数字有线电视系统

数字有线电视系统

内容提要一、数字电视技术的发展二、有关基础知识三、数字有线电视前端硬件平台四、数字有线电视前端软件平台五、数字电视技术的相关标准六、数字有线电视系统

一、数字电视技术的发展1．

数字电视是电视发展的必然趋势

电视技术的革命：第一次：黑白→彩色第二次：模拟→数字传统的模拟电视缺点是：容易受噪声干扰，长距离传输后信噪比恶化；图像清晰度下降，信号波形畸变，相位失真、色彩失真；对设备的非线性失真十分敏感。模拟电视还具有稳定性差、可靠性低、调整繁杂、不便集成、自动控制困难。不能与IT接轨，业务受限。2.数字电视的发展历程与现状1994年，数字卫星电视启动；1998年，数字地面电视开始试播；欧、美、日发展较快；数字卫星电视出现最早，目前最为成熟与规范；数字有线电视和数字地面电视目前尚处于发展阶段。3.数字有线电视在我国面临良好的发展机遇（1）有线电视目前在中国有9000万以上用户，2005年将达到1.2亿。经济发达地区和城市的电视用户多数通过有线收看电视节目，同时有线电视数字化的技术基础也较成熟。有线电视数字化的发展将能够支持最全面的业务。（2）我国尚未放开个人和家庭直接接收卫星电视信号的限制，数字电视的地面广播，有关标准国际上正在制定中。实现数字有线电视广播在传输链路上的投资最少。目前最有条件发展的则是数字有线电视。二、数字通信基础知识

2.1信道与带宽传输信息的通路称为信道，可以分为两种：传输模拟信号的称为模拟信道，传输数字信号的信道称为数字信道。信道所能传送信号的频率范围，称为带宽。传输信道的最小频道宽度应≥数字信号本身频谱的宽度。

二、数字通信基础知识

2.2数据传输速率比特率：是指二进制数码流的数据传输速率，单位是：bit/s简写b/s或bps，它表示每秒传输多少个二进制元素（每一个二进制的元素称为比特）。波特率：也就是符号率，又称调制速率，是针对模拟数据信号传输过程中，调制解调器输出的调制信号每秒钟载波调制状态改变的数值，单位是B/s，称为波特(baud)率。R=Blog2N（b/s），其中R是比特率，B是波特率，N是n比特的电平数（即，进制数）。log2N=n:比特数/符号

二、数字通信基础知识

2.3信源编码抽样：将时间上连续的取值变为有限个离散取值的过程。

量化：将经抽样后幅度上无限多种连续的样值变为有限个离散值的过程。编码：把量化后的信号按照一定的对应关系转变成一系列数字编码脉冲的过程。信源数据压缩编码：降低传输数据率。二、数字通信基础知识

－－2.4信道编码纠错：在信道编码过程中将附加数据加于数据流之中，在接收端通过校验位来发现有错误的数据字，并给予纠正。交织：是对纠错过程的补充。其基本原理是在编码时将数码流按已定义的规则“搅乱”，在接受端再将那些“搅乱”的数据字按相反的规则重新排列，使之恢复出原始次序。

