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【摘要】随着数字电视内容的增多和业务的扩展，传统的数字电视前端在功能和扩展能力等方面面临一些问题。面对数字电视发展的迫切要求、研究和分析新一代数字电视的传输技术，构建了新一代基于IP技术的多功能、集成式数字电视前端，为广电网络多功能业务的开展提供了平台。
【关键词】数字化；IP化，数字电视；前端
【分类号】：TN949.197
一、数字化、IP化是有线电视发展的趋势
随着数字技术特别是信息技术的不断发展，人类社会己经进入了数字化、信息化时代。传统的模拟电视已经无法进一步承载有线电视用户的更加丰富多样的业务盖求，因此，需要摆脱原有的模拟电视模式，进行数字化IP化改造，为三网融合的发展及广电自身的产业运作提供了强有力的支撑，提升老百姓的收视体验，促进老百姓从看电视到用电视的转变。以IP技术承载的数字电视从节目采集、制作、传输、存储、接收等都釆用了数字技术，相对与模拟技术具有诸多优点：
1、提高频率资源利用率。基于IP层面的数字电视，可以直接利用先进的图像压缩编码技术、调制技术。大大减少了每个频道的占用带宽，在只能传输一个模拟电视频带内可以传输多套数字电视节目，基于 IP化的数字电视通信还允许小同媒体（视频、音频、数据）、不同等级（高清、标清）的信号复用在同一信道中进行传送，并可以通过IP技术进行接收、处理、传输。传输效率得到人幅提高，有效的提升业务承载容量，便于开展多种信息业务。
2、图像传输质量高，抗干扰性强。数字信号和模拟信号不同，信噪比不会在传输过程中逐步积累，通过采用数字信号纠错技术，均衡技术。可以将处理、传输过程中引入的误码或者噪声进行很大程序的纠正甚至消除，拓展了传输的距离，提高了信号抗干扰能力和图像接收的质量。此外由于数字信号不受非线性影响，可靠性强。
3、通过IP技术承载数字电视信号，可以基于统一的IP技术，和互动电视、语音通讯、互联网应用等紧密集成，实现互联互通，相互融合，扩展服务范围。目前，IP网络设备已经经过多年的发展，成熟性和可靠性得到了充分的保证。通过采用先进的数字电视IP化平台，整合视频、语音及互联网等业务，系统扩容升级方便，可扩展性、交互性强。
4、与模拟系统不同，通过数字技术对用户进行认证、授权、计费、管理，可以确保节目播出、传输、接收全过程的安全管理，大大提升信号的安全性，防止了非法信号插播，维护有线电视运营商、节口提供商、用户合法权益。
二、数字电视发展对传输平台的新要求
随着数字电视业务的发展，要求数字电视节目传输的核心系统必须具备如下新的功能。
1、每一个传输通道（或TS流）都必须具备统计复用和码率转换等功能，以便实现对传输通道的流量管理。
DVB-C的一个64QAM调制通道的码率为38Mbps。通常传输6套5Mbps的节目，同时留有一定的带宽传输其他节目信息。实际应用中，有些信源单位为了保证信号质量，采用可变码率（VBR）方式传输，码流波动在2～10Mbps之间，即使是固定码率（CBR）方式也有一定的码率波动，造成整个通道的码率波动很大。因此，核心系统必须实现智能化的通道流量管理机制，确保在传输总带宽一定的情况下，各个节目和其他信息都能可靠传输。
2、核心系统要求能把任一个输入端口的任一个节目调度至任一输出端口重新组合，以实现基于节目PID的调度。
核心系统需要完成每个节目的调度和组合，而用ASI切换矩阵统一调度只能实现基于TS流的切换，这带来信号调整组合的不便。在核心系统的处理过程中，不论是单节目流（SPTS）或多节目流都必须能实现基于PID的调度与控制，这种调度必须是任意的，没有物理的或逻辑的限制，即核心系统应该是一个基于内容的路由调度平台。
3、核心系统不仅要能提供TS流的输出，也要能提供其他输出接口，以满足多种业务的需求。
