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2014技术能手竞赛有线电视部分

时间:2014-09-24


有线电视系统 1.基础理论 1.1 分贝比与电平,电平单位的换算 当需要表示系统中的一个功率(或电压)时,可利用电平来表示。系统中某一点的电平 是指该点的功率 (或电压) 对某一基准功率 (或电压) 的分贝比。 10 lg( P / P0 ) = 20 lg( U / U0 ) 已知系统中某点的电压,也可用 dBW 来表示该点的电平。例如某输入端的电压为 100mV, 则其输入功率 :P = U^2/Z = 0.1^2 /75 = 1.3 × 10^(-4) W 【75 就是 75 欧姆,75 欧姆是一 个常见的同轴电缆阻抗标准】那么它对应的电平为:10lg( 1.3 × 10^(-4) / 1 ) = -38.75dbW 0dbW=30dbm=78.75dbmv=138.75dbuv

1.2 载噪比的计算

信噪比即信噪比的分贝值为信号电平与噪声电平之差。定义为高频信号解调后所得的视频信 号功率与噪声功率之比,即 S/N=Ps / Pn,若用分贝来表示,则上式变为 (S/N)dB= 10 lg(Ps / Pn)=PsdB-Pn Db。

载噪比:载噪比定义为图像或声音载波功率与噪声功率之比。即 C/N=Pc / Pn (2-16) 用分贝来表示为 (C/N)dB=10 lg(Pc / Pn)=20 lg(Uc / Un)。 目前公认的中国电视制式标准下的载噪比和信噪比的关系 ?S/N? : = ?C/N? - 6. 4 dB。

1.3 非线性失真指标 C/CSO 和 C/CTB 的计算

我们将谐波项和差拍项所产生的频率分量落入到正常频道中的那部分产物称为三阶互调产 物,这三种产物之和我们称为组合三次差拍,简称 CTB。 直流项(低频项),二次谐波项(称二次谐波产物),差拍项(称差拍产物)我们将这 些频率分量称为二阶互调产物,把这三种产物的总和通称为组合二阶失真,简称 CSO。

交调是由三阶失真 CTB 产生的,互调在二阶 CSO 和三阶 CTB 失真都能产生。为了定量 分析这些失真对系统的影响,引入了组合三次差拍比 C/CTB 和组合二次差拍比 C/CSO 两个 参数。

①、组合三次差拍比:它为载波电平和 CTB 电平的比

C/CTB=20lg(载波电平/CTB 电平) 单位是:db

CATV 电缆网 C/CTB 大少与放大器的选料、放大器的输出电平、放大器串接级数及工作 频道数有关。

在 CATV 电缆网中,每个放大器都要产生 CTB 失真。随着信号往后

逐级传输(即放大器的级联数增加)CTB 将逐步积累,C/CTB 则逐步变坏,它与放大器 串接级数 n 是 20lgn 的关系, 即如果串接的放大器为 n 个, 那么 C/CTB 指标将下降 20lgn (db) 。

C/CTB 与所传输的频道数是 20lg(M/m)的关系,M 是系统传输的最大频道数,m 是实际 工作的频道数。即传输的频道数越少则 C/CTB 指标越高。

C/CTB 与放大器的输出电平关系是,放大器的输出电平(每个频道电平)若降低 1db, 则 C/CTB 指标将改善 2db。

在习惯上,我们常说的 CTB 就是指 C/CTB 指标。

②、组合二次差拍比:它是载波电平与 CSO 电平的比

C/CSO=20lg(载波电平/CSO 电平)单位为:db

在 CATV 电缆传输网中 C/CSO 的特点与 C/CTB 相同。 C/CSO 与放大器的输出电平关系 是:每个频道电平提高 1db,C/CSO 指标将变坏 1db。

C/CSO 与放大器串接数 n 的关系是 10lgn(db)。

C/CSO 与所传输的频道数是 10lg(M/m)的关系(其中 M 是系统传送的最大频道数,m 是 实际传送的频道数),即传输的频道数越少 C/CSO 指标越高。在习惯上,我们常说的 CSO 就是指 C/CSO 指标。

1.4 数字调制技术 1.4.1 QPSK 调制的原理,符号率,宽带计算

QPSK 又叫四相绝对相移调制,QPSK 利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一 种载波相位代表两个比特信息,故每个四进制码元又被称为双比特码元。

1.4.2 QAM 调制的原理,符号率,宽带计算

1.4.3 OFDM 调制的原理,符号率,宽带计算

1.4.4 星座图分析

1.5 数字编码技术 1.5.1 MPEG-2 编码器的编码速率

1.5.2 TS 码流的形成

1.5.3 TS 流的结构和分析

1.5.4 MPEG-4,H.264,AVS 编码器的编码速率

1.5.5 差错控制编码,线性分组码,循环码,RS 码,交织码,卷积码等信道编码原理 1.6 多路复用技术:MPEG-2 中的 PSI 信息

1.7 加扰技术 1.7.1 基本原理

1.7.2 同密加扰和多密加扰

1.8 有线数字电视的性能指标 1.8.1 数字电视频道功率

1.8.2 误码率,MER 和载噪比

2. 专业知识

2.1 有线电视模拟前端系统 2.1.1 组成结构

2.1.2 设计计算:载噪比,输出电平,非线性失真

2.2 有线电视数字前端 2.2.1 数字电视前端的组成和主要设备

2.2.2 卫星接收系统的功能和应用

2.2.3 QAM 调制器的功能和应用

2.2.4 MPEG-2 编码器的功能和应用

2.2.5 复用器的功能和应用

2.2.6 加扰器的功能和应用

2.2.7 IPQAM 的功能和应用

2.2.8 视频服务器的功能和应用

2.2.9 核心路由器的功能和应用

2.2.10 波分设备的功能和应用

2.2.11 网管系统的功能和应用

2.2.12 业务与运营支撑系统(BOSS)的功能与应用

2.2.13 监控系统的功能和应用

2.2.14 条件接收系统的功能和应用

解读星座图 如上所述,星座图主要反映数字信号在尚未误码时的噪声状态。在每一个瞬间,信号在 方框内都有一个相应的位臵,由于广义噪声影响,它会成为一个离散的小云团,由于噪声的 性质不一样,其的形状就有区别,因此我们在星座图测试时可以根据星座图的形状分析判断 数字电视系统的噪声特征和来源。

