技术与数字电视.ppt

通信新技术与数字电视指标简介,信息新技术,1、物联网 2、云计算 3、移动应用 4、系统集成（虚拟化） 5、三网融合,信息新技术,1、物联网：物联网是新一代信息技术的重要组成部分，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描系统等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络 。十二五期间中石油物联网的应用主要是“油井数据自动采集”系统的应用。,信息新技术,1、物联网中国定义 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。 物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种通讯网络实现互联互通、应用大集成、以及基于云计算的营运模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。,信息新技术,1、物联网用途 智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。 具体是把感应器嵌入到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，通过能力超级强大的中心计算机群（云），能对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态。,信息新技术,2、云计算 狭义定义：是指通过网络以按需求、易扩展的方式获得所需服务。 广义云计算：指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。云计算的核心思想，是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。,信息新技术,2、云计算的优势 超大规模：google的云计算服务器达到了100万台。 虚拟化：用户使用通信终端通过网络来实现需求，不用关心服务器的安装位置、运行速度等情况。 高可靠性：云计算服务器群中的某台服务器的硬件或整机故障，丝毫不影响用户的业务使用。 通用性：用户通过统一平台使用服务，与网络无关。 高可扩展性：动态伸缩，满足应用和用户增长需求。 按需服务：建立很大的资源池，有存储池、CPU池、内存池等，可以按用户需求分配资源。 及其廉价：普遍推广后，平均到每个用户的资源价格低廉,云计算产业链全景图,信息新技术,3、移动应用：是指使用移动设备，如手机 、 掌上电脑或其它便携式工具连接到公共网络实现移动通信的网络应用。 在最近几年里，移动通信和互联网成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务。迄今，全球移动用户已超过50亿、互联网用户也已逾20亿，中国移动用户9亿、互联网用户达到4.2亿，这一历史上从来没有过的高速增长现象反映了随着时代与技术的进步，人类对移动性和信息的需求急剧上升。,信息新技术,3、移动应用 移动互联网，就是把一个随身携带的手机或IPAD等设备能够链接互联网，随时随地帮助我们解决问题，因为在云计算迅猛发展的今天，它能给我们一个无限的记忆和无限的知识宝库。今天，把手机连接上了互联网，它就成为一个无所不在紧跟着我们的随身携带的一个个性化的人生助手，所以互联网的发展趋势就是移动互联网 3G智能手机的主要功能都是互联网功能，比如搜索、电子地图、电子邮件、浏览器、在线视频等，其实3G移动电话就是一个随身携带的小电脑，语音通信成为次要功能。,信息新技术,3、移动应用 目前，在移动通信领域正在掀起IP化热潮，实际上，制订下一代移动通信系统“IMT2000”标准的3GPP已经决定在下一代移动技术的基本协议中采用IPv6。通过在移动互联网中实施IPv6，除了为互联网带来更多的地址资源以外，还可以提升服务质量，提高安全性和数据完整性，支持自动配置、移动计算、数据组播和更有效的网络路由聚类。移动互联网可以向用户提供个性化、内容关联和交互作业应用的同时，可以支撑企业信息化发展的传输通道需求，做到安全、保密、随时随地与企业网互联互通。 中国已经部署了4G TD-LTE移动网络并在深圳大运会上成功使用，可提供100Mbps的下载速度，上传的速度也能达到20Mbps 。,信息新技术,4、系统集成（虚拟化） 在系统工程科学方法的指导下，根据用户需求，优选各种技术和产品，将各个分离的子系统连接成为一个完整可靠经济和有效的整体，并使之能彼此协调工作，发挥整体效益，达到整体性能最优。 中石油共有7大类76个项目，即76个子系统。