广电数字电视网终端单向机顶盒双向改造方案

广电数字电视网终端单向机顶盒双向改造 李龙关 ,甘肃省兰州市 ,兰州交通大学电子不信息学院, 730070 摘 要 国 家 广 播 电 影 电 视 总 局 当 前 正 积 枀 推 进 数 字 电 视 网 络 从 前 端 到 终 端 的 双 向 改 造。 针对广电数字电视网终端单向机顶盒,文章提出了两种改造方案 。 一种方案是对目前 具备双向改造条件的单向机顶盒通过增加一块 IP 网卡来改造 ,另一种方案是对不满 足双 向改造条件的单向机顶盒通过采用双模机顶盒来置换 。 兲键词 双向机顶盒, 数字电视网改造 , 数字互劢电视, 以太网技术 改造方案如图 所示。1 0 引言 当前国家正在加快推进电信网、 广播电视网和 互联网的三网融合。 传统的电视广播方式已经不能 满足人民文化娱乐生活需要。 为了发展电视的增值 图 1 利用以太网技术方案改造单向机顶盒 业 务 ,提高市场占有率 ,国 家广播电影电视总局 ,以 网该 方 案是在原来机顶盒主板上加装一块 IP 下简称广电,正在积枀进行数字电视双向网络改造 。 卡, 这样单向机顶盒就被扩展成了既能接收数字视 早期数字电视网络改造时, 在数字电视网络终端主 频广播节目,又能提供 PTV,交互式网络电视 ,点播 I要是通过赠送机顶盒的方式实现的。 这种机顶盒绝 上网等服务。采用此方案改造后,上行信号必须通过大多数仅能实现单向传输, 无法满足当前数字互劢 网卡发送。 所以机顶盒必须加装网卡及网卡输出接 电视的发展, 因此实现数字电视网络双向改造是当 口 RJ-45,同时主板也需进行相应的修改。 该方案的 ,,1务之急,也是必由之路。 针对当前广电机顶盒的现 优点是信号上行方案技术成熟,技术难度小,上行带状本文提出了两种改造方案, 一种是对有条件改造 宽可达 10M,用户比较满意。的机顶盒进行双向改造, 另一种是对不满足改造条 件的机顶盒直接用双模机顶盒更换。 2 通过双模机顶盒来置换 改造现有满足条件的机顶盒 1 对一些不满足条件的单向机顶盒可以直 接 用 双模机顶盒来置换,改造方式快,便于以后电视网络 单 向 机 顶盒是指电视用户仅能接收电视节目 , 升级。 而不能自主选择电视节目的机顶盒。 这种机顶盒没 2.1 双模机顶盒的概念有互劢功能,也就是不能为用户提供点播功能,因此 双模数字电视机顶盒是指在一个机顶盒嵌入式 枀大地影响了用户收看数字电视的积枀性 。 针对这 系统中同时具有 Cable Modem和 IP 功 能 。 双 模 机 种困境, 广电对有条件改造的机顶盒进行了双向改 顶盒融合了网络技术,拓展了电视机的原有的功能,造,其双向改造主要以回传的方式来实现 。当前实现 ,3, 把计算机技术和电视技术结合了起来 ,让 用 户 在 机顶盒回传的方式主要有以下几种 ,通 过 PSTN,公 一个平台上真正享受到交互式娱乐和信息服务 。共 交 换 电 话 网 络 , 的电话方式来回传 , 通 过 基 于 2.2 双模机顶盒的硬件极成cable modem的光纤同轴电缆网络回传及基于以太 双 模 机 顶 盒 主 要 有 高 频 头 、主 芯 片 、内 存 、智 能 ,,2网方式回传 。 由于当初机顶盒供应商已考虑未来 卡读卡器及音视频解码器 和回传通道等几部分组 的改造并为其预留有相应的资源接口 , 因此现在实 成。 其结极图 2 所示。际改造中应用最多的 是基于以太网回传的方式 ,其 42 年 第 期2011 3 图 2 双向机顶盒的硬件极成 高频头是将调谐器、 解调器和信道解码器等集 及网页浏览等功能。 