地市级有线数字电视网络设计方案.docx
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地市级有线数字电视网络设计方案
作者：
段小标04中广班 文章来源：
04中广班课程设计 时间：
2008-5-2611:
01:
44
1概述
参考国内开展数字电视的经验，前端卫星接收设备采用同洲公司产品，其性能稳定，在国内外广泛使用；编码器分别采用哈雷公司产品及国内汇视源公司产品；复用器及加扰板采用哈雷公司产品；调制器采用巴可公司产品；EPG发生器系统为同洲公司开发CEPG2000A系统，这是按照国家最新制定的EPG标准，结合数字电视系统的实际需求研制开发的；CA系统采用的是永新同方，用户管理系统采用的是同洲公司自主研发的BOSS-SMS系统。
1.1 总体设计思路
系统总体设计思路按照标准化和开放化的整体思路，充分考虑到系统整体的性价比及商业运营性。
1.开放式标准化设计：
对数字电视系统来说，标准性是其最基本的要求。
只有标准化，才能保证各厂商设备、系统、网管、业务的互联互通。
只有标准化，才能促进技术逐渐成熟，促进设备成本不断降低，促进网络平台的规模化拓展。
2.具有安全、可靠性：
系统具有高度安全性和可靠性，设计中考虑了关键设备的N+1备份，可以保证长时间的运行，可以有效杜绝、限制黑客非法侵入系统，保证系统安全。
3.高效可管理性和灵活性
可对业务及用户实现方便快捷的查询和管理。
系统具有高度的灵活性，能够灵活的按需求进行升级和扩充，满足系统建设不同时期的需求。
4.先进性及全面性
本系统中所选用设备具有高度先进性，有一定的扩展性。
5.实用性和适用性
本着讲求实效、保证质量、降低造价、可持续发展的原则，系统设计及设备选型考虑到某地有线网数字化发展的需要和区镇情况，力图提供最佳性价比的解决方案。
从用户的角度出发，为用户节约成本。
1.2 系统概述
为了加快某地CATV数字化的发展，充分利用CATV网络资源，提高CATV网络的整体管理与营运水平，加快某地数字化、信息化建设步伐，某地市广电集团在现有CATV-HFC网络平台的基础上，进行CADTV系统平台的建设，并逐步向全数字化过渡。
本着依据现有条件，高起点设计、循序渐进、多品种经营、可持续发展的原则，设计本系统。
按照“由准动态到动态，由单向到双向”的步骤实施，基本目标是：
建设基于广播方式的某地数字广播、电视、信息多媒体多功能综合业务平台，并基于某地市HFC网络和全市数据网，开发双向应用，拓展数字广播与电视的多媒体综合应用业务。
某地市CADTV平台建设以单向CADTV广播为主要业务，以中央台、各省市的专业节目为主要来源，共计93套电视节目，并结合双向互动业务，开展少量数据广播业务，以上业务计划占用17个物理电视频道左右。
二期建设中，数字广播电视节目数量将扩容至200套左右。
某地下辖有区、市、县，为保证全市数字电视业务的均衡发展，有线数字电视平台需要一方面为各区、县提供节目源，另一方面为其本地节目的插入及数字广播电视的播出提供手段。
2 前端设计
2.1频道规划
根据实际情况，每个物理频道使用64QAM可调制的码率大小一般为38Mbps，去除2Mbps用来传输PSI/SI信息和ECM、EMM信息等。
而每路节目的码流大约为6M左右，一般每个8MHz带宽的物理频道可传6套节目。
为保证目前业务的系统容量和新业务的添加，所提供的复用器数量至少可满足16个QAM64TS流的传输容量。
频道规划及详细配置见下表
复用器
传输流号
频道
数字
通道
节目名称
节目来源
备注
Barco01
1
DS28（634MHZ）
101
浙江一台
省SDH
SDH/ASI适配器
102
浙江二台
省SDH
103
浙江三台
省SDH
104
浙江四台
省SDH
105
浙江五台
省SDH
106
浙江六台
省SDH
107
浙江七台
省SDH
Barco02
2
Z38（570MHZ）
201
某地一台
本地编码
编码器
202
某地二台
本地编码
编码器
203
某地三台
本地编码
编码器
204
某地四台
本地编码
编码器
205
某地（备用）
本地编码
编码器
206
