劉波
我國各地HFC網絡的物理特性和技術特性差異較大，其業(yè)務也因地理環(huán)境、經濟等因素而不同，盡管如此，在數字化、網絡化的浪潮下，都面臨著從模擬電視向數字電視過渡而帶來的挑戰(zhàn)和機遇。技術變革的推動力，數字時代的美好前景，巨大的商業(yè)價值，將促進我國數字電視產業(yè)鏈的形成和發(fā)展。國家廣電總局把2003年定為中國數字電視年，鼓勵有條件的地區(qū)(市)大力開展數字電視業(yè)務，意味著我國數字電視產業(yè)將以推廣應用為龍頭，開始起步、發(fā)展和騰飛。把數字電視作為一個發(fā)展機遇，建立符合運營需求的有線數字電視系統(tǒng)，及時開展數字電視業(yè)務，必將取得良好的社會效益和經濟效益。
1開放式有線電視系統(tǒng)的特點
我國有線電視網絡是以地區(qū)性網絡運營商為主建設、管理和運營的。數字電視建立在基礎網絡之上，是更高一層的業(yè)務系統(tǒng)，盡管有一定的地域限制，經營相對獨立，但業(yè)務上與其他同類業(yè)務系統(tǒng)的互聯(lián)互通、共享公共信息資源、與第三方內容提供商的連接、業(yè)務形式隨發(fā)展而變化的市場要求，客觀上要求系統(tǒng)是開放的。開放的系統(tǒng)便于容納新業(yè)務，擴展更容易、靈活、方便、經濟。因此，建立開放的有線數字電視系統(tǒng)，對于網絡運營商、內容提供商、接收機供應商都具有十分重要的意義。
2開放式有線數字電視系統(tǒng)的特點
（1）標準化
開放的系統(tǒng)，從傳輸到業(yè)務平臺均采用通行的國際、國家標準，便于與符合同一標準的其他系統(tǒng)互聯(lián)，實現節(jié)目交流及信息資源共享。同時，符合標準的設備在競爭激烈的市場環(huán)境中其性能價格比會不斷提高，運營商在選擇設備供應商、服務和系統(tǒng)擴展等方面將處于主動地位，從而形成以運營為主導的業(yè)務推廣和應用環(huán)境。
（2）可靠性和可用性
選用成熟可靠的產品與技術，充分考慮系統(tǒng)軟、硬件異常時的應急和容錯能力，確保系統(tǒng)安全可靠，支持連續(xù)不斷的商業(yè)運行。
（3）靈活性和兼容性
選用符合國際通用標準的軟件技術，盡量避免采用專有技術，防止運營風險系于一家公司；盡量避免采用知識產權費和版稅較高的技術，避免運營成本上升和知識產權糾紛。通用軟件技術、通用數據格式及應用程序接口(API)的應用，使得系統(tǒng)具有移植性強、便于擴展等優(yōu)點，并可及時采用最新技術，共享通信、計算機、網絡技術的成果，使系統(tǒng)平滑升級，并為現存不同網絡及設備的互聯(lián)提供保證，便于第三方業(yè)務提供商的接入。
（4）實用性和經濟性
在系統(tǒng)組建中，不僅應滿足當前各種業(yè)務的要求，而且應充分考慮將來業(yè)務種類增長的需求。從實用性、經濟性出發(fā)，著眼于近期目標并兼顧長遠的發(fā)展，選用恰當的設備和技術，優(yōu)化性能組合，以有限的投資構造一個性能最佳的實用系統(tǒng)。
（5）安全性和保密性
運營商通過對服務內容的加擾傳輸、對用戶的定向尋址和權限管理等手段，實現業(yè)務的推廣應用并獲得服務回報，因此，必須保證系統(tǒng)和網絡的安全。系統(tǒng)必須具備用戶權限的口令鑒別、文件存取權限的控制、安全設備的備份和隔離、網絡設備及線路和端口的管理、特殊情況下密鑰的在線更新和更換等基本功能，以維護合法的商業(yè)利益。
（6）可擴展性和開放能力
系統(tǒng)應具有良好的擴展性和升級能力，接口協(xié)議開放，并支持運營商或第三方的業(yè)務設計、開發(fā)和實現。
3開放式有線數字電視系統(tǒng)結構
開放式有線數字電視系統(tǒng)由基本前端子系統(tǒng)、有條件接收子系統(tǒng)(CAS)、中間件業(yè)務平臺、空中軟件下載升級子系統(tǒng)(Loader)、NVOD子系統(tǒng)、用戶管理子系統(tǒng)(SMS)等組成。
3.1基本前端子系統(tǒng)
它由數字衛(wèi)星接收機、編碼器、復用器、調制器等設備組成，基本功能是：完成DVB-S到DVB-C的接收轉換、模擬音視頻信號的MPEG-2編碼、單節(jié)目流到多節(jié)目流的復用、QAM調制、混合等信號變換和處理，同時插入業(yè)務信息(SI)和來自CAS的授權管理信息(EMM)、授權控制信息(ECM)等。
