有线电视网多媒体数据广播技术综述

;
;;;;摘要：本文从有线电视网络多媒体数据广播的概念、应用背景、系统组成及功能、信号传输方式、内容的建设及优越性等方面，具体地介绍了有线电视网络多媒体数据广播技术。
要害词：多媒体数据广播，有线电视网络。
中国有线电视自1990年以来，发展极为迅速，目前我国有线电视用户已经达到了8000万户，有线电视网络的里程超过了240万公里，中国已超过美国成为世界第一大有线电视用户国。2000年8月14日，中国数字有线电视节目在深圳首播成功，2000年全国24个省、自治区、直辖市有线电视联网，2001年实现全国联网。中国广播电视宽带网的整体优势必将推动我国广电事业产业化改造和数字有线电视的发展进程。全国有300多个有线电视网络公司在双向HFC分配网上进行综合业务试点。有线电视网拥有丰富的带宽资源，具有巨大的产业开发价值。
利用现有的有线电视网络资源，将用户通过高带宽、高质量的接入方式接入到高速、大容量的骨干网上，在技术上是可行的，随着新技术的发展，有线电视用户端接入方案越来越取趋于实际，一旦条件成熟，基于有线电视网的宽带增值服务将势不可当。在有线电视网上开展的多功能业务分成单向数据广播和双向交互两类。
传统的有线电视网传输的电视信号是广播式的，而数据传输强调的是双向交互，用户在接收信息的同时，还需要回传个人信息，这样，原有的有线电视网就必须进行相应的改造。如何对有线电视网进行改造，以建立基于有线电视网络的数据传输系统是大家所关心的问题。问题的焦点是对有线电视网络改造方式的选择。
一些企业认为，目前，我国普通老百姓承受的价位较低，回传频带的漏斗噪音问题还没有解决，因此，应选择单向改造方式，在单向有线电视网络中，多媒体数据广播是增值业务的最佳选择。
有线电视网络多媒体数据广播系统是基于网络传输不对称性的一种宽带接入方式，它以有线电视网作为核心，电话网作为补充，无须对有线电视网进行大的改造，只需在有线电视网络前端安装播放装置，用户通过个人计算机安装信息接收卡接收数据广播资源，并且安装Modem利用公用电话网进行电话回传。即保持原有HFC网不变，只在用户端计算机上增加一个信息接收卡或电视机上增加一个机顶盒（STB）即可，用户采用原有的HFC网做数据下传，采用传统的拨号上网方式进行数据上传，其特点是改造简单、投资少。
一、有线电视网络多媒体数据广播的概念
数据广播顾名思义是将各种信息以数据形式通过各种不同的传输媒体广播给各个用户。数据广播采用的形式可以是多种多样的，可以是一次性的广播，也可以是周期性的广播；可以为针对多个用户的广播（点对多点），也可以为针对单个用户的广播（点对点）。
数据广播是继音频和视频广播之后融合音频、视频以及文字为一体的第四代广播方式。数据广播分为逆程数据广播（又可称之为图文电视）和正程数据广播（又被称为高速多媒体数据广播，以下简称多媒体数据广播）两种。本文主要介绍多媒体数据广播即正程数据广播。
有线电视网络多媒体数据广播是利用电视信号加载数字信号，由一点向多点高速传送数字化信息，它通过针对有线电视网络存在的市场基础——大众，发挥有线电视网络面广价廉、宽带高速的入户优势，使用有线电视网络作为传输媒体，为广大有线电视用户提供包括远程教育、因特网网站广播、金融和证券信息、综合信息、电子报刊订阅、高速点播下载及因特网游览等服务。
二、有线电视网络多媒体数据广播的应用背景
有线电视网络多媒体数据广播系统的推出是基于这样一种应用背景，即当前的宽带业务存在很强的不对称性，这种不对称性具体体现在两个面：
1．上下行数据流量间的差异
根据对网络流量的统计分析表明：用户在接入网络后更多的时候是从网上下载各种信息，而对外传输信息量却很小，这就使得下行数据流量大大超过上行数据流量。
2．信息需求的共性和个性的差异
对一定区域的用户，其信息需求既有个性又有共性。在许多情况中，用户对信息需求表现出强烈的共性，用户所需要的个性化的信息相对较少。
有线电视网络多媒体数据广播充分考虑了上述的不对称性，系统在下行方向选用现有的有线网络提供海量数据通道，而上行方向的数据通道则利用外交互的方式实现。数据广播方式的本身就以播发具有共性需求的信息为主。有线电视网络多媒体数据广播系统是一种针对非对称应用的宽带接入方案。


三、有线电视网络多媒体数据广播系统的组成及功能
有线电视网络多媒体数据广播系统主要由以下几个部分组成即：数据播出子系统，用户子系统，外交互子系统，视频直播子系统，卫星接收子系统。其结构框图如图1所示：

