西部边远地区数字电视前端系统设计

程远东

（四川信息职业技术学院，四川 广元 628017）

1 引言

鉴于数字电视产业发展的自身规律和区域特定情况，必须本着“需求够用、功能实用、兼顾前沿、逐步实施”的原则，分阶段、分层次循序渐进地推进西部边远地区数字电视建设进程。一般来说，一个完整的数字电视系统由前端系统、传输系统（又称网络系统）和用户终端系统3部分构成，根据不同的应用、使用范围以及传输方式，这3个部分的构成也有所不同。其中，传输系统相对独立，前端系统和用户终端系统有很大的关联性，前端系统是整个数字电视系统的核心部分，它搭建的好坏直接关系到整个系统能否正常运行[1-3]。笔者以西部边远地区某市为例，谈谈数字电视前端系统建设。

2 数字电视前端系统设计思路

数字电视前端包含的内容非常广泛，是整个电视数字化的重要环节之一。数字电视前端包括许多关键性的数字设备，如MPEG-2压缩编码器、数字多路复用器、加扰器、QAM调制器等。数字电视前端集成了许多领域的新技术，如数字视频/音频技术、通信技术、条件接收技术、网络技术、计算机科学技术及微电子技术等。因此，数字电视前端的管理模式比模拟电视前端更为复杂，在进行数字电视前端设计之前，必须了解和掌握其组成及设备功能，并且要考虑到该地区实际情况，根据经济收入水平、有线电视用户的消费水平及应用情况，采取以下措施：

1）选用能直接输出ASI信号的卫星接收机，不再通过音视频信号进行MPEG-2编码器编码形成ASI信号，从而节省大量的MPEG-2编码器。

2）选用具有防非功能的卫星接收机，使整个数字电视系统信号的安全性得到充分保障。

3）系统前端设备采用斯高帕斯全套设备作为整个数字平台的基础，使用其复用/加扰一体机取代独立的复用器、加扰器，从而在降低系统集成费用的同时，减少了设备数量和系统的集成难度，方便管理、维护，更加提高了系统的可靠性。

4）CAS的选择决定能否进行精确授权和管理。CAS能否保证节目加密的安全性和可靠性，同时可在将来完成各县区数字电视分前端建设后，防止机卡漫游，并且能很好地保障各县区运营商的根本利益。这里采用北京数码视讯公司的CAS，通过该系统和数字前端系统的紧密集成，建立符合DVB标准的安全加扰平台，保证节目只被授权用户接收。

5）选择SMS要考虑多方因素，一是安全性和稳定性，二是开放性和兼容性，三是灵活性和可扩展性，四是可寻址系统兼容性。

6）考虑到要利用EPG能播发私有数据的特点，将打好包的广告TS流直接同其他EPG数据一起播发进入大网等因素，应选择EPG系统，通过该系统和数字前端系统的集成，实现EPG的插入功能。

3 数字电视前端系统设计方案

前端系统是有线电视网络的信息源和交换中心，可分为信源接收及处理、条件接收系统（CAS）、用户管理系统（SMS）、电子节目指南（EPG）、数据广播系统、网管系统和呼叫中心系统等7部分，总体设计如图1所示。

图1 前端系统设计框图

3.1 信源接收及处理

3.1.1 信源接收

根据实际情况，节目源大致分为来自卫星节目、省网络公司SDH下传节目、自办节目3种类型。

数字卫星信源中，国内中央、各省卫视、上海文广付费卫视节目、中数传媒付费节目、鼎视传媒付费节目接收时用DVB-S专用卫星接收机输出TS流，并输入复用器。

SDH信源中，带网络接口的适配器将电信接口转换为ASI接口，转换后为MPTS可直接输入复用器。

本地自办节目信源中本地5套自办节目和4套广播节目经过MPEG-2编码器编码后形成TS流输入复用器。

3.1.2 信源处理

ASI信号同节目管理、信息用户的授权控制信息、EPG信息等经过复用、加扰后到达数字电视64QAM调制器，经过调制后形成中频信号，使其具有很强的抗干扰能力，再经混合器混合后，送入HFC网。

3.2 条件接收系统

条件接收系统（CAS）和发卡体系是实现数字电视节目的管理系统。

发卡体系与CAS安全性紧密相关，但又独立于CAS的完整系统。智能卡只有经过发卡体系发卡，即写入区域码等私有数据后，才能进入CAS，发卡体系能够保证智能卡发卡的独立性，保证密钥的安全性和机密性，保证智能卡生产商、CAS提供商、运营商、政府主管部门都无法独立发卡，从而从源头上彻底杜绝了盗版卡，保护运营商的根本利益。

CAS是数字电视广播（DVB）实现收费所采用的系统，也是数字电视平台不可缺少的部分，CAS负责完成用户授权控制与管理信息的获取、生成、加密、发送和节目的分包以及IPPT、IPPV节目的实现等工作，保证只有已付费的被授权的用户才能正常收看电视节目，从而保护广播电视运营商的利益。