三、、数数字字有线线电视视前前端端硬硬件件平平台台－－－－3.1数数字字卫卫星星接接收收机机1.概述述因为为我我国国上上星星的的数数字字电电视视节节目目的的大大部部分分采采用用的的是是QPSK调制制方方式式，数字字卫卫星星接接收收机机都都是是QPSK解调调。数字字卫卫星星接接收收机机也也分分为为几几种种，，有有的的虽虽然然是是接接收收卫卫星星上上的的数数字字节节目目，，但但是是输输出出的的还还是是模模拟拟的的音音视视频频信信号号，，这这就就是是目目前前大大部部分分电电视视台台前前端端系系统统所所采采用用，，还还没没有有改改造造的的。。有有的的是是直直接接是是输输出出TS码流流；；还还有有一一种种就就是是既既能能输输出出模模拟拟信信号号，，又又能能输输出出数数字字的的TS码流流。。数字字调调制制信信号号的的向向量量表表示示或或星星座座图图表表示示数字字调调制制信信号号的的一一般般描描述述在第第n个符符号号间间隔隔，，发发射射的的已已调调信信号号，，可可表表示示为为一一个个向向量量。。IjQ0AnφnInQn在所所有有时时间间上上，，发发射射的的已已调调信信号号只只有有有有限限的的若若干干种种，，可可表表示示为为若若干干个个向向量量。。若若只只画画出出向向量量的的端端点点称称为为星星座座图图。。QPSK信信号号的的正正交交调调制制IjQBPSK，载波cosωctBPSK，载波sinωct合成为QPSKA方式式QPSK正交交调调制制器器B方式式QPSK正交交调调制制器器星座座图图：：调调制制载载波波变变化化状状态态的的表表示示图图a和b为数数据据率率减减半半的的bit序列列，，A/D后0以以+1表表示示，，1以－－1表表示示,并用用I(t)表示示a；；Q(t)表示示b。。平衡衡调调幅幅器器输输出出：：I(t)sinωct=±±sinωctQ(t)cosωct=±±cosωct若载载波波为为：：sin(ωct－－45)和cos（（ωct＋45）则星座图图旋转45，见见图中的的标记““×”。三、数字字有线电视前端端硬件平平台－－－3.1数字字卫星接接收机Q三、数字字有线电视前端端硬件平平台－－－3.1数字字卫星接接收机恢复绝对对NRZ码的0，，1状态态±1复用适配和能量扩散RS编码器(204,188)卷积交织器I=12字节到m位符号变换差分编码基带成形QAM调制至RF有线信道视频编码器音频编码器数据编码器节目复用器传送复用器12n有线前端MPEG-2源编码和复用IQSync1反转和去能量扩散RS码解码器卷积去交织器符号到字节映射差分解码器匹配滤波器与均衡RF物理接口QAM解码器接RF有线信道有线IRDIQ数据时钟载波、时钟和同步恢复DVB-C系统框图图三、数字字有线电视前端端硬件平平台编码调制制系统去RF有线信道道时钟数据*m基带接口口：来自自本地MPEG-2节目源,分配链链路,再再复用等等基带物理理接口Sync1反转和随机化卷积交织器I=12字节字节到m位符号变换差分编码基带成形时钟和同步生成器QAM调制器和和IF或RF物理接口有线前端端888mIQ*MPEG-2传送复用用包RS编码器(204,188)对每符号号的两个个最高有有效位进进行差分分编码，，从而获得得旋转不不变的星星座图。。将m比特符号号映射为为I、Q信号，并并进行滚降滤波波。根据MPEG-2帧结构将SYNC1字节进行行反转；对数据流流进行随随机化处处理。使数据结结构与信信号源格式相相适配。字节到符符号的变变换例：64QAM的字节m比特符号号的变换换，2m=64，，m=6，3字节转换换为4个个符号b7b6b5b4b3b2b1b0字节v字节v+1字节v+2自交织器输出（字节）b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0符号z符号z+1符号z+2符号z+3至差分编码器（6-bit符号）三、数字字有线电视前端端硬件平平台－－－3.2QAM调制器1.调制方式式的选择择DVB-S中，采用用的是QPSK调制解调调方式；；DVB-C中，采用用的是QAM调制解调调方式；；DVB-T中，采用用的是OFDM多载波调调制，每每个载波波再采用用QPSK或者QAM调制。QAM是用数字字信号去去调制载载波的幅幅度和相相位，常常用有16QAM、32QAM、64QAM等。由于于载波的的幅度和和相位都都带有信信息，比比QPSK方式传输输的数码码率高。。DVB-C多用64QAM的调制方方式。QPSK方式具有有较强的的抗干扰扰能力，，多用在在双向网网的回传传。三、数字字有线电视前端端硬件平平台－－－3.2QAM调制器2.调制速率率16QAM调制中，，一个符符号用4个比特来来表示；；64QAM调制中，，一个符符号用6个比特来来表示；；256QAM调制中，，一个符符号用8个比特来来表示。。64QAM的调制符符号率为为6.89MBps时，它的最最高数据据传输速速率为6.89×6＝41.34Mbps，由于其中中有RS编码，去去掉冗余余，有效效传输数数据速率率为41.34×（188/204）＝38.1Mbps。B:波特三、数字字有线电视前端端硬件平平台－－－3.2QAM调制器3.QAM调制原理理正交调幅幅（QAM）是幅度调调制和相相位调制制的结合合，既调调幅又调调相。QAM是将调制制符号调调制到一一对正交交载波上上，是二二维调制制技术。。数字比特特序列被被分成两两个序列列，以16QAM为例，每每4个调调制比特特分为两两组，每每组两个个比特，，分别去去调制同同相正交交载波，，然后将将两路已已调信号号相加发发送。QAM的的正交调调制实现现IQ4ASK,载波0相位IQ4ASK,载波900相位IQ三、数字字有线电视前端端硬件平平台－－－3.2QAM调制器M-QAM由2路正正交的L-ASK信号叠加加而成,M=L2A/D三、数字字有线电电视前端端硬件平平台－－－3.2QAM调调制器16QAM星座座图差分编码码的作用用为了获得得π/2旋转不变变QAM星座图，，每个符符号的两两个最高高有效位位应进行行差分编编码。复用适配和能量扩散RS编码器(204,188)卷积交织器I=12字节到m位符号变换差分编码基带成形QAM调制至RF有线信道视频编码器音频编码器数据编码器节目复用器传送复用器12n有线前端MPEG-2源编码和复用IQ差分编码码规则和和示意图图两个MSB差分分编码由由下面的的表达式式给出字节到m比特符号变换映射q个比特(bq-1,…,bo)Ak=MSBBk=bq差分编码QkIkQIq=2，16QAM时；q=3，32QAM时；q=4，64QAM时；差分编码码规则和和示意图图两个MSB差分分编码由由下面的的表达式式给出字节到m比特符号变换映射q个比特(bq-1,…,bo)Ak=MSBBk=bq差分编码QkIkQIq=2，16QAM时；q=3，32QAM时；q=4，64QAM时；QAM星星座图系统采用用16/32/64QAM举例：16QAM星座图IQ0000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101IkQk=00IkQk=10IkQk=11IkQk=01IkQk为每象限的两个MSB，象限MSBLSB旋转100210+π/2311+π401+3π/2星座图中中的第1象限星星座点到到其它象象限星座座点的变变换通过改变变2个MSB位（即IkQk）并根据表表中规则则旋转q个LSB，，可将第1象限中中的星座座点变换换至第2、3、、4象限限。IQ载波相位位旋转示示意图载波相位位旋转任任意角度度IQ0000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101IQ00000001001100101000101010111001110011101111110101000110011101010000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101载波相位位旋转900IQ0000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101IQ00000001001100101000101010111001110011101111110101000110011101010000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101载波发生生π/2,π,3π/2象位旋转转时，q个LSB不会发生错误误，而2个MSB经差分译码后后也不会发生生错误。