随着数字电视服务平台建设的探索与完善，一个地区性的数字电视平台必须考虑到节目覆盖与分发，同时也必须考虑到如何与提供本地化节目服务的平台连接问题。采用调制后的RF信号传输的传统方法，光电光的多级续接会造成射频指标的下降，导致接入网的用户终端的信号劣化而不可用；采用基带的TS流传输，必须要解决几百套节目如何用低成本高可靠性的方法传输，传统设备无法解决这一矛盾；而基于IP的传输方式可以较好地解决这一难题。对于数字电视系统必将要开展的VOD业务来说，基于IP技术的内容分发网络加IPQAM是实现这一业务的基本模型。
三、IP有線电视前端相较于传统有线电视前端的优势
随着数字电视系统的不断发展完善，新一代的数字电视复用设备集成了节目加扰、分析、调度、处理、保护等诸多功能，效率大大提高，一台复用器可以处理几十套甚至上百套的节目，以IP为接口的节目输入更大程度的满足三网融合的全业务承载要求。
基于IP的前端解决了传统数字电视前端系统在节目调度、码率修整、统计复用、系统备份上存在的诸多问题，通过采用MPEG OVER IP路由交换技术，省略了ASI切换矩阵，简化了M络拓扑，通过IP路由调度，可以实现独立PID、节目层、传输流层之问的节目调度，其交换范围不但包括数字电视信号（MPEG TS传输流），而且包括了来自于宽带网络的IP信号。
1、系统构成简洁。传统方案基于ASI矩阵的设备备份切换，无法实现节口备份和端口备份。相比传统前端，新型前端系统省去了庞人的ASI切换矩阵，独立加扰器，独立复用器，独立QAM等大量的设备和连接线缆，简化了网络拓扑结构。操作方便灵活，维护的成本大大降低。
2、维护方便传统方案使用了大量独立单元设备，占用机柜空间大，另外设备分离，端口相对固定，节目参数调整，频道变更等维护操作受到很大的限制。新型基于IP的一体化系统，使用开放式机箱设计，单台设备就可以完成2G节目的处理、调度、复用过程，并且具有码率修整和统计复用等多项功能，并可基于MPEG OVER IP路由交换，实现对传输流层、节目层、乃至单个PID进行调度，灵活调整和配置端口，充分的利用端口资源，省却了设备间连线，安装维护灵活快捷。
3、可靠性高传统方案需要众多的独立设备，网络结构复杂，同时也增加了节点故障可能。新型前端在节省设备节点和连线的同时，具备冗余电源、接口板，设备功能模块均可热插拔，并提供系统级、板卡级、端口级、节目级的多层备份可选策略。能过不同功能模块灵活配置组合，形成了多级别，完整的冗余方案，系统备份切换时间相较于传统平台的分钟量级缩短至5秒之内，可靠性显著提高。
4、扩展性强传统方案机箱如需新增功能或者扩展网络容量，往往需要再次购买设备，并针对系统进行较大幅度调整，这样一来存在兼容性问题，二来也提高了维护的复杂度，带来故障隐患。新型前端可通过板卡或者模块热插拔甚至软件功能升级达到功能扩展或者系统容量增加目的，很容易实现功能扩展。
5、功能优异新型系统是综合视频多媒体路由平台并充分考虑了数据业务扩展和IP网络的方向性升级。为未来网络的扩展提供了便利，既可以利用QAM调制器把信号调制后送往千家万户，也可以通过IP骨干网络将基带信号传送至分前端，或者传送至媒资平台、流媒体平台、NVOD平台、互动平台等等。
四、结束语
基于IP的有线电视前端实现了广播电视网络和IP网络之间的完美融合，在网络层上实现互联互通，在业务层上互相渗透，技术层上趋向一致，为广电网络将广播业务、互动点播业务、数据通信业务之间相互融合，统一部署提供了一个新的机遇，方便了人民群众享受到个性化、专业化、多样化的广播电视和信息服务。
参考文献：
[1]王宇峰. 基于IP路电软交换技术的新一代数字电视前端平台[J]. 有线电视技术，2007，05：81-83.
[2]肖慧娟，吴云，徐琳. 基于IP传输的数字电视前端监测方案[J]. 中国有线电视，2011，S1：432-433.