3.3 用户管理系统（SMS）

该市有线电视用户约40万，其中包括9个自主经营的县（区）网络，随着前端建设的完成和运营，整合各个县区网络及大力推广有线数字电视业务将成为各省级网络公司的工作重点。SMS作为数字电视技术体系中的用户管理部分，是数字电视运营营销的技术核心，如图2所示。

SMS是通过对用户订购信息的记录与处理，形成用户数据库，并经由与CAS的接口，向CAS发送用户授权管理信息（EMM）的基本数据，据此实现对用户进行精确的授权控制与授权管理。SMS的应用可以保证数字电视运营商精确地控制每个用户观看节目及观看时间，并开展丰富的增值业务，制订各种资费策略、进行多种多样的营销活动、开发新的业务类型。

图2 用户管理系统

为了保证系统的安全性、稳定性，对SMS应用服务器和数据库服务器实现了双机热备份，增加了数据库的异地实时备份，从而使系统的安全性得到很大的提升。

3.4 电子节目指南（EPG）

EPG是数字电视特有的一项服务，也是数字电视发展的先导。EPG是指在符合MPEG-2编码的TS传输流中插入DVB标准定义的业务信息（SI），使机顶盒（STB）的综合接收解码器（IRD）可以从TS流中提取出节目提供商播出节目的列表和播出参数，以直观的方式显示给数字电视用户，使得用户可以方便的接收、选择数字电视节目。

EPG应用是以EPG数据为核心，已成为数字电视用户收视的导航。EPG数据包括丰富的节目附加信息，如节目简介、演员信息、节目分类，通过它可以方便地浏览各频道的节目单、每个节目的简介和演员列表，并分类查询节目信息，快速定位自己喜欢的节目，预定节目等。同时EPG的附加功能——EPG广告，不仅为用户购物、休闲等提供信息，更加为数字电视节目运营商带来了较丰厚的经济效益。

3.5 数据广播系统

数据广播是一种能够以很高的速度将文本、图形、视频、音频、数据等传输到诸如PC、机顶盒等智能设备的技术。数据广播服务商可以从Internet网或其他途径获取大量的信息，通过数字广播信道，将丰富的多媒体信息送到用户家中，通过镜像存储，由用户按照需求取用。通过有线电视网络为广大用户提供的丰富便捷的信息服务，可以为百姓的日常生活提供更多便捷的指引。同时以数据广播为基础，向增值业务逐步过渡的趋势，也是增值业务发展的必由之路。

3.6 网络管理系统

按国际标准化组织ISO的定义，网络管理是指关于规划、监督、设计和控制网络资源的使用和网络的各种活动，网管设计的要求是使网络性能达到最优。网络管理系统是针对设备而言的，主要用于对本地和远程设备进行监控和管理。随着数字电视平台的搭建，设备数量增多，种类增加，各种设备的控制和设置方式不尽相同。建立网管系统可以实现对前端设备统一有效的集中管理与监控，同时对保证信号质量、降低维护成本等也有十分重要的意义。

3.7 呼叫中心系统

数字电视设备的高故障率、用户的操作不当等问题必然增加客户服务的工作量，而建立客户服务中心（即呼叫中心）是提升服务水平的有效措施，通过中心信息反馈和统计还能找出降低业务推广、故障维修等环节的成本的方法，而且避免了各个部门相互推卸责任的现象。所以建立呼叫中心系统显得尤为重要。呼叫中心系统如图3所示。

图3 呼叫中心系统

4 小结

数字电视前端系统设计采用以上方案具有如下优点：

1）系统可以支持不同的用户终端 （机顶盒或计算机），支持灵活的节目配送方式（包括接收和发送），该系统具有良好的扩展性（包括功能扩展和容量扩展）。

2）数字电视开机广告、EPG旗帜广告、数据广播广告，不仅为用户的交通出行、生活、休闲、娱乐等提供了极大的方便，而且为运营商带来巨大的经济效益。

3）使用斯高帕斯的复用/加扰一体机，可以对输入的节目ASI信号进行灵活的拆分和重新打包成传输流；并且利用其管理系统，将节目中的冗余数据和不需要的私有数据删除，充分利用带宽资源，使每个频点复用节目数提高到6～9套，只占用了13个频点，不但节省了频点资源，还使网络中传输的数据更加“干净”。

4）利用永新同方的EPG系统，前端不但不用额外增加设备，还节省了频点资源，便于工作人员的管理与维护。

[1]韩牧麒.基于ASI传输的数字电视前端单机备份解决方案[J].电视技术，2008，32（12）∶10-11.

[2]李庆超.有线数字电视前端设计[J].有线电视技术，2006（6）：78-80.

[3]杨勇.有线数字电视DVB平台设计[J].中国有线电视，2005(6)：522-523.