符号率、带宽宽的关系对QAM信号，占用射射频带宽B与符号率Rs的关系为：B=(1+αα)Rs采用0.15滚降系数时时，一个8MHz信道中理论上上的最大符号号率为6.96MBaud。。（Baud=symbol/s））8MHzfc比特率与符号号率的关系有用比特率Ru、总比特率Ru’、符号率Rs复用适配和能量扩散RS编码器(204,188)卷积交织器I=12字节到m位符号变换差分编码基带成形QAM调制至RF有线信道视频编码器音频编码器数据编码器节目复用器传送复用器12n有线前端MPEG-2源编码和复用IQRuRu’RsRu=Ru’’(188/204)=(log2M)Rs(188/204)举例有用比特率Ru(MPEG-2传送层)[Mbit/s]总比特率Ru‘包含RS(204,188)[Mbit/s]有线符号速率Rs[MBaud]占用带宽[MHz]调制方案38.131.925.241.3434.6127.346.896.926.847.927.967.8664-QAM32-QAM16-QAM31.672PDH34.3676.877.9032-QAM18.916.012.820.5217.4013.923.423.483.483.934.004.0064-QAM32-QAM16-QAM9.68.06.410.448.706.961.741.741.742.002.002.0064-QAM32-QAM16-QAM编码调制系统统DVB三种系统的信信源编码方式式相同-MPEG-2，但采用不同同的信道编码码方式和不同同的调制方式式。信道编码，DVB-C只采用RS编码和卷积交交织联合起来来纠正随机性性错误和突发发性错误，不采用DVB-S和DVB-T，，用RS编码与卷积编编码分别作为为外编码和内内编码的联合合编码方式。。调制部分，DVB-C噪声干扰较小小，可采用编码效率率较高的MQAM，不用DVB-S的QPSK；有线信道中中的多径干扰扰不是十分严严重，也不采采用DVB-T为克服多径干干扰所用的COFDM。编码调制系统统基带接口与同同步经过此单元的的处理，使数据结构与信信号源格式相相适配。该单元中的的信号帧结构构应与含同步步字节的MPEG-2传送层一致。。SYNC1变换和随机化化该单元根据MPEG-2帧结构将SYNC1字节进行反转；同时为实现现频谱成形，，对数据流进行随随机化处理。。（SYNC1：：随机化序列的的第1个TS包，共8个包包）见下图DVB-S帧结构编码调制系统统RS码编码器该单元使用截截短的RS(204,188)编码，对每一一个已随机化化的传送包进进行处理，产产生一个误码码保护包。卷积交织器该单元完成一一个深度I=12的误码保护包包的卷积交织织，同步字节节的周期保持持不变。字节变换到m比特符号该单元将卷积积交织器处理理后的字节变变换为QAM符号。编码调制系统统基带成形该单元将经过过差分编码的的m比特符号映射射为I、Q信号，在QAM调制前，对I、Q信号进行升余余弦平方根滚滚降滤波。基带成形滤波波的作用编码器产生矩矩形基带脉冲冲，其频谱无无限延伸，为为无失真传输输需要无限宽宽的信道。而实际信道都都是带宽受限限的，对所传传输的信号造造成频谱失真真，反映在时时域波形上即即畸变和波形形展宽，使相相邻的脉冲波波形在时间上上互相重叠，，造成了符号号间干扰（ISI）。如图若基带脉冲波波形是某种适适当的波形，，那么可以保保证抽样点上上不存在ISI，如图为此，调制前前需对编码器器产生的基带带脉冲进行基基带成形滤波波。/T-4/T/T-2/T1/T3/T/TH(f)-1/T矩形脉冲及其频谱tf(t)T/2-T/20滤波单个脉冲的响应接收到的波形输入波形10110ttTst抽样点抽样点Ts码间干扰二进制系统接收脉冲中的ISI示意图……前一位脉冲下一位脉冲抽样时刻发端脉冲当前脉冲(非正常比例例，仅供演示示)理想低通滤波波器的脉冲成成形所传输信号的的符号率为fS，symbol/s。理想LFP的截止频率为为fN=fS/2，称为奈奎斯特特频率，如左左图。调制后的射频频带宽为2fN=fS，如右图。升余弦滚降滤滤波器的脉冲冲成形理想LPF的过渡带无限限滚降，不能能实现。实际滤波器的的过渡带有适适当的滚降，，但不一定满满足无ISI传输。升余弦滚降滤滤波特性关于fN齐对称，满足无ISI传输。α称为滚降系数数。编码调制系统统QAM调制和物理接接口该单元对信号号进行QAM调制。随后，，将QAM已调信号通过过IF或RF接口送至射频频信道。编码调制系统统几个重要概念念：随机化RS码卷积交织数字通信理论论在设计通信信系统时都是是假设所传输输的比特流中中“0”与“1”出现的概率各各为50%，，通信系统以以及其数字通通信技术的设设计性能指标标是以这一假假设为前提的的。但TS码流经过编码码处理后，可可能会在其中中出现连续的的“0”或连续的“1”。这样一方面面破坏了系统统设计的前提提，使得系统统可能会达不不到设计的性性能指标；另另外，接收端端进行信道解解码前必须首首先提取比特特时钟，提取取是利用传输输码流中“0”与“1”之间的波形跳跳变实现的，，而连续的““0”或连续的“1”给比特时钟的的提取带来了了困难。随机化编码调制系统统随机化为了保证在任任何情况下进进入DVB传输系统的数数据码流中““0”与“1”的概概率都能基本本相等，传输系统首先先用一个伪随随机序列对输输入的TS码流进行扰乱乱处理。伪随机序列是是由一个标准准的伪随机序序列发生器生生成的，其中中“0”与“1”出现的概率接接近50%。。由于二进制制数值运算的的特殊性质，，用伪随机序序列对输入的的TS码流进行扰乱乱后，无论原TS码流是何种分分布，扰乱后后的数据码流流中的“0”与“1”的概率都接近近50%。扰乱改变了原TS码流，因此在接收端对传传输码流纠错错解码后，还还需按逆过程程对其进行解解扰处理，以以恢复原TS码流。随机化从信号功率谱谱的角度看，，扰乱过程相相当于将数字字信号的功率率谱拓展了，，使其分散开开了，因此扰扰乱过程又被被称为“能量分散”。随机化器一般般采用伪随机机二进制序列列(PRBS)信号发生器来来实现。数据据随机化的基基础是线性移移位寄存器和和m序列理论。m序列是最常见见的一种伪随随机序列，它它是周期最长长线性反馈移移位寄存器序序列的简称。。RS码RS码不但能纠正正随机错误，，也能纠正突突发性错误，，是一种功能能极其强大的的纠错编码。。RS的编码和解码码过程都是通通过一个特定定的有限域的的算术运算来来实现。在DVB-C系统中，MPEG-2传送包经过能能量扩散随机机化处理后，，采用T=8、截短的RS编码，并将将16个校验字节节加到每一一个已经随随机化的MPEG-2传送包上。。即采用截截短的RS（204,188）码。卷积交织任何纠错编编码的纠错错能力都是是有限的，，当信道中中的干扰较较严重，在在传输信号号中造成的的误码超出出纠错能力力时，纠错错编码将无无法纠正错错误。因此此，如果在在信道中存存在着诸如如火花放电电等强烈的的冲激噪声声，将会在在码流中造造成连续的的误码。这这些连续误误码落在RS码中，就可可能超出RS码的纠错能能力而造成成信息失真真。卷积交织为避免这种种情况，加加入了数据据卷积交织织环节。通通过数据卷卷积交织改改变了信号号的传输顺顺序，将连连续发生的的误码分散散到多组RS码中，落在在每组RS码中的误码码数量就会会大大减少少，不会超超出RS码的纠错能能力，RS码能够将其其纠正过来来。实践证证明，数据据卷积交织织提高了系系统的纠错错能力，特特别是对冲冲激噪声的的纠错能力力。卷积交织器器、去交织织器均由移移位寄存器器实现。。三、数字有线电视前端硬硬件平台－－－3.3加扰器器加扰器所完完成的主要要功能有以以下这些：：对指定节目目或者TS流进行DVB加扰处理与CA有关的PSI、SI信息，可以以是PSI、SI动态再生在TS流中插入EMM（授权管理信信息）和ECM（授权控制信信息）数据据流，生成成加扰控制制字CW关于其详细细的工作原原理在后面面的CA系统中给予予介绍。四、数字有有线电视前前端软件平平台