中央一台（备份）
本地编码
编码器
Barco03
（可选）
3
DS21（538MHZ）
301
热播剧场
温州SDH
SDH/ASI适配器
302
电视文荟
温州SDH
303
精品影院
温州SDH
304
教育
温州SDH
Barco04
4
Z41（594MHZ）
401
中央1套
亚太1AC波段
卫星接收机（接收免费节目）主备各一台。
402
中央2套
亚太1AC波段
403
中央7套
亚太1AC波段
404
中央10套
亚太1AC波段
405
中央11套
亚太1AC波段
406
中央12套
亚太1AC波段
407
中央音乐频道
亚太1AC波段
Barco05
5
Z39（578MHZ）
501
中央3套
亚太1AC波段
502
中央5套
亚太1AC波段
503
中央6套
亚太1AC波段
504
中央8套
亚太1AC波段
505
中央新闻频道
亚太1AC波段
506
中央少儿频道
亚太1AC波段
Barco06
6
Z33
（427MHZ）
601
中央4套
亚洲3SC波段
卫星接收机
主备各一台
602
中央9套
亚洲3SC波段
603
中教一套
鑫诺一号Ku波段
卫星接收机
主备各一台
604
中教二套
鑫诺一号Ku波段
605
浙江卫视
亚太1AC波段
卫星接收机
606
广东卫视
亚太1AC波段
卫星接收机
Barco07
7
DS30
（650MHZ）
701
深圳卫视
亚太1AC波段
卫星接收机
702
南方卫视
亚太1AC波段
卫星接收机
703
云南卫视
亚太1AC波段
卫星接收机
704
贵州卫视
亚太1AC波段
卫星接收机
705
内蒙古卫视
亚太1AC波段
卫星接收机
706
湖南生活频道
亚太1AC波段
卫星接收机
Barco08
8
DS31（658MHZ）
801
宁夏卫视
亚太1AC波段
卫星接收机
802
旅游卫视
亚太1AC波段
卫星接收机
803
甘肃卫视
亚太1AC波段
卫星接收机
804
重庆卫视
亚太1AC波段
卫星接收机
805
广西卫视
亚洲3SC波段
卫星接收机
806
陕西卫视
亚洲3SC波段
卫星接收机
Barco09
9
DS27（626MHZ）
901
安徽卫视
亚洲3SC波段
卫星接收机
902
江苏卫视
亚洲3SC波段
卫星接收机
903
黑龙江卫视
亚洲3SC波段
卫星接收机
904
上海东方卫视
亚洲3SC波段
卫星接收机
905
山东卫视
亚洲3SC波段
卫星接收机
906
吉林卫视
亚洲3SC波段
卫星接收机
Barco10
10
DS35（690MHZ）
1001
河南卫视
亚洲3SKu波段
卫星接收机
1002
福建东南台
亚洲3SKu波段
卫星接收机
1003
江西卫视
亚洲3SKu波段
卫星接收机
1004
辽宁卫视
亚洲3SKu波段
卫星接收机
1005
北京卫视
亚洲3SKu波段
卫星接收机
1006
山西卫视
亚洲3SKu波段
卫星接收机
Barco11
11
DS36（698MHZ）
1101
河北卫视
亚洲3SKu波段
卫星接收机
1102
天津卫视
亚洲3SKu波段
卫星接收机
1103
湖北卫视
亚洲3SKu波段
卫星接收机
1104
四川卫视
亚洲3SKu波段
卫星接收机
1105
青海卫视
亚洲3SKu波段
卫星接收机
1106
湖南卫视
亚洲3SKu波段
卫星接收机
Barco12
12
Z30
（403MHZ）
1201
阳光卫视
亚洲3SC波段
卫星接收机
1202
美亚卫视
亚洲3SC波段
卫星接收机
主备各一台
1203
TVB8
亚洲3SC波段
1204
新知台
亚洲3SC波段
1205
卫视体育
亚洲3SC波段
卫星接收机
Barco13
13
Z31
1301
凤凰中文
亚洲3SC波段
卫星接收机
主备各一台
1302
凤凰资讯
亚洲3SC波段
1303
星空卫视
亚洲3SC波段
1304
ChannelV
亚洲3SC波段
SI/EPG
数据
Barco17
17
Z32
1701
数据广播
数据广播服务器
以上节目规划表中，传输流4中的中央一、二、七、十、十一、十二台和中央音乐频道，及传输流6中的中央四台和中央九台，还有传输流13中的ChannelV、凤凰卫视中文台、凤凰卫视资讯台、星空卫视，分别采用一台CDVB5110G卫星接收机接收来自同一个卫星转发器的复合节目流。