为了便于管理运维，便于数据共享，为领导提供及时可靠的决策数据，需要对各子系统逐步进行系统集成。以已建成运行的各区域数据中心为依托，将硬件虚拟化，达到资源共享和数据保护，为系统集成提供硬件支持，同时为建设中石油“云计算”打下基础。,信息新技术,5、三网融合：又叫三网合一，是指将原本由交换网提供的语音、IP网提供的宽带数据、广电网提供的视频业务通过一个公共的承载和接入平台实现，主要是指高层业务应用的融合。“三网融合”后，用户可用电视遥控器打电话，在手机上看电视剧，随需要选择网络和终端，只要拉一条线、或无线接入即完成通信、电视、上网等。 这里公共的承载平台是IP承载网,信息新技术,5、三网融合网络 无线：4G移动网络，可以供接入速率，满足三网融合通信通道需求。 有线电视：有线电视双向网络，EOC技术。 光纤到户：主要采用PON技术，每户进一根光纤，可提供100Mbps 以上的接入速率，满足三网融合及未来通信传输速率的要求。,三网融合示意图-EPON,IPTV,internet,NGN,IP承载网,OLT,ONU,ONU,ONU,语音,宽带,视频,语音,宽带,视频,语音,宽带,视频,EPON光接入网,语音流,宽带流,视频流,三网融合-接入层示意图,NGN,Internet,城域网 /传输,OLT,分光器,IPTV,xDSL,3G/IMS,FTTB,10GE/GE,IPTV,PC,Phone,MDU,CPE,HG,IPTV,Phone,FE,FTTB,FE,ONT,MDU,ONT,EOC合成器,有线电视网,CATV,FTTH,FTTB,三网融合带宽需求,2M,4M,13M20M,2050M,总计接入带宽 （上行）,总计接入带宽 （下行）,EPON工作原理下行,广播方式,在ONU注册成动后分配一个唯一的LLID； 在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节； OLT接收数据时比较LLID注册列表，ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。,EPON工作原理上行,TDMA方式,OLT接收数据前比较LLID注册列表； 每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧； 分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。,数字电视常用技术指标,有线数字电视传输网络是一个系统工程，其故障现象远远少于模拟电视。数字电视信号的平均功率、调制误差率、矢量幅度误差、误码率、星座图和频谱图等从多个角度描述数字电视信号的传输质量。只有当以上所有技术指标都同时满足要求且与数字电视机顶盒接收信号质量状态显示相吻合时，电视机上的图像才能正常接收。在模数混传的系统中，还存在模拟与数字信号相互干扰的问题。QAM调制器是将38Mbit/s码流调制到8MHz带宽之内。从而可以在一个模拟CATV频道上传6-8路数字视频节目。,关注安全 关爱生命,数字电视主要技术指标,1、系统输出口数字调制信号的输出功率电平 2、调制误差率MER 3、比特误码率BER 4、星座图 5、误差矢量幅度EVM 6、载噪比C/N；噪声功率带宽内的每比特能量Eb/No 7、噪声裕量（Noise margin） 8、等效噪声劣化（Equivalent Noise Degradation,END） 9、射频载波的相位噪声（Phase noise） 、相位抖动（Phase jitter）,系统输出口数字调制信号的输出功率电平,1、数字频道功率电平指的是平均功率电平，而不是峰值电平。因为射频载波被随机化的数字信号调制，使射频信号呈现为类似噪声充满整个频谱。 2、一方面要为了防止数字信号的峰值电平过高导致产生CSO、CTB等非线形产物对模拟信号的干扰而要降低数字信号的功率，另一方面又要尽量提高数字频道的电平以增加信噪比，提高抗非线性及噪声的能力。数字频道的功率电平应比模拟电视载波电平低6-10dB为好。 4、测量方法： 1）用频谱仪Noise Marker的每Hz功率法：用每Hz带宽显示每Hz功率的方法。数据信道功率=显示的每Hz功率+10lg（信道带宽） 2）用专用测量宽带频谱功率的仪器，可直接读出数字频道功率。,调制误差率MER,1、指平均矢量幅度与误差矢量幅度的有效值的比值，结果用dB表示 2、图解说明：当接收机接收信号时，在某一段时间里捕获到N个符号（应远大于星座点数M），得到N个矢量，记录他们的实际位置，而该符号的理想位置是，从而可得到误差矢量，即实际位置到理想位置的偏移。MER反映的是实际信号对理想信号位置的总体偏移程度。