图 6 连续噪声干扰的星座图

图 7 相位噪声干扰的星座图

图 8 压缩失真的星座图

图 9 有入侵信号的星座图

图 3 是性能良好的星座图。即它的 MER 大于 32dB,各种噪声干扰都较小,是以白噪声 为主。 图 4 是具有噪声的星座图。它的噪声较大,在框内比较离散。 图 5 广义噪声的干扰。由于这种噪声是随机的,经多次取样,它在星座图方框内形成小 园形。 图 6 为连续噪声干扰。这主要来源于系统内的调制产物,外面的强烈干扰,如计算机, 广播发射信号等,这些干扰信号是连续的,它使得星座图的每个点成中心空的小园圈图形, 严重者形成一个个小园环。 图 7 为相位噪声干扰。相位噪声是表征一段时间内信号其相位不稳定情况。如振荡器是 关于信号处理(如本地震荡器),这些相位不稳定会影响在信号上,信号处理设备内的振荡 器在设计上是只会对处理的信号增加非常微小的相位噪声,然而不良的调制器或处理器可能 增加非可观的相位噪声在信号上。这时,我们可以看到一个围绕中心旋转的星座图。 图 8 为压缩失真引入的噪声干扰。由于发射系统,传输设备的放大器,其信号幅度过大 而饱和,造成非线性失真,则形成如图 8 所示的四个角落被扭曲,四边形成弓形,而不是正 常的四方形状。 图 9 为有入侵信号的星座图。一般来说,上述广义噪声它的图形大都集中在中心附近, 由于某一瞬间有入侵信号,它会较远离中心,如图 9 小园图,入侵信号偏离中心较远,也可 能跳出本框,那就产生误码了。 图 10 是 I、Q 两路电平不平衡的星座图,这与 QAM 调制器有关。 图 11 是信号相位错误引起的星座图错位,引起误码。

图 10 I Q 电平不平衡星座图

图 11 信号相位错误星座图

从上述可知,由于不同噪声使得星座图形状产生不同变化,那么我可以利用星座图来监 测数字电视信号系统噪声特征和来源。数字电视的工程师,可以根据自己的系统所测得的星 座图,找出它的规律,去判别噪声,排除隐患。可以这样说,星座图是鉴别数字电视信号质 量好坏,寻找噪声来源,排除故障非常好的工具。

2.3 有线电视网络

2.3.1 WDM 技术:基本概念,光波长区的分配,WDM 系统在传送网中的应用 WDM(Wavelength Division Multiplexing,波分复用)是利用多个激光器在单条光纤上同时发 送多束不同波长激光的技术。每个信号经过数据(文本、语音、视频等)调制后都在它独有 的色带内传输。WDM 能使电话公司和其他运营商的现有光纤基础设施容量大增。制造商已 推出了 WDM 系统,也叫 DWDM(密集波分复用)系统。DWDM 可以支持 150 多束不同波 长的光波同时传输,每束光波最高达到 10Gb/s 的数据传输率。这种系统能在一条比头发丝 还细的光缆上提供超过 1Tb/s 的数据传输率

WDM 系统在传送网中的应用

传送网面临着巨大带宽需求和网络业务调度等压力,2000 年传送网络的热点是:长途

干线大规模应用 DWDM 系统,从而提供更多的带宽、降低中继成本;在大容量市话网络中 规

模应用 STM-64 和 STM-16 系统,支持业务的灵活调度。

1.WDM 在长途干线传输网中的应用

与由分插复用器(ADM)和中继器构建的传统 SDH 长途干线网相比,DWDM 系统由于采用

具有多波长放大能力的接饵光纤放大器技术,从而降低了长途干线网的中继成本,获得了

广泛应用。在长途干线传输网中,DWDM 负责解决业务的长距离传送,SDH 负责解决业务 的调

度、上下和保护。根据目前长途干线网建设和维护中对 DWDM 的要求,总结出以下几个要 点:

①在长途干线网中,中继设备数量大为减少,具有统一管理 DWDM 和 SDH 设备能力的网管

系统可降低网管系统的投资,简化维护工作。

②长途干线中设备节点距离较远,给系统维护和故障排除带来很大不便。如果采用具

有定时扫描各种光谱特性的内臵光谱分析单元,维护人员就可以在网管中心实时了解动态

运行中的每个波长的光功率、中心波长、光信噪比等光谱特性,实现系统在线监控,满足

干线网远程监控与维护的需要。

③目前 ITU-T 建议只定义了 8×22dB,5×30dB,3×33 dB 三种规模的光放大单元,但

长途干线中实际再生段超出 120km 的情况很多,随着器件技术水平的提高,采用具有更多光

放规格的 DWDM 系统,在工程设计时就可以超出上述受限范围,最终降低中继建设成本。

④目前大多数 DWDM 系统尚不支持系统误码性能监测和连接完整性确认等重要功能,相

反,SDH 利用丰富的开销字节能很好地支持上述功能。目前国内有些厂商的 DWDM 系统在 收端

和发端的波长转换单元(OTU)进行波长转换的同时,将 SDH 帧结构中的 B1 字节提取出来 进

行校验,可实现在线监测和故障准确定位。

⑤长途干线中具有再定时、再整形和再放大(3R)能力的 OTU 单元可在国距离原因导致

光信噪比下降突破阈值、超出色散容限的节点替代 SDH 电中继设备,以降低建设成本。

2.3.2 宽带城域网的关键技术 关键技术 1、压缩编码技术:压缩多媒体数据流的传输码率。

2、基于端系统的流媒体传输 QoS 控制:主要包括拥塞控制和差错控制。

3、内容分发网络 CDN:一个建立并覆盖在互联网之上、由分布在不同区域的节点服务 器群组成的、专门为高质量、大规模地分发丰富的多媒体内容的特殊虚拟网络。

4、媒体同步控制:核心是在媒体内或者媒体间说明时间关系。

媒体同步控制的三个类型:

