ITUR BO1724建议书 交互式卫星广播系统电视声音和数据.docx

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ITURBO1724建议书交互式卫星广播系统电视声音和数据

ITU-RBO.1724建议书

交互式卫星广播系统（电视、声音和数据）

（ITU-R26/6号研究课题）

（2005）

范围

本建议书旨在应用地球同步卫星系统的卫星回传信道在工作中采用关于数字广播卫星业务（BSS）的ITU-RBO.1211建议书述及系统时，对于ITU-R26/6号研究课题内的交互式卫星广播系统（电视、声音和数据）做出规范。

本主题中建议两个系统。

第一个系统是欧洲电信标准学会（ETSI）标准ETSIEN301790V1.3.1，也即DVB-RCS。

第二个系统是电信工业协会（TIA）标准TIA1008。

这些技术规范的定标文本在URL中提供，它们的概要说明在其附件内给出。

国际电联无线电通信全会，

考虑到

a）数字广播技术的重大进展已实现数字广播卫星业务的运行；

b）ITU-R已制定在11/12GHz频率范围内工作的数字多节目电视系统用的建议书（ITU-RBO.1211建议书和ITU-RBO.1516建议书）；

c）与不同广播媒体中的其他回传信道解决方法确保最大的共通性和兼容性，十分重要；

d）已认知交互性是广播业务的一项所需性能，其需求的合适系统正由ITU-R16/6号研究课题解决中，并且ITU-R26/6号研究课题要解决供公众接收广播的措施；

e）交互业务的交互信道系统应确保可接入下行链路服务区内的所有终端；

f）基于卫星的交互信道解决方法应与个体接收系统和集体接收系统（SMATV）兼容；

g）现有的回传信道可使各广播实体有可能提供交互式广播业务；

h）需要确定用于卫星广播业务与其他广播媒体之间相互连接的接口；

j）ITU-R已批准ITU-RBT.1369建议书—开展交互式电视业务中备供全世界普通家庭系统用的基本原则；

k）ITU-R已批准ITU-RBT.1434建议书—交互系统用的网络不相关协议；

l）国际电联已制定应用公众交换电话网/综合业务数字网（PSTN/ISDN）、移动电话系统、有线系统和微波链路等的交互信道方面的建议书，

建议

1当应用地球同步卫星系统的卫星回传信道在工作中采用关于数字BSS的ITU-RBO.1211建议书述及的系统时，可应用下面的两个标准：

欧洲电信标准学会（ETSI）标准ETSIEN301790V1.3.1（2003-03）：

http:

//www.itu.int/ITU-R/study-groups/

rsg6/etsi/index.html，或是

电信工业协会（TIA）标准TIA-1008：

http:

//www.tiaonline.org。

2这两个标准的概要说明在附件1和2内给出，它们的比较如下面的表1所列，可用来帮助各主管部门选择合适的标准以满足各自的需求。

表1

ETSIEN301790V1.3.1与TIA-1008的比较表

项目

ETSIEN301790

TIA-1008

广播信道

ITU-RBO.1211建议书

ITU-RBO.1211建议书

回传信道调制

QPSK

CE-OQPSK

回传信道编码

维特比/里德—所罗门，编码率1/2、2/3、3/4；或turbo码，编码率1/3、2/5、1/2、2/3、3/4、4/5、6/7

维特比，编码率1/2；或turbo编码，编码率1/2

回传信道数据率

无限制

64、128、256kS/s

回传信道间隔（最小）

1.35´符号率

1.25´符号率

回传信道突发大小

规定为1、2个维特比长度；或者，4个ATM信元；或者，1.2´N：

N=1–12个MPEG2信元

时隙Aloha方式—固定长度突发（可定义），动态流—可变长度突发，从规定的最小值到整个帧长

回传信道

媒体访问控制方法

TDMA/FDMA带宽、传输速率、编码率和业务流时隙长度均可逐时隙地固定或动态变化。

可在逐时隙基础上实施跳频

TDMA/FDMA（上行方向上有请求时指配频率）—可在逐帧基础上跳频

回传信道突发ARQ协议否？

是，按照MEPG上的IP协议

是，选择性地重发数据

回传信道带宽管理

连续的速率动态变化能力，基于速率的动态能力，基于容量的动态能力，自由能力指配

时隙Aloha方式，可规定释放延时长度的动态流，上行方向的服务质量，恒定比特率

CE-OQPSK：

恒定包络的偏置正交移相键控

IP：

网际协议

MPEG：

运动图像专家组

附件1

ETSI标准EN301790V1.3.1概要说明

页

1引言4

2卫星交互网络参考模型4

2.1协议栈模型4

2.2系统模型4

2.3卫星交互网络参考模型5

3正向链路6

4回传链路基带物理层技术规范和多址定义7

4.1RCST同步7

4.1.1定时控制7

4.1.2载波同步7

4.1.3突发同步8

4.1.4符号时钟同步8

4.2突发格式8

4.2.1TRF突发格式8

4.2.2同步（SYNC）和捕获（ACQ）突发格式9

4.3调制10

4.4MAC信息10

5协议栈11

6能力请求类别13

6.1连续速率指配（CRA）13

6.2基于速率的动态能力（RBDC）13

6.3基于容量的动态能力（VBDC）13

6.4基于绝对容量的动态能力（AVBDC）13

6.5自由能力指配（FCA）13

7多址14

7.1MF-TDMA14

8安全性、鉴别、加密14

1引言

本附件给出交互信道配置的技术规范，以供具有固定回传信道卫星终端（RCST）的GSO卫星交互网络应用。

该技术规范有助于国内环境中的个体或集体接收装置（例如，SMATV）应用RCST。

它又支持此类终端与家庭内的数据网连接。

该技术规范适用于分配给GSO卫星业务的全部频带。

2卫星交互网络参考模型

2.1协议栈模型

对于具有回传信道的终端用户提供广播支持的交互业务，其简单的通信模型包含下面的分层：

物理层：

其中规定了全部物理（电）传输参数；

传输层：

定义了全部相关的数据结构和通信协议，如数据容器等。

应用层：

包含交互的应用程序软件和运行环境（例如，家庭购物应用程序、脚本解释程序等）。

采用OSI分层的简化模型，以便于对这些分层制定技术规范。

图1示出简化模型的分层，并标识某些关键参数。

图1

通用系统参考模型的分层结构

当前的文本只涉及与卫星交互网络相关的内容方面。

2.2系统模型

图2示出在数字视频广播（DVB）的交互业务内应用的系统模型。

系统模型中，在服务提供商与用户之间建立两个信道：

—广播信道：

从服务提供商到用户建立的单向宽带广播信道，包括视频、音频和数据。

它可包括正向交互通路。

—交互信道：

在服务提供商与用户之间建立的、用于交互目的的双向交互信道。

它由两个通路构成：

—回传交互通路（回传信道）：

从用户到服务提供商。

用于向服务提供商提供请求、回答问题或传输数据。

—正向交互通路：

从服务提供商到用户。

用于服务提供商向用户提供信息，以及提供交互业务方面任何其他所需的通信。

它可嵌入广播信道内。

某些简单的实施装置中可能不需要该信道，利用广播信道作为对用户传输数据的载体。

RCST由网络接口单元（包含广播接口模块和交互接口模块）和机顶单元组成。

RCST对广播信道和交互信道两者提供接口。

RCST与交互网络之间的接口通过交互接口模块实现。

图2

交互系统的通用系统参考模型

2.3卫星交互网络参考模型

总体的卫星交互网络如图3所示，其中可运行有大量RCST，参考模型包含下面的功能框：

—网络控制中心（NCC）：

NCC提供监测和控制功能。

它产生控制和定时信号，以供由一个或几个馈源站对其传输信息的卫星交互网络工作使用。

—通信量网关（TG）：

TG接收RCST回传信号，提供记账功能、交互业务和/或提供与外部公共服务提供商、专用服务提供商和私用服务提供商的连接（例如，数据库、按次付费的电视或视频源、软件下载、远程购物、远程银行、金融业务、证券市场接入、交互游戏等），以及提供与网络的连接（例如，互联网、ISDN、PSTN等）。