,调制误差率MER,3、调制误差率MER反映了在整个测量系统中对信号的所有相位、幅度类型的损伤和劣化。例如：各种非中断性的损伤（系统噪声、CSO、CTB、侵入噪声）、相位误差、相位噪声等造成的相位误差及调制器IQ幅度不平衡、放大器压缩造成的幅度误差等。 4、对于DVB-C 64QAM信号来说，为了保证正常工作，理论上要求MER大于23dB, 考虑到测试误差，设备老化等因素，故工程上要求MER大于27 dB。对于256QAM来说，理论上要求大于28 dB，工程上要求大于31 dB。我们在多个数字电视网络中用德国宝马PRK4CP测试，对64QAM来说，2324dB会出现马赛克，23dB以下随时断线，甚至无法收看，在25dB以上图像就正常。对于一个测量标准来说,还应考虑到测试仪器精度,系统长期老化等因素,一般应增加3dB。 广电部专在“关于广电有线电视城域宽带网络建设的意见”中，根据IEC60728-1-2000国际标准，对数字电视64QAM的MER应大于30dB。那么256QAM应大于34dB。看来这个要求是很有必要的，对于数字前端来说，MER应比用户端高，一般应在38dB以上。,误差矢量幅度EVM,1、用百分比表示误差矢量幅度归一化到峰值矢量幅度的MER。EVM计算公式为 2、EVM与MER可以相互转化，公式为： 其中V为峰值与平均电压的比，MERv为转化dB单位后的值，64QAM的V值取1.527。 3、折算后EVM取值范围：2.62%(MER取28dB)-1.2%(MER取35dB),比特误码率BER,1、错误比特数和发送比特总数的比，简称为误码率。 2、数字信号不同于模拟信号，一切损伤与干扰最后都反映在BER上。系统可靠性最终都归结到BER这一指标上。BER与测试点的C/N有关。 3、测量BER一般有两种显示值：FEC校正前的BER、FEC校正后的BER。FEC校正前的BER指系统的误码率（包括可校正、不可校正的误码），FEC校正后的BER指FEC不能校正的误码，两者之间的不同反映了FEC工作的状况及系统离失败点的远近程度。 4、高于1E-03的误码率则超过了系统FEC校正的能力，1E-04为64QAM系统FEC校正前的BER临界，高于此误码率，系统的传输质量将急剧劣化，而误码率在1E-06、1E-07时将会出现可察觉的图象损伤，误码率在1E-09以下时服务质量将相当好。,比特误码率BER,5、MER与BER的关系： BER 在此MER范围内无误码 1E-08 1E-07 1E-06 1E-05 1E-04 1E-03 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 24 23 22 21 MER 6、好的BER并不说明有好的MER，因为在星座图的决策边框内的点均能恢复，但是由于存在一些偏离中心点（理想位置）的点，因此产生矢量误差，导致了MER劣化；而且好的MER也不能表明BER一定就好，在系统遭到中断类的噪声冲击、激光器削波、扫描脉冲干扰、松动的接头时，BER会明显劣化，但MER可能变化不大。BER反映了限幅与失真峰值造成的影响，限幅与失真产生的频谱尖峰是BER劣化的主要原因，而限幅产生的问题无法通过MER测试来读出，必须采用误码检测来捕捉。,7、MER、BER值,7、MER、BER值,星座图（Constellation）,图形化地显示相应调制格式的信号（符号）幅度、相位。例如，当比特流进入16QAM调制器时，4个比特形成一个符号，然后这些符号就会被载波调制到正交的I、Q平面上。当比特流进入64QAM调制器时，则是6个比特形成一个符号，然后这些符号就会被载波调制到正交的I、Q平面上。符号点在I/Q平面上的位置与其调制相位、幅度对应。,星座图,1、 16QAM：16个符号点；4个比特代表一个符号，如：0000、0001、0011、0111、1000、1100、1110、1111等； 2、 64QAM：64个符号点；6个比特代表一个符号，如：000000、000001、000011、000111、1000000、110000、111000、111100、111110、111111等；,典型星座图特征现象与故障关联,1、测量MER、BER并不能全面反映数字调制信号的损伤情况。 2、只有星座图（Constellation）通过符号在I/Q平面上的实际位置、形状与理想状况的偏离（幅度与相位失真）程度对比，定性地判断引起误码的各种故障来源 3、故障来源包括系统噪声、相干干扰、相位噪声、I/Q幅度不平衡、激光器削波、交流声等。 4、若符号偏离其理想点，就会产生误码，点偏离程度实际上就是误差矢量 。,好的星座图,理想的星座图：符号点均在决策边框内的中心点。即它的MER大于32dB，各种噪声干扰都较小，是以白噪声为主 。