(1)流内(Intra-Stream)同步,

(2)流间(Inter-Stream)同步,

(3)对象间(Inter-Object)同步。

(5)数字版权管理 DRM:保护多媒体内容免受未经授权的播放和复制的一种方法。

2.3.3 FTTH 的关键技术及应用 光纤到户或称光纤到府(Fiber To The Home,FTTH)是一种光纤通信的传输方法。 是直接 把光纤接到用户的家中(用户所需的地方)。

FTTH 技术主要有以下两种:一种是点到点无源光网络(PON)入户结构;另一种是点到多 点无源光网络 (PON) 结构。 PON 是一种树状结构的全光网, 可以采用稀疏波分复用(CWDM) 技术解决双向传输问题。

2.3.4 DOCSIS 的关键技术及应用 美国有线电视实验室有限公司(Cable Labs)1997 年 3 月颁布了应用于 HFC 网的电缆系统

数据业务接口规范 DOCSIS1.0。定义如何通过电缆调制解调器 (Cable Modem)系统在 HFC 提 供双向数据业务。

DOCSIS3.0 主要特点

1)信道捆绑技术:

信道捆绑是 DOCSIS3.0 的核心技术,标准要求支持至少四个下行及四个上行的信道捆 绑, 这意味着 DOCSIS3.0 的 CMTS 和 CM 至少能够提供超过 200Mbps 的下行和 120Mbps 的上 行速率,并且更多的上下行信道捆绑还能不断提高接入速率。

目前下行 8 个信道绑定的产品已经得到了广泛使用。16 个下行频道绑定的产品也已经 由各个厂家陆续推出。

2)增强的组播特性:

DOCSIS3.0 支持 IGMPv3 以及 MLDv2, 引入了对 PIM-SSM 的支持, 增强了 CMTS 对组播的管理和控制能力。

PIM-SSM 要求客户端在加入一个组播时要携带该组播的源地址,阻止了非法 组播源对业务的干扰,增强了组播业务的安全性。通过在 CM 配臵文件中对组播流指定业务 流,就能够对组播业务进行完善的业务质量保障。

增强的组播特性和信道捆绑配合, 使得在 DOCSIS 架构下利用组播方式为用户 提供高质量的视频服务成为可能。

3)支持 IPv6

由于 IPv4 地址的组建耗尽,DOCSIS3.0 要求支持 IPv6, 同时定义了 IPv6 和 IPv4 的双 栈运行模式,能够同时支持 IPv6 和 IPv4 的设备,使得从 IPv4 到 IPv6 实现平滑过渡。

4)增强的安全特性:

DOCSIS3.0 引入了 EAE (Early Authentication and Encryption, 早期鉴权和加密) , 该特性要求 CM 在注册过程中就与 CMTS 进行认证和加密,进一步防止业务盗用及“克隆设 备”接入网络;引入 AES-128 位加密,防止报文被非法窃取并破解。

5)增强的网管功能:

除了标准的 SNMP 之外,DOCSIS3.0 引入了 IPDR(IP Data Record),IPDR 提供了 一种基于 XML 格式的机制,以一种比 SNMP 更为直观和高效的方式对网络流量以及单个用 户的流量进行监测,更方便主动发现网络中潜在的问题。

6)物理层的扩展

DOCSIS 3.0 还在物理层方面进行了一些扩展,将下行频率扩展为 108~1002MHz,上行扩展为 5~85MHz。

DOCSIS 规范应用高度依赖双向 HFC 网络质量(网络硬件和网络运维能力)

DOCSIS 的应用首先要求 HFC 网络硬件质量优异,其次要求网络运维能力强。这 些要求在我国只有那些资金充裕、技术力量相对强大、管理规范、运营理念超前的少数有线 电视网络公司才具备。

2.3.5 EoC 的关键技术及应用 EOC(Ethernet Over Cable)主要分为基带传输、调制传输、2.4GHz 扩展应用三类,可具体 细分出很多标准、非标准的技术,如基带、MoCA、同轴 Wi-Fi、CableRan 等。

基带 EOC(Ethernet Over Coax)是基于 IEEE802.3 协议的一种同轴传输技术, 只做物理 变换,原来的以太网帧格式和 MAC 层保持不变,不涉及任何协议转换,不增加任何网络 层 次,对同一根同轴电缆通过频率分割,在 0.5-25MHZ 带宽内直接传送 10Base-T 的基带以太 网信号,110-860MHz 仍然传送 RF TV 信号,把有线电视信号的下行传输和 IP 数据双向传 输有机地结合在一起,用同一根电缆送入用户,既有大容量清晰的图像,又有双向独享的宽 带数据接入。

基带 EOC 设备包括 EOC 局端设备和 EOC 终端设备。 EOC 局端设备相当于交换机+ 混频器,将数据信号与电视信号混合后进行传输,有数据接入口,接口类型为 10/100M 自适 应,连接器类型为 RJ45 网络接口,输入阻抗为 100Ω。

EOC 终端设备实质上就是分频器,一般都是无源类型,有同轴输入口、数据和 TV 输出口。同轴输入口为 F 型连接座, 输入阻抗为 75Ω;数据接口类型为 RJ45 网络接口,输入 阻抗为 100Ω。TV 输出口为 F 型连接座, 输入阻抗为 75Ω。