这样可以节省卫星接收机和复用器输入模块的设备投入，但出于安全考虑可以对这几个传输流的卫星接收机采用1+1的热备份，这样可以充分和有效的保证卫星接收和转播的稳定可靠性。
拟考虑第3个传输流所在频点做为基本频点，即在此频点播发所有频点的EPG信息。
所以考虑在此频点留出5M的带宽播发EPG信息。
同时今后机顶盒升级信息均可以考虑在此频点播发。
本节目规划表中各传输流的具体节目和数量在工程具体实施的时候将根据网络公司的具体需求和各节目的码率做适当调整。
2.2到下级地区的实现方式
某地市下辖有区、市、县，为保证全市数字电视业务的均衡发展，市有线数字电视平台需要一方面为各区、市、县提供节目源，另一方面为其本地节目的插入及数字广播电视的播出提供手段。
市前端到各区、市、县的总体拓扑图如下：
市总前端播发数字电视节目，包括卫星节目、本地编码节目及干线SDH节目等。
同时可以逐步发展完善增值业务。
同时各区、县自办节目可以通过双向模拟网络将自办模拟节目传送到市总前端，经过节目数字编码后将数字信号传送到各区、市、县的HFC网或者自己增设数字电视分前端。
2.3EPG发生器
1.EPG发生器概述
EPG所需的基本信息由SI来提供，以保证机顶盒获取EPG基本信息时的兼容性。
对于个性化EPG所需的额外信息，用户可根据具体情况通过专用数据传送，EPG的上述功能所需的全部信息，都必须通过SI来获取。
为终端接收设备提供组成EPG所需要的PSI/SI信息的设备就称之为EPG发生器，它实现的功能包括：
信息采集、编辑录入、存储，节目编排，PSI/SI信息生成，与节目流复用（插入），播出控制等。
信息采集、编辑录入、存储，节目编排是为生成PSI/SI信息提供必要的数据，由于PSI/SI信息的各个表格的数据格式非常复杂，因此，需要软件系统来自动完成PSI/SI信息的组合生成和实时更新，生成好的PSI/SI信息必须利用空闲的带宽和节目流复合在一起（如通过复用器），然后一同播发出去。
使用EPG发生器，机顶盒可通过接收其产生的PSI/SI信息实现全网搜索，实现电子节目单，节目信息简介，准视频点播节目等功能。
通过EPG发生器的播发卡播发出的TS流传输，经过TS分配器分配成多路TS后再分别插入到各个复用器中。
2.EPG设备连接拓扑图
2.4条件接收系统
数字电视条件接收系统CA（ConditionalAccess）从广义上讲包含条件接收和用户管理两部分。
数字电视条件接收系统的应用，从信息论的角度看，增加了信宿（用户）收到信息的熵，从而扩大了用户选择节目的自由度；同时，信息的空间的传送（传输）和时间上的传送（存储）能够被精确控制，使得运营商能够对用户收到的信息进行准确管理。
数字电视条件接收系统一般被认为是广播电视行业打破以广告为主要收入的单一经营理念，实现多元化经营收入的技术基础和有力工具。
条件接收就是对视频、音频和数据等信息加密、传输并为合法用户接收、解密的过程。
采用某种方法将明文（可以是视频、音频和数据）变换为另一种不能被非授权者所理解的隐蔽信息的过程称为加密过程。
明文经过加密过程的变换后所得的信息称为密文。
加密变换的逆变换称为解密变换，解密变换把密文恢复成原来的明文。
一个通用的加/解密系统模型如图所示：
图 加/解密系统模型
用户端的解密部分可以是智能卡、PCMCIA卡或嵌入式系统。
在条件接收系统、节目管理系统和用户管理系统的配合下，运营商可以提供丰富多彩的节目和节目组合，并且对节目实施精确的管理。
概括地说可以有：
1.基本业务
以日、月、年为时间段，提供节目/频道的组合服务。
2.扩展业务
以按次服务为特征的节目/频道的单向点播服务或订购服务。
3.增值业务
以单向数据广播为基础的数据服务。
可以是单向互联网浏览、金融信息等。
增加回传通道后可以增加电子商务的功能。
在一个系统中为了使运营商有更大的选择用户端机顶盒供应商的权力或兼容其它运营商的用户，往往采用同密的方式。
同时对于CA系统（有条件接收系统）的选择，除了注意CA系统应该实现的常见功能外，还要注意其对二级授权（或多级授权），分级管理的支持，对和其他厂家同密实现的支持。