－－－4.1EPG系统EPG主要功能为用户提供供节目指南南，可以与与用户之间间实现互动动操作将节目单上上的原始信信息存入数数据库从数据库中中提取原始始数据，生生成DVB-SI规定的表，，也就是生生成SI信息按照一定的的周期将SI信息送入复复用器复用器将这这些表与其其他节目的的TS流复用在一一起，然后后通过QAM调制器后送送入HFC网。四、数字有有线电视前前端软件平平台－－4.1EPG系统EPG工作原理DVB-SI标准的SI信息主要是是给用户端端提供设置置信息，从从而可以使使接收机能能够自动调调谐接收特特定的节目目并对节目目进行分组组。SI中有传送的的节目信息息，包括节节目的种类类，节目的的时间，节节目的来源源等等。这这些信息包包含在4个个表中：网网络信息表表（NIT）、、业务描述表表（SDT）、、节目信息表表（EIT）、、时间日期表表（TDT）。。四、数字有有线电视前前端软件平平台－－4.1EPG系统EPG工作原理网络信息表表主要提供供接收端所所需的接收收频率、符符号率、调调制方式等等等。业务描述表表主要提供供复用器中中与节目或或者业务有有关的节目目名字等参参数。节目信息表表给出各类类节目的时时间安排。。时间与日期期表提供节节目开始的的具体时间间，由于TDT表有具体的的时钟信息息，因此有有时也可作作为IRD的解码时钟钟的更新。。四、数字有有线电视前前端软件平平台－－4.2DVB-CA系统1有条件接收收基本概念念条件接收子子系统：是是解码器的的一部分，，其作用是是对电子密密钥进行解解码并恢复复出用于控控制解扰序序列的所需需信息。加扰控制字字（CW)：用于加扰，，并作为解解扰器中的的密钥。加密：加密密是指连续续不断的改改变电子密密钥的处理理。授权管理信信息(EMM)：授权用户对对某个业务务进行解扰扰。授权控制信信息(ECM)：是一种特殊殊形式的电电子密钥信信号和信道道寻址信息息。电子密密钥通过信信道安全地地传送给用用户用户授权系系统：它在在用户管理理系统的指指导下，负负责对ECM和EMM数据流进行行组织，使使之序列化化并传输到到用户管理理中心。用户管理系系统：它是是向用户发发放电子密密钥，寄送送帐单及收收费的商业业中心。四、数字有有线电视前前端软件平平台－－4.2DVB-CA系统2.有条件接收收的工作原原理（框图图）加密TS流业务密钥业务密钥控制字产生器控制字（CW）加密器A加密CW加扰器用户授权系统加密器B加密业务密钥ECM信息EMM信息复用器传送流（TS）四、数字有有线电视前前端软件平平台－－4.2DVB-CA系统2.有条件接收收的工作原原理（发送端））控制字发生生器产生加加扰控制字字（CW），控制字就是是加扰所用用的密钥。。加扰器根据据提供的控控制字（CW），对来自复用用器的TS流进行加扰扰运算，打打乱TS流。加密器A，根据授权权系统提供供的业务密密钥对控制制字进行加加密运算，，输出加了了密的控制制字，称为为授权控制制信息（ECM）。业务密钥同时送给加加密器A和加密器B。它能够自己己产生密钥钥，并对授授权系统提提供的业务务密钥进行行加密。加加密器B的输出结果果就是加了了密的业务务密钥，称称为授权管管理信息（（EMM）。上面所产生生的ECM和EMM信息都送往往MPEG-2复用器，与与其他的TS流一起进行行打包，形形成TS流再再输输出出。。四、、数数字字有有线线电电视视前前端端软软件件平平台台－－－－4.2DVB-CA系统统2.有条条件件接接收收的的工工作作原原理理（接接收收端端））解调调后后的的数数据据流流经经过过解解扰扰乱乱后后送送往往解解复复用用器器解复复用用器器根根据据TS流的的包包结结构构，，提提取取出出ECM和EMM控制制信信息息。提取取出出来来的的ECM和EMM信息息分分别别被被送送往往智智能能卡卡的的解解密密器器A和解解密密器器B，解密密器器B解出出业业务务密密钥钥，，解密密器器A恢复复出出加加扰扰控控制制字字CW，把CW送往往解解扰扰器器。。恢复控制制字的过过程非常常短暂，，一旦恢恢复出正正确的控控制字后后，解扰扰器便能能正常解解扰，把把加扰TS流变成正正常的TS流四、数字字有线电电视前端端软件平平台－－4.2DVB-CA系统2.有条件接接收的工工作原理理（总结）三层保护护：加扰，打打乱TS流用业务密密钥对控控制字加加密对业务密密钥进行行加密四、数字字有线电电视前端端软件平平台－－4.2DVB-CA系统3.条件接收收的主要要特点（1）公公共的加加扰和解解扰算法法（2）公公共接口口（3）同同密加密密（4）多多密加密密四、数字字有线电电视前端端软件平平台－－4.2DVB-CA系统4.SMS系统简介介：用户管理理系统是是整个收收费电视视系统的的重要组组成部分分，用户户管理系系统实现现数字电电视广播播条件接接受用户户的管理理，包括括对用户户信息、、用户设设备信息息、用户户预订信信息、用用户授权权信息、、财务信信息进行行记录、、处理、、维护和和管理。。四、数字字有线电电视前端端软件平平台－－4.2DVB-CA系统5.SMS体系结构构数据库、应用服务务、客户端应应用程序序四、数字字有线电电视前端端软件平平台－－4.2DVB-CA系统6.SMS系统功能用户管理理模块：用户管理理模块是是整个条条件接收收用户管管理系统统的重要要组成部部分，用用来管理理用户信信息、用用户预定定授权和和节目编编号等信信息，并并将相关关数据自自动传给给CA系统。用户维护护：具具体功能能是用户户注册、、用户暂暂停、用用户恢复复、用户户注销、、IC卡登记、、机顶盒盒登记、、密码、、IPPV金额、合合同和用用户投诉诉等。节目预定定：用户户按照系系统提供供的方式式（按照照单频道道，全部部频道，，节目编编号）预预定和取取消电视视节目，，进行的的账册和和查询，，脉冲式式按次计计费（IPPV）查询。四、数字字有线电电视前端端软件平平台－－4.2DVB-CA系统6.SMS系统授权管理理模块：用户信息息：具有有对全体体/集合/单独用户户发送B-mail的功能，，对特殊殊用户赋赋予某种种收视权权利和取取消相应应的权利利的功能能节目信息息：处理理有关节节目提供供商的功功能IC卡信息：：处理有有关IC卡方面的的功能四、数字字有线电电视前端端软件平平台－－4.2DVB-CA系统6.SMS系统控制管理理模块：控制管理理模块是是为了保保证系统统正常运运行必须须具备的的运行环环境和运运行控制制的功能能。