—馈源：

馈源传输正向链路信号，它是标准的卫星数字视频广播（DVB-S）上行链路，在其中复用有供卫星交互网络工作所需的用户数据和/或控制与定时信号。

图3

卫星交互网络参考模型

正向链路携载从NCC和用户通信量到RCST的信令。

从NCC到RCST的、运行回传链路系统所必需的信令，在下面称为“正向链路信令”。

用户通信量和正向链路信令两者可携载于不同的正向链路信号中。

取决于RCST上存在的正向链路接收机的数目，可以有若干个RCST配置。

3正向链路

RCST应能接收符合ETSI标准EN300421、TR101202、ETS300802、EN300468、EN301192和ETR154的数字信号。

4回传链路基带物理层技术规范和多址定义

本节给出基带物理层的技术规范。

图4表示在RCST发射机一侧从串行信息比特流的突发格式化到反映数字—模拟变换的调制所实施的通用数字信号处理。

下面各小节将说明由每个子项实施的信号处理。

图4

RCST回传链路基带信号处理方框图

4.1RCST同步

4.1.1定时控制

RCST的同步是卫星交互网络的一个重要性能。

对RCST施加同步约束以得到在用户与最大吞吐量之间干扰最小的高效TDMA系统，尽管如果NCC对RCST载波频率实现诸如卫星频率平移误差补偿和共模多普勒补偿处理时，也能够使干扰最小化。

