数字微波技术及建设方案doc.docx
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数字微波技术及建设方案doc
泰立TL2000数字电视系统
泰立TL2000数字电视系统方案
一、数字电视的特点
1、概述
随着先进的计算机技术、集成电路技术、通信技术迅速向电视领域渗透，电视业正迎来一场革命性的变化，这种变化概括地说主要体现在两方面，即电视的数字化和网络化。
电视的数字化是网络化的前提和必要条件，网络化是数字化的有益延伸和拓展。
电视技术从模拟向数字过渡是必然的发展方向，从技术角度来讲，数字电视技术具有的优点主要体现在以下几个方面：
（1）数字信号在传输过程中通过再生技术和纠错编解码技术使噪声不逐步积累，基本不产生新的噪声，保持信噪比基本不变，收端图像质量基本保持与发端一致，适合多环节、长距离传输。
（2）利用数字压缩技术使传输信道带宽比模拟电视明显减少，通常为模拟电视的1/6左右，甚至更小，这样可以合理利用各种类型的频谱资源，传送更多的电视节目。
（3）采用数字编码方法，便于实现加扰和解扰技术，使收费电视在实际中得以应用。
2、数字电视系统组成的关键技术
数字有线电视是一个系统工程，它的关键技术包括：
数字压缩、信道编码与调制、条件接收CA、用户管理系统SMS、中间件技术、机顶盒技术STB等。
它们的成熟度不尽相同，在做系统集成方案时必须考虑到上述关键技术的彼此关联度及现实的应用与发展，并遵循总局对数字电视平台的统一规划，有重点、分阶段的实施。
信源压缩编码:
主要包含离散余弦变换（DCT）、差分编码、运动补偿、熵编码等。
对于运动图像的压缩编码,国际组织已制订了MPEG的国际标准（MPEG是运动图片专家组的简称）。
MPEG影视压缩过程包括滤波、彩色空间变换、数字化、分辨率转换、图像变换、量化和编码7个步骤。
其中前4个步骤又称为图像预处理,以获得较大的压缩率与提高图像质量。
后3个步骤为图像压缩,即将图像分成8×8个像素的图像块,然后用数学方法如离散余弦变换,把空间域表示的图像变成频率域中的系数,再对系数按不同等级量化,减少高频分量,最后再采用无损压缩技术Huffman编码或算术编码对量化后的数据进行编码。
最后输出包长度为188字节,其中包头为４个字节,其余为载荷的TS信号。
复用:
可分为一般复用和统计复用。
一般复用为将输入的多个TS流复接成一个比特率更高的TS流,但不改变各TS流中的比特率,所以输出TS流比特率为输入节目比特率之和。
统计复用则对各输入TS流进行分析,按需动态分配,输出TS流中各TS流占用的比特率是动态变化的。
复用器是整个传输过程中关键的设备，复用器的功能直接影响到能否开展的业务以及实现整个传输网络管理的功能。
所以首先复用器是标准化产品，适应各种码流的插入。
其次对应于1个模拟信道，复用器的输入接口应保证在7路以上，因为对应于完全采用编码器的频道，1个8M的信道一般采用7编码，留有一路接口为EPG或数据业务插入。
同时输出接口多于1路，除正常加入CA系统外，为监控、热备份留有通道。
一个比较好的复用器，应具备强大的网络管理，在实现正常的监控、报警、设置参数外，还要有一定的参数编辑及码流分析的功能。
网络管理系统：
网管是确保系统正常运行的控制枢纽，应包括以下功能
配置管理：
网络节点、插板和端口的增加、删除、改变及拓扑结构的显示；在初始化的安装时应对参数进行配置，对软硬件进行检查；配置各个模块，包括I/O卡、端口和冗余配置等；每个模块上支持的协议、访问限制配置；节点管理权限口令的设置和修改。
性能管理：
记录、统计并报告系统资源利用情况，并形成性能管理日志文件。
应能够对资源监测的门限值、告警的门限值进行设置；网管系统应对历史性能数据提供图形报表。
