摘要：本文主要介紹了DVB（Digital video broadcasting）前端的設(shè)計(jì)和建設(shè).

關(guān)鍵詞：數(shù)字電視；DVB；碼率轉(zhuǎn)換；前端；復(fù)用；加擾；數(shù)據(jù)廣播

1 前言

數(shù)字化是一場(chǎng)全世界范圍的技術(shù)革新，廣播電視中數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用提高了節(jié)目畫(huà)面質(zhì)量、擴(kuò)大了通道傳輸容量、增加了業(yè)務(wù)服務(wù)內(nèi)容。而整體轉(zhuǎn)換是快速實(shí)現(xiàn)廣播電視數(shù)字化非常有效的手段和方法，部分地區(qū)已經(jīng)通過(guò)整體轉(zhuǎn)換的方式實(shí)現(xiàn)了廣播電視的數(shù)字化。整體轉(zhuǎn)換使得各地廣電運(yùn)營(yíng)商面臨來(lái)自政府和用戶雙重期望的壓力，在短時(shí)間內(nèi)發(fā)展大量整體轉(zhuǎn)換用戶、安全播出、降低用戶投訴率是影響數(shù)字電視發(fā)展的關(guān)鍵。廣電運(yùn)營(yíng)商必須提供安全、優(yōu)質(zhì)的節(jié)目和一流的運(yùn)營(yíng)服務(wù)。因此，技術(shù)保障是其中基礎(chǔ)，也是重點(diǎn)。數(shù)字電視平臺(tái)在技術(shù)層面上面臨的最大問(wèn)題就是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、備份機(jī)制安全播出，包括硬件平臺(tái)、CA、SMS、EPG（Electronic Program Guide）以及終端接收系統(tǒng)機(jī)頂盒的穩(wěn)定性都提出了很高的要求。

2 數(shù)字電視DVB前端總體敘述

寧波廣電總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，面向用戶要求和事業(yè)發(fā)展，以原有的系統(tǒng)規(guī)模和設(shè)備為基礎(chǔ)，力將廣電大廈八樓新機(jī)房升級(jí)建設(shè)成為更加科學(xué)合理、擴(kuò)容性好、管理性高、容錯(cuò)性強(qiáng)、運(yùn)行更安全可靠的數(shù)字電視播出前端。該平臺(tái)系統(tǒng)必須支持不小于200萬(wàn)有線數(shù)字電視用戶的業(yè)務(wù)需求。同時(shí)，系統(tǒng)支持對(duì)寧波各縣、市數(shù)字電視SMS子系統(tǒng)的接入和授權(quán)控制，系統(tǒng)共使用27個(gè)模擬傳輸頻道，其中主要設(shè)備采用1+1熱備份。業(yè)務(wù)類型和節(jié)目容量為：不少于150套標(biāo)清電視節(jié)目（或130套標(biāo)清+5套高清電視節(jié)目），20套數(shù)字音頻廣播，占2個(gè)模擬頻道的數(shù)據(jù)廣播、電視網(wǎng)站，占2個(gè)模擬頻道的NVOD，占1個(gè)模擬頻道的股票信息。

在這種情況下，我們對(duì)多種設(shè)備進(jìn)行了性能測(cè)試和綜合比較，特別是對(duì)碼率轉(zhuǎn)換、碼率修整、統(tǒng)計(jì)復(fù)用和千兆IP轉(zhuǎn)換輸出等功能進(jìn)行了測(cè)試，最后結(jié)合綜合因素通過(guò)招標(biāo)形式，確定系統(tǒng)的主要設(shè)備為Scopus IVG7000型設(shè)備。

