的抵抗能力。
最后以QPSK调制方式发送至转发器。
DVB－S的帧结构见图13－1。为了达到最大的功率利用率而又不使频谱利用率有
很大的降低 ，卫星系统最好采用QPSK调制并使用卷积码和RS级联纠错的方式，可
取得较好的效果。该系统最好用于一个转发器一个载波的系统，好能用于多载波系
统。
1.4 DVB－C系统
电缆电视系统可由图13－2的方框图表示，其中分为两个部分：CATV前端和综
合解码接收机( IRD，也称综合解码接收机)。为了使各种传输方式尽可能兼容，除
通道调制外的大部分处理 均与卫星中的处理相同，也即有相同的伪随机序列扰码
，相同的RS纠错，相同的卷积交织。 随后进行的处理是专门用于电缆电视的。首
先进行拜特到符号的转换，如64QAM是将8比特数 据转换成6比特为一组的符号，然
后头两个比特进行差分编码再与剩余的4比特转换成星座图 中相应的点。该方案可
以适应16、32、64QAM三种调制方式。表13－1是使用DVB－C标准的CA TV的应用码
率实例。
DVB关于有线电视的标准包括：
·ETS300468——电缆系统中的信道编码和调制；
·ETS300472——ITU－R中B制图文电视的传输；
·ETS300473——SMATV系统中信道编码和调制；
·ETS300743——DVB实时字幕系统；
·ETR154——有关MPEG－2的实现指导；
·ETR162——SI码的位置；
·ETR211——SI作用的实现指导；
·ETR289——共用加扰；
·EN50083——传输流与有线前端的接口。
表13－1 DVB－C在CATV网中的应用实例
有用码率RuMPEG－2 TS 总码率Ru 包括RS(Mbps) 符号率(Mbaud) 所占带
宽 调制方法
38.1 31.9 25.2 41.34 34.61 27.34 6.89 6.92 6.84 7.92 7.96 7.86 64-QAM
32.QAM 16-QAM
31.672PDH 34.367 6.87 7.90 32-QAM
18.9 16.0 12.8 20.52 17.40 13.92 3.42 3.48 3.48 3.93 4.00 4.00 64-QAM
32-QAM 16-QAM
9.6 8.0 6.4 10.44 8.70 6.96 1.74 1.74 1.74 2.00 2.00 2.00 64-QAM
32-QAM 16-QAM
2 MCNS标准
2.1 MCNS标准体系
MCNS是“Multimedia Cable Network System”的缩写，即多媒体电缆网络系
统的意思。MCN S标准已成为美国的数字有线电视系统的标准，并已成为国际标准
的基本。MCNS适用于 光纤－电缆网，即HFC网。MCNS给出了数据传输在电缆网中的
参考模型，根据这个模型规定 了各个接口介面，以及对各接口的技术要求。因此
允许不同厂家生产的机顶盒和数据调制解 调器在同一个电缆系统中工作，具有良
好的统一性和互换性。
MCNS标准体系包括以下内容
·SP－CMCI 电缆Modem到用户室内设备的接口；
·SP－CMRFI 电缆Modem至射频的接口；
·SP－CMTRI 电缆Modem的电信回传接口；
·SP－CMTS－DRFSI 电缆Modem传输系统中下行RF接口；
·SP－CMTS－NSI 电缆Modem传输系统的网络边接口；
·SP－CMTS－SMI 电缆Modem传输系统的安全管理接口；
·SP－CMTS－URFSI电缆Modem传输系统中上行RF边接口；
·SP－OSSI 工作支持系统接口；
·TR－OSSI 工作支持体制。
其中SP代表Specification即规格参数，TR代表技术报告，以便理解SP内容。
在此通常的电 缆电视系统，改称为电缆Modem传输系统，因为其中除了电视信号外
还传输各种数据，以区 别以前的电缆电视系统。Modem即调制解调器。
2.2 数据在电缆网中的参考模型
数据在电缆网中的参考模型见图13－3。
2.3 MCNS技术规范
(1)前端称为电缆Modem终端系统(CMTS)。
·要求有适合的MCNS前端硬件设备，例如包含有通用宽带路由器，采用标准的
Cisco 7200路 由器和IOS软件，可支持MCNS射频和电话回传模式。
·网络接口：10BaseT，100BaseT，ATM，HSSI。
(2)电缆Modem(CM) ·要求有适合于MCNS的用户端硬件设备。
·与PC的接口：以太10BaseT。
·计划中的接口：USB和IEEE1394。
(3)数据协议：TCP／IP
(4)通过简单网络管理协议(SNMP)进行远程管理
(5)下行按ITUJ83附件B的要求。
·调制：64QAM或256QAM。
·最大数据速率：27Mbps或38Mbps。
·带宽：6MHz频道带宽，也支持7MHz和8MHz。
·频率范围：88－860MHz。
·传输协议：MPEG－2。
(6)上行
·调制：16QAM或QPSK，可变的符号速率。
·数据速率：320kbps～10Mbps。
·带宽：200KHz～32MHz。
·频率范围：5－42MHz。
·系统根据调制方式在开始时设置为最高的符号速率，然后根据所检测到的噪
声电平调整到合适的速率。
·可用的速率范围及所用的带宽示于表13－2。
表13－2
上行符号速率(Ksps) QPSK数据速 率(kbps) 16QAM数据速率(kbps) 所用带(KHz)
160 320 640 200
320 640 1280 400
640 1280 2560 800
1280 2560 5120 1600
2560 5120 1024 3200
3.1 DAVIC系统描述
