双向有线数字电视机顶盒的回传技术研究

宗佳琦

摘 要：有线数字电视自停模转数以来，以其清晰的画面质量、丰富的节目资源受到了广大电视用户的欢迎，本文通过对数字电视双向网的整体构架、双向有线数字电视机顶盒的回传技术和前景未来这三方面进行说明，对发挥双向有线电视机顶盒的优势，为用户提供更好的服务进行简要的描写，希望能够给读者带来启发。

关键词：电视机顶盒;回传技术;整体架构

中图分类号：TN949.197 文献标识码：A 文章编号：2096-5079 （2020） 11-00-02

一、引言

为使广电有线信息网络股份有限公司能够更好的建设宽带通信、数字电视和下一代互联网等网络信息基础设施，国务院于2008年1月1日颁发了关于数字电视产业发展的1号文件，对推进三网融合进程的要求进行了说明。

二、数字电视双向网的整体架构

有线电视信道主要包括一个总前端和若干分前端、一级和二级传输网以及接入分配网。其通信网主要由城域网、接入端、用户端等方面组成，其通信方式是通过建立双向的城域网、接入网为用户提供双向的综合业务传输。随着双向数字电视整转工作的开展，加快了有线电视信道和有限数据通信网络的融合，使双向数字电视拥有了上下并行的网络传输信道并且能够提供标清或高清的信号源。

三、双向有线数字电视机顶盒的回传技术

近年来，有线电视技术的发展越来越快，为了使广大用户能够获得更加方便快捷的服务，数字电视参照目前国内加大对数字电视网络改造力度的现状，利用双向有线数字电视机顶盒展开了各项增值业务，DOCSIS/Euro DOCSIS作为Cable Modem的接入标准，成为最符合国内现状的标准。但目前国内厂家的调制/解调芯片研制存在问题，影响了机顶盒产业的发展，而PSTN和以太网方式的技术相对成熟，但由于涉及到高昂的运营商收费，推广也比较困难。

（一）双向有线数字机顶盒的技术原理

有线电视机顶盒应用的传输信号为有线信号，机顶盒的作用为对电视信号进行接收、发射和模拟，使信号可以在电视上呈现出音频图像。其过程为信号在线路传输的过程中进行编码，信道编码和图像音频信息源编码成为传输流，通过天线或其他接受介质，接受传输的数据信号，并将其传输入机顶盒，就会由机顶盒有限获得信道的编码将其进行解调、解复用、解码、音频视频编码，使用户可以在电视上观看数字电视节目。

从功能方面来看，数字信号机顶盒可以当作计算机和电视机的混合产物，其硬件由控制、网络交互、信号处理以及扩展这几部分共同组成。同时这几个结构部分对整个机顶盒而言负责不同的应用，例如，控制结构对机顶盒的整个系统控制负责，主要结构包括读写内存及处理器和固定内存部门，其中处理器的应用范围最为广泛，能够控制所有的模块。对扩展结构来说，其作用主要是对机顶盒外围功能实现通信联系。而信号处理结构获取信号宽带及其编码内部所包含的信息的方式为，通过机顶盒接受到信号，然后利用上级指令的方式使芯片将其进行处理，从而达到解码信号和数据流的目的。有线电视网发出的射頻信号首先经由调谐器变频转化为中频，其次为数字信号，最后通过QAM解调器的解调，转化成包含音频、视频和其他数据信息的传输流。当MPEG的传输流被解复用的模块接收到时，模块中所包含解扰引擎就可以将加扰数据中的解扰视频PES、音频PES以及数据PES分离出来。其中，解扰出的视频PES将被传送到视频解码模块进行解码，得到的MPEG数据将输出到PAL/NTC编码器成为模拟电视信号，最后被视频输出电路输出。解扰出的音频PES信号将被音频解码模块接收并进行解码，取出MPEG数据，并输出PCM音频数据到PCM解码器，最终获得立体声音频模拟信号[1]。

（二）DOCSIS/Erouo DOCSIS标准

为了建立一套能够使信号可以在HFC网络上进行高速双向传输，使各厂家的Cable Modem（简称为CM）产品具有交互性同时能够为用户提供Internet等服务的协议。1995年11月，包括Cox、TCI、Rogers、时代华纳等在内的美国主要有线电视经营商以及研究机构Cable Labs共同建立了多媒体网络系统合作组织（MCNS），并于1997年3月颁布并获得ITU通过的，HFC网多媒体电缆网络的数据业务接口标准DOCSIS，成为国际标准ITU—TJ.112B。

