數字電視節目的插播設計研討

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節目加擾是數字電視系統中的一個重要環節，對于自辦頻道的加擾，如果在本地建立一套CA系統，花費大，而且還需要同上級數字電視平臺的CA系統互聯。另外，因為集團各電視分站插播的節目內容多為本企業內部的安全生產教育、員工培訓、圖文等信息，考慮到受眾覆蓋率和建設成本，不建議加密、加擾。EPG(電子節目指南)是指在符合MPEG-2的TS傳輸流中插入DVB標準定義的SI，將SI提供的數據有序地組織起來，生成類似節目報的形式，它能在電視機上即時瀏覽，方便用戶的使用。SI包含網絡信息表(NIT)、業務描述表(SDT)、節目信息表(EIT)等信息。NIT表提供數字電視網中的所有傳輸流的物理信息，包含節目的頻道調諧參數、頻道、符號率等信息;SDT表提供當前傳輸流和其他傳輸流的業務信息，包含業務名稱、業務提供者、起始時間、持續時間以及是否有相應的業務描述表等方面的信息;EIT表包含與事件或節目的相關數據，如節目的名稱、開始時間、時間長度、運行狀態等信息(EIT是生成EPG的主要表)。機頂盒的綜合接收解碼器(IRD)可以從TS流中提取出節目提供商播出節目的列表和播出參數，以直觀的形式顯示給數字電視用戶，使用戶可以方便地接收、選擇數字電視節目。數字電視中的EPG信息是非常重要的業務信息，同CA系統一樣，沒有重復建設的必要，由上級平臺EPG系統完成。

在數字電視節目自動搜索過程中，上級數字平臺會在機頂盒上設定一個初始頻點，或稱主頻點，機頂盒從初始頻點傳輸流中直接提取NIT表，獲得NIT之后，網絡中所有傳輸流包含節目的頻道調諧參數、頻率、符號率等都已獲得;然后根據NIT表攜帶的傳輸系統參數，搜索所有載波信息，再解析SDT、EIT表等信息，構造出基本的EPG信息。以后在選擇頻道時再判斷節目信息是否已經被解析，且在切換不同頻率的頻道時，僅解析相應的PAT和PMT表，而無需再次解析NIT、SDT等信息?？梢钥闯?，要讓機頂盒自動搜索出一個頻點的節目來，必須符合幾個條件:首先需要在NIT表中添加這個頻點信息，其次需要在這個頻點的傳輸流中含有SDT表，最后需要該頻點必須有實際的節目流。自動搜索完畢后，機頂盒把搜到的所有節目信息保存到機頂盒中，以后重新開機就不需要重新搜索了，除非前端發下來的NIT版本號發生改變或者節目發生變動。用機頂盒的全頻道搜索功能，可以搜索出EPG描述之外的節目，如果出于簡便和成本的考慮，插播系統可以不加入EPG信息，但是，插播節目時必須滿足3個條件:第一，機頂盒具備全頻道搜索功能，同時必須采用全頻道搜索方式才能搜索到節目，不能采用主頻點搜索方式搜索。第二，QAM調制器的輸出頻率必須與上級錯開，不能重疊。第三，規劃好要插播節目的PID號，不能與上級節目PID號發生沖突。