3 數(shù)字電視DVB前端結(jié)構(gòu)和組成部分

前端系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)字電視節(jié)目及其他數(shù)據(jù)等相關(guān)業(yè)務(wù)信息采集、調(diào)度、處理、信號(hào)形成、分配及傳輸?shù)龋▍⒁?jiàn)前端系統(tǒng)圖）。DVB前端系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上總體來(lái)說(shuō)由：主體系統(tǒng)、EPG系統(tǒng)、CAS系統(tǒng)、SMS系統(tǒng)、應(yīng)急信號(hào)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)廣播及NVOD系統(tǒng)、監(jiān)控監(jiān)測(cè)部分和網(wǎng)管系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。其中，主體系統(tǒng)由信號(hào)源部分、信號(hào)處理形成部分和傳輸部分等組成。各子系統(tǒng)、組成部分之間相互獨(dú)立又緊密結(jié)合、分工合作，形成整個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)組成。

3．1 信號(hào)源部分

前端平臺(tái)信號(hào)源部分以各種方式接收信號(hào)，為整個(gè)平臺(tái)提供節(jié)目源，接收的各種信號(hào)進(jìn)入復(fù)用、切換、矩陣等信號(hào)處理設(shè)備。由系統(tǒng)圖可知，同一節(jié)目的信號(hào)提供兩路輸出，同時(shí)給主、備兩部分。該部分主要由衛(wèi)星接收天線、衛(wèi)星接收機(jī)、信號(hào)適配器、光接收機(jī)、信號(hào)播發(fā)服務(wù)器等設(shè)備組成。衛(wèi)星接收機(jī)為50臺(tái)Scopus 2900，該接收機(jī)內(nèi)配備雙解碼芯片、3個(gè)獨(dú)立ASI輸出口，同時(shí)具備較好的信號(hào)監(jiān)測(cè)、報(bào)警和網(wǎng)管功能。在功能和設(shè)備使用上提供了很大的方便。

其中通過(guò)亞太6號(hào)、中衛(wèi)一號(hào)等7副衛(wèi)星天線、衛(wèi)星接收機(jī)接收中央臺(tái)、國(guó)內(nèi)衛(wèi)視、上海文廣節(jié)目、中數(shù)傳媒節(jié)目等節(jié)目信號(hào)。通過(guò)國(guó)家、省干纜等SDH網(wǎng)絡(luò)接收中央臺(tái)、浙江省臺(tái)節(jié)目信號(hào)。通過(guò)本地光纜、光接收設(shè)備接收寧波電視臺(tái)、電臺(tái)等所有電視、廣播信號(hào)。本地視頻播發(fā)服務(wù)器提供數(shù)據(jù)廣播、NVOD、互動(dòng)信息等信號(hào)。

3．2信號(hào)處理部分

信號(hào)源提供的信號(hào)傳送給信號(hào)處理部分，實(shí)現(xiàn)電視信號(hào)和所有輔助信號(hào)的復(fù)用、碼率轉(zhuǎn)換壓縮處理、加擾等功能，這部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心，在系統(tǒng)中既是難點(diǎn)也是重點(diǎn)部分，直接決定信號(hào)處理部分系統(tǒng)的容量、信號(hào)的質(zhì)量和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能等。這部分主要由復(fù)用、加擾、矩陣及碼流處理設(shè)備等組成。寧波數(shù)字電視前端對(duì)該部分采主、備用1+1熱備份。主要設(shè)備為原系統(tǒng)的SA復(fù)用器，Scopus IVG7000、NETWORK矩陣、NETWORK的ASI分配器。

IVG7000集成度高，單機(jī)完成4個(gè)模擬頻點(diǎn)節(jié)目的節(jié)目路由復(fù)用、速率轉(zhuǎn)換、碼率修正壓縮和加擾功能，基于每臺(tái)IVG 4Gbps的強(qiáng)大處理能力，每個(gè)輸入/輸出端口均可提供170Mbps的帶寬。每個(gè)端口傳輸6-10套標(biāo)清節(jié)目或1套高清加3套標(biāo)清節(jié)目。在IVG內(nèi)部，對(duì)輸入的CBR節(jié)目進(jìn)行CBR－>VBR或VBR－>CBR的處理，在保證節(jié)目質(zhì)量的前提下動(dòng)態(tài)的進(jìn)行碼率壓縮功能Transrating，提高帶寬的利用效率。IVG的網(wǎng)管是基于Java技術(shù)的圖形化網(wǎng)絡(luò)管理，穩(wěn)定而且界面更美觀更友好，ETR290的碼率監(jiān)控功能，能夠?qū)VG的所有輸入碼率進(jìn)行基于ETR290的碼流分析，并且給出錯(cuò)誤信息。相對(duì)于IVG7000的高集成和處理能力，16個(gè)輸入端口就略顯不足，特別是對(duì)SPTS較多的輸入流。為解決這一問(wèn)題，同時(shí)，充分利用原系統(tǒng)的復(fù)用器，對(duì)各省衛(wèi)視等SPTS進(jìn)行了預(yù)復(fù)用，形成MPTS流后再進(jìn)主、備通道。