说明良好的相位噪声、热噪声等，因此MER值好。,性能良好星座图与噪声星座图比较,热噪声引起的损伤 现象：符号点随机的向外扩展（相对于中心点） 它的噪声较大，在框内比较离散,相位噪声（上、下变频器产生）引起的损伤 现象：四个边角的符号向内旋转，使方形的星座图变为圆。是表征一段时间内信号其相位不稳定情况，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,相干干扰（如CTB、CSO等互调失真、侵入噪声产物） 现象：符号云的中心被掏空，形成圆串。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,I/Q不平衡（前端I/Q调制器、基带放大器、滤波器造成） 现象：星座图不成方形，I、Q轴即宽、高不等 。I、Q两路电平不平衡的星座图，这与QAM调制器有关,增益压缩（放大器、滤波器及上、下变频器、中频均衡器等造成） 现象：外部的符号向中间均匀地靠拢，而中间的保持不变。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，则形四个角落被扭曲，四边形成弓形，而不是正常的四方形状。,中断性的干扰及激光器削波等产生 现象：在符号中心附近孤立的随机点。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,信号相位错误引起的星座图错位，引起误码。,数字电视信号测试,传输码流测试的最新版本是TR101 290 差错优先级分类（共分三类）: 优先级 严重影响可解码性的差错 1 有损可解码性的差错 2 -间断性解码等 在编码器或复用器中的一些差错 3 但尚未对可解码性产生较大影响,差错类型 - 分类细则,数据包特定差错 同步字节, 连续计数, CRC 错误 1 带宽错误(比特率太高太低) 3 服务信息错误 PAT 错误 1 PMT错误 1 其它表格错误 2 没有定义的 PID 3 PID错误 - 丢失 PID 1 时序错误- PCRs 2 编码器错误- 缓冲器下溢上溢 2,优先级,TR101 290 第一优先级,1.1 传输码流同步丢失 定义：连续2个及2个以上同步字错误称作同步丢失，连续五个数据包同步字均为OX47称作同步。,TR101 290 第一优先级,1.2 传输码流同步字节错误 同步字 0X47（十进制71）,TR101 290 第一优先级,1.3 PAT错误,分三种（时间间隔、 tableid 、加扰控制字段 ） 1.3.1 PID 0X0000 并且 tableid 0x00的Section在0.5秒内没有出现一次； 1.3.2 PID 0X0000的Section中 tableid 0x00； 1.3.3 PID 0X0000的所有数据包中 加扰控制字段 0x00；,TR101 290 第一优先级,1.4 连续计数错误（015范围循环计数） 1.4.1 不正确的数据包序号； 1.4.2 同一数据包出现两次及以上； 1.4.3 丢失数据包； （同一PID的数据包从015循环计数，其中某一个或者某几个数据包丢失）,TR101 290 第一优先级,1.5 PMT错误,分两种（时间间隔、 加扰控制字段 ） 1.5.1 tableid 0x02的Section在0.5秒内没有出现一次； 1.5.2 所有PMT中tableid0x02 的 Section中加扰控制字段不为零 1.6 PID错误 在一定的时间间隔内，相关PID的数据包没有出现,TR101 290 第二优先级,2.1 传输错误 TS包头中，传输错误标志位置 “1”，指示数据包传输错误，说明此数据包是无效数据。 2.2 CRC_错误 循环冗余校验码错误，包括CAT, PAT, PMT, NIT, EIT,BAT, SDT or TOT 等数据表格，保证相关PSI和SI数据的正确性。,TR101 290 第二优先级,2.3 PCR错误（分两种） 2.3.1 PCR间隔错误 两个连续PCR的时间间隔超过40毫秒 2.3.2 PCR中断指示符错误 PCR（i1） PCR（i）超过100毫秒而PCR中断指示符没有置位 2.4 PCR_精度错误 所选节目的PCR精度范围超出500纳秒的浮动范围； 2.5 PTS_错误 （PTS的重复间隔超过了700毫秒） 2.6 CAT_错误（没有发现CAT表、tableid错误） （数字码流中没有发现PID0X0001并且tableid0X01并且加扰控制字段0X00的CAT表；在PID0X0001的数据包中发现tableid0X01 ）,TR 101 290 第三优先级,3.1 网络信息表错误，分三种 (tableid错、最大间隔错误、最小间隔错误) 