具体功能能有：维维护节目目提供商商、节目目提供商商频道、、节目提提供商对对应的销销售单价价等。6.SMS系统环境管理理模块：环境管理理模块用用于管理理有关节节目分类类，节目目分类与与节目提提供商的的对应关关系。分类管理理模块：在环境管管理模块块的基础础上，实实现按节节目内容容进行分分类销售售方式，，具体有有：按照照节目分分类方式式，按照照节目主主题方式式，按照照节目主主题级别别方式。。四、数字字有线电电视前端端软件平平台－－4.2DVB-CA系统四、数字字有线电电视前端端软件平平台－－4.2DVB-CA系统6.SMS系统节目管理理模块：节目档案案管理：：通过对对节目进进行编号号、分类类、主题题等技术术手段的的处理，，将节目目整理成成易于查查询、使使用，易易于分类类统计的的数据文文件，主主要有建建立节目目编码规规则；建建立节目目分类、、主题和和级别的的相互关关系；确确定每个个节目成成熟率。。节目单制制作：通通过播出出计划生生成节目目播出单单，对节节目重播播、节目目异日重重播、节节目和广广告在时时间上的的连接处处理。四、数字有线线电视前前端软件件平台6.SMS系统统计报表表处理：：用户管理理系统能能够根据据要求提提供统计计报表和和统计图图，系统统的报表表有任意意时间段段的营业业报表，，用户信信息统计计表，用用户预定定汇总表表。银行信息息处理：数据通讯讯：通过过银行提提供的服服务器将将有关的的信息实实时或者者非实时时地传到到用户管管理系统统。数据处理理：对于于合同用用户，当当其账号号下金额额满足要要求时，，系统向向该用户户发送授授权，当当其账号号下金额额不满足足要求时时，系统统有黑名名单的处处理功能能；对于于非合同同用户，，用户到到银行缴缴款预定定节目提提供商的的某频道道、或全全部频道道节目，，系统有有数据校校验功能能，专门门处理由由于人为为的原因因造成的的错误信信息。最最后，将将从银行行取来的的正确数数据，转转换成用用户管理理系统使使用的数数据，修修改资金金帐产生生准EMM，同时产产生财财务上上需要要的银银行对对帐表表。四、数数字有有线电电视前前端软软件平平台－－－－7.NMS系统统主要功功能：：对编码码器、、复用用器、、切换换矩阵阵、调调制器器、卫卫星接接收机机进行行监控控、参参数配配置和和管理理动态编编辑PSI/SI，，察看和和设置置播出出节目目信息息通过网网管完完成编编码器器、复复用器器、卫卫星接接收机机的在在线软软件升升级对本地地及远远端解解码器器进行行监控控管理理五、数数字电电视技技术的的相关关标准准正如模模拟电电视有有PAL、NTSC和SECAM等制式式一样样，数数字电电视也也要制制定本本身的的标准准。目目前数数字电电视标标准有有三种种：美美国的的ATSC、欧洲的的DVB，日本的的ISDB。其中前前两种种标准准用得得较为为广泛泛。1.ATSCATSC(AdvancedTelevisionSystemCommittee)是美国国高级级电视视系统统委员员会的的简称称，与与1995年经美美国联联邦通通讯委委员会会正式式批准准作为为美国国的高高级电电视（（ATV）国家标标准。。ATSC标准规规定了了一个个在6MHz带宽内内传输输高质质量的的视频频、音音频和和辅助助数据据的系系统，，在地地面广广播信信道中中可靠靠地传传输约约19Mbps的数字字信息息，在在有线线电视视频道道中可可靠传传输38Mbps的数字字信息息，使使该系系统能能提供供的分分辨率率是常常规电电视的的5倍之多多。ATSC被加拿拿大、、韩国国、阿阿根廷廷、中中国台台湾、、墨西西哥采采用，，亚洲洲及中中北美美洲的的许多多国家家也正正在考考虑使使用。。2．DVBDVB（DigitalVideoBroadcasting）即数字字视频频广播播，是是欧洲洲广播播联盟盟组织织的一一个项项目，，目前前已有有220多个组组织参参加。。DVB项目的的主要要目标标是要要找到到一种种对所所有传传输媒媒体都都适用用的数数字电电视技技术和和系统统。因因此，，它的的设计计原则则是使使系统统能够够灵活活的传传送MPEG-2视频、、音频频和其其他数数据信信息，，使用用统一一的MPEG-2传送比比特流流复用用，使使用统统一的的服务务信息息系统统，使使用统统一的的加扰扰系统统（可可有不不同的的加密密方式式），，使用用统一一的RS前向纠纠错系系统，，最终终形成成一个个通用用的数数字电电视系系统。。不同传传输媒媒体可可选用用不同同的调调制方方式和和信道编码码方法法，其其中DVB-S采用QPSK，DVB-C采用QAM，DVB-T采用COFDM。所有的的DVB系列标标准完完全兼兼容MPEG-2标准，，同时时制定定了解解码器器公共共接口口标准准、支支持条条件接接收、、提供供数据据广播播系统统等特特性。。目前前，DVB已经扩展展到欧洲洲以外的的国家和和地区。。世界上上现有30个国家、、200多家电视视台开始始了DVB各种广播播业务，，100多个厂家家生产符符合DVB标准的设设备。欧欧洲的DVB重点放在在SDTV，其COFDM制式的地地面广播播正在欧欧洲各国国陆续开开播。卫卫星的MPEG2/DVB-S广播已于于1996年开播。。3．ISDB日本数字字电视ISDB（Integrated-ServicesDigitalBroadcasting）标准于1993年9月制定。。其核心心内容包包括：既既传数字字电视节节目，又又传其它它数据的的综合业业务服务务系统；；视频编编码、音音频编码码、系统统复用均均遵循MPEG-2标准；传传输信道道以卫星星为主。。迫于欧欧洲和美美国的发发展形势势，已将将原定于于2005年才开始始数字电电视广播播的计划划改为2000年开始。。并提出出了ISDB-T制式，使使数字电电视地面面广播再再次出现现三大制制式并存存的局面面。ATSC和DVB标准在信信道的传传输方式式、数字字音频压压缩标准准、节目目信息表表上都有有所差别别。ATSC标准关注注的是UHF和VHF频道的数数字地面面HDTV，在6MHz信道内只只提供9.3Mbps的固定码码率，欧欧洲DVB以单一系系统方式式针对SDTV和HDTV，可用于所所有广播播媒体，，在设计计上码率率可变，，在8MHz内可选择择Mbps不同的传传输码率率，在支支持条件件接收方方面，ATSC还没有进进行相应应的工作作。