对此，同步方法是基于在正向链路信令内包含如下的信息：

—网络时钟基准（NCR）；

—DVB/MPEG-2传送流（TS）专用段内的信令。

在携载正向链路信令的MPEG-2TS流内，对NCR分配以一个特定的PID。

NCR分配依照ISO/IEC13818-1内规定的、通常可从MPEG视频编码器中得到的PCR分配机制，而这里的NCR是从NCC基准时钟中得到的。

NCR基准时钟的精度为5 ppm或更好些。

4.1.2载波同步

携载正向链路信令的MPEG-2TS流内包含有NCR信息，它对RCST提供27MHz标准的NCC基准时钟。

像在MPEG解码器中对MPEG-2传输流（MPEG-2TS流）实施处理那样，RCST从接收的NCR信息中重建基准时钟。

然后，RCST做出比较以确定出对RCST上变频本机振荡器进行控制的本机基准时钟与从接收的NCR信息中恢复的基准时钟之间的偏差。

由此，按照该时钟偏差补偿载波频率。

该本机载波同步给出一种方式，用以将网络上所有RCST的传输频率调整到几乎相同的频率上。

归一化的载波频率精度应优于10–8（均方根值）。

4.1.3突发同步

RCST通过检查正向链路信令来检索由信令传输的突发信号的中心频率、开始时间和持续时间。

回传链路上各RCST之间的争用如本技术规范中说明的那样予以解决。

按照在正向链路信令中接收的突发时间规划（BTP）传输各个突发。

对于BTP的表达，是依据超帧的中心频率和绝对开始时间（在NCR计数器值中给出）及突发分配所关联的频率和时间偏差并连同关于时隙特性的描述。

超帧总是在RCST本机NCR计数器的一个给定值上开始，该值起到一种基准的作用，用于超帧内全部突发的分配。

为做到与网络同步，RCST除了重建基准时钟之外，还重建NCC基准时钟的绝对值。

RCST将重建值与BTP给定的NCR值进行比较。

当这两个值相等时，便得到计数时隙的时间基准。

突发同步精度预期在符号周期的50％之内，分辨率为1个NCR计数时间间隔。

突发同步精度决定于发射机输出端上计划的突发开始时间与实际的突发开始时间之间最坏场合下的偏离。

计划的突发开始时间是当理想的重建NCR值等于该突发在BTP中写入数值的时间点时。

理想的重建NCR定义为在理想的无延时的DVB-S接收机输出端上观察到的基准时钟。

如果需要达到规范的精度，可由RCST做出接收机的延时补偿。

4.1.4符号时钟同步

发射机的符号时钟应锁定在基于NCR的时钟上，以避免相对于NCC基准时钟的时间漂移。

RCST不需补偿符号时钟的多普勒效应。

符号时钟精度预期为在时隙组成表（TCT）中的标称符号率值的20 ppm之内。

符号时钟速率具有短时的稳定性，它限制任何符号的时间误差处在一个突发到1/20符号时长之内。

4.2突发格式

有4种突发类型：

通信量（TRF）、捕获（ACQ）、同步（SYNC）和公共信令信道（CSC）。

这些突发格式在下面说明。

4.2.1TRF突发格式

TRF突发用于携载从RCST到网关的有用数据。

携载异步转移模式（ATM）信元或MPEG-2TS流包的两种通信量突发类型在下面定义。

通常，TRF后面跟随一段保护时间，借以减小传输功率和补偿时间偏差。

4.2.1.1ATMTRF突发

ATM通信量突发的有效负载由Natm个每个长度为53字节的ATM信元再加上可选的Np,atm个字节的前缀组成。

各ATM信元依从ATM信元的结构，但不必需支持ATM的业务分级。

ATMTRF突发的组成描述见图5。

图5

ATMTRF突发的组成

4.2.1.2可选的MPEG-2TS流TRF突发

在MPEG-2TS流包为基本容器的场合下，一个突发包含Nmpeg个、每个长188字节、串接的MPEG-2TS包。

突发由若干个信道编码框组成，MPEG-2TSTRF突发的组成见图6。