;;;;
图1、多媒体数字数据广播系统结构框图
1．数据播出子系统
数据播出子系统是宽带多媒体数据广播系统的一个核心部分，它的主要功能是有效地组织各种信息资源，通过特定的播出设备和软件将资源数据转化为可以在有线电视网上广播的信息，并且把信息送到有线电视播出设备，同时对数据播出实行监控，对系统用户进行治理。数据播出子系统的主要设备包括数据播出治理网络、播放服务器和多媒体数据广播系统前端调制器。
数据播出治理网络实际上是一个由若干服务器组成的局域网，这些服务器将用于实现资源存储、资源注册、节目单编排、系统监控、用户治理等功能。同时，数据播出治理网络与卫星接收子系统等外部网络进行连接，从它们那里获取需要的信息资源。
播放服务器的主要功能是播出数据，它通常配有两个网卡：其中一个接在数据播出治理网络上，用于接收播出指令（即节目单）以及将待播出的资源复制到服务器的本地硬盘。另一个网卡则连接到多媒体数据广播系统前端调制器用于根据播出指令播出数据，同时进行必要的流量控制。播放服务器的另一个任务则是对播出的数据进行加密，使得数据仅对合法用户开放。
前端调制器完成的是信号转换工作，它包括四个子信道处理模块和一个信号合成模块。每个子信道处理模块可以提供2mbps的数据带宽，它们分别从相应的播放服务器输入数据并对数据进行QPSK调制，信号合成模块则将各子信道的调制信号合成为一个38M的中频信号，带宽为一个电视频道（8MHZ）。
2．用户子系统
在有线电视网络多媒体数据广播系统中，用户为了接收多媒体数据广播的数据或者利用宽带多媒体数据广播网进行Internet接入，需要配备相应的硬件设备和应用软件。这些硬件、软件就构成用户子系统。
用户子系统的硬件包括一台个人电脑、多媒体数字数据广播系统接收卡（含驱动程序）及一个普通的电话Modem。这样就可以接收宽带多媒体数据广播系统播出的各种信息，并通过公用电话网回传通道实现到有线台的双向接入，并进而接入Internet。
用户子系统的应用软件主要包括广播数据接收主界面、视频接收软件、资源接收软件、各种股票分析软件等等。通过这些应用软件，用户可以有选择地接收广播数据，并可以根据需要对这些数据进行存储、浏览、分析等等。
3．外交互子系统
外交互子系统的主要功能是为系统实现双向接入业务。它是单向数据广播业务基础上的一个重要扩展。严格地说：双向接入业务是由外交互子系统、公用电话网和数据播出系统、CATV网共同支持的，其中前两者构建了数据上行链路，后两者构建了数据下行链路。外交互子系统主要部件包括：Modem池，访问路由器，分流网关和监控服务器。

4．视频直播子系统
视频直播子系统的主要功能是通过视频采集模块实时采集视频信号，并将其送入播出系统，从而在数据广播系统中实现视频信号的实时转播或直播。视频直播子系统主要由视频信号源和视频直播服务器组成。
视频信号源用于提供实时视频信号，如：摄像机，录像机等。
视频直播服务器内含视频采集卡、视频直播控制程序、时钟卡等，用于根据用户的时间设置对视频信号进行MPEG编码，并将MPEG码流送往播出子系统。
5．卫星接收子系统
卫星接收子系统主要用于接收来自卫星信道的各种信息资源，并将接收到的数据送到数据播出治理网络存储或直接通过播放服务器转播到有线电视网上。卫星接收子系统需要配置卫星接收天线、卫星高频头、卫星接收机或卫星接收卡等设备。
四、有线电视网络多媒体数据广播信号传输方式
有线电视网络多媒体数据广播系统的下行数据通道是基于有线电视网的，其信道分配方案采用了频分复用FDM结合时分复用TDM的方式。所谓FDM方式，即系统在一个8MHZ带宽的PAL制电视频道划分出4个子信道，每个子信道是一条2mbps的数据通路，它们分别传输不同业务的数据。而所谓TDM方式，即在每个2mbps的子系统中，还可以通过分时段播出不同栏目的方法支持多项子业务。这样有利于灵活地编排节目、调整业务，也有利于用户对广播数据的选择性接收。
对于每个子信道，数据在经过宽带多媒体前端调制器后都被调制成QPSK信号，然后送到有线电视网播出。采用QPSK调制方式是因为它具有较高的频带利用率、抗干扰能力强、技术成熟，而且用户端设备的成本也相对较低。
五、有线电视网络多媒体数据广播内容的建设
有线电视网络多媒体数据广播作为广播电视行业的一项新服务项目，已成为拓展有线电视业务的一个新经济增长点，它将对全面推动广播电视产业的迅速发展起着轻重要的作用。
美国传媒大王默多克曾说：“宽带的核心是内容”，对于有线电视网络多媒体数据广播来说，发展市场的重点同样是“内容为王”，发展有线电视网络多媒体数据广播必须高度重视内容建设。
资源组织是多媒体数字数据广播系统稳定发展的要害所在。有线电视网络多媒体数据广播可用一个中心平台以广播的方式向各联网分前端并对用户提供各种信息服务，主要内容有金融证券、远程教育、影视娱乐、游戏、体育、新闻、电子报刊、热门网络等。我们可以将数据广播的业务平台信息进行分门别类的优化组合，根据当地有线电视网络多媒体数据广播内容建设的需求，设置出适合广大用户专业化、个性化信息服务的电子节目指南，为有线数字电视的数据广播信息服务创造更广阔的空间，不断推进有线电视网络多媒体数据广播的更大发展。具体如下：
教育频道包括基础教育课件、实用教育课件、中高考辅导等。分期分时段播出为广大用户服务。
股票频道包括股市实时行情、金融资讯等内容。股市实时行情能够实时播出股市行情、上市公司信息和劵商信息等文件，还能够快速播出日线、历史资料和当天分时线数据，在内容上达到了目前逆程卡的功能。同时在补充数据方面，速度有明显的优势。金融资讯为用户提供股市的即时评说、猜测大盘的未来走势、分析交易热点、指导用户的投资意向。
新闻频道天天将国内、国际发生的大事要事有趣事收集在一起，经过精心组织和深度加工以最快的速度传递给用户。该频道天天更新的新闻条目上百条，包括国内国际要闻以及社会文体和图片分类新闻。
电子报刊频道可为用户组织了数十份电子报刊，包括全国性和地方性的综合和专业报刊。用户可以根据自己的爱好有选择地阅读。
网站频道经过技术处理将国内各知名网站的王牌栏目进行下载，内容涉及体育、娱乐、健康、科技、图书等各个领域。网站天天更新量达数百兆，用户只需要轻松点击便能以数十倍于因特网的浏览速度到网上冲浪。
视频网站频道：广电系统应充分发挥节目上具有制播经营权，技术上具有宽带视讯网的多媒体资源优势，率先在有线电视网上设立宽带视频网站。内容应突出视频新闻搜索，可以将中心电视台、全国省级及主要地级市电视台新闻和少量国外新闻及娱乐新闻等天天都汇总分类供用户搜索浏览，同时还可以整合各种视频网络节目，把现有的各种电视节目进行网络转播，对各种活动、演出现场实施网络转播，将网络娱乐节目以现场互动的方式实现网上直播，切实达到网站内容视频化，从而为有线电视网络多媒体数据广播的内容建设增加新的亮点。