安全管理：
网管系统应具有配置用户识别符、口令、访问控制级别和范围的功能，对用户权限进行鉴定，防止非法访问，记录全部登录过程和操作过程，提供安全日志，提供超时管理，安全注销等安全管理功能。
故障管理：
网管系统应能在设备失效、指标劣化到一定程度时发出告警；网管系统应能利用环回测试等手段对故障进行定位；网管系统应能够以图形方式显示网络的故障位置，并有声光电告警；网管系统应保存一定阶段的告警历史记录，以便对告警报告进行检索并详细分析，同时可人工或自动地删除告警报告。
中间件：
是介于数字电视接收机实时操作系统及设备驱动和用户应用软件之间的软件功能模块。
中间件的目的是使数字电视接收机的基本和通用功能以应用程序接口（API）的形式提供给生产厂家，以实现数字电视交互功能的标准化，同时使服务项目下载到用户终端---机顶盒的数据量减小到最低限度。
中间件一般要求能够开放、跨平台和功能可扩展，因此中间件软件一般通过加入表示和应用的虚拟机来完成。
虚拟机有如交互式接收机应用程序的运行环境。
网络运营商可以容易的下载新的功能的虚拟机到用户的接收机上，这对支持软件标准的更新是非常重要的。
目前国外中间件系统内开放标准有三个组织，分别是DVB-MHP，DASE和ATVEF。
二、数字MMDS系统特点
1、概述
21世纪是信息的世纪，数字化和网络化已成为不可阻挡的趋势，将人类社会推向智能信息社会。
我们过去所熟悉的模拟无线和有线电视网络将被全新的数字化宽频带综合信息网所取代，信息的采集、加工、处理、传输、显示等都会发生革命性的改变。
MMDS和HFC可以直接将高速数据信息送到千家万户，MMDS也可进入HFC光纤同轴电缆网络数字化传输系统送达直接用户。
数字无线传输MMDS与HFC网络一样可进行数字普通清晰度和数字高清晰度的传输和广播，也可进行高速因特网等宽带信息服务。
数字无线覆盖MMDS系统传输距离远、并可多次中继、发射功率低、节省频率资源、抗干扰强、易于加解扰。
可迅速实现对广大农村用户的有效覆盖，投入少，建网快，维护成本低，用户接收设备使用简单方便基本免去上门服务，同时前端采用条件接收（CA）授权，对用户收费进行计算机自动管理，用户管理透明量化，实现电视信号授权管理，并可开展个性化收费电视等多项业务。
十六大提出建设小康社会，缩小城乡差距，城乡差距其中最主要的信息鸿沟，电视是农村居民获取信息最便捷的渠道，也受到最广泛的欢迎，国家为解决农村看电视难的问题划拨专项资金提出村村通的目标。
农村数字化电视是广播电视发展的趋势，采用MMDS传输系统对广大农村用户进行有效覆盖，将使农村快速进入数字电视时代，成本低，不到光纤网络的十分之一，而且节目多效果好并可彻底解决收费难的问题。
目前全国各省市对有线电视网络进行整合，实行公司产业化经营。
开发农村市场，利用节目源优势整合乡镇有线网络，将做成一块新的蛋糕。
采用MMDS传输系统对广大农村用户进行有效覆盖，是广电部门响应国家号召，采用先进技术，利国利民实现“三个代表”重要思想的行动体现。
成都泰立集十余年在广播电视行业产品开发、工程技术、规划设计、项目管理、整体集成优势及良好的商誉，竭诚为广电系统提供全面服务。
2、XXXXXX电视网络概况
经过最近几年的发展，我国广电系统的SDH骨干网络已经建成，并开通服务。
作为国家级主干网和省级干线网络，多采用SDH传输网络和ATM交换，其传输距离远，信息容量大，技术先进。
采用SDH、ATM技术可以有效地将核心层的节点和支撑层的节点连接起来。
核心层节点为省会等大城市，支撑层的节点一般为地区或市。
如何实现市地县数字传输和应用系统的接入，将数字电视信号送到千家万户，自然就成为当前令人关注的问题。