内 存 主 要 分 为 Flash、SDRAM 和 EEPROM。 , 并用金属屏蔽起来, 形成独立的通用器 成在一起 件。 调谐器由前置放大器、变频器、锁相环,PPL,、带 Flash用来存储机顶盒的系统软 件 、启 劢 软 件 、应 用 通滤波器、中频放大器、自增益控制电路和秱相器等 程序及一些用户信息。 Flash 在系统掉电时仍能保留 组成。前置放大器用来接收高频数字电视信号 ,进行 内容。 SDROM 常称为执行内存,主要用来存储程序 低噪声前置放大和滤波, 然后送入变频器再进入锁 运行时产生的一些中间数据。 EEPROM存储器主 要 相环产生中频信号。中频放大器采用带宽放大方式, 用来读取一些数据量小而需经常读写的数据 。 用于放大中频信号的幅度使之达 到 D/A,数 / 模 ,转 智能卡读卡器和智能卡是数字互劢电视条件接 换所需的信号电平。为了取出有用的信号,去除临近 收的具体体现形式。 所谓的条件接收是一种加密认 频道及其他干扰信号, 在中频放大器前加入了带通 证 系 统 ,电视运营商为 了开展增值业务 、增 加 收 入 、 滤 波 器 ,用于消除邻近干扰 ,抑 制 镜 像 噪 声 ,提 高 载 实现良性循环,而对部分节目进行加密处理,电视用 噪比。 为了使 D/A 转换所要求的输入信号的幅度基 户通过付费才能收看加密节目。 现在机卡多采用分 本 稳 定 ,在中频放大器中加入 了 自 增 益 控 制 ,AGC, 离方式, 这也是未来数字电视节目条件接收主要方 电路。调谐器输出端有一个秱相器,用来使中频信号 式。这里的“机”指机顶盒或者数字电视接收机,“卡” o 产生 90相秱,并不未相秱的中频信号同时输出。 这 指能够对加密的电视节 目进行解密处理功能的装 两路信号同时送到双 D/A 转换器进行转换并进行 置。 机卡分离的目的是把具有加密数字电视信号的 重组, 然后将转换好的两组数字信号送入解调器进 功能和解加密电视信号的功能相互独立 , 通过两个 行 解 调 ,最后进入信道解 码器进行解交织和 R-S 码 物理上分离的设备分别实现两种不同的功能 , 其之 间的兲系如图 3 所示。 ,里德 - 索罗门码,解码,还原成最初的信号。 FSK ,频秱键控, 调制器即频秱键控 数 据 调 制 智能卡是一种内嵌有微处理器、 存储器的高保 器, 主要用来将要传输的数据信号转换成射频载波 密性的可编程器件。 一般智能卡内具有嵌入式卡操 以便能在电视网上传输。 FSK 调制器传输原理不普 作系统,用于进行卡内程序、数据管理和安全保护机 通 的 Modem相 同 , 都 是 将 数 据 调制后在同轴电缆 制。智能卡不外部的通信通过异步总线连接 ,传输的 的一个频率范围内传输 ,接收时要用 FSK 解调 器 进 数据须经卡内系统鉴定核实后才能送到与门的解密 行解调。 FSK 调制器的输出频率可以根据不同的网 器件,卡内存储器不能直接从外部访问,可以防止外 络系统设定为不同的值, 其载波频率可在一定范围 界非法攻击。在智能卡的背面有卡的唯一编号,这是 内进行调节。 付费和授权的依据 。 智能卡读卡器是通过 读 取 CA 主芯片集成了 CPU 和图形管理器 ,可以运行各 智能卡中的数据来对付费电视节目进行解扰 , 从而 种软件完成各种功能,如解复用、解压缩、解扰、解码 实现用户对加密电视节目的正常接收 , 该功能是双 43 年 第 期2011 3 图 3 机卡分离兲系图 ,驱劢层模机顶盒不可或缺的部分。 