由圖可知，預(yù)復(fù)用信號(hào)和其他直接接收的MPTS流同時(shí)進(jìn)主路的IVG7000和備路的128矩陣，矩陣輸出給備路的IVG7000。主、備兩路的IVG7000輸出信號(hào)給64矩陣，矩陣輸出信號(hào)經(jīng)分配后到華為QAM調(diào)制或ASI－>DS3適配器。整個(gè)過(guò)程中、預(yù)復(fù)用和IVG7000都是1+1熱備份。

128*128矩陣和64*64矩陣的結(jié)合大大提高了前端平臺(tái)的靈活性和安全性?？梢詫?shí)現(xiàn)任意信號(hào)調(diào)度，對(duì)信號(hào)的監(jiān)控、測(cè)試、備份、分配都提供了很大的便利。同時(shí)與網(wǎng)管功能的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)主備切換，提高系統(tǒng)安全性。

加擾方面，IVG內(nèi)置了SCS和加擾器，對(duì)輸出的節(jié)目進(jìn)行加擾，同時(shí)配合中央節(jié)目平臺(tái)進(jìn)行2級(jí)CA的處理（例如愛(ài)迪德2級(jí)CA）。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了同方和愛(ài)迪德2個(gè)CA系統(tǒng)的同密。

3．3信號(hào)輸出部分

處理后的信號(hào)經(jīng)華為調(diào)制器進(jìn)行QAM-64調(diào)制，符號(hào)率6.875， 一路調(diào)制到高頻段送入混合器與現(xiàn)有低頻段模擬信號(hào)混合進(jìn)HFC，另一路直接調(diào)制到低頻段，純數(shù)字信號(hào)預(yù)留給以后模擬信號(hào)停掉后使用，兩組調(diào)制信號(hào)主頻點(diǎn)相同，其他頻率不同。另外一路上適配由大市區(qū)SDH送至各縣市。

3．4 EPG系統(tǒng)

電子節(jié)目指南（EPG）在數(shù)字電視中是一個(gè)極其重要的應(yīng)用，其中各種參數(shù)信息為用戶提供豐富的節(jié)目信息和個(gè)性化服務(wù)，同時(shí)也為機(jī)頂盒提供運(yùn)行的各種引導(dǎo)信息，被認(rèn)為是數(shù)字電視的標(biāo)志。

寧波數(shù)字電視EPG系統(tǒng)已于原來(lái)的同方DBC1.1(數(shù)字廣播中心)升級(jí)到同方EPG Hendend Col ， 界面更科學(xué)合理、使用更方便，可提供豐富的節(jié)目信息和方便靈活的檢索引擎。EPG信號(hào)經(jīng)播出服務(wù)器輸出，經(jīng)ASI分配器后輸入到各IVG7000的第15輸入口。目前，EPG系統(tǒng)除播出標(biāo)準(zhǔn)的PSI/SI信息外，通過(guò)私有表述符、私有數(shù)據(jù)的插入和播放實(shí)現(xiàn)了節(jié)目排序、機(jī)頂盒升級(jí)引導(dǎo)、機(jī)頂盒節(jié)目更新、音量聲道控制等功能。