市地县数字宽带网络是一种有效的解决方案，就是将HFC、MMDS、MMDS等传输系统进行数字化改造；同时采用相应头端和远端数字传输和处理设备，实现数字电视的广播覆盖或其它多种网络增值服务。
随着数字电视传输技术的进步，采用MMDS系统进行覆盖，已在国内一些地区成功的开通，结合XXXXXX省的具体情况，只需要HFC网络投资的数十分之一就可完成XXXXXX广大农场用户的有效覆盖。
三、XXXXXX数字电视技术方案的设计
1、设计思路
（1）建立统一的数字电视服务平台，构建一个完善数字电视前端系统，配置包括卫星接收机、编解码器、复用器、加扰器、等设备在内的数字视频前端设备、CA系统、SMS系统，实现中央及各省市节目转播、卫星数字节目转播。
送入MMDS发射机进行无线覆盖，用户通过天线接收。
（2）数字电视无线覆盖必须要采用价廉、可靠的条件接收系统，才能确保系统投入产出的良性循环。
使用条件接收系统对节目加扰加密控制。
各地区可通过同一套条件接收系统加扰加密当地的自办节目，也可采用独立的条件接收系统。
各地区的独立前端可通过统一的（或独立的）用户管理系统实现分级管理及控制。
2、设计原则
先进性：
采用符合当今技术发展潮流的数字电视技术和设备，并不断完善更新，保证系统满足本地区数字电视业务三至五年发展的需求。
标准性：
系统的各项技术和设备均符合国家和广电局总局技术标准。
可靠性：
关键设备在系统中具备冗余配置，系统具备有故障自动监测，自动恢复能力，保障数字电视播出信号不中断，系统中重要的数据具有备份，防止数据丢失。
安全性：
接入的实时信号全部进行监控。
采用安全及可靠的CA系统，能做到“一机一卡”、“IC卡加机顶盒硬件”，使播出信号的破解没有了经济价值。
系统管理采用密码授权操作，防止数据非法访问、修改和删除。
外部接入的数据都通过专网，先接入防火墙，完全杜绝非法侵入。
灵活性：
系统软、硬件按模块化设计。
系统中所有设备按功能类别连接成网络，配置可大可小，能够根据运营需要、业务和用户数量的变化作出设备调整。
实用性：
系统应充分考虑农村无线覆盖主要内容是数字电视的传播和CA系统的采用，在此基础上尽可能的实现低成本，以适应市场的实际需求。
3、遵循标准
◇GY/T198-2003《有线数字电视广播QAM调制器技术要求和测量方法》
◇GY/T170-2001《有线数字电视广播信道编码与调制规范》
◇GY/T106-1999《有线电视广播系统技术规范》
◇GY/Z174-2001《数字电视广播业务信息规范》
◇GY/Z175-2001《数字电视广播条件接收系统规范》
◇GY/T161-2000 《数字电视附属数据空间内数字音频和辅助数据的传输规范》
◇GY/T163-2000《数字电视附属数据空间内时间码和控制码的传输格式》
◇GB/T17975.1-2000《信息技术运动图像及其伴音信号的通用编码第1部分系统》
◇GB/T17975.2-2000《信息技术运动图像及其伴音信号的通用编码第2部分视频》
◇GB/T17975.3-2001《信息技术运动图像及其伴音信号的通用编码第3部分音频》
◇GB/T17881-1999《广播电视光缆干线同步数字体系（SDH）传输接口技术规范》
◇ISO/IEC13818《MPEG-2运动图像及其伴音信号的通用编码》
◇EN300428《DVB系统中的服务信息（SI）规范（DVB-SI）》
◇EN300429《DVB系统中的帧结构、信道编码和调制（DVB-C）》
◇EN301192《数据广播的DVB规范（DVB-DATA）》
◇TR101202《DVB数据广播执行指南（DVB-DATA）》
◇TS101197-1《DVB系统中同密（SimulCrypt）的技术规范（DVB-SIM）》
◇ETR211《DVB业务信息（SI）的使用和执行指南（DVB-SI）》