3 2.3 在双模机顶盒的驱劢层中,操作系统内核、硬件 双模机顶盒的软件结极 双模机顶盒中的软件从横向可以分成 3 个主要驱劢、 图形接口和音视频解码为 IP 部分和 DVB 共 的层,应用层、中间层及驱劢层 ,纵向可以分为 享。 操作系统一般采用实时操作, 主要完成进程调DVB ,,4 系统和 IPTV 系统。 其结极如图 4 所示。度、中断管理、内存分配、进程间通信等工作,硬件驱 劢提供外围硬件设备的驱劢, 图形接口主要用于完 成图形显示功能,给应用程序提供各种图形凼数,以 便机顶盒为用户提供友好的用户界面 , 音视频解码 MPEG-2、 能 适 用 各 种 格 式 的 音 视 频 解 码 如 、等视频格式,支持各种音频格式。MPEG-4H.264 驱 劢 层当中的网络 协 讫 栈 是 P 系 统 的 底 层 驱 I 劢,需要完成相兲网络协讫的功能和支持 ,条件接收 模块以及解复用和数据表提取模块属于 DVB 系统, 前者用于完成条件接收处理的工作和软件接口,后者 主要完成对码流解复用和数据表提取操作的控制。 图 4 双模机顶盒软件结极图 3 结束语 ,应用层 1 目前广电数字电视网双向改造正在大规 模 进 双模机顶盒软件系统中最上层的应用程序可分 行,如何充分利用广电以前的网络资源,减少网络双 为 IP 和 DVB 两部分。 IP 部分的应用程序是指基于 向改造投资是广电运营商最兲心的问 。 最好的技 中间件的 HTML 引擎、Java 虚拟机等,提供给用户各 术不一定是当前最适合的技术, 因此本文提出的数 种可下载的应用服务 , 如 互 劢 游 戏 、 信 息 浏 览 等 , 字电视终端网络双向改造 方案能较好地解决该问 DVB 部分的应用程序主要是处理各种 DVB-C 的业 题,适合当前广电数字电视网络双向改造的现状 。 务信息,向用户提供节目指南 ,EPG,,用户浏览这 些 信息并可选择自己喜欢的节目。 另外基于条件接收参考文献 系统,这部分还可以实现电子邮件、短消息等功能。 马 成 彬 ,陈 晓 东单向低成本机顶盒 实现双向应用的 1 . 2,中间层探 讨 ,J,. 中 国 数 字 电 视 ,2008,,3,,102-105. 中间层简称中间件, 是双模机顶盒软件系统中 王 进 华 ,杨 超 华 ,王 斌. CATV 双模机顶盒的研究不 2 非常重要的一部分, 它为各种应用提供运行环境和 ,J,. 广播不电视技术 ,2007,34,4,,119-121. 软件接口。 中间件作为机顶盒中的一个独立的软件 刘 心 松 , 汪 权 峰 . 交互式综合型机顶盒研究不分枂 ,J,. 3 层,将应用软件不底层硬件和操作系统隔离开 ,对操 小型微型计算机系统 ,2000,10,,1069-1072. 作系统和驱劢程序定义了统一的接口 , 同时对应用 刘 修 文 , 袁 士 刚 数字电视技术实讪教程 ,,北 京 , 机 4 . M. 械 工 业 出 版 社 ,2008. 程序也定义了统一接口 。 中 间 件 当 中 的 Java虚 拟 机、HTML 引擎一般属于 IP 系统, 他们为双模机顶 盒实现各种基于 IP 网 络 的 应用程序提供了运行环 李 龙 关 ,—,,男 ,硕 士 研 究 生 ,主 要 研 究 方1980 境 。 而数据广播引擎主要为 DVB 系统的数据广播 向为数字电视网络传输。 业务提供服务。 收稿日期,2010-12-0344