三个标准准的比较较，传输输：美国国首先考考虑地面面广播信信道，欧欧洲和日日本考虑虑卫星信信道；图图像规格格：美国国考虑地地面广播播HDTV，欧洲强调调图像可可分级性性，日本本强调多多种数字字业务集集成，不不只传一一种HDTV信号；数数字调制制方式：：美国地地面广播播采用8-VSB或16-VSB；欧洲和日日本地面面广播采采用OFDM。我国的基基本情况况：卫星：已已经确定定采用DVB-S有线：正正在试行行DVB-C地面：6个标准准的比较较实验之之中，尚尚未决定。六、数字字有线电电视系统统数字有线线电视系系统示意意图InternetDVB-C前端卫星频道道混合设备自录频道道电缆DVB视频服务器HFC数据服务器播控中心心数字有线线电视系系统组成成示意图图系统组成成数字有线线电视前前端+HFC+用户接收收端（复杂系系统）（（机顶顶盒）（一）、、前端系系统基本组成成：数字电视视信源系系统、业业务系统统、存储储播出系系统、复复用加扰扰系统、、条件接接收系统统、用户户管理系系统、编编码调制制系统、、回传处处理系统统、其它它辅助系系统。前端组成成实例1、数字字电视信信源系统统包括数字字卫星信信号的接接收系统统、模拟拟信号的的编码系系统、SDH网络信号号的分接接、转换换系统。。该系统统以后还还将逐步步具备传传输来自自宽带IP等多种网网络节目目源的能能力。它它的特点点是将信信号进行行一定格格式转换换，使之之成为符符合DVB-C标准的TS流信号。。它对节节目的内内容不加加以编辑辑和存储储，只起起到节目目转发的的作用。。数字卫星星接收机机可以直直接输出出TS流。模拟信号号源需要要转换成成TS流*。数字电视视压缩编编码系统统（略））2、业务务系统播出前端端对素材材和信息息进行编编辑和整整理，采采用DVB-DATA标准（（我国数数字电视视广播系系统中的的数据广广播标准准正在制制定）对对信息进进行封装装，完成成播出TS流的的打包；；接收端端机顶盒盒集成相相应接收收模块完完成对数数据信息息的解析析。目前前，国内内的业务务系统包包括数据据广播、、Internet接接入、实实时股票票信息等等等。3、存储储播出系系统包括节目目素材上上载与收收录系统统、节目目存储与与节目库库管理系系统、节节目预编编/审核核系统、、准视频频点播（（NVOD）系统和专专业频道道管理播播出系统统。该系系统的特特点是可可以对多多种格式式节目进进行上载载，收录录存储多多种传输输方式的的节目，，并将其其转换成成TS流文件，，并且支支持手动动和自动动采集方方式；对对节目库库中存储储的文件件进行分分类编目目，提供供高效的的文件检检索功能能；对（延时））播出的节目进进行监审审/编辑辑的功能能；通过过准视频频点播（（NVOD）系统和专专业频道道管理播播出系统统完成节节目播出出。4、复用用加扰系系统此部分将将上述1、2、、3系统统传来的的信号，，根据码码率进行行节目、、数据信信息复用用并完成成加扰，，形成若若干个频频道的码码流。根根据使用用设备的的不同，，系统的的结构有有所差别别，有些些复用器器内置加加扰模块块，信号在复用器器的内部可以以完成加扰，，有些复用器器内部不具有有加扰模块，，需要外接独独立加扰设备备。复用器多路复用器是是整个系统的的核心部分,相当于交通通枢纽中心,把不同方向向运载的货物物经过复用器器,根据用户户的不同需求求重新装到不不同的车上从从不同的路径径运到不同的的用户手中。。复用器是以模模块方式组成成复用器支持PID的重新映射将加密控制信信息注入到指指定的节目内内容中进行加加密和控制具有PSI/SI信息编辑能力力支持多种条件件接收系统，，复用器还能能对多家CA系统同时支持持，真正实现现Simulcrypt方案框图5、条件接收收系统（CAS）此系统主要完完成对信号的的加扰控制和和加密管理信信息的分发，，保证节目提提供商和有线线电视网络运运营商的利益益。根据数字信号号加密保密性性强的特点，，可以按不同同分组情况对对不同数字电电视节目频道道进行收费管管理。条件接收系统统是推动数字字电视走向市市场成功的重重要环节。条件接收系统统国外CA的状况大部分运营商商数字化，直直接用户数以以千万计CA有几十种之多多，符合DVB的有10多种种，国内常见见的有5-6种没有统一的CA标准，技术上上各不相同大部分CAS不完全符合DVB同密的标准IPCA成为市场的热热点大运营商利用用CAS垄断运营市场场盗卡现象十分分严重，无法法解决条件接收系统统国内CA的状况相关标准：GY/Z175-2001，GY/Z174-2001现参与的企业业有10多家家，更多的企企业正在加入入总局圈定试点点6家大多数企业处处于研发阶段段，有较大的的技术差距引进国外技术术开发本地化化产品是较好好的选择从同密走向多多密（多播））国家信息安全全严格管理，，国内CA将成为主流条件接收系统统选择CA要考虑的问题题政策面：总局局，密码委，，国家和产业业的支持服务：当前和和未来服务的的可能性任何一种同收收费相关的业业务都需要CA厂商的支持安全性：安全的历史和和商务条件数据的安全性性和算法的安安全性安全性在技术术上的保证手手段技术：系统的的先进性以及及技术的发展展价格：当前和和未来系统所所要支付的费费用当前的价格并并不代表未来来系统的费用用STB和中间件条件接收系统统缩写CAS：有条件接收系系统EMM：授权管理信息息ECM：授权控制信息息SAS：用户授权系统统SMS：用户管理系统统MUX：复用器SMARTCARD：智能卡TRD：安全加密设备备PPV：节目分次预订订IPPV：即时购买节目目OSD：屏幕显示信息息条件接收系统统CA的划分和区别别基于算法的CA，但非通用加扰扰算法基于密钥采用用DES算法的CA基于密钥采用用Triple-DES算法的CA基于密钥采用用RSA算法的CA，如：ChinaCrypt安全性：RSA算法优于Triple-DES算法Triple-DES算法优于DES算法条件接收系统统条件接收系统统的关键技术术：密码学算法的的实现密钥的生成和和传递ECM与EMM的生成用户授权系统统SAS与用户管理系统统SMS的管理与控制制条件接收系统统密钥体系加密