◇ETS300707《电子节目指南-使用电子数据传送电视指南草案（DVB-EPG）》
◇ETS300813《与PDH网络的DVB接口（DVB-PDH）》
◇ETS300814《与SDH网络的DVB接口（DVB-SDH）》
◇TR101200《DVB技术规范和标准使用指南（DVB-COOK）》
◇TR101288《电视系统中电子节目指南的实际编码（DVB-EPG）》
四、具体方案
九十年代初期，数字广播领域便已提出利用数字压缩技术和数字调制技术进行有线电视信号传输，以扩大系统的节目传送容量、提高信号传输质量，并以此为基础开展多种付费电视业务。
在一般情况下，系统的数据传输率和数据的可靠性之间需要进行折衷考虑。
1、数字前端部分方案确定
根据上述设计原则再加上实际情况，在搭建30套节目的数字电视前端，具体方案如下：
（1）信道编码方式确定：
考虑到无线传输实际应用所面临的问题，一般地调制方式首选QPSK方式，采用QPSK具有较好的抗干扰特性，更适宜于无线传输，用户接收门限更低，用户接收终端成本更低，利于开展用户。
QPSK方式是国际权威标准化组织DVB推荐的数字电视无线传输的主流调制方式。
通过QPSK调制器将数字电视TS流变换为中频信号，然后将中频信号一路可通过上变频器变换在符合发射要求的频点传输数字电视信号。
（2）信源编码方式确定:
1）节目源：
由于采用QPSK方式传输,所以带宽利用率不高,而卫星节目本身码流较高,如果直接使用,那在一定的带宽内所能传输的节目就比较少.所以就要对信号源的码流进行调节,我们建议使用超级编码器对信源进行处理.将所有需要传输的卫星信号通过数字卫星接收机输出AV信号和自办节目AV信号直接接入超级编码器。
然后把每套节目的码流调整在2-3Mbps左右,QPSK调制器多采用20-30Mbaud、RS（204，188）、5/6卷积码、一个包的有效传输码率为27.5×2×5/6×188/204bps=42.2Mbps。
占用频率带宽27.5*1.3（1.35）=36MHz.设置每套节目2.5Mbps,所以36MHz的带宽可以传输42.2/2.5=16套节目.故需要2个包传输30套节目,占用36*2=72MHz带宽,需要申请9－10个频点。
2）复用系统：
复用器可以说是信道系统的核心部分，主要是进行节目的选取、组合、以及各种统筹分配工作，相当于基于PID技术的交换机。
首先将需要在同一个频点输出的节目信号（SPTS或者MPTS）输入同一个复用器中，然后在复用器中选取相应的节目，并且按照网络规划将节目的PSI/SI信息进行重整。
最终复用器将所有选取节目进行复用，产生适合于前端网络传送的TS流信号，通过ASI口输出，供调制设备使用。
3）加扰授权及管理系统（CA&SMS）：
为保障运营商利益，必须对节目进行加密操作，这就需要有相应的CA接口设备以及CA系统的协同配合。
复用器输出的信号，进入CA接口设备后（独立加扰器），该设备将与CA系统协调工作，将节目码流进行解复用、加扰、插入相应的解密信息（ECM）、授权信息（EMM），然后重新将码流复用产生加扰TS，通过ASI接口输出。
供调制设备使用。
采用IC卡授权方式管理，具体见后面对加扰机以及机顶盒的介绍。
（具体见后CA的的详细介绍）
三、泰立数字产品测试指标
1、编码与复用的PQR测试
采用TEKPQA200图象质量分析仪发送五个不同的MEPG-2标准测试序列，对选送的多个样本进行比对测试，检查样本对序列的损伤程度，同时变换不同的压缩率和码率，考核设备的适应性以找出最佳的设备。
测试结果表明样本之间有明显的差异，为我们的选型提供了有利的证据。
PQR测试图例见下图：
PQR测试结果图（各序列均值统计）
（1）标准一致性测试：
序号
NO.
