数字有线电视前端系统的构成和功能特点

摘要 数字有线电视前端系统是数字有线电视系统的核心部分，是数字有线电视的信息交换中心，包括信号输入、信号处理、信号输出、信息管理等四大部分，每个部分又由若干子系统和电子设备所组成，这四大部分及其所属子系统，各有其功能和特点，并组合构成了数字有线电视前端的总体系统。必须认真了解和掌握其构成、原理和功能特点，才能更好的进行数字电视前端系统的设计、安装和维护，满足数字有线电视用户的需要。

关键词 数字有线电视；前端系统；结构；功能

中图分类号TN94文献标识码A文章编号 1674-6708（2011）44-0007-02

数字有线电视的前端系统，主要是指数字有线电视网络的信息源部分，是电视节目信息的交换中心,属于整个数字有线电视系统的核心部分。许多关键性的设备和技术，都集中在前端系统，例如编码设备、数字多路复用器设备、数字调制仪器等。本来数字有线电视整体系统就集中了大量的高新尖端技术，例如数字视频技术、数字音频技术、通信网络技术和微电子技术等，再加上前端系统的关键设备和技术，使得数字有线电视技术难度远远高于模拟电视技术，其前端的管理也远比模拟电视的复杂得多。为更好地进行区域数字有线电视前端系统的设计、安装和维护，有必要认真了解和掌握其构成、组成原理和工作特点。

比较成熟的数字有线电视前端系统，一般分为四大部分，包括信号输入部分、信号处理部分、信号输出部分和系统管理部分等。每个部分又管辖有具体的若干个子系统，各自具有独特的功能。这些子系统由若干器件有机组合而成，这样就形成了数字有线电视前端的整体系统。

1 信号输入部分

也叫数字电视的信源系统，包括数字卫星信号的接收系统、模拟电视信号的编码系统、SDH 网络信号的接入和转换系统。信号输入部分主要是将信号进行一定格式转换，使之成为符合DVB-C有线视频广播公共标准的TS 流（运动图像压缩的国际标准）格式信号。这部分只负责传递信号，不负责对电视节目内容的编辑。信号输入部分所接收的信号，来自不同网络的节目源，例如卫星信号、有线传输信号、模拟信号等，由于信号来源不同，需要把各种信号转换为统一的格式，这样就需要较多样的接收传输信号的设备和有关调制设备。包括的器件有：数字卫星接收器、数字编码器、视频服务器、网络适配器等。

1.1 数字卫星信号接收器

该接收器一般选用选用带ASI标准的有数字信号传输接口的IRD的数字卫星接收机，依托MPEG-2/DVB标准, 以保证卫星信号接收器与其它各种设备之间的良好连接和互动功能的发挥。

1.2 数字编码器

信号输入部分的数字编码，一般选用MPEG-2编码器，这一数字编码器能按照MPEG-2标准，将模拟音视频信号（A/V）进行压缩编码，编码后再转换成数字传输信号。

1.3 视频服务器

视频服务器是各种控制器的管理组合，包括存储系统，用以实现压缩媒体数据的存储、检索和传输。

1.4 网络适配器

主要是为了转换不同系统，通过适配器，实现电视台的SDH信号和HFC系统直接的接口转换。

2 信号处理部分

信号处理系统是数字有线电视前端系统中对信号的解扰、复用和SI处理等，是数字有线电视前端系统的核心所在。这部分负责处理所收到的信号，将接收器所收到的信号，给以复用和加扰，使之形成若干个频道的码流。在信号处理部分，由于各种设备不同，形成的系统结构也不能完全等同。例如，有些复用器内装置有加扰模块，让信号在复用器的内部就可以完成加扰，有些复用器内部不装置有加扰模块，就需要把信号外传后才能加扰，而且需要加装外接独立的加扰设备。通过对所得节目信号的解扰、截取和复用等处理，引导电视机机顶盒工作，满足所需信号的截取。

2.1 传输解扰器

传输解扰器是放置在机顶盒内的可插取的PCMCIA卡上，可以改变CA系统。

2.2 复用器

复用也是数字有线电视前端系统的一个重要组成部分，复用器负责把电视信号的音频、视频、辅助数据的信号流等，通过数据分组，由打包器打包，然后由复用器对打包的节目信息进行加扰，使其随机化。当接收机具有密钥时，可以解扰，否则无法解扰。复用部分的功能很重要，它把所有接收到的电视信号，以多个ASI传输流的方式，送到复用器上输入，再从传输流中提取所需节目，形成新的TS传输信号流，并加上设置的专门信息，让电视机的机顶盒进行识别、接收和解码。只有专门的识别，才能接收和解码。复用器也可以按照预设，重新组织信息，更新服务信息（SI）。复用器的另一个功能是让输出的传输信号流自动跟随输入信号的诸多变化而变化，进而能及时地把这些变化反映到传输信号流中去。