基本前端子系統(tǒng)的核心設備是復用器，其他設備基本上只完成信號處理與變換的單一功能。在一個8 MHz的物理頻道中，如果采用6.875 Mb/s符號率下典型的64 QAM調制方式，其信道傳輸速率為41.25 Mb/s，復用器最大輸出碼率可達38 Mb/s。這個速率(或帶寬)的分配非常重要。首先，需要考慮網絡運營商預期的數字電視用戶總數(m)，以及定義的服務產品數量(p)、每個EMM的長度(n字節(jié))和授權/取消授權信息到達用戶端(機頂盒)的最長容忍時限(s)等參數，由這些參數確定分配給EMM和ECM的帶寬。其次，要考慮分配給PSI和SI的帶寬，通常PSI和SI中NIT,SDT占用的帶寬不大，但在開放的系統(tǒng)中EIT需要傳送大量的EPG等信息，占用的帶寬與系統(tǒng)傳輸的節(jié)目總數、接收端實現的應用、服務質量(QoS)等密切相關，需要在經濟性和效率之間權衡。最后，要考慮剩余的帶寬分配給來自數字衛(wèi)星接收機和編碼器(或NVOD系統(tǒng)、或其他數據應用)的MPEG-2 TS使用。如果在一個8 MHz物理頻道傳輸6套節(jié)目，則復用器須具備至少8個TS輸入接口，并有足夠的總線帶寬。
復用器必須按照ISO-13818.1或GB/T 17975.1產生或分配PSI，同時具備重置PCR和重新分配組件(視頻、音頻、數據)PID等功能，使得系統(tǒng)在接收和重復用來自衛(wèi)星及其他傳輸鏈路的MPEG-2 TS時，不會因外部PID值發(fā)生變化而影響機頂盒正常接收節(jié)目，從而隔離外界參數的變化，另外，也便于運營商統(tǒng)一分配、管理與業(yè)務關聯(lián)的組件的PID參數。
3.2有條件接收子系統(tǒng)
CAS產生的EMM和ECM注入復用器，實現對業(yè)務內容的加擾及對用戶的收看權限進行管理，從而實現對業(yè)務的控制和管理，保護合法用戶的權利和運營商的商業(yè)利益。它是開放式系統(tǒng)中的安全子系統(tǒng)，對外界必須是封閉的、專有的。
由于CAS是安全產品，CAS提供商很少提供有關CAS的詳細技術資料，它像一個“黑匣子”，很難以科學的方法進行評價。不過，可以從某一CAS的市場占有率、最大實際運行規(guī)模(單一運營網絡的最大用戶數)、系統(tǒng)造價、運營成本(如年維護費、智能卡、License費等)、防破譯技術手段和成本、安全措施和安全服務、性能參數和功能、機頂盒移植的入門費、機頂盒廠家的支持度等方面綜合考慮，從而作出選擇。
3.3中間件業(yè)務平臺
在開放的數字電視系統(tǒng)中，如果要支持除基本音視頻業(yè)務之外的數字電視增值業(yè)務，則必需中間件業(yè)務平臺，否則，可以暫不考慮中間件業(yè)務平臺。但是，為保證數字電視系統(tǒng)各項應用的可行性、靈活性、兼容性，以及機頂盒選型自由、系統(tǒng)應用升級簡便、降低運營成本，與應用有關的SI應由中間件業(yè)務平臺的SI發(fā)生器(SIG)產生，系統(tǒng)的SDT,NIT,EIT等通過分配器注入每個復用器的TS中，便于實現不同的應用，同時保持系統(tǒng)的開放性。
在中間件業(yè)務平臺中，SIG與系統(tǒng)的開放性有關。如系統(tǒng)不支持數據業(yè)務，SIG可以作為一個系統(tǒng)組件單獨存在；若要支持數據業(yè)務和應用，SIG和應用軟件平臺(即中間件)結合較好。無論采取何種構建方式，SIG應符合(或兼容)DVB-SI或《數字電視廣播業(yè)務信息規(guī)范》。DVB-SI提供與現行復用流和其他復用流的業(yè)務和事件相關的識別信息，并擴展ISO-13818.1中PSI定義的NIT，提供更多有關物理網絡的信息，因而SIG將產生包括NIT在內的10個表，并通過業(yè)務信息段的TS包的PID參數標識。為了快速切換頻道、搜索節(jié)目(調臺)、跟蹤頻道或節(jié)目的變化及應用其他基于底層的信息，整個系統(tǒng)的NIT,SDT和部分EIT應在每個TS中傳送。各種基于底層的描述符(Descriptor)的定義和使用，將有助于按標準標識業(yè)務類型、流內容和組件類型、數據類型、應用類別、節(jié)目類型及應用信息鏈接等，便于實現端到端的透明業(yè)務。即使運營商或第三方按DVB-SI定義私有數據或描述符，只要公開規(guī)范，開放給接收機制造商，同樣可以滿足互操作的要求。
因為SI把數字電視系統(tǒng)的業(yè)務和應用通過標準協(xié)議的方式串聯(lián)起來，所以SI及PSI是數字電視系統(tǒng)的核心，是開放式系統(tǒng)的靈魂。 隨著時間的推移，有線數字電視系統(tǒng)的節(jié)目和傳輸會不斷變化，為了最大限度地保持服務質量，減小因節(jié)目、頻道的變化而給用戶帶來的不利影響，降低運營成本，當SI的NIT、SDT改變時，接收機應以適當的方式跟蹤，從而自動刷新客戶的節(jié)目表。