检测项目
Testpartameters
单位
Unit
技术要求
Specifications
检测结果
TestResults
1#
2#
1
PAT表
必有
有
有
2
PMT表
必有
有
有
3
CAT表
4
NIT表
有
有
5
SDT表
有
有
6
EIT表
7
TDT表
8
PCR抖动
ns
±500
±74
±74
（2）复用器ASI输入接口指标
序号
NO.
检测项目
TestParameters
单位
Unit
技术要求
Specifications
测试结果
1#
2#
1
输入幅度
mV
200～880
200～1200
200～1200
ASI输入接口指标
（2）复用器ASI输出接口指标
序号
NO.
检测项目
TestPartameters
单位
Unit
技术要求
Specifications
测试结果
1#
2#
1
输出幅度
mV
800±80
860
847
2
上升时间
（20%±80%）
ps
≤1200
1018
1127
3
下降时间
（20%～80%）
ps
≤1200
986
1046
4
确定性抖动
%
≤10
7.0
7.1
5
上升过冲
%
9.1
8.9
6
下降过冲
%
7.1
6.8
（3）码流检测
第一级错误无错误
第二级错误无错误
第三级错误无错误
（5）功能检测
序号
NO.
检测项目
TestParameters
单位
Unit
检测结果
TestResults
1#
1#
1
输入SPI
路
无
无
2
输入ASI
路
8
8
3
输入信号格式
188/204
18/204
4
输入比特率
Mbps
1.5～216
1.5～216
5
输出SPI
路
无
无
6
输出ASI
路
2
2
7
输出信号格式
188或204可选
188或204可选
8
输出比特率
Mbps
2～100
2～100
9
复用器类型
再复用器
再复用器
10
PID是否可以修改
可以修改
可以修改
11
PCR-PID
12
是否具有输入/输出状态指示
有
有
13
是否支持码流再复用
是
是
14
PCR校正
有
有
15
是否支持开机自动调用存储内容
有
有
16
接口兼容性
符合ASI标准
符合ASI标准
17
输出的18/204字节TS流和204字节R/S纠错编码TS流工作是否正常
不能支持204
字节RS编码
不能支持204
字节RS编码
18
控制接口
RJ45
RJ45
2、编码器码流分析仪测试
（1）基本信息
（2）缓冲区分析
（3）带宽信息
（3）PCR分析
（4）语法分析
四、条件接收系统（CA系统）
1、技术特点
●符合DVB标准，采用硬件加软件的高保密方式实现CA。
●加扰器对复接器输出的DVBTS流按多种加密算法加扰。
●控制服务器按照CAS软件管理进行加扰，一台控制服务器通过TCP/IP接口可控制多台加扰器
●用户服务器软件SMS实行人机对话，用户信息进行管理，
●提供控制服务器所需信息。
2、CA系统组成
注：
加扰机资料具体见后产品介绍
3、SMS软件
数字电视用户管理系统（Subscriber Management System）是指采用数字技术、网络技术，对用户订购数字电视产品进行服务的运营管理信息系统。
SMS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，CAS据此实现对用户收看数字电视节目的控制。
●SMS软件系统数据库
●SMS综合业务管理功能模块
●网络管理
自动远程登陆应用服务器，连接数据库
自动数据异地备份
自动平衡服务器负载，动态分配客户端连接
网络容错处理
●用户管理
个人用户管理：
用户的开户、收费、暂停、恢复、删除、权限更改等操作
用户资料管理：