采用同密的方式，在存在多级运营商的体制下，为下一级运营商选择条件接收系统提供了更大的空间。
缺点是占用了一定的信道容量。
同密系统是对前端而言的，而对用户端来说，可以采用多密的方式来接收不同加扰/加密系统的运营商的节目。
所谓多密是指在用户端的机顶盒中集成完全不同的两种或两种以上的解密/解扰系统，用于接收不同前端系统的节目。
在机顶盒中公用的系统只有高频头，总线系统，视、音频解码等部分，成本较高，多采用PCMCIA卡来实现。
智能卡密钥体系和发卡体系
永新同方CAS系统构成:
2.5系统集成应注意的问题
1.干线传输节目加密后的解决方法
要实现干线加密节目的接入，首先需通过SDH适配器将DS3信号转换为ASI信号（适配器由有线台提供）；如果干线节目为加密节目，在进入复用器前应先通过同洲的CDVB5100CI专业解码器使之变为一路透明的TS流。
利用CDVB5100CI可同时指定其中的两路节目实行解扰，并可以将其他未解扰节目共同输出。
采用级联的方式又可以对剩余的未解扰的节目再次选择两路实行解扰。
假定省网信号的一个频道里有6路加扰的数字节目，这样利用3个CDVB5100CI的级联，就可以实现此路TS流全部节目的解扰。
2.省网信号解密过程
3.射频信号下传
这种情况一般发生在市级数字电视信号在下传到区、县一级时通常采用射频信号直接的传送的模式。
4.各县或镇的系统
如下所示：
将QAM调制频率设置为500MHz，然后与有线台传输的RF信号混合，进行传输。
特别提示，在CA区域发生器里，预先针对每个区县或镇单独存储一个特定的数据信息，输出的也是这个特定的信息。
所谓的特定信息，就是一个特殊的NIT表，这个表里对各个县或镇分别分配一个固定的网络号network_id，使得每个县或镇看起来都有一个自己的独立网络。
有了这个环节就可以保证每个区县或镇都有一个区分于其他县镇的特定信号，为限制机顶盒的跨区县或镇使用提供了手段。
同时机顶盒也将做一些特定处理。
智能卡在发给用户之前，事先写入与CA区域发生器里相关的配套信息。
CA在开机过程（或运行的过程中定期）对虚拟传输流里的数据进行分析和比较，一旦发现与机顶盒里保存的信息不一致的时候，就将机顶盒的程序锁死，使之无法使用。
为实现这个机制，CA厂家特定了一种新的技术手段。
允许智能卡按地区写入各自不同的序列号。
支持此功能需要增加的设备：
每个区县或镇需要增加1台QAM调制器以及一台CA附加信息发生器即可。
5.区县或镇营业网点的实现
可在各个区县或镇建立营业网点，实现IC卡的发放和授权。
利用SMS系统，通过Internet与各县镇营业网点相连。
营业网点的客户端将开户信息如用户资料、卡号、授权信息等，发送到电视台SMS服务器，然后由SMS系统将信息送给CAS，由CAS系统产生所需要的ECM、EMM的授权信息。
各营业网点可实现开户、销户、用户业务定制、收费、授权、取消授权等功能。
在实际应用过程中，对营业点是没有数量限制的，每个区县或镇可以根据自己实际情况建立一个和多个营业点，每个营业点都可以完成同样功能。
6.区县EPG问题的解决
如果各个区县不建立自己的分前端系统，则不存在EPG信息整合的问题，机顶盒用户直接接收处理市网的EPG信息就可以了。
如果区县想建立自己的前端系统，编排自己的节目，产生自己的EPG信息，那么就存在一个如何处理市干线EPG和本地自己的EPG问题。
（1）通过机顶盒来实现
这是一种不用增加任何成本的方案，对传输的EPG信息内容也没有任何形式的限制，只需对机顶盒的软件功能做一些简单的调整就可以实现。
具体做法是：
在机顶盒上对增加某地市网节目和本地节目分别进行搜索的功能选项，在搜索某地市网节目时，设置某地市网的基本频点，对某地市网的节目实行全网搜索，将节目单保存下来；对本地节目也采取同样的方法，只是基本频点和某地市网的基本频点肯定不同。
当某地市网和区县网的节目都搜索完成以后，机顶盒据此组织出统一的菜单，用户在观看节目的过程中并没有感觉有两个网的存在。
下面以一个简单的示意图来进行描述。