上行数据和下行数据作为数据传输的两种速率具有明显的差别。其中上行数据通常利用频率为5MHz—65MHz间的频谱进行传送，同时利用QPSK调制上行数据可以降低其噪声的积累。而下行数据常采用正交调幅方式，64QAM或256QAM进行调制。CM的技术实现是从87MHz—860MHz的电视频道中分离出一条6MHz的信号通道，用于下行数据的传输，为实现CM的前端设备（简称为CMTS）与CM间的通信，下行数据与通CMTS封装在MPEG—2 TS帧中的外界网络传输的数据帧，通过调制与有线电视信号混合为RF信号，输出到HFC网络。同步进行的是前端将接收输出机输出的上行信号，并转换为以太网帧给数据转换信号，将下行的RF信号解调为数字信号传送到用户端。为了使用户输出的上行数字信号能够进入HFC网的上行通道中，需要将数字信号利用用户端CM调制成5—65MHz的射频信号。

DOCSIS的上行调制，使用QPSK和16QAM传送上行数据，直接将以太帧封装成MCNS帧，利用256QAM和64QAM调制DOCSIS的下行数据并用MPEG—2进行传送。DOCSIS/Euro DOCSIS因其具备成熟的前端系统、计费系统和管理系统，同时制造技术成熟、拥有完整的芯片技术和问题解决方案、实现回传功能所需的时间比较短、安全性和双向认证方面比较稳定等优点，是一种被广泛应用的双向机顶盒的回传方式。应用DOCSIS/Euro DOCSIS标准的机顶盒成本约为25美元/个，并且近年来成本呈下降趋势，由于许多有线网络的前端已经有CMTS，因此这种机顶盒比较容易推广。但由于我国的CM标准仍处于制定当中，业务标准仍采用DOCSIS/Euro DOCSIS方式需要向美国Cablelabs缴纳8万美元的认证费。

（三）DAVIC/DVB RC标准

数字电视广播DVB数字电视标准，最早由欧洲开展制定，DAVIC是一个非营利性组织，对有线系统传输语音、图像、数据等方面制定了相应的标准，其中最主要的为CM和机顶盒的交互式数据业务标准。DVB与DAVIC对两者共同制订了DVB—RC交互信道标准对有线数字电视系统进行约束，这一标准得到了欧洲电信联盟ETSI和国际电信联盟ITU所批准承认。

DAVIC/DVB RC是一项系统集成协议，将不同的通信系统和通信协议集成在统一的系统框架当中。一个完整的DAVIC系统由信号传播源、服务器、信号终端、信号源与服务器间的传播网络、服务器与用户间的传输网络这几部分组成，DAVIC/DVB RC对各类数字多媒体系统和子系统的外部接口和信息交互方式進行了要求，但没有对其内部实现方式进行强调，这样便于厂长依照自身设计生产产品。但由于DAVIC/DVB RC只强调了物理层的规定，而没有对链路层和数据结构进行定义，导致各厂家机顶盒的研发测试无法形成统一的标准，令国内生产厂家不能提供相对应的前端接收设备，造成机顶盒推广应用存在问题的情况[2]。

四、双向有线数字机顶盒前景未来

随着科学技术发展脚步的不断加快，为了提高双向有线数字电视机顶盒的传输质量，使其回传技术拥有更加广阔的发展前景，就机顶盒的硬件而言，随着CPU技术的不断发展，CPU的质量得到了保障，使得调制解调器和解调芯片能够更好地发挥自身的优势，有利于机顶盒硬件技术的发展进步，促进硬件体积的逐渐缩小，提升其应用性能。对此，需要生产厂家进一步降低技术成本，增进应用方式，提高产品质量，使机顶盒能够在交互应用方面发挥积极的作用，保证其多样化发展。

五、结论

由于传统的单项机顶盒只能接收电视台传输的信号，无法将用户的信息反馈回去而双向机顶盒不但可以接收电视台传输的信号，还可以进行类似快进快退、电影点播操作，以及办理电视银行、电视查询等业务，现阶段，双向有线数字电视机顶盒深受广大用户的喜爱。

参考文献：

[1]张晓岚.有线数字电视机顶盒技术探讨[J].西部广播电视，2019 （22）：255-256.

[2]陈健海，俞立勋.浅析有线数字电视机顶盒的稳定性[J].中国有线电视，2019（03）：254-256.