解密KeysKeys明文密文明文Key公钥Key私钥对称密钥非对称密钥条件接收系统统算法和密钥通用加扰算法法(DVB标准)随机控制字CW5-20秒变换一次对称密码体系系DES算法，对称密密钥(64位位密钥）1975年Triple-DES，，DES的改进算法，，128位的的密钥缺点：必须经经常更换密钥钥，密钥传递递是大漏洞2000年以以后DES，Triple-DES已被西方国家家所弃用公共密码体系系（Rivest,Shamir,Adleman）RSA算法，加解密密密钥不同特别适合开放放式环境，如如广播，Internet等缺点：运算速速度慢，芯片片成本高条件接收系统统有条件接收系系统CAS密钥结构管理密钥私钥（唯一密密钥）：用于于密钥更新组密钥：用于于解用户EMM用户唯一密钥钥：用于解EMM运营商密钥：：不同的运营营商用户授权密钥钥：解用户授授权EMM节目授权密钥钥：解节目授授权ECM控制字CW：节目解扰条件接收系统统CA的基本原理条件接收系统统CAS系统构成ECM发生器ECM注入器EMM处理器EMM注入器系统监视器通用接口（CI）模块IPPV回传通道TRD加密机/母卡卡/母盘用户授权系统统(SAS)机顶盒数据发发生器DDG条件接收系统统用户授权系统统(SAS)用户授权系统统(SAS)的功能是接收收SMS发出的请求，，产生并离散散EMM，然后按优先级级，分别存储储EMM；注册所有的智智能卡，管理理密钥和EMM，定义产品、管管理授权。SAS包括EMM发生器、EMM加密处理器、、SMS接口和SAS用户界面。从SMS(用户管理系统统)信息中产产生EMM(授权管理信息息)(可满足足90,000SMS需求/小时)；以2千万万/小时的速速度按月更新新EMM；支持多重SMS(多个节目商共共享智能卡)；可远程连接SMS；可远程连接EMM插入器。SAS是自动化系统统，只需很少少的人员操作作，就可实现现大批量处理理，包括对4千万个PPV授权进行高速速处理。EMM信息放在TRD（安全加密设备备）中。条件接收系统统实例系统监视器