3 信号输出部分

这部分是把已经处理的电视信息，转变成有线传输网络所认可的信号格式，常用的是64QAM调制器，主要调制信号输出电平和信号频率。QAM调制器具有多功能作用，即包括了基于DVB- C 标准的信道编码功能，又包括了QAM调制的功能。信道编码的目的是保证电视信号传输的可靠性；QAM调制则是对经过信道编码的数字电视信号进行调制，再以中频信号输出，提高其抗干扰能力，让这些数字电视信号能在有线电视模拟网中传输。

4 信息管理部分

信息管理部分包括用户管理与系统的条件接收管理。信息管理部分使用专用的接口连接前后，通过信息管理，对网络中的电视信号进行商品化定义、商品化管理，并对用户收看节目进行权限控制和收费计费。在信息管理部分中，条件接收系统更是个庞大而又复杂的系统，其功能特点主要是只允许获得授权的用户使用相关的对应业务，没有获得授权的，不予开通业务，即阻止未经授权或权限受限的用户使用相关业务。这个部分是数字有线电视前端系统的核心控制部分。

这个部分是各种管理服务器的集合，主要包括条件接收系统（CAS）、用户管理系统（SMS）、电子节目指南（EPG）和数据库管理系统（DBMS）等若干子系统。主要完成电视用户信息管理、计费、材料管理和安全保密等。其总体结构如图1。

图1数字有线电视前端系统的软件结构

在这个软件结构中，各个部分承担着一定的功能任务。

4.1 条件接收系统（CAS）

CAS是保证合法用户得到预定的服务，同时屏蔽非法用户的存取。主要是通过在前端加密节目，在用户端解密电视节目，根据用户身份分组认定和授权，并根据电视用户的付费情况，给客户以不同的服务，满足客户的不同需要。

4.2 用户管理系统（SMS）

SMS是直接对用户的管理，它借助数字网络技术，具体管理电视用户所收看的数字电视节目，通过对用户定购节目信息的记录、存储和处理，形成数据库的信息数据，再通过与CA的接口，向接收系统CAS 发送用户授权管理（EMM）的基本数据，这样就实现了CAS对用户收看数字电视节目的管理控制。

4.3 电视节目调制系统（EPG）

EPG属于服务信息项目的具体应用。对电视节目，具体通过编辑器、广播器和机顶盒接收器等，实现对电子节目的选用。展开来说，EPG可配合用户管理系统对节目的管理和播放控制，通过该系统的调制编辑器，编辑电视节目信息，然后传递给条件接收系统（CAS）的信息管理子系统。再经过EPG广播器实时读取EPG信息，并把这些信息打包成EPG传输数据流，传输到复用系统，电视用户通过机顶盒接收EPG信息，可以根据需要进行查询、检索和自由设定，还可以随时查检相关的信息。

4.4 数据库管理系统（DBMS）

数据库管理系统也属于信息管理部分，该系统位于用户和操作系统之间，处于关键位置，该系统包括数据定义、仪器操纵、数据库的运行管理、数据库的建立和功能维护等等。在建立、使用和维护数据库的时候，主要是由DBMS统一行使管理和控制职能，以保证数据库数据信息的安全和完整，并对出现的故障，及时处理，尽快恢复系统，维护正常运行。

操作系统和硬件设备则是直接用以传递控制信息和接收信息的，包括控制器具和接收器具等。如控制按钮、遥控设备、数字卫星接收机等。

数字有线电视前端系统的四大部分，不但各自发挥着独特的作用，又组合成统一的整体，把电视信号收集、处理、输出，提供给用户所需要的节目信息。总体结构可用图2来表示。

在前端，电视节目的摄制、节目的编辑、节目信息的发送、传输、存储、接收和显示等等环节，全部实现了数字处理，这样就大幅度提高了电视技术的水平、性能和质量，实现了电视技术的新的飞跃。

可以说，数字有线电视前端决定了整个数字有线电视的技术能力，是数字技术的集萃。这部分又是软件和硬件的组合，电视节目内容的显现、节目指南（EPG）、用户管理系统（SMS）、条件接收系统（CAS）和数据库管理系统（DBMS）等的建立都要由软件和硬件的有机组合来实现，因此，数字有线电视前端的设计，必须同时考虑软件和硬件，最终建立起一个数字化的高性能、高效率、简捷、安全的高新电视技术体系，才是我们数字有线电视前端系统设计的目的。

参考文献

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[4]陈朴伟.数字电视在有线电视网络中的传输[J]，科技创新导报，2008(12).

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”

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