但是,由于以太网 PHY 芯片只能适应比较纯净的五类线或者铜缆等物理介质,而对 于各个有线网络实际使用中五花八门的各种品质的同轴电缆, 会出现复杂的信号 衰减和回传 畸变情况,影响接入距离和信号传输质量。需要 EOC 设备具有较好的自适应传输阻抗匹配 能力,和良好的稳定性、可靠性。

另外基带 EOC 只适合点对点的应用,只能适应星型结构的集中分配方式,而对于串 接型的树形结构难以适应。目前在湖南地区,相当多的用户家庭室内布线是私人 布线,布线 极不规范,所用材料参差不齐,多数是劣质产品,如果不进行认真的网络线路整治,一般不 适合直接应用基带 EOC 技术和设备。

2.3.6 同轴电缆传输网络:基本结构,干线放大器的工作电平,传输系统的设计和计算

2.3.7 用户分配网:树形结构,集中分配结构;无源分配网的设计和计算

2.4 相关知识 2.4.1 三网融合,NGB,IPTV 的基本概念及其相关技术 三网融合,是指广播电视网、电信网与互联网的融合,其中互联网是核心。但在现阶段它并 不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一,而主要是指高层业务应用的 融合。其表现为技术上趋向一致,网络层上可以实现互联互通,形成无缝覆盖,业务层上互 相渗透和交叉,应用层上趋向使用统一的 IP 协议,在经营上互相竞争、互相合作,朝着向用 户提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起,行业管制和政策方面也 逐渐趋向统一。三大网络通过技术改造,能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通 信业务。

NGB 是英文 Next Generation Broadcasting network 的缩略语简称, 意为中国下一代广播电视网。

NGB 是以有线电视数字化和移动多媒体广播电视 (CMMB) 的成果为基础, 以自主创新的 “高 性能宽带信息网”核心技术为支撑,构建的适合我国国情的、“三网融合”的、有线无线相 结合的、全程全网的下一代广播电视网络。

NGB 的核心传输带宽将超过每秒 1 千千兆比特、保证每户接入带宽超过每秒 40 兆比特,可 以提供高清晰度电视、数字视音频节目、高速数据接入和话音等“三网融合”的“一站式” 服务,使电视机成为最基本、最便捷的信息终端,使宽带互动数字信息消费如同水、电、暖、 气等基础性消费一样遍及千家万户。同时 NGB 还具有可信的服务保障和可控、可管的网络 运行属性,其综合技术性能指标达到或超过国际先进水平,能够满足未来 20 年每个家庭“出 门就上高速路”的信息服务总体需求。

基本信息

iptv

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IPTV 是利用计算机或机顶盒+电视完成接收视频点播节目、视频广播及网上冲浪等功能。它 采用高效的视频压缩技术, 使视频流传输带宽在 800Kb/s 时可以有接近 DVD 的收视效果 (通 常 DVD 的视频流传输带宽需要 3Mb/s),对今后开展视频类业务如因特网上视频直播、远 距离真视频点播、节目源制作等来讲,有很强的优势,是一个全新的技术概念。

传统电视播放存在的问题:传统的电视是单向广播方式,它极大地限制了电视观众与电视服 务提供商之间的互动,也限制了节目的个性化和即时化。如果一位电视观众对正在播送的所 有频道内容都没有兴趣,他(她)将别无选择。这不仅对该电视观众来说是一个时间上的损 失,对有线电视服务提供商来说也是一个资源的浪费。另外,目前实行的特定内容的节目在 特定的时间段内播放对于许多观众来说是不方便的。一位上夜班的观众可能希望在凌晨某个 时候收看新闻,而一位准备搭乘某次列车的乘客则希望离家以前看一场原定晚上播出的足球 比赛录像。现在看来是不可能的。

用户在家中可以有三种方式享受 IPTV 服务:⑴计算机;⑵网络机顶盒+普通电视机;⑶移动 终端(如 IPad,IPhone 等)。它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势,充分有效地利用 网络资源。IPTV 既不同于传统的模拟式有线电视,也不同于经典的数字电视。因为,传统的 和经典的数字电视都具有频分制、定时、单向广播等特点;尽管经典的数字电视相对于模拟 电视有许多技术革新,但只是信号形式的改变,而没有触及媒体内容的传播方式。

2 主要特点

IPTV 是利用宽带有线电视网的基础设施,以家用电视机作为主要终端电器,通过互联网络协 议来提供包括电视节目在内的多种数字媒体服务。特点表现在:

1)用户可以得到高质量(接近 DVD 水平的)数字媒体服务。

2)用户可有极为广泛的自由度选择宽带 IP 网上各网站提供的视频节目。

3)实现媒体提供者和媒体消费者的实质性互动。IPTV 采用的播放平台将是新一代家庭数字 媒体终端的典型代表,它能根据用户的选择配臵多种多媒体服务功能,包括数字电视节目, 可视 IP 电话,DVD/VCD 播放,互联网游览,电子邮件,以及多种在线信息咨询、娱乐、教 育及商务功能。

4)为网络发展商和节目提供商提供了广阔的新兴市场。目前中国通信事业正在迅猛地发展, 用户对信息服务的要求越来越高,特别是宽带视频信息。可以说中国已基本具备了大力发展 IPTV 的技术条件和市场条件。

一般所说的 IPTV 与数字电视,既有相似点,又有区别。烽火网络公司的技术专家从以下方 面阐述了二者的异同。

2.1 1.技术体系

IPTV 系统又叫交互电视,它的系统结构主要包括流媒体服务、节目采编、存储及认证计费等 子系统,主要存储及传送的内容是以 MPEG-4 为编码核心的流媒体文件,基于 IP 网络传输, 通常要在边缘设臵内容分配服务节点,配臵流媒体服务及存储设备,用户终端可以是 IP 机顶 盒+电视机,也可以是 PC。