从机顶盒方面来理解，有两个网络系统同时存在，要通过不同的频点分别进行区分，搜索节目和播放节目按照各自网提供的信息来完成。
这样做，对机顶盒有一个要求，那就是必须具备分网搜索的功能。
（2）EPG信息直接透明播出
如果市网和本地网在物理频道上只播出当前频道的EPG信息，而不包含其他频道的EPG信息，主要是指SDT表table_id=0x42和EIT表当前/后续事件table_id=0x4E（不包括table_id=0x4F）、EIT表时间表事件table_id=0x50~0x5F（不包括table_id=0x60~6F）的情况，那么就可以将市网的EPG信息直接透明播出，本地自办的节目也只产生当前频道的EPG信息实行播出。
利用传输流协议转换器（如：
TT6010）将本地网络的频道信息同时描述到NIT表里。
对于机顶盒而言，只要符合DVB标准，都可以正确接收EPG信息，不需要做任何特殊的修改。
这种情况，在本地一定要有自己的EPG发生器，和市网的EPG发生器可以不是同一产品，但要求产生的EPG数据格式是一致的。
（3）利用EPG发生器来实现
如果某地市网和本地网在物理频道上播出EPG信息，不仅包含当前物理频道的EPG信息，同时还包含其他物理频道的EPG信息，主要是指SDT表table_id=0x42（同时包括table_id=0x46）和EIT表当前/后续事件table_id=0x4E（同时包括table_id=0x4F）、EIT表时间表事件table_id=0x50~0x5F（同时包括table_id=0x60~6F）的情况，问题就相对复杂一些，这就要求对EPG信息进行重新整合。
利用EPG发生器可以实现EPG信息的重新整合，也就是说可以将市网和本地网整合成一个网。
采用这种方法对于机顶盒没有什么特别的要求，但由于每个物理频道都要配备一个复用器，因此对区县台来讲，成本了增加许多。
实现方法说明。
干线网（省或市网）接入到EPG发生器里的ASI信号必须是干线网的EPG基本频点，也就是说在这个频点上有完整的干线网发布的EPG信息，EPG编辑器对本地的节目信息进行编辑，提供本地的EPG信息，产生的信息格式和干线网的EPG信息格式要保持一致。
EPG发生器对干线网和本地的EPG信息进行整合，也就是重新生成SDT表和EIT表，产生新的EPG信息。
接入干线网信号的复用器要对原信号中的省EPG信息实行过滤，即过滤掉原有的SDT表和EIT表。
以本地EPG发生器产生的信息（新的SDT表和EIT表）为实际的EPG内容，与节目复用后，产生MPTS进行播出。
采用这种方案要求每一个频道都配备一个复用器，其次要求EPG发生器必须能做到实时处理干线网的EPG信息，同时和本地的EPG信息进行整合复用。
3干线部分：
主干线采用10-26芯的光缆，支干线采用2-6芯的小芯数光缆。
统一选用单模光纤光缆。
光缆损耗以0.4dB/Km计算，活动接头损耗0.5dB/个，接线盒熔接点损耗忽略不计。
野外光接点基准接收电平设计为0dB。
光接收机采用高电平双模块光接收机。
最大输出可达双路116分贝，实际输出电平设计不高于112分贝，预留4分贝的余量。
光缆余量不小于百分之七，每个光结点设计芯数为两芯。
某地光缆干线走向如下图所示：
4用户分配部分
用户分配系统设计为750M系统无源电缆网。
分支线采用-9或-7物理发泡同轴电缆。
入户线采用-5物理发泡同轴电缆。
分支线串接数不超过3个，以减少中间接头，从而降低了用户故障的发生率。
用户电平设计为不低于68db。
5有线数字电视服务平台
5.1有线数字电视服务平台机构
总体结构图如下：
5.2系统拓扑图
系统拓扑图
5.3 区（乡镇）数字信号前端
区（乡镇）数字信号前端框图：
6总结
这次课程设计，理论与实践相结合，系统地分析设计了数字电视的实现、与模拟信号并存传输及分配，使我更深刻地了解掌握了由地级市到区县乡镇的有线电视网络的结构和信号传输及分配；更多地了解了有线数字电视的原理和各种处理设备的功能和使用；更具体地在心中建立了有线电视以及数字电视由前端信号产生和发送到干线传输及用户分配整个网络的框架。
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