把各電視分站自辦節目傳送至上級平臺的方式，統一編輯EPG。優點:節目管理方便，節目覆蓋范圍大;缺點:上傳信息量大，占用資源多，設備投資大，要求高。電視分站自辦節目在本地插播的方式，各自編排EPG。優點:設備投資相對較少，本地節目由本地控制;缺點:上級平臺無法對播出節目監控，節目覆蓋范圍小。這里只討論自辦節目在本地插播的方式。各電視分站在本地插入自辦節目的系統結構如圖1所示。集團數字電視平臺指定某一頻點(如443MHz)作為各分站自辦節目的傳輸頻道，將自辦節目從各分站播出機房直接引至編碼系統，信源可以是模擬A/V信號，也可以是SDI信號，經過編碼器壓縮編碼后，輸出SPTS(單節目傳輸流)碼流信號，通過QAM調制器，將其調制成443MHz的射頻信號(此時該頻點上只有一個節目流)，然后與上級平臺下行的RF信號源混合后，進入HFC網絡。如果各電視分站需要插播的自辦節目多于1套，可根據實際節目數量，選用多通道編碼器替換圖1的單通道編碼器，如圖2所示。多通道編碼器能夠同時對多路模擬電視信號進行編碼壓縮，并復用成1路MPTS(多節目傳輸流)碼流輸出，通過QAM調制器，將其調制成443MHz的射頻信號(此時該頻點上有多個節目流);然后與上級平臺下行的RF信號源混合后，進入HFC網絡。多通道編碼器具有統計復用功能，并且能夠對輸出碼流的PID信息進行編輯修改。各電視分站自辦節目的EPG信息將由上級數字電視平臺的EPG播出器進行播出，在NIT表中添加指定頻點443MHz的信息，在各電視分站只需添加編碼器和調制器，并在每個調制器上設置相應的節目名稱，生成SDT表并發送。機頂盒在節目搜索過程中，根據SI信息生成EPG節目列表，根據該節目列表信息搜索對應的節目流，若搜索不到對應節目，則節目列表濾除該節目信息。搜索完成后將存在的節目流和SI信息描述一一對應的節目列表存儲至機頂盒中，此時非本電視分站的節目已被濾除，而本電視分站的節目因為找到了對應的節目流，節目信息保存，最終呈現給用戶的是與本地實際節目流對應的節目指南。如果各電視分站沒有能力和足夠的內容單獨辦一個頻道，可以將集團總部自辦電視節目(如459MHz)設為公用節目，即在459MHz頻點中的公用節目流里面劃分一個時段出來(固定時段)，由各電視分站插播自辦節目，在這個時段內插入由各電視分站制作播出的節目內容，等這個時段過后，再播出集團總部自辦電視節目信號源的節目。這種方案的特點在于2個系統播出的節目共用一個頻點、一個頻道號、一個節目名稱，這就意味著同一套節目在某個特定時段，節目內容由多個在不同地點的播出系統提供。(1)信號源的提取、插播、復用調制將上級數字平臺下行RF信號用分配器分配成3路輸出，如圖3所示。第一路RF信號進入數字綜合解碼器，經解調解擾提取出459MHz頻點中的公用節目SPTS(單節目傳輸流)碼流信號，送入數字電視信號插播服務器;通過數字電視信號插播服務器，將經過編碼器壓縮編碼的本地自辦節目SPTS流與提取出的公用節目SPTS流完成節目的插播替換，輸出至復用調制器。數字綜合解碼器同時又提取459MHz頻點上的其他MPTS碼流信號，送入復用調制器，與插播后的SPTS流一同完成復用調制(如果459MHz頻點上只傳輸1個SPTS流，此步驟可忽略)，調制成為集團總部自辦電視節目的頻點459MHz。(2)射頻信號的混合、切換第二路RF信號經過陷波器，濾除掉上級數字平臺下行RF信號中的459MHz頻點，同復用調制器輸出的信號混合。第三路RF信號與混合后的RF信號進入射頻切換器，射頻切換器由數字電視信號插播服務器控制，在插播時段該頻點為清流信號，其他頻點為加密信號，非插播時段切換到上級數字平臺原信號，切換過程自動完成，無需人工干預。(3)EPG插播后的PID值必須與上級數字平臺公用節目TS流一致。數字綜合解碼設備解調出的TS流中已經包含有完整的EPG信息，與插播后節目的PID值相同，故不需要插入EPG信息。

上級數字電視平臺通過SDH通道傳輸加擾信號源。如果本地自辦節目只有1套，并且頻率資源比較緊張，可不占用單獨的頻點，只需將本地自辦節目插入到已有的傳輸流中。實現方式是，先將本地節目的A/V信號通過編碼器進行壓縮編碼，輸出SPTS碼流信號(如圖4所示)，接入QAM調制器的ASI輸入端口;然后將上級數字電視平臺下傳的SDH信號接入QAM調制器的DS3輸入端口(調制器必須選用具有DS3輸入接口型，該接口可完成SDH/PDH網絡DS3接口信號與MPEG-2標準TS碼流之間的轉換)，通過QAM調制器完成信號的調制，這樣本地節目和上級數字電視平臺下傳節目共同占用1個頻點，節省帶寬。如本地自辦節目數量較多，則需另外單獨占用1個頻點。首先將本地各自辦節目通過多通道編碼器進行壓縮編碼，輸出MPTS流(如圖5所示)，然后進入多通道QAM調制器的ASI輸入端口;同時將上級數字電視平臺下傳的SDH信號接入多通道QAM調制器的DS3輸入端口，通過多通道QAM調制器，復用調制后進入HFC網絡。EPG的設置同射頻插播方式。

基于IP的數字前端已經開始大量應用，這種前端具有應用靈活、模塊化、多功能、高集成度的優點，克服了傳統數字電視前端設備多、連線復雜、處理能力低、系統調度不靈活的弊端。系統架構與傳統ASI前端相比基本一致，保持DVB－C的系統模型，以IP交換技術為核心，設備之間采用IP接口進行相互連接，將所有的信源TS流封裝成UDP組播數據包，實現視頻的路由和交換，信號傳輸也從被動接收數據變成主動提取數據。這種插播的實現方式和前面所述基于射頻的是一致的，只是這種信號是基于IP方式，如圖6所示。將本地節目多路(單路)模擬信號通過IP編碼器經MPEG-2編碼后復用成為1路多節目(單節目)的IP碼流，實現模擬節目到IP節目流的轉換;通過IPQAM，先將上級數字電視平臺加擾的IP信號和本地節目IP信號一起轉換成TS碼流，最終調制成射頻信號傳輸到HFC網，傳輸頻點只需在IPQAM上設置，EPG信息在編碼器中設置完成。（本文作者：吳偉、劉之逸 單位：徐州礦務集團通信處、南京郵電大學通信與信息工程學院）