有线数字电视的广播网采取的是 HFC 网络体系,与传统的模拟有线电视网络体系架构相同, 而开展新型的交互式业务情况下(如 VOD),网络体系会有所不同。有线数字电视 VOD 系 统主要包括 VOD 服务、节目采编、存储及认证计费系统,主要存储及传送的内容是 MP-2TS 流,采用 IPOVERDWDM 技术,基于 DVDIP 光纤网传输,与 IPTV 的分布式架构不同,有 线数字电视 VOD 系统采用的是集中式的服务架构,在 HFC 分前端并不需要配臵用于内容存 储及分发的视频服务器, 只需要放臵 DWDM 接收机及 GAM 调制等设备即可, 大大降低了系 统的运营成本及管理复杂度,用户终端是数字机顶盒+电视机。目前国内已经基本形成数字 电视产业链,出现了众多的数字电视机顶盒制造商、前端设备制造商、系统集成商。

2.2 2.业务内容

IPTV 有很灵活的交互特性,因为具有 IP 网的对称交互先天优势,其节目在网内,可采用广 播,组播,单播多种发布方式。可以非常灵活地实现电子菜单、节目预约、实时快进、快退、 终端帐号及计费管理、节目编排等多种功能。另外基于 Inter 网的其它内容业务也可以展开, 如网络游戏、电子邮件、电子理财等。

有线数字电视采用广播方式,如果要实现视频点播必须将原来的 HFC 广播网络进行双向改 造。一般情况下,只开通有关生活资讯的交互频道。如果数字电视要支持视频点播时,也是

通过 CALBEMODEM 进入的 IP 网络来支持,实际上就是 IPTV,杭州的数字 IPTV 系统正是 这个模式。从提供的内容服务上看,有线数字电视不如 IPTV。

2.3 3.主要优势

IPTV 的主要卖点是交互,及 Inter 网内业务的扩充。IPTV 还可以非常容易地将电视服务和互 联网浏览、电子邮件,以及多种在线信息咨询、娱乐、教育及商务功能结合在一起,在未来 的竞争中处于优势地位。

数字电视的卖点主要为高清的图像质量。

2.4 4.用户群

两者的市场用户群都是家庭用户,只是一个依托有线,一个依托宽带,给用户带来的利益类 似。

2.5 5.发展前景

在很长一段时间内会出现两者并存的状况。发展数字电视是国家早就计划的政策,IPTV 是在 众多的电视节目中增加一个节目频道,并不代替有线数字电视。因为 IPTV 的实时性广播有 一定的使用成本,所以完全用 IPTV 代替掉有线或卫星电视意义并不大。但是,因为 IPTV 的 众多吸引人们的功能,它作为一个独立的节目频道还是十分有生命力。从信息产业发展角度 看,IPTV 还是三网合一的最大切入点。

2005 年和 2006 年,广电总局先后为上海文广、央视国际、南方广电传媒和浙江广电集团下发 了 4 张 IPTV 全国牌照和地方牌照。

3 主要技术

MPEG-4 是由运动图像专家组(Moving Picture Experts Group,MPEG)定义的与 MPEG-1 和 MPEG-2 相比,MPEG-4 更适于交互 AV 服务以及远程监控。

目前我们国家在大连已经建成了以中国自主的 AVS 解码技术为核心的 iptv 商用网, 并由辽宁 网通大连分公司投入运行。

4 业务模式

iptv

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5 IP 机顶盒

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机顶盒由软件和硬件两大部分组成,机顶盒的硬件包含了主芯片、内存、调谐解调器、回传 通道、CA(ConditionalAccess)接口、外部存储控制器以及视音频输出等几大部分。软件则分 成应用层、中间解释层和驱动层三层,每一层都包含了诸多的程序或接口等。

与传统的数字机顶盒相比,IP 机顶盒实现了视频、语音、数据三者的融合,即所谓的三网合 一业务(TriplePlayService)。IP 机顶盒的系统架构包含三个独立的子系统:TV 单元、PC 单 元和条件存取(即加密系统、CA)单位。TV 子系统由调频器和视频解码器组成,它们用来 处理数字串流信息;CA 子系统让服务商具有控制能力,可以对用户实现临近,能够知道用户 在何时收看什么节目;PC 子系统大多是模块式的设计,STB 的设计者可以依其需求而增加或

减少这个系统中的组件,由于 IPSTB 的目标是要提供互联网的服务功能,故它的 PC 系统方 面就得提供 TCP/IP 的堆栈协议,并具有更佳的储存方案。

由此可以看出,IP 机顶盒的功能主要包括以下三方面:

支持目前的 LAN 或 DSL 网络传输,接收及处理 IP 数据和视频流;

支持 MPEG、WMV 和 Real 等视频解码;

支持用户认证功能、通过与 IPTV 系统的交互实现用户的访问控制、计费等管理功能。

2.4.2 相关传输协议: RTSP 实时流协议,SCTP 流控制传输协议,RTP 实时传输协议, RTCP 实时传输控制协议,IGMP 协议等。 RTSP 是用来控制声音或影像的多媒体串流协议, 并允许同时多个串流需求控制, 传输时所用 的网络通讯协定并不在其定义的范围内,服务器端可以自行选择使用 TCP 或 UDP 来传送串 流内容,它的语法和运作跟 HTTP 1.1 类似,但并不特别强调时间同步,所以比较能容忍网络 延迟。而前面提到的允许同时多个串流需求控制(Multicast),除了可以降低服务器端的网络 用量,更进而支持多方视讯会议(Video Conference)。因为与 HTTP1.1 的运作方式相似,所 以代理服务器?Proxy?的快取功能?Cache?也同样适用于 RTSP,并因 RTSP 具有重新导向 功能,可视实际负载情况来转换提供服务的服务器,以避免过大的负载集中于同一服务器而 造成延迟。