3.4空中軟件下載升級子系統(tǒng)
基于底層而不是基于應用的空中軟件下載，可根據運營商的需求，通過定義SI中描述符的私有數據、Loader數據結構、與執(zhí)行機制相關的命令包和數據包規(guī)范(協(xié)議)及其他相關的輔助數據，可以形成以數字電視業(yè)務運營為中心的統(tǒng)一的Loader規(guī)范。在商業(yè)運營的環(huán)境中，靈活的空中軟件下載升級功能通過HFC網絡執(zhí)行。
(1)在線升級機頂盒的軟件。商業(yè)應用中的機頂盒，如需解決軟件中存在的Bug，提高機頂盒運行性能，修改某項業(yè)務或應用等，都要對軟件進行升級。如沒有在線升級機制，當需要對機頂盒進行軟件升級時，運營商的服務成本、效率、市場形象等就會受到嚴重影響。由于實際中多廠家、多個機頂盒軟硬件版本共存，Loader協(xié)議必須支持實際運營環(huán)境的需求，通過在線升級，盡量延長機頂盒的使用壽命和支持新業(yè)務的能力。
(2)確保商業(yè)運行的安全性。在系統(tǒng)中，針對維護商業(yè)利益的CAS，防破譯和反破譯始終是業(yè)界關心的重要問題。通過Loader，可適時更新CA的密鑰，在線升級CA，確保CAS始終具有最新軟件版本，保證最新加密技術成果應用于每一臺機頂盒，從而保證運營的安全性。 Loader規(guī)范應由運營商掌握，并根據運營需要提供給機頂盒生產廠家。Loader數據應由機頂盒廠家單獨加擾保護，防止第三方非法侵入，保證下載數據或程序的安全。Loader數據應被封裝成TS，通過一個默認的頻點傳輸到HFC網絡中。
3.5NVOD子系統(tǒng)
在一個開放的有線數字電視系統(tǒng)中，可根據市場和業(yè)務的需求建立NVOD子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要由視頻服務器、硬盤陣列和節(jié)目壓縮編碼器及相應軟件、節(jié)目上傳服務器和播控服務器及相應軟件等組成。
NVOD子系統(tǒng)中，與系統(tǒng)開放性有關的主要是節(jié)目制作與播出、節(jié)目預覽、節(jié)目介紹及播放列表與SIG及CAS的相互關系。和節(jié)目預覽有關的功能需要CAS的支持。和節(jié)目介紹和播放列表相關的信息最好統(tǒng)一到SIG中，與廣播功能整合，并以SIG為中心，建立支持數字電視業(yè)務的后臺數據處理中心，完成所有和節(jié)目有關的信息的輸入、審核、編輯、播出。專有的節(jié)目介紹和播放列表播出機制，需要接收機移植專有的相關軟件，不利于市場化操作接收機。
3.6用戶管理子系統(tǒng)
數字電視商業(yè)運行必需SMS系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)實現運營商的市場策略、市場調查、用戶管理和服務，以及何時以何種價格推廣業(yè)務和應用等一系列商業(yè)服務行為。
SMS是數字電視運營商和用戶之間的橋梁，它通過營業(yè)廳柜臺、Internet、Call Center、自助終端等手段獲取用戶的個人資料及業(yè)務需求等信息，建立在大型通用數據庫技術基礎上，這些信息可以增加、更改、刪除并與產品(音視頻節(jié)目及其他數字電視業(yè)務)定義、費率、銀行自動交易系統(tǒng)實時關聯(lián)，使運營商的市場策略和用戶需求能及時更新、及時申請、及時生效，大大提高服務質量和水平。
SMS應結合國際上流行的業(yè)務管理和服務經驗，以通用的數據庫、網絡、操作系統(tǒng)和瀏覽器等技術為基礎，采用B/S或(和)C/S結構，以用戶數據庫安全和靈活操作為出發(fā)點，面向對象設計，建立開放式的信息管理系統(tǒng)。通過代理服務器，從物理上有效隔離SMS和CAS，防止SMS網絡內任何終端非法侵入CAS，保證涉及CAS的安全信息不流入SMS網絡，最大限度地保證CAS的安全。同時，必須保證SMS透明地通過CAS/SMS代理實現CAS的所有功能。 構建可擴展的SMS可適應市場和用戶需求的變化，同時，穩(wěn)定性、可靠性和易操作性也是商業(yè)運行的基本要求。 |
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