[3]徐文，尹丽娜，李涛. 基于IP的数字电视前端平台及故障分析[J]. 有线电视技术，2010，07：107-109.
【关键词】数字化；IP化，数字电视；前端
【分类号】：TN949.197
一、数字化、IP化是有线电视发展的趋势
随着数字技术特别是信息技术的不断发展，人类社会己经进入了数字化、信息化时代。传统的模拟电视已经无法进一步承载有线电视用户的更加丰富多样的业务盖求，因此，需要摆脱原有的模拟电视模式，进行数字化IP化改造，为三网融合的发展及广电自身的产业运作提供了强有力的支撑，提升老百姓的收视体验，促进老百姓从看电视到用电视的转变。以IP技术承载的数字电视从节目采集、制作、传输、存储、接收等都釆用了数字技术，相对与模拟技术具有诸多优点：
1、提高频率资源利用率。基于IP层面的数字电视，可以直接利用先进的图像压缩编码技术、调制技术。大大减少了每个频道的占用带宽，在只能传输一个模拟电视频带内可以传输多套数字电视节目，基于 IP化的数字电视通信还允许小同媒体（视频、音频、数据）、不同等级（高清、标清）的信号复用在同一信道中进行传送，并可以通过IP技术进行接收、处理、传输。传输效率得到人幅提高，有效的提升业务承载容量，便于开展多种信息业务。
2、图像传输质量高，抗干扰性强。数字信号和模拟信号不同，信噪比不会在传输过程中逐步积累，通过采用数字信号纠错技术，均衡技术。可以将处理、传输过程中引入的误码或者噪声进行很大程序的纠正甚至消除，拓展了传输的距离，提高了信号抗干扰能力和图像接收的质量。此外由于数字信号不受非线性影响，可靠性强。
3、通过IP技术承载数字电视信号，可以基于统一的IP技术，和互动电视、语音通讯、互联网应用等紧密集成，实现互联互通，相互融合，扩展服务范围。目前，IP网络设备已经经过多年的发展，成熟性和可靠性得到了充分的保证。通过采用先进的数字电视IP化平台，整合视频、语音及互联网等业务，系统扩容升级方便，可扩展性、交互性强。
4、与模拟系统不同，通过数字技术对用户进行认证、授权、计费、管理，可以确保节目播出、传输、接收全过程的安全管理，大大提升信号的安全性，防止了非法信号插播，维护有线电视运营商、节口提供商、用户合法权益。
二、数字电视发展对传输平台的新要求
随着数字电视业务的发展，要求数字电视节目传输的核心系统必须具备如下新的功能。
1、每一个传输通道（或TS流）都必须具备统计复用和码率转换等功能，以便实现对传输通道的流量管理。
DVB-C的一个64QAM调制通道的码率为38Mbps。通常传输6套5Mbps的节目，同时留有一定的带宽传输其他节目信息。实际应用中，有些信源单位为了保证信号质量，采用可变码率（VBR）方式传输，码流波动在2～10Mbps之间，即使是固定码率（CBR）方式也有一定的码率波动，造成整个通道的码率波动很大。因此，核心系统必须实现智能化的通道流量管理机制，确保在传输总带宽一定的情况下，各个节目和其他信息都能可靠传输。
2、核心系统要求能把任一个输入端口的任一个节目调度至任一输出端口重新组合，以实现基于节目PID的调度。
核心系统需要完成每个节目的调度和组合，而用ASI切换矩阵统一调度只能实现基于TS流的切换，这带来信号调整组合的不便。在核心系统的处理过程中，不论是单节目流（SPTS）或多节目流都必须能实现基于PID的调度与控制，这种调度必须是任意的，没有物理的或逻辑的限制，即核心系统应该是一个基于内容的路由调度平台。
3、核心系统不仅要能提供TS流的输出，也要能提供其他输出接口，以满足多种业务的需求。