SCTP (STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL 流控制传输协议) 是 IETF 新定义 的一个传输层 transport layer 协议。是提供基于不可靠传输业务的协议之上的可靠的数据报传 输协议。 SCTP 的设计用于通过 IP 网传输 SCN 窄带信令消息。 流控制传输协议 (Stream Control

Transmission Protocol,SCTP)是一种可靠的传输协议,它在两个端点之间提供稳定、有序的 数据传递服务(非常类似于 TCP),并且可以保护数据消息边界。

RTP ●实时传送协议(Real-time Transport Protocol 或简写 RTP)是一个网络传输协议,它是 由 IETF 的多媒体传输工作小组 1996 年在 RFC 1889 中公布的。

●RTP 协议详细说明了在互联网上传递音频和视频的标准数据包格式。它一开始被设计为一 个多播协议, 但后来被用在很多单播应用中。 RTP 协议常用于流媒体系统 (配合 RTSP 协议) , 视频会议和一键通(Push to Talk)系统(配合 H.323 或 SIP),使它成为 IP 电话产业的技术 基础。RTP 协议和 RTP 控制协议 RTCP 一起使用,而且它是建立在用户数据报协议上的。

●它作为因特网标准在 RFC 3550 (该文档的旧版本是 RFC 1889) 有详细说明。 RFC 3551 (STD 65,旧版本是 RFC 1890)详细描述了使用最小控制的音频和视频会议。

RTP 本身并没有提供按时发送机制或其它服务质量(QoS)保证,它依赖于低层服务去实现 这一过程。 RTP 并不保证传送或防止无序传送,也不确定底层网络的可靠性。 RTP 实行 有序传送, RTP 中的序列号允许接收方重组发送方的包序列,同时序列号也能用于决定适 当的包位臵,例如:在视频解码中,就不需要顺序解码。

RTP 由两个紧密链接部分组成:

RTP ― 传送具有实时属性的数据;

RTP 控制协议(RTCP) ― 监控服务质量并传送正在进行的会话参与者的相关信息。RTCP 第二方面的功能对于“松散受控”会话是足够的,也就是说,在没有明确的成员控制和组织 的情况下,它并不非得用来支持一个应用程序的所有控制通信请求。

RTCP:RTP 控制协议 (RTCP:RTP Control Protocol)

RTP 控制协议(RTCP)采用与数据包相同的分发机制,将控制包周期性传输到所有会话参 与者中。底层协议必须提供数据和控制包的多路发送,例如使用不同的 UDP 端口号。

RTCP 提供数据分发质量反馈信息,这是 RTP 作为传输协议的部分功能并且它涉及到了其 它传输协议的流控制和拥塞控制。

RTCP 为 RTP 源携带一个持久性传输层标识符,称为规范名或 CNAME。由于一旦发现冲 突或程序重启时, SSRC 标识符会随之改变,所以接收方需要 CNAME 来跟踪每一个参与 者。 同时接收方还要求 CNAME 能够与一组相关 RTP 会话中来自于给定参与者的多重数据 流相关联,例如同步视频和音频。

上述前两个功能要求所有的参与者都要发送 RTCP 包,因此必须控制速率以便 RTP 按比例 增加大量的参与者。通过每一个参与者发送各自的控制包给其它所有参与者,每一个参与者 能够独立观察到参与者数量,该数量可用来计算控制包的发送速率。

OPTIONAL 功能用于传送最少会话控制信息,例如在用户界面显示参与者标识。这对于“松 散受控”会话(在没有成员控制或阐述协商的情况下,参与者可以加入或退出该会话)是非 常有用的。

上述功能 1 - 3 适用于所有环境,尤其是 IP 组播环境。RTP 应用程序设计者应该避免设 计只能工作于单播模式并且不能增加到大量数量的机制。在某些情况下如单向链接中,不可 能有来自接收方的反馈,所以 RTCP 的传输就可能由发送方和接收方分别独立控制。

Internet 组管理协议(IGMP)是因特网协议家族中的一个组播协议,用于 IP 主机向任一个 直接相邻的路由器报告他们的组成员情况。 它规定了处于不同网段的主机如何进行多播通信, 其前提条件是路由器本身要支持多播。IGMP 信息封装在 IP 报文中,其 IP 的协议号为 2。

它用来在 ip 主机和与其直接相邻的组播路由器之间建立、维护组播组成员关系。igmp 不包括 组播路由器之间的组成员关系信息的传播与维护,这部分工作由各组播路由协议完成。所有 参与组播的主机必须实现 igmp。

参与 ip 组播的主机可以在任意位臵、任意时间、成员总数不受限制地加入或退出组播组。组 播路由器不需要也不可能保存所有主机的成员关系, 它只是通过 igmp 协议了解每个接口连接 的网段上是否存在某个组播组的接收者,即组成员。而主机方只需要保存自己加入了哪些组 播组。

igmp 在主机与路由器之间是不对称的: 主机需要响应组播路由器的 igmp 查询报文, 即以 igmp membership report 报文响应;路由器周期性发送成员资格查询报文,然后根据收到的响应报 文确定某个特定组在自己所在子网上是否有主机加入,并且当收到主机的退出组的报告时, 发出特定组的查询报文(igmp 版本 2),以确定某个特定组是否已无成员存在。

2.4.3 OSPF,ISIS,BGP,MPLS 等路由协议

OSPF(Open Shortest Path First 开放式最短路径优先)是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称 IGP),用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。是对链路

状态路由协议的一种实现,隶属内部网关协议(IGP),故运作于自治系统内部。着名的迪 克斯加算法被用来计算最短路径树。与 RIP 相比,OSPF 是链路状态协议,而 RIP 是距离矢 量协议。不同厂商管理距离不同,思科 OSPF 的协议管理距离(AD)是 110,华为 OSPF 的 协议管理距离是 150。

(IS-IS:Intermediate System to Intermediate System Routing Protocol)