DAVIC是Digital Audio－Visual Council的缩写，即数字音视频理事会的简称
，总部设在日内瓦，是一个非赢利机构。目的是推动广播和交互式数字音频、视频
应用和业务的发展，制 定能适应各种视音频应用和业务，能跨越世界各国不同环
境有互操作性的端到端的开放接口 、协议和规定，DAVIC包括了数字视音频的几乎
所有的应用和业务，内容极其全面和广泛。D AVIC对所有的政府机构、国际组织、
公司和个人开放，到1995年12月，DAVIC已有202个成员 遍及20多个国家，几乎包
括了世界上涉及数字视音频应用和业务所有公司和组织。DAVIC 不是一种针对系统
的专门规定，而是针对使用技术和工具的规定。因为针对系统的规定往往 针对具
体应用，而DAVIC规定必须是不针对具体系统的，要适用于不同的工业和系统。对
一 个工具进行规定的主要过程是：对目标系统先进行分析，将系统分成各个部分
，识别出系统 中的共同部分，对各个部分作出必要的规定，检查工具的规定是否
适于组合整个系统。只要 技术上可行，进行完善规定的工具可移动位置重新放置
。DAVIC要求一种工具只有一种功 能特性，并且是到处一致的，但可以有不同级别
的性能，如规定可以先规定一般性能，但可保留今后改进使其反向兼容。可以用图
13－4来简要描述DAVIC系统。任何一个DAVIC系统都 可以分解为五大部分：内容提
供系统(CPS:Content Provider System)、服务提供系统(SPS ：Service Consumer
Provider System)和服务消费系统(SCS:Service System)以及他们之 间的传递系
统CPS－SPS传递系统和SPS－SCS传递系统。原则上说DAVIC可以用同样的方法定 义
任何子系统。
在模拟世界中，所有类似的系统都相互独立地被各公司或公司集团所定义，由于模
拟系统没 有像数字系统那样的灵活性和相互联系。模拟系统的服务和应用往往与
传递系统紧密联系在一起，也就是通常我们说的不管什么质量，电视总是用8MHz带
宽频道传送，电话总是用4kHz 专用系统来传送等等。造成各种业务的多种设备。
而数字系统则将各种业务统一在一起，这 要求对系统作严格的定义和分工。才能
保证各种设备和各种系统的互操作性。DAVIC定义了 众多的接口和层次，如图中的
A11，A10，A9，A1接口和物理层接口、网络服务接口、会晤和 传送服务接口、应
用服务接口和基本服务接口等，并给予了各种接口和层次的详细定义。
3.2 DAVIC文件
DAVIC文件共有13个部分，分成两类，一类是正式文件，设备必须遵守，另一
类是非正式的 ，目前是非正式的部分但在将来可能成为正式的。
(1)DAVIC系统功能描述。
(2)系统参考模式和方案。
(3)服务供给系统结构与接口。
(4)传递系统结构与接口。
(5)服务消费系统结构和高级应用程序接口。
(6)暂没有内容预留作他用。
(7)高层和中层协议，附录A：机顶盒管理信息基础。
(8)低层协议和物理接口。
(9)信息表述，附录：个人数据的包装。
(10)保密性。
(11)使用信息协议。
(12)参考点。
(13)互操作性和符合性。
第八部分7－7节电缆带通单 向物理层接口(Passband Unidirectional PHY on
coax)来看一下与DVB－C的联系与区别。 这一物理层口支持电缆中无线频段(一直
到1GHz)的单向传输，也称为HFC上的QAM链路(QAM －link on HFC)。这一物理层接
口描述了完整的物理层结构，即包括用于S1和S2信息流包装 的帧结构，通道编码
和调制方法。物理层和成帧规定对这两种信息流都是一样的。
为下行数据传输提供了两种帧结构，一种是携带MPEG－2传送码流包，另一种是
携带ATM信元 。对射频载波来说应都能使用这两种结构。电缆单向物理层接口的频
率配置如图13－5，频 率从54MHz到1000MHz，按6或8MHz间隔划分成各个QAM调制通
道。
机顶盒应能工作在规定的全部频率范围内并能支持至少一种帧结构。而发送设
备只要工作在 所规定的工作频段内即可。QAM有三种 级别：16QAM，32QAM和
256QAM。编解码框图与DVB－ C一致， 不同之处是DVB－C的QAM使用16，32，64三
个等级，交织深度L=12； 而DAVIC使用16，64，256QAM，对16和64QAM，交织深度
为12，但对256QAM，交织深度L=204 。 除 此而外，使用MPEG－TS流时的DAVIC帧
结构与DVB－C完全相同。也是每8个188拜特包同步 翻转一次，其他处理也同DVB－
C，如图13－6。
对于传送ATM包，为了提供交织的同步和对齐纠错码块，使用与DVB－C同样的
188拜特ATM复 用包，包结构如图13－7。从图中可以看出。使用双包结构传送ATM
的帧结构时， 将7个具有48拜特信息、5拜特包头、共53拜特的ATM包转换成2个具
有187拜特信息、1拜特包头的188拜特包。
DAVIC还提供了一种改进同步可靠性的对传送标准是透明的工具“高可靠性标志”
DAVIC标准还定义了一些DVB－C未曾涉及的一些项目和参数，如对QAM定义2个
级别，第一 级别A，只涉及16和64QAM，第二个级别B，包括16，64和256QAM。
由上可知，DAVIC和DVB－C大部分规定是相同的，但有所补充。
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I am dormouse. 我是睡鼠
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