发信人: walnuts()
整理人: tango_gg(2001-04-17 14:20:22), 站内信件
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3 多媒体宽带网络的主要业务
3.1 广播式业务
广播式业务目前主要是模拟电视广播和调频声音广播，这种业务对目前的有线
电视经营商来说，是十分成熟的；而数字视频广播和数字音频广播目前还处于发
展的初期，随着技术的进步和经济的发展，会逐渐的加入到系统中去。
可以预见，由于图像压缩技术的发展、LSI的高度集成化及高速化、以及数字传
输方式的开发等数字技术的迅猛发展，使得从节目制作到接收机的全数字化广播
的实现已越来越近，在不久的未来，几乎所有的广播系统及其设备都将数字化。
作为ISO/IEC的共同工作组的MPEG(活动图像专家组)，也于1994年11月就图像、
声音的编码方式及多工系统，将MPEG-2作为广播与通信等的共同方式予以格式化
。在ITU-R(国际电联无线电通信部门)会议上，也通过决议将该规格作为数字广播
的技术基础予以采用，从而表明世界上的广播电视业已采用了MPEG-2。
在这种情况下，各国都开始了数字电视的实用化进程。1994年美国开始了世界
最早的多频道卫星数字电视广播，并且在逐步普及。而在欧洲，从1996年起也开
始了同样的多频道数字电视广播。以韩国为首的亚洲各国也预定要开始数字电视
广播。在地面数字电视方面，美国在主要的十个城市中，从1995年5月起开播了包
括HDTV的ATV(高级电视)数字电视。在欧洲，英国BBC也在1998年开播了标准的地
面数字电视。
数字电视本身有以下特征：
⑴.与模拟信号相比，耐杂波干扰；
⑵.对通信与声音信号可以进行大幅度的带宽压缩；
⑶.可以使用模拟信号所没有的的纠错技术；
⑷.信号只有0与1，可对图像、声音、数据、控制信号等以同样方式处理；
⑸.容易加密；
⑹.发射功率一般较小；
⑺.易于进行频率规划；
⑻.调制方法能克服重影及衰落；
⑼.适于使用LSI技术；
⑽.一超出服务区，服务质量将急剧变坏；
⑾.需要新频段以进行数字广播；
⑿.用户必须购置新接收机；
⒀.电视台需要新设备投资。
上述的⑽-⒀是数字电视的缺点，但从整体来看，只要能克服这些缺点，充分发
挥数字信号的优点，就能提供高清晰、高质量、多频道并与计算机密切结合的新
型广播业务，并能更有效的使用珍贵的电波资源。而在实际确定数字电视制式时
，重要的是充分考虑到用户的需求和经济承受能力。数字化的效果如果不能与用
户能承担的费用相匹配，是无法顺利达到的。多频道化是以增加可选择频道数为
主的，但只靠这一点来推进数字化还是有困难的。与此相比，由于可以预期数字
化还能带来高质量和多功能化，使广播业有质的飞跃，从而才能满足观众对数字
制式的性能价格比的要求。可以说，这是今后数字电视广播能否发展的关键所在
。从这个观点出发，一种集广播业务的综合性、提供新的业务、与各媒介间通用
、与通信相结合等特点于一体的综合业务数字广播方式（ISDB，Integrated Ser
vices Digital Broadcasting）的实现，将是一种可以企盼的新一代数字电视广
播制式。
下表是1996年11月开始实施的有线电视数字传输的技术基准。
项 目 技 术 基 准
图像 MPEG-2 视频
信息压缩方式 伴音 MPEG-2 音频
帧结构 MPEG-2 TS包
调制方式 64QAM
传输方式 传输带宽 6MHz
传输速度 29.162Mb/s
. 适用频率为90-770MHz
. 按ITU-T建议J.83的技术基准制定的方式
3.2 交互式业务
3.2.1 交互系统参考模式
交互系统参考模式的基本简图见4。
在这个简化的框图中，规定了两种通道，一种是广播通道（BC，Broadcast C
hannel），另一种是交互通道（IC，Interactive Channel）。其中交互通道又分
为回传交互通道（Return Interaction Path）和下行交互通道（Forward Inter
action Path）。广播通道连接的各个部分是广播业务提供者（BSP）到广播网络
适配器（BNA），经由广播网络（BN）到机顶盒（STB）。机顶盒可分为网络接口
单元（NIU）和机顶单元（STU）两大部分。网络接口单元又分为广播接口模块（
BIM）和交互接口模块（IIM）两部分，分别与广播网络和交互网络（IN）相接。
交互通道从交互业务提供者（ISP）开始到交互网络适配器（INA），经由交互网
络到机顶盒的交互接口模块。交互业务提供者也可以通过广播通道来传送下行数
据，并在广播业务提供者之间进行数据交换。根据交互信号传送方式的不同，交
互式业务分为两大类：带外（OOB）和带内（IB）信令。在带外信令的情况下，需
要附加一个信息通道（FIP）并运用于交互数据和控制；而在带内信令的情况下，
下行信息通道是嵌入到广播通道中去的。
3.2.2 在HFC网络上完成VOD视频点播
在在HFC网络上完成VOD视频点播业务的基本简图如图5所示，整个频谱安排如
下：5-45MHz用于回传交互通道，45-550MHz用于模拟电视的广播，550-750MHz用
于下行交互通道。
为了使不同的用户能够使用同一个传输媒介，需要定义接入方式。下行的信息
是以广播方式发到每一个用户，因此要用寻址的方式。在机顶盒中存有两种识别
地址：媒体接入控制地址是网络接口单元的唯一地址。这一地址可以固定在网络