正确的读音应该是“i-sys i-sys",是一种内部网关协议(IGP),是电信运营商普遍采用的内 部网关协议之一。能够支持超过 1000 台路由器。

中间系统到中间系统的路由选择协议(IS-IS)是由 ISO 提出的一种路由选择协议。它是一 种链路状态协议。在该协议中,IS(路由器)负责交换基于链路开销的路由信息并决定网络 拓扑结构。IS-IS 类似于 TCP/IP 网络的开放最短路径优先(OSPF)协议。

ISO 网络包含了终端系统、中间系统、区域(Area)和域(Domain)。终端系统指用户设备, 中间系统指路由器。 路由器形成的本地组称之为“区域”,多个区域组成一个“域”。IS-IS 被 设计来提供域内或一个区域内的路由。IS-IS 与 CLNP、ES-IS 和 IDRP 协议相结合,为整个 网络提供完整的路由选择。

IS-IS 路由使用两层路由体系。Level 1 路由器只知道它们本区域中的拓扑,包括所有的路由 器和主机,而不知道区域以外的路由器以及目的地。Level 1 路由器将去往其它区域的所有流 量都转发给本区域内的一台 L1/2 路由器,再由该 L1/2 把流量转发给 L2 区域中的 L1/2 路 由器,再由 L2 区域中的 L1/2 路由器转发给 L2 路由器,完成数据转发。每台路由器只能属 于一个区域, 区域边界在链路上。IS-IS 使用 LSP 分组来更新 LSDB, 更新数据流量小于 OSPF 的 LSA 更新 LSDB。

适合传送 IP 网络信息的 IS-IS 称之为在综合 IS-IS (Integrated IS-IS)。在当前路由选择协 议中, Integrated IS-IS 具有最重要的一个特征:它支持 VLSM 和快速收敛。另外它具有可 伸缩性,能够支持大规模网络。

BGP-4 提供了一套新的机制以支持无类域间路由。这些机制包括支持网络前缀的通告、取 消 BGP 网络中 “ 类 ” 的概念。 BGP-4 也引入机制支持路由聚合,包括 AS 路径的集 合。这些改变为提议的超网方案提供了支持。BGP-4 采用了路由向量路由协议,在配臵 BGP 时,每一个自治系统的管理员要选择至少一个路由器作为该自治系统的“BGP 发言人”。

多协议标签交换(MPLS)是一种用于快速数据包交换和路由的体系,它为网络数据流量提供 了目标、路由、转发和交换等能力。更特殊的是,它具有管理各种不同形式通信流的机制。 MPLS 独立于第二和第三层协议,诸如 ATM 和 IP。它提供了一种方式,将 IP 地址映射为 简单的具有固定长度的标签,用于不同的包转发和包交换技术。它是现有路由和交换协议的 接口,如 IP、ATM、帧中继、资源预留协议(RSVP)、开放最短路径优先(OSPF)等等。

MPLS(Multi-Propocol Label Switching)即多协议标记交换。

MPLS 属于第三代网络架构,是新一代的 IP 高速骨干网络交换标准,由 IETF(Internet Engineering Task Force,因特网工程任务组)所提出,由 Cisco、ASCEND、3Com 等网络设备 大厂所主导。

MPLS 是集成式的 IP Over ATM 技术, 即在 Frame Relay 及 ATM Switch 上结合路由功能, 数据 包通过虚拟电路来传送, 只须在 OSI 第二层 (数据链结层) 执行硬件式交换 (取代第三层 (网 络层)软件式 routing),它整合了 IP 选径与第二层标记交换为单一的系统,因此可以解决 Internet 路由的问题,使数据包传送的延迟时间减短,增加网络传输的速度,更适合多媒体讯

息的传送。因此,MPLS 最大技术特色为可以指定数据包传送的先后顺序。MPLS 使用标记交 换(Label Switching),网络路由器只需要判别标记后即可进行转送处理。

MPLS 的运作原理是提供每个 IP 数据包一个标记,并由此决定数据包的路径以及优先级。与 MPLS 兼容的路由器(Router),在将数据包转送到其路径前,仅读取数据包标记,无须读取 每个数据包的 IP 地址以及标头 (因此网络速度便会加快) , 然后将所传送的数据包臵于 Frame Relay 或 ATM 的虚拟电路上, 并迅速将数据包传送至终点的路由器,进而减少数据包的延迟, 同时由 Frame Relay 及 ATM 交换器所提供的 QoS(Quality of Service)对所传送的数据包加以 分级,因而大幅提升网络服务品质提供更多样化的服务。

3. 专业技能

3.1 测量仪器的使用 频谱分析仪,有线电视分析仪,网络分析仪,数字场强仪,光功率计,光时域反射仪, 光缆熔接机,码流分析仪,视音频分析仪等。

频谱分析仪 操作:

(一) 硬键、软键和旋钮:这是仪器的基本操作手段。

1、三个大硬键和一个大旋钮:大旋钮的功能由三个大硬键设定。按一下频率硬键,则旋钮可 以微调仪器显示的中心频率;按一下扫描宽度硬键,则旋钮可以调节仪器扫描的频率宽度; 按一下幅度硬键,则旋钮可以调节信号幅度。旋动旋钮时,中心频率、扫描宽度(起始、终 止频率)、和幅度的 dB 数同时显示在屏幕上。