系統(tǒng)配置了403和538兩個(gè)主頻點(diǎn)，并只在此頻點(diǎn)上下發(fā)BAT表，考慮到復(fù)用單元的1+1熱備，安全性更高，EPG只下發(fā)所有頻點(diǎn)的NIT、SDT、EIT表，更重要的PAT、PMT以及CAT、TOT/TDT由IVG產(chǎn)生。

3．5 CAS系統(tǒng)

條件接收系統(tǒng)，即CA （Conditional Access）系統(tǒng)，就是通過(guò)節(jié)目的加密控制，使得只有交費(fèi)的用戶才能夠得到授權(quán)解密收看。能實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目等各項(xiàng)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理授權(quán)和控制。從技術(shù)角度看，該系統(tǒng)又是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)，集成了多種先進(jìn)技術(shù)，包括系統(tǒng)調(diào)度管理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字壓縮編碼、加解擾技術(shù)、加解密技術(shù)、復(fù)用器技術(shù)、調(diào)制解調(diào)技術(shù)、機(jī)頂盒技術(shù)、智能卡技術(shù)等，同時(shí)也涉及到用戶管理、節(jié)目管理、收費(fèi)管理等數(shù)據(jù)庫(kù)方面的應(yīng)用技術(shù)。

在DVB（digital video broadcasting）中開(kāi)發(fā)了兩種條件接收操作方式來(lái)接收數(shù)字信號(hào)，一種是同密方式，就是兩個(gè)或兩個(gè)以上的CA系統(tǒng)對(duì)同一個(gè)MPEG傳輸流的加擾控制字（CW）進(jìn)行不同算法的加密，使多個(gè)條件接收系統(tǒng)統(tǒng)一工作的方式或技術(shù)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定使得加、解擾設(shè)備生產(chǎn)商和有條件接收系統(tǒng)提供商可以在標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定下相互合作和相互競(jìng)爭(zhēng)，有利于數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。系統(tǒng)組成如下圖1：

寧波前端實(shí)現(xiàn)了永新同方和愛(ài)迪德兩家CAS的同密，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了與中數(shù)平臺(tái)的兩級(jí)加密和各縣、市遠(yuǎn)端加密。新系統(tǒng)中同方CA以及新建的愛(ài)迪德CA的應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和加密機(jī)都采用了雙機(jī)冗余熱備，提高了系統(tǒng)的處理能力，同時(shí)大大加強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。

3．6前端平臺(tái)的用戶管理SMS系統(tǒng)

寧波數(shù)字電視DVB系統(tǒng)的用戶管理系統(tǒng)為同方SMS產(chǎn)品，具有以下子系統(tǒng)：產(chǎn)品管理子系統(tǒng)、中心管理子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)受理子系統(tǒng)、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)具備各項(xiàng)相應(yīng)模塊和功能，滿足整體系統(tǒng)的業(yè)務(wù)和管理需求。各縣市本地增加SMS授權(quán)客戶端，通過(guò)SDH連到寧波SMS系統(tǒng)，在寧波SMS中開(kāi)設(shè)各縣獨(dú)立的用戶數(shù)據(jù)庫(kù)。在各縣市本地可以實(shí)現(xiàn)本地的產(chǎn)品定義、用戶授權(quán)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理。

隨著業(yè)務(wù)的需求，新系統(tǒng)又增加了兩級(jí)授權(quán)、刷新、機(jī)卡解除綁定等接口和功能。同時(shí)，對(duì)SMS系統(tǒng)作了整體升級(jí)，應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器都實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)熱備，增加了數(shù)據(jù)庫(kù)的異地實(shí)時(shí)備份，使系統(tǒng)的安全性得到很大的提升。

寧波數(shù)字電視SMS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具體如圖2：

3．7應(yīng)急信號(hào)系統(tǒng)

系統(tǒng)中配備應(yīng)急信號(hào)內(nèi)容、設(shè)備參數(shù)信息服務(wù)器和播放服務(wù)器，經(jīng)ASI分配器后輸入到各IVG7000的第16輸入口。根據(jù)需要時(shí)，通過(guò)網(wǎng)管調(diào)用、服務(wù)信息提取和IVG700的參數(shù)更改，將應(yīng)急流參數(shù)表更改為信號(hào)丟失節(jié)目的參數(shù)后，替換對(duì)應(yīng)的丟失的節(jié)目流。