接口单元中，也可以由外部提供。另一个地址是NSAP地址，这是一个网络地址，
在通信时由较高层的协议层提供。上行信息可能来自网络中的任何一个用户，因
此必须使用上面定义的地址在交互网络适配器的输出端加以区分。
OOB下行通道分成1MHz或2MHz的通道，上行通道分成1MHz或2MHz或200KHz的通道
。每个下行通道又包含一个可供8个不同上行通道使用的同步帧，这些上行通道的
频率由媒体接入控制（MAC）协议指出。上行通道使用时分复用接入（TDMA）方式
，每个通道可以为多个用户使用。使用方法可以用冲突检测的方法，也可以用先
行传输申请然后再由交互网络经适配器指定可用包的方法。假设每个通道同时可
以用于数千个用户，上行带宽很容易做到被网络的所有用户使用。TDMA技术使用
时隙方法，使所有传输时间都能同步于时钟源，同步将增加信息传输的可通过率
，因为消息包相互不会重叠。
所使用的码率对交互下行带外通道方式，是1.544Mb/s或3.088Mb/s；对下行带
内通道方式，原则上除了DVB-C规范外无其他限制，但推荐使用8Kb/s整数倍的码
率。下行OOB下行通道连续传输基于T1型帧结构的数据，其中包括上行时隙的同步
信息，下行IB通道传送的是MPEG-2 TS包，有专门的PID提供上行时隙的同步，每
3ms至少发一个包含同步信息的包。对于上行传输，交互网络适配器能给用户（N
IU）指定三种传输速率：3.088Mb/s、1.544 Mb/s 或256Kb/s。上行码流帧由512
比特的包即256个符号的包组成，这些包在用户出现于网络时进行突发传送。当上
行数据码率选为3.088Mb/s时，每秒共有6000个时隙；码率选为1.544Mb/s时，每
秒有300个时隙；码率选为256Kb/s时，每秒有500个时隙。
物理层的规定对于OOB和IB两种方式基本相同，对OOB方式来说，NIU和前端的所
有调制解调方式都是QPSK，而在IB方式中下行是QAM，上行是QPSK。OOB方式中，
数据传送均采用ATM方式；而在IB方式中，下行是MPEG-2 TS包传送方式，上行是
ATM传送方式。不管是OOB方式还是IB方式，在NIU发送信息时，都会把唯一的识别
码插入到发送的信息中去。
OOB方式中NIU的信号收发流程如下：由通道来的的射频信号先进入RF接口并进
行QPSK解调，经匹配滤波、差分解码、自同步解扰和成帧，再进行比特到拜特的
转换、卷积交织、RS解码得到ATM数据，该数据经媒体接入控制协议处理去控制机
顶盒的工作。机顶盒接受操作指令，经媒体控制协议转换成ATM数据，再经通道编
码进入上行射频通道。上行数据的通道编码包括RS编码、拜特到比特的转换、随
机化、差分编码再加入用户的唯一识别字，经QPSK突发调制进入射频通道。再前
端，从用户发来的的射频信号经过相反的过程，即突发QPSK解码、查分解码、去
随机化、比特到拜特的转换，再经RS解码得到用户的ATM数据。媒体接入控制协议
根据用户提供的数据，要求业务提供设备提供所要求的相应业务。这些业务和/或
相应的控制数据转换成ATM格式，再经下行通道编码进入射频通道。下行编码包括
RS编码、卷积交织、成帧、拜特到比特的转换、随机化、差分编码、QPSK调制进
入射频通道，对媒体接入控制（MAC）也有详细规定。
图5是一个基于HFC双向网络的VOD系统。该系统以StarWorks软件为核心，作为
一个视频点播软件，StarWorks具有专为多媒体网络数据传送而设计的技术，保证
在任意给定的网络硬件环境中，只要提供足够的物理带宽，便能提供高质量、稳
定的视频流。StarWorks使用的多媒体传输协议（MTP，Multimedia Transmit Pr
otocol）是StarLight公司为多媒体数据网络传输而设计的特殊协议，它与已被广
泛使用的TCP/IP协议保持完全兼容，即只要支持TCP/IP协议的的网络环境便可支
持MTP协议，因此StarWorks能够可靠的支持以太网、ATM网等多种网络环境。由于
Philips、Alcatel、Bay 等厂商提供的HFC网设备均支持基于TCP/IP协议的传输，
所以StarWorks可以全面管理HFC网的视频流传输。基带网中的视频信号通过Cabl
e Modem调制为射频信号，有线电视前端将射频信号通过光纤同轴电缆混合网传到
用户端，具体路径示意图如图5所示。
3.2.3 利用双向HFC网络实现数据通信
基本原理：在HFC双向网络频带资源中，拿出一个上行频道和一个下行频道；利
用调制技术，将基带数字信号调制到上行频道中；在前端，利用频率变换技术，
将上行频道变换到下行频道中；在用户端利用解调技术，将下行频道的射频信号
解调成基带的数字信号。有线电视双向HFC数据通信网采用的主要技术是调制解调
技术，主要设备是Cable Modem（电缆调制解调器）。
Cable Modem分别在两个不同的方向接收和发送数据。在下行方向，数字数据信
号调制在50-550MHz中的某一带宽的电视载波频道上。调制方式有多种，但普遍采
用的两种调制方式是QPSK（速率可达10Mb/s）和64QAM（速率可达36Mb/s）。在双
向HFC网络上，上行（反向）通道通常采用5-30MHz或5-42MHz等，在上行方向大都
采用QPSK调制方式，因为QPSK比更高一级的调制方式更能抗干扰，当然，它的缺
点是比QAM要”慢”一些。调制方式不同，数据传输速率也不同，抗干扰和稳定性
也不同。
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