随着数字电视服务平台建设的探索与完善，一个地区性的数字电视平台必须考虑到节目覆盖与分发，同时也必须考虑到如何与提供本地化节目服务的平台连接问题。采用调制后的RF信号传输的传统方法，光电光的多级续接会造成射频指标的下降，导致接入网的用户终端的信号劣化而不可用；采用基带的TS流传输，必须要解决几百套节目如何用低成本高可靠性的方法传输，传统设备无法解决这一矛盾；而基于IP的传输方式可以较好地解决这一难题。对于数字电视系统必将要开展的VOD业务来说，基于IP技术的内容分发网络加IPQAM是实现这一业务的基本模型。
三、IP有線电视前端相较于传统有线电视前端的优势
随着数字电视系统的不断发展完善，新一代的数字电视复用设备集成了节目加扰、分析、调度、处理、保护等诸多功能，效率大大提高，一台复用器可以处理几十套甚至上百套的节目，以IP为接口的节目输入更大程度的满足三网融合的全业务承载要求。
基于IP的前端解决了传统数字电视前端系统在节目调度、码率修整、统计复用、系统备份上存在的诸多问题，通过采用MPEG OVER IP路由交换技术，省略了ASI切换矩阵，简化了M络拓扑，通过IP路由调度，可以实现独立PID、节目层、传输流层之问的节目调度，其交换范围不但包括数字电视信号（MPEG TS传输流），而且包括了来自于宽带网络的IP信号。
1、系统构成简洁。传统方案基于ASI矩阵的设备备份切换，无法实现节口备份和端口备份。相比传统前端，新型前端系统省去了庞人的ASI切换矩阵，独立加扰器，独立复用器，独立QAM等大量的设备和连接线缆，简化了网络拓扑结构。操作方便灵活，维护的成本大大降低。
2、维护方便传统方案使用了大量独立单元设备，占用机柜空间大，另外设备分离，端口相对固定，节目参数调整，频道变更等维护操作受到很大的限制。新型基于IP的一体化系统，使用开放式机箱设计，单台设备就可以完成2G节目的处理、调度、复用过程，并且具有码率修整和统计复用等多项功能，并可基于MPEG OVER IP路由交换，实现对传输流层、节目层、乃至单个PID进行调度，灵活调整和配置端口，充分的利用端口资源，省却了设备间连线，安装维护灵活快捷。
3、可靠性高传统方案需要众多的独立设备，网络结构复杂，同时也增加了节点故障可能。新型前端在节省设备节点和连线的同时，具备冗余电源、接口板，设备功能模块均可热插拔，并提供系统级、板卡级、端口级、节目级的多层备份可选策略。能过不同功能模块灵活配置组合，形成了多级别，完整的冗余方案，系统备份切换时间相较于传统平台的分钟量级缩短至5秒之内，可靠性显著提高。
4、扩展性强传统方案机箱如需新增功能或者扩展网络容量，往往需要再次购买设备，并针对系统进行较大幅度调整，这样一来存在兼容性问题，二来也提高了维护的复杂度，带来故障隐患。新型前端可通过板卡或者模块热插拔甚至软件功能升级达到功能扩展或者系统容量增加目的，很容易实现功能扩展。
5、功能优异新型系统是综合视频多媒体路由平台并充分考虑了数据业务扩展和IP网络的方向性升级。为未来网络的扩展提供了便利，既可以利用QAM调制器把信号调制后送往千家万户，也可以通过IP骨干网络将基带信号传送至分前端，或者传送至媒资平台、流媒体平台、NVOD平台、互动平台等等。
四、结束语
基于IP的有线电视前端实现了广播电视网络和IP网络之间的完美融合，在网络层上实现互联互通，在业务层上互相渗透，技术层上趋向一致，为广电网络将广播业务、互动点播业务、数据通信业务之间相互融合，统一部署提供了一个新的机遇，方便了人民群众享受到个性化、专业化、多样化的广播电视和信息服务。
参考文献：
[1]王宇峰. 基于IP路电软交换技术的新一代数字电视前端平台[J]. 有线电视技术，2007，05：81-83.
[2]肖慧娟，吴云，徐琳. 基于IP传输的数字电视前端监测方案[J]. 中国有线电视，2011，S1：432-433.
[3]徐文，尹丽娜，李涛. 基于IP的数字电视前端平台及故障分析[J]. 有线电视技术，2010，07：107-109.