3.1.1 PID0X0010的数据包中，tableid0X40、0X41、0X72 3.1.2 10秒钟内没有发现PID0X0010 并且tableid 0X40的数据包 3.1.3 PID0X0010 并且tableid 0X40的数据包在25毫秒内连续出现 3.2 业务信息表重复错误 （引用EN 300 468、TR101 211的相关间隔指标）,TR 101 290 第三优先级,3.3 缓冲器错误 （缓冲器的上溢、下溢，主要参照ISO/IEC 13818-1 以及ISO/IEC 13818-4） 3.4 PID_错误（500毫秒内出现未曾提到的PID值） 3.5 SDT_业务信息描述表错误，分三种 (tableid错误、最大间隔错误、最小间隔错误) 3.5.1 PID0X0010的数据包中，tableid0X42、0X46、0X4A、0X72 3.5.2 2秒钟内没有发现PID0X0011 并且tableid 0X42的数据包 3.5.3 PID0X0011并且tableid 0X42的数据包在25毫秒内连续出现,TR 101 290 第三优先级,3.6 EIT_事件信息表错误 （tableid错误、最大间隔错误、最小间隔错误) 3.6.1 PID0X0012的数据包中，tableid0X4E-0X6F、0X72 3.6.2 2秒钟内没有发现PID0X0012 、tableid 0X4E、Section0x00的数据包（EIT-P） 3.6.3 2秒钟内没有发现PID0X0012 、tableid 0X4E、Section0x01的数据包（EIT-F） 3.6.4 PID0X0012并且tableid 0X4E的数据包在25毫秒内连续出现 3.7 RST_运行状态表错误(table-id错误、最小间隔错误) 3.7.1 PID0X0013的数据包中，tableid0X71、0X72 3.7.2 PID0X0013 并且tableid 0X71的数据包在25毫秒内连续出现,TR 101 290 第三优先级,3.8 TDT_时间日期表错误(tableid错、最大间隔错误、最小间隔错误) 3.8.1 PID0X0014的数据包中，tableid0X70、0X72、0X73 3.8.2 30秒钟内没有发现PID0X0014并且tableid 0X70的数据包 3.8.3 PID0X0014并且tableid 0X70的数据包在25毫秒内连续出现 3.9 空缓冲器错误 3.10 数据延时错误 (一般视频数据（不包括静止画面）在缓冲器中的时间超过1秒；静帧数据在缓冲器中的时间超过60秒),码流监测分析错误记录表,1550nm光传输的技术问题,EDFA光纤放大器引入的噪声 SBS（受激布里渊散射） 光纤色散 SPM（光纤自相位调制）,1550nm光传输的技术问题,1、EDFA光纤放大器引入的噪声 起因：光放大器的自发辐射ASE夹杂在前向放大的信号中从而产生噪声，引起CNR的劣化。减小CNR劣化，需要提高输入功率，降低EDFA噪声指数。 计算方法： 多级累加：,1550nm光传输的技术问题,1550nm光传输的技术问题,2、SBS（受激布里渊散射） SBS的定义：SBS是光纤中泵浦光与声子间相互作用的结果，在使用窄谱线宽度光源的强度调制系统中，一旦信号光功率超过SBS门限时，将有很强的前向传输信号光转化为后向传输，随着前向传输功率的逐渐饱和，使后向散射功率急剧增加，造成系统CNR的劣化。抑制措施通常在激光器输出端加一低频调制信号，提高SBS门限值。 SBS是一种使系统载噪比急剧恶化的非线性效应，即由于光频抖动，产生寄生的相位调制，光谱展宽。Bktel抑制能力最大，为 +13+19dBm达，即允许注入光纤的功率是+19dBm，它的外调制发射机采用高稳定度微波源来完成SBS控制。SBS设定了最大入纤光功率，最佳SBS设定能够有效地保证系统指标。,1550nm光传输的技术问题,3、光纤色散（G652） 光纤色散引起的CSO: 总的指标为：,1550nm光传输的技术问题,4、SPM（光纤自相位调制） SPM的定义： SPM与色散相结合，导致CSO劣化 考虑SPM时CSO计算:,1550nm光传输的技术问题,4、色散补偿 对于超高速光缆通讯系统来说，起着重要的限制作用。系统的速率越高，相邻脉冲的宽度就越窄，当色散达到一定程度时，导致相邻的光脉冲发生交叠，会产生严重的码间干扰，引起系统误码。实验证明：在G.652光纤上传输10Gbps 业务，即使采用外调制技术，其受限距离也只有58Km。使用各种措施来补偿光传输过程中所积累的色散。,1550nm光传输的技术问题,5、正确设置SBS以配合光网络（九州） 遵循下述步骤以确定SBS值相对于网络环境来说是正