六、有线电视网络多媒体数据广播的优越性
（1） 有线电视网络多媒体数据广播传输数据的速率可以达到40Mbps，真正使信息高速公路深入到广大用户家中，用户享受海量信息服务成为现实。因此它是名副其实的宽带信息接入，具有海量信息传输能力。
（2） 据统计，用户在信息需求上是不对称的，获取的信息量是发送信息量的３倍以上。因此，针对广大开展点对面的数据广播完全可以满足用户获取信息的需求，同时它又是高效率的信息传输方式。
（3） 有线电视网络多媒体数据广播采用PUSH技术，变“被动”为“主动”，一次性将广大有线电视用户纳入系统；在信息服务的内容方面，抓住用户对信息内容的需求中“共性”的部分——也就是绝大部分，系统发送端采用广播机制，而用户端采用用户自定义接收机制，实现了信息的高效发送和用户有个性的接收；在交互方面，采用接收端近交互和PSTN网远交互相结合的机制。
（4）有线电视网络多媒体数据广播不用对现有的有线电视网进行改造，因此其运营成本极低；同时数据广播用户接收端成本较低，适合当前社会消费水平。所以普通用户以低廉的费用就可以享受各种服务，不存在负担不起费用的情况。
（5）由于 有线电视网络多媒体数据广播内容都是经过编辑整理的，因而内容健康、安全，并且用户接收信息是通过加密授权方式，所以接收的信息是用户定制的，具有较强的针对性，杜绝了网上垃圾，非凡是有利于青少年使用。
（6） 万维网（全球Web）是一种“点对点”的交换结构，虽然对信息资源品牌没有任何限制，全球近千万个网站的数以十亿计的网页，都是它的信息资源。然而，它也有两困惑：一是既然把带宽分配给了用户，带宽有限，用户数目自然有限，用户增加，拥塞问题接踵而至，尤其是服务器的堵赛问题；二是资源品种愈来愈多，如何在浩瀚的信息海洋中轻松拿到确实有价值的网页，实属不易。万维网愈往前发展，这两个潜在的困惑将愈加浮现。而基于有线电视网络的多媒体数据广播网是一种“点对面”的辐射结构，它的用户数目不受系统带宽限制，很轻易实现普天下共享。迄今为止，有线电视广播网的用户数目是万维网的几十倍，是百姓文化的主要支柱。从信息内容的实际需求角度分析，只需把最可能发生爱好的内容都存进来就行了，无限制的增加内容反而会让用户如堕烟海，不知所向，而多数据广播业务就是将大多数用户所普遍关注的精选信息传送到用户家中。因此，数据广播业务的推出与发展，有效的解决了万维网发展中面临的困惑，被专家称之为“信息阳光”工程。
有线电视网络多媒体数据广播是网络技术飞速发展的一个特定产物，它以传输速度快，信息内容含量大，收看方式简单、网络技术结构要求低、接入方便、覆盖面广、消费不高且用户易于接受等特点已得到社会的广泛认同，正逐步成为一种新的广播电视文化传媒。