从TCT的time_slot_duration字段中减去其他字段的时间期后，RCST能够减少TRF时隙内MPEG-2包的数目。

MPEG-2TSTRF突发的传输是可选的。

RCST将通知NCC，它支持CSC突发中的该机制。

图6

携载MPEG-2TS流包的可选TRF突发的组成

4.2.2同步（SYNC）和捕获（ACQ）突发格式

在登录时和登录后，要求SYNC和ACQ突发精确地确定RCST突发传输的位置。

如下一节中的规定，为此目的（SYNC和ACQ），规定两种独立的突发类型。

4.2.2.1同步（SYNC）突发格式

为了对系统保持同步和发送控制信息，SYNC突发由RCST应用。

SYNC突发由用于突发检测的前置码和可选的Np,sync字节卫星访问控制（SAC）字段组成，并带有合适的误差控制编码。

像TRF那样，通常，SYNC后面有一段保护时间，以降低传输功率和补偿时间偏差。

图7示出SYNC突发的组成。

SYNC突发中使用的数据量取决于NCC的能力。

注1—SYNC突发能应用于争用模式中。

图7

SYNC突发的组成

4.3调制

信号应采用QPSK调制，并带有基带成形。

4.4MAC信息

下面说明的全部方法能由RCST应用于能力请求和MAC信息。

在一个卫星交互网络内，可使用一种或多种方法。

对于具体实施，在登录时刻由登录的初始描述符配置各RCST，该描述符在终端通知信息（TIM）中传输。

附加于ATMTRF突发上的SYNC和可选前缀中，包含有由RCST加入的信令信息组成的SAC字段，用以对会话提出能力请求或其他附加的MAC信息请求。

如图8中所规定的，SAC由各可选的子字段组成。

图8

SAC字段的组成

VBDC：

基于容量的动态能力

RBDC：

基于速率的动态能力

AVBDC：

绝对VBDC

5协议栈

回传链路中，协议栈是基于映射至TDMA突发上的ATM信元或可选的MPEG-2TS包。

对于IP数据报的传输，回传链路中应用的协议栈如下：

—基于ATM的回传链路：

IP/AAL5/ATM；

—可选的MPEG回传链路：

由MPEG-2传输流封装的多协议。

正向链路中，协议栈基于DVB/MPEG-2TS标准（见TR101154）。

对于IP数据报的传输，正向链路上应用的协议栈如下：

—MPEG-2传输流中的多协议封装；

—在流水化数据模式中为可选的IP/AAL5/ATM/MPEGTS，以使得再生卫星系统中能做到直接的端到端通信。

图9和图10分别示出用于通信量和信令的协议栈例子。

图9

RCST类型A中用户通信量用的协议栈例子

（IP/AAL5/ATM/MPEG-2/DVBS在正向链路中是可选的）

图10

信令用协议栈

DULM：

数据单元标记方法

6能力请求类别

时隙分配处理可支持5种能力类别：

—连续速率指配（CRA）；

—基于速率的动态能力（RBDC）；

—基于容量的动态能力（VBDC）；

—基于绝对容量的动态能力（AVBDC）；

—自由能力指配（FCA）。

6.1连续速率指配（CRA）

需要时，CRA的速率能力是对每一个超帧都应完全提供的。

在RCST与NCC之间直接协商此种能力。

6.2基于速率的动态能力（RBDC）

RBDC是RCST动态请求的速率能力。

根据由RCST向NCC提出的明确请求，应提供以RBDC能力，此类请求是绝对的（也即对应于当前请求的全速率）。

每个RBDC请求应不理会同一RCST来的先前的RBDC请求，并应受到RCST与NCC之间直接协商的最大速率的限制。

为防止终端异常地引起空挂的能力指配，NCC从给定终端上接收到的末一个RBDC请求于超时时间后应自动终止，默认的超时时间长度为2个超帧，此种自动终止使RBDC设定到零速率上。