2、软键:在屏幕右边,有一排纵向排列的没有标志的按键,它的功能随项目而变,在屏幕的 右侧对应于按键处显示什么,它就是什么按键。

3、其它硬键:仪器状态(INSTRUMNT STATE)控制区有十个硬键:RESET 清零、CANFIG 配 臵、CAL 校准、AUX CTRL 辅助控制、COPY 打印、MODE 模式、SAVE 存储、RECALL 调 用、MEAS/USER 测量/用户自定义、SGL SWP 信号扫描。光标(MARKER)区有四个硬键: MKR 光标、 MKR 光标移动、 RKR FCTN 光标功能、 PEAK SEARCH 峰值搜索。 控制 (CONTRL) 区有六个硬键:SWEEP 扫描、BW 带宽、TRIG 触发、AUTO COVPLE 自动耦合、TRACE 跟 踪、DISPLAY 显示。在数字键区有一个 BKSP 回退,数字键区的右边是一纵排四个 ENTER 确认键, 同时也是单位键。 大旋钮上面的三个硬键是窗口键: ON 打开、 NEXT 下一屏、 ZOOM 缩放。大旋钮下面的两个带箭头的键 STEP 配合大旋钮使用作上调、下调。

(二)输入和输出接口: 位于一起面板下边一排。 TV IN 测视频指标的信号输入口; VOL INTEN 是内外一套旋钮控制、 调节内臵喇叭的音量和屏幕亮度; CAL OUT 仪器自检信号输出; 300Mhz 29dBmv 仪器标准信号输出口;PROBE PWR 仪器探针电源;IN 75Ω1M—1.8G 测试信号总输 入口。

(三) 测试准备:

1、限制性保护:规定最高输入射频电平和造成永久性损坏的最高电压值:直流 25V,交流峰 峰值 100V。

2、预热:测试须等到 OVER COLD 消失。

3、自校:使用三个月,或重要测量前,要进行自校。

4、系统测量配臵:配臵是测量之前把测量的一些参数输入进去,省去每次测量都进行一次参 数输入。内容:测试项目、信号输入方式(频率还是频道)、显示单位、制式、噪声测量带 宽和取样点、 测 CTB、 CSO 的频率点、 测试行选通等。 配臵步骤: 按 MODE 键——CABLE TV ANALYZER 软键——Setup 软键,进入设臵状态。细节为 tune config 调谐配臵:包括频率、 频道、制式、电平单位。Analyzer input 输入配臵:是否加前臵放大器。Beats setup 拍频设臵、 测 CTB、CSO 的频点(频率偏移 CTB FRQ offset、CSO FRQ offset)。GATING YES NO 是 否选通测试行。C/N setup 载噪比设臵:频点(频率偏移 C/N FRQ offset)、带宽。

矢量网络分析仪,它本身自带了一个信号发生器,可以对一个频段进行频率扫描. 如果 是单端口网络分析仪

网络分析仪

测量的话,将激励信号加在端口上,通过测量反射回来信号的幅度和相位,就可以判断出阻 抗或者反射情况. 而对于双端口测量,则还可以测量传输参数. 由于受分布参数等影响明显, 所以网络分析仪使用之前必须进行校准。

光时域反射仪:也称 OTDR,是测试光纤损耗的一种专用测试仪表,一般在光缆工程验收, 维护的时候用到。

主要用于测量光纤光缆的长度、传输损耗、接头损耗等光纤物理特性,并能对光纤线路中的 事件点、故障点准确定位。广泛应用于光纤通信系统的工程施工、维护测试及紧急抢修、光 纤光缆的研制与生产测试等。

码流分析仪分为九个功能模块和一个状态信息列表:

基本信息:点击即可进入基本信息功 290

能模块; 信息内容包括传输速率、 视音频带 宽、 节 目列表、 PID 数量、 网络名称等;

监测:点击即可进入 TR101 290 检测功能模块;涉及 TR101 290 的三级检 错和具体 事件的 描述等信息; 节目信息:点击即可进入节目信息功能模块;包括节目业务的提供者 和节 带宽信息:点击即可进入带宽信息功能模块;根据码流中存在的 音视频信息:点击即可进入音视频信息功能模 复用结构:点击即可进入复用结构功

目业务 类型的描 述等;

各种 类型的 PID 做完整的 带宽统计;

块;此模块提供对视频、 音频信息的 基本分析;

能模块;三级树型图表,指出多 路节目的复用 情况,包含视、音频及 PCR_PID 等信息; PSI/SI 信息:点击即可进入 PSI/SI 功能模块;对各种表的完整显示,深入到最 底层的描述 子; PCR 分析:点击即可进入 PCR 分析功能模块;包括 PCR 间隔和 PCR 抖动两大基 语法分析:点击即可进入语法分析功能模块;用来对数据流语法解释 的模块, EPG 分析:点击

本功能;

包 括指定 PID、指定 Section 的分析、多协议封 装、语法图等信息;

即可进入 EPG 信息的查询功能,用户可以查询和定时刷新属于 不同业务的 电子节目信息

视音频分析仪自动视频测量系统

集多种功能于一身

--数字波形监视器

--数字矢量示波器

--图象显示

--群时延和频率响应测量

--噪声测量

--自动测量装臵

自动模式

--演播室,STL,地球站和发射台 PAL 电视信号的无人监视

--用户可自行规定的测量容限

测量模式,可提供被测项目的图形显示

--ICPM

--K 因子

--微分增益和微分相位

--色度/亮度时延

--彩条

3.2 有线电视前端系统指标的测量 3.2.1 C/N,CTB,CSO,图像载波电平,伴音电平,V/A 比

3.2.2 MER,误码率,数字信号电平

3.2.3 光功率,光波长,光反射损耗

3.2.4 码率,TS 流包头,PAT 结构,PMT 结构,PCR 抖动

3.2.5 ASI 信号的输出幅度,上升时间,下降时间,抖动

3.3 有线电视网络指标的测量 3.3.1 反射损耗,插入损耗,相互隔离,特性阻抗,带内平坦度,噪声系数,信号交流声 比,群时延,电缆衰减常数,屏蔽衰减等。

3.3.2 机顶盒的视频输出幅度,视频同步幅度,视频幅频特性,色度/亮度增益差等,视 音频同步时间差,工作功耗等

3.3.3 光缆的模场直径,截止波长等。


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