ECM发生器用户管理系统DDGSASEMM发生器用户管理系统接口EMM处理器SAS用户接口EMM插入器TRDTOKENMUX复用器用户授权系统统机顶盒数据发发生器安全加密设备备6、用户管理理系统此系统和条件件接收系统使使用专用的接接口进行连接接，主要对网网络中的信号号进行商品化化定义、管理理以及用户收收看节目的权权限控制和收收费。用户管理系统统SMS基本功能（1）用户信信息管理用户信息管理理负责完成的的主要功能是是处理与维护护用户的主主要信息。（2）资源管管理资源管理的内内容是业务服服务所需设备备和产品，如如IC卡、机顶盒等等，主要功能能是对资源进进行进销调存存以及使用状状态的管理，，包括用户已已经购买或租租赁使用的资资源，如对IC卡进行管理的的信息包括：：IC卡号、地址码码等，对机顶顶盒进行管理理的信息包括括机顶盒号、、地址码等。。用户管理系统统（3）产品管管理产品管理主要要是对节目提提供商所提供供的节目进行行产品化的管管理。管理的的内容包括业业务服务在系系统中的注册册、修改与删删除，业务服服务的促销、、定价和有效效期确认等等等。（4）用户业业务管理用户业务管理理负责用户订订购产品信息息的管理。（5）用户业业务支援业务支援管理理的内容是为为保证用户业业务正常运行行而进行的管管理功能，主主要包括用户户业务故障单单、故障维修修或解决的结结果等。用户管理系统统（6）计费计费主要是计计算应收取用用户的费用。。支持的计费费方式有：按按月计费、按按次计费，包包括实现对PPV计费的功能。。（7）收费系统在进行计计费处理之后后，通过收费费点进行收费费。以通过用用户到收费点点交纳现金的的形式完成收收费。（8））帐帐务务管管理理帐务务管管理理的的主主要要功功能能包包括括对对应应收收和和实实收收的的关关系系进进行行管管理理；；对对用用户户信信用用进进行行管管理理，，对对财财务务清清算算和和帐帐务务报报表表的的管管理理等等。。用户户管管理理系系统统（9））授授权权管管理理授权权管管理理负负责责用用户户业业务务开开通通前前的的授授权权预预处处理理操操作作，，主主要要包包括括对对用用户户信信用用度度的的确确认认、、用用户户业业务务与与IC卡有有效效性性确确认认等等。。（10））报报表表管管理理报表表管管理理主主要要管管理理系