超时可由第8.4.2节中的可选机制配置于1-15超帧之间（如果设定为0超帧，则超时机制不起作用）。

CRA和RBDC可以组合应用，由CRA对每一超帧提供固定的最小能力，除最小能力之外，由RBDC给出动态变化分量。

6.3基于容量的动态能力（VBDC）

VBDC是RCST动态请求的容量能力。

根据由RCST向NCC提出的明确请求，提供以VBDC能力，此类请求是绝对的（也即每个请求增加到同一RCST来的全部先前的请求上）。

每个RCST的累加总数应减去对该能力类别在每一超帧内指配的量值。

6.4基于绝对容量的动态能力（AVBDC）

AVBDC是RCST动态请求的容量能力。

根据由RCST向NCC提出的明确请求，提供以VBDC能力，此类请求是绝对的（也即该请求取代同一RCST来的先前的VBDC请求）。

当RCST感知VBDC请求可能丢失时（例如，在争用微时段的场合下），用AVBDC来代替VBDC。

6.5自由能力指配（FCA）

FCA是容量能力，它从若未指配则不被使用的能力中被指配给RCST。

此种能力指配是自动的，不涉及从RCST到NCC的任何信令。

NCC应有可能对任何RCST（无论一个或多个终端）抑制FCA能力。

由于FCA的可得性极易改变，不应将它映射到任何的通信量类别中。

在该类别内指配的能力预定作为一种额外得益的能力，可应用于能够容忍延时抖动的任何通信量内以减小延时。

7多址

多址能力为固定或动态时隙的多频时分多址（MF-TDMA）能力。

RCST应通过使用在CSC突发中出现的MF-TDMA字段来指明它们的能力。

7.1MF-TDMA

卫星接入方式为MF-TDMA方式。

MF-TDMA容许一组RCST将应用的每个载频划分成诸时隙的一群载频集合，与网关进行通信。

由NCC对每个运行的RCST分配一系列突发，每个突发用频率、带宽、开始时间和时间长度予以规定。

8安全性、鉴别、加密

安全性预定用于防护用户鉴别，包括其确切的位置、与用户来往的信令通信量、与用户来往的数据通信量以及运营商/用户抗御无合适授权和非订户对网络的使用。

可以施加3种安全等级到不同的层次上：

—正向链路中的DVB公共加扰（根据服务提供商的需要）；

—正向和回传链路中卫星交互网络内个别用户的加扰；

—IP或高层级的安全机制（可由服务提供商、内容提供商使用）。

虽然，用户/服务提供商可以在数据链路层之上应用其自己的安全系统，但人们希望，在数据链路上提供安全系统，以使得系统在卫星区段上是固有地安全的，不需依靠附加措施。

另外，由于卫星交互网络正向链路基于DVB/MPEGTS流标准，所以，可以施加DVB公共加扰机制，但并非必需的（它只不过是对整个控制流加上一个附加保护以应对非订户）。

卫星交互网络安全层级的这一概念如图11所示。

图11

卫星交互网络的安全层级（示例）

附件2

TIA标准TIA-1008概要说明

页

1引言15

2网络结构16

2.1网络段16

2.2网络接口17

2.3远程终端的特性18

2.3.1基于PC的远程终端18

2.3.2基于本身的远程终端18

2.3.3回传信道类型18

3IPoS卫星接口19

3.1IPoS协议参考模型19

3.2物理层（PHY）20

3.2.1下行卫星传输20

3.2.2上行卫星传输20

3.3数据链路层（DLL）21

3.3.1卫星链路控制子层21

3.3.2媒体访问控制子层21

3.3.3下行复用子层22

3.4网络适配层22

1引言

本附件给出交互信道配置的另一个技术规范，以供具有固定回传信道卫星终端（RCST）的GSO卫星交互网络应用。

该技术规范也有助于个体或集体接收装置（例如，SMATV）应用RCST。

它又支持此类终端与内部的数据网连接。

该技术规范适用于分配给GSO卫星业务的全部频带。

本附件中给出的解决方法是引用通过卫星的网际协议（IPoS）标准，它是由美国电信工业协会（TIA）开发的标准。

IPoS下行的载波（也即从网络集线器或广播终端到许多远程终端的广播载波）应用符合于DVB的数据格式统计复用方式，IP通信量对各远程终端的分发基于DVB多协议封装。

在下行的载波上，复用子层容许网络集线器在同一下行的载波内传输若干个通信量类型、节目或业务，并控制每个单个节目的传输。

IPoS复用子层基于数字视频广播/运动图像专家组（DVB/MPEG）的统计复用格式。

本附件给出IPoS技术规范的技术概观。

第2节说明IPoS系统的网络结构，第3节说明在远程终端与网络集线器之间卫星空中接口上采用的协议结构。

2网络结构

2.1网络段

IPoS在设计上应用于星形卫星网络，它包括3个主要网络段：

1．网络集线器段：

网络集线器段支持大量远程终端通过卫星接入互联网。

它由大的网络集线器地球站和所有通信量都流经它的相关设备组成。

2．空间段：

空间段由各个GSO卫星上弯曲路径的转发器构成，它们容许在网络集线器与远程终端之间进行双向传输。

IPoS的参数和程序一定程度上不依赖于卫星转发器所使用的基础频谱；然而，关联到射频参数的各物理要求对于每一个具体频带都是特定的。

IPoS物理层（PHY）接口的当前版本假设，应用商业卫星的IPoS业务使用的是对固定卫星业务（FSS）指定的频谱。

3．用户段：

一般地，IPoS用户段由几千个用户终端构成，它们中的每一个都能对远程站点进行宽带IP通信。

本标准中，用户终端也是指远程终端。

远程终端支持运行那些应用程序的用户主机或个人计算机（PC）。

对用户PC的这种支持大致可分类为：

—单接入点：

这里，主机和远程终端例如通过通用串行总线（USB）接口进行连接；

—用户驻地设施局域网（LAN）：

这里，远程终端可接入多个PC。

对于用户LAN，将它们认为是属于IPoS系统之外的。

图12示出IPoS结构中的最高层级部分，并标明了IPo