用户资料的简单查询、分类查询统计、个人资金帐户情况、资料修改等
集团管理：
集团注册，集团资金帐户情况，集团统一交费、集团收视暂停、恢复、删除
IC卡管理：
IC卡发行、补卡等
用户状态巡检：
服务器端自动巡检程序每日自动巡检、客户端提示手动巡检
●计费管理
运营商按照用户级别进行费率设置
运营商可以自主设置线性收费折扣
●报表管理
个人用户、集团交费收据打印
营业日、月、年统计报表
集团用户收费统计报表
个人用户收费统计报表
●系统配置管理
用户级别设置
区域划分设置
系统参数设置
操作员权限管理
操作员增删管理
五、泰立数字产品简介
1、TL2012C超级编码器
（1）系统组成及工作原理
系统组成
MPEG-2超级视频压缩编码器组成框图如下：
图MPEG-2多路视频编码器组成框图
（2）工作原理
MPEG-2视频压缩编码器构成如上图所示，它由音视频接口处理、音视频编码、节目流复用、数据输出和控制处理器等模块组成。
视音频接口处理
视音频接口处理模块是将模拟视频和音频输入信号转换为数字格式输入至编码模块。
其中，视频接口支持电视广播中的常用信号源，包括模拟复合信号、数字视频信号和数字音频信号，并支持PAL和NTSC制式；音频接口支持一路模拟立体声或两路单声道模拟音频。
视音频编码
视频编码采用MPEG-2实时压缩编码芯片，将视频接口输出的数字化视频数据按照MPEG-2压缩算法进行编码，编码后的视频基本流（ES，ElementaryStream）送往视频打包器，打包后的视频PES流（PacketizedElementaryStream）送往节目复用器。
压缩编码过程按MPEG-2主级主类（MP@ML），最高码率为7Mbps。
音频编码由专用音频编码软件将音频接口输入的模拟音频信号按MPEG的第I层和第II层标准进行编码，得到的音频基本流送往音频打包器，打包后的音频PES流送往节目复用器。
节目流复用
MPEG-2系统复用可分为两个层次：
节目级复用和系统级复用。
节目级复用指从各ES流到单路节目TS流的复用，系统级复用指多路节目TS流间的复用，这两级复用所生成的都是标准的MPEG-2的TS码流。
在编码器中的复用是节目级复用。
节目复用器将视音频编码后的比特流复合成单路节目传输流（SPTS）。
编码模式
CBR：
是固定码流，这种方式在压缩时码流大小始终不变。
VBR：
是可变码流，这种方式在压缩时会根据画面的变化调整码流的大小。
通道3和通道4编码控制
通道3和通道4可以工作在以下两种模式：
动态编码：
在系统总的输出码率固定的情况下，会根据系统内部缓冲器的大小动态调整通道3和通道4的视频编码码率,以保证输出的码流不出现误码。
固定编码：
在系统总的输出码率固定的情况下，不会根据系统内部缓冲器的大小动态调整通道3和通道4的编码码率；要想输出码流不出现误码，只有和理的增大系统输出码流。
数据输出接口
将复接后的TS传输流进行处理后，输出符合DVB标准的ASI数字接口。
主要特点
●符合MPEG-2标准
●支持视频VBR和CBR编码
●支持超低MPEG-2视频压缩编码和MPEG-4编码
●视频编码码率：
1～7Mbps
●支持运动图像的动态码流控制（第3通道和第四通道）
●支持MPEG-2传输流复用
●产生PSI/SI信息
●有四路独立视音频输入接口
●有四路独立视音频编码
●可单独输出1～4路立体声复用码流（TS流）
●多种视音频码流组合工作方式
●多节目复用输出TS流
●液晶显示，操作方便灵活；
●可远程控制
（3）技术规格
视频接口特性
复合视频信号
视频格式：
NTSC（525/60），PAL（625/50）可选择
连接器：
BNC
阻抗：
75Ω，不平衡
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