3．8數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)

數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)采用DVB-C作為數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，信源的節(jié)目輸出采用組播或廣播的IP信息包，它通過(guò)網(wǎng)關(guān)及其它傳輸設(shè)備輸出MPEG2 TS流。

目前在國(guó)內(nèi)的數(shù)據(jù)廣播應(yīng)用上，數(shù)據(jù)輪播（DC）和對(duì)象輪播（OC）技術(shù)占據(jù)主流地位。寧波原先前使用的是基于DC的系統(tǒng)，頭尾端均為統(tǒng)一廠家提供，包括播出服務(wù)器、機(jī)頂盒瀏覽器和機(jī)頂盒。由于DC是基于一定程度的私有協(xié)議的，別家機(jī)頂盒要想正常接收顯示，必須移植播出頭端廠商提供的中間件（硬件芯片或軟件），因此對(duì)機(jī)頂盒存在的制約，而隨著平移的鋪開(kāi)，機(jī)頂盒的需求不斷增加、品種增多綜合利弊，我們選用了深圳茁壯（ipanel）基于對(duì)象輪播（OC）技術(shù)的數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)。

3．9監(jiān)控監(jiān)測(cè)部分

平臺(tái)中我們實(shí)施了多層次、多方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。從節(jié)目源、信號(hào)處理到信號(hào)最終輸出，分別有博匯衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)、2900、IVG700和華為調(diào)制器等設(shè)備本身監(jiān)控和碼流分析功能、系統(tǒng)網(wǎng)管、博匯多畫(huà)面監(jiān)控系統(tǒng)、MTM400碼流測(cè)試儀器等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警。確保故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確環(huán)節(jié)定位、實(shí)時(shí)碼流分析和處理。

3．10網(wǎng)管系統(tǒng)

整個(gè)系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)了主體系統(tǒng)設(shè)備統(tǒng)一網(wǎng)管ScopusNMS400，在ScopusNMS400網(wǎng)管平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備的設(shè)置、狀態(tài)的監(jiān)控、告警的提示、信號(hào)的調(diào)度、設(shè)備及通道的切換等工作。

結(jié)束語(yǔ)

寧波數(shù)字電視前端新系統(tǒng)于2006年4月經(jīng)驗(yàn)收投入使用，目前系統(tǒng)中傳輸通道用了27個(gè)中的23個(gè)，其中數(shù)字電視節(jié)目復(fù)用為18個(gè)通道，共122套標(biāo)清、1套高清、6套數(shù)字音頻廣播。2個(gè)通道的信息頻道、陽(yáng)光政務(wù)等數(shù)據(jù)廣播，2個(gè)通道的NVOD和1個(gè)通道的證券信息服務(wù)。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)提供了豐富的信息咨訊，分為新聞薈萃、信息廣場(chǎng)、頻道信息、服務(wù)信息四大版塊，通過(guò)對(duì)軟件的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了跨頻點(diǎn)數(shù)據(jù)、視頻調(diào)用，再加上原有的背景音樂(lè)，內(nèi)容豐富、形式多樣。

從使用到現(xiàn)在，系統(tǒng)滿足使用需求，運(yùn)行基本正常。期間，做過(guò)幾次參數(shù)調(diào)整：比如，因?yàn)殡S著節(jié)目數(shù)量的增加，各PSI/SI中各表的大小和總體流量加大，各家機(jī)頂盒接收機(jī)制有所不同，根據(jù)幾次測(cè)試，調(diào)整BAT等表的發(fā)送頻率，解決了問(wèn)題。另外隨著系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，原先因牽涉到終端機(jī)頂盒技術(shù)要求而暫時(shí)未完成的機(jī)頂盒統(tǒng)一升級(jí)的Loader系統(tǒng)、數(shù)字電視移動(dòng)字幕播出系統(tǒng)都應(yīng)該陸續(xù)完成。