有线数字电视网络

目　录

第1章　概论　1

1．1　有线电视网络的发展历史　1

1．1．1　有线电视网络的特点　2

1．1．2　有线电视网络的发展趋势与展望　2

1．2　有线电视系统的基本组成　4

1．2．1　信号源　5

1．2．2　前端系统　5

1．2．3　干线传输系统　5

1．2．4　用户分配网　6

1．2．5　家庭网络　6

第2章　有线数字电视网络的总体规划　8

2．1　总体规划概述　8

2．1．1　前期准备　9

2．1．2　网络总体规划原则与内容　10

2．2　频率划分和频道配置　10

2．2．1　双向有线电视系统的频率划分　10

2．2．2　有线数字电视的频道配置　11

2．3　相关基础知识　16

2．3．1　分贝比与电平　16

2．3．2　电压的叠加　18

第3章　有线电视系统的性能分析和参数　21

3．1　系统噪声　21

3．1．1　系统噪声的产生和分类　21

3．1．2　热噪声　22

3．1．3　噪声系数　23

3．1．4　信噪比与载噪比　25

3．2　系统非线性失真指标　26

3．2．1　交扰调制比　26

3．2．2　载波互调比　27

3．2．3　载波组合三次差拍比　27

3．2．4　载波组合二次差拍比　27

3．3　系统线性失真　27

3．3．1　幅频特性　27

3．3．2　色/亮时延差　28

3．4　系统的反射　28

3．4．1　有线电视系统的反射　28

3．4．2　回波值　29

3．5　技术参数和计算公式　29

3．5．1　视频、射频传输参数　29

3．5．2　IP传输层指标　33

3．5．3　码流层传输指标　33

3．5．4　系统指标的计算　34

3．5．5　模/数混合传输的设计指标　36

3．6　网络系统其他性能参数　36

3．6．1　传送速率与符号映射　36

3．6．2　脉冲成形与滚降系数　39

3．6．3　Eb/No　42

3．6．4　频带利用率　42

3．6．5　抖动性能　43

3．6．6　可靠性与寿命　44

第4章　有线数字电视网络线缆与接插件　46

4．1　同轴电缆　46

4．1．1　同轴电缆的结构与类型　46

4．1．2　同轴电缆的特性与指标　48

4．2　光纤与光缆　51

4．2．1　光纤的结构与分类　51

4．2．2　光纤的特性　52

4．2．3　光缆　56

4．2．4　新型光纤　58

4．3　电缆接插件　59

4．3．1　分配器　59

4．3．2　分支器　61

4．3．3　衰减器、均衡器与电源插入器　62

4．3．4　电缆连接头与用户终端盒　65

4．4　源光器件　69

4．4．1　光功率分配耦合器　69

4．4．2　光衰减器　71

4．4．3　光隔离器　73

4．4．4　滤光器、环行器和偏振控制器　74

4．4．5　光开关　75

4．4．6　光连接器　78

4．4．7　光纤活动连接器的性能指标　80

4．4．8　活动连接器的使用　81

4．5　楼道分线盒与光纤接续盒　81

4．5．1　楼道分线盒　81

4．5．2　光缆接续盒　81

4．6　光波分复用器件　81

4．6．1　光波分复用器的概念　81

4．6．2　光波分复用器的原理　82

4．6．3　光波分复用器的要求及参数　82

第5章　有线数字电视网络设备　86

5．1　电缆放大器　86

5．1．1　电缆放大器的图形符号　86

5．1．2　电缆放大器的特点　87

5．1．3　电缆放大器的主要技术指标　88

5．2　激光与激光器　89

5．2．1　激光的产生　90

5．2．2　激光的特点　91

5．2．3　激光器　92

5．3　光端机　94

5．3．1　光发射机　94

5．3．2　光接收机　95

5．4　光放大器　97

5．4．1　光纤放大器的构成和特性　98

5．4．2　光放大器的应用与产品性能　99

第6章　有线数字电视网络信息处理　102

6．1　伪随机序列与能量扩散　103

6．1．1　伪随机序列　103

6．1．2　能量扩散　104

6．2　差错控制编码　105

6．2．1　纠错码的分类　106

6．2．2　基本概念　106

6．3　BCH码　110

6．3．1　BCH码的结构　111

6．3．2　BCH码的特点　111

6．3．3　BCH码的工程应用　112

6．4　R-S码　113

6．4．1　R-S码的结构　114

6．4．2　R-S码的特点　115

6．4．3　R-S码在工程中的应用　115

6．5　LDPC码　118

6．5．1　LDPC码结构　118

6．5．2　LDPC码特性　120

6．5．3　LDPC码在工程中的应用　120

6．6　卷积码　123

6．6．1　基本概念　123

6．6．2　卷积编码器举例　124

6．6．3　卷积码译码　125

6．7　交织码　126

6．7．1　交织码的基本概念　127

6．7．2　卷积交织　128

6．7．3　伪随机交织　129

6．7．4　性能的分析比较　130

6．8　高效率信道编码　131

6．8．1　级联码　131

6．8．2　网格编码调制　131

6．9　信道编码小结　133

6．10　数字电视信号调制和解调　134

6．10．1　数字调制概述　134

6．10．2　正交幅度调制　136

6．10．3　单载波与多载波调制　137

6．11　正交频分复用　138

6．11．1　OFDM基本原理　139

6．11．2　OFDM调制的DFT实现　140

6．11．3　OFDM调制的特点　140

6．11．4　TDS-OFDM调制　141

6．12　数字电视调制性能比较　142

6．12．1　调制方式举例　142

6．12．2　调制后的几项性能　143

第7章　有线数字电视网络前端系统　147

7．1　前端系统基础　147

7．1．1　数字电视信号的形成　147

7．1．2　数字视频编码技术　150

7．1．3　统计复用及码率修正　153

7．1．4　数字电视信号的基带传输　159

7．1．5　传输系统组成与功能分层　165

7．2　DVB-C前端系统　166

7．2．1　数字电视前端的构成　167

7．2．2　信道编码与高频调制　168

7．3　DVB-C2前端系统　171

7．3．1　C2系统结构概述　172

7．3．2　DVB-C2发送端系统结构　175

7．4　IP架构的前端系统　180

7．4．1　基于IP的前端系统　180

7．4．2　IP构架前端系统的优势　181

7．5　点播电视前端系统　182

7．5．1　基本概念及系统模型　182

7．5．2　视频点播系统架构、功能模块　184

7．5．3　分布式部署架构　186

7．5．4　NGB视频点播系统流程　187

7．5．5　EQAM部署　191

7．5．6　视频服务器部署　192

第8章　前端系统构建及设备　195

8．1　前端系统设计　195

8．1．1　前端设计的主要任务　196

8．1．2　前端设计的主要内容　196

8．1．3　前端系统功能需求　197

8．1．4　前端系统设备选型　198

8．1．5　前端系统的技术要求　198

8．2　编码器原理与实现　199

8．2．1　编码器原理　199

8．2．2　编码器硬件实现　200

8．3　复用器功能与实现　206

8．3．1　复用器功能　206

8．3．2　复用器实现技术　209

8．3．3　统计复用　212

8．4　典型IP化的前端设备　213

8．4．1　DVB-IP网关　213

8．4．2　媒体传输交换设备　213

8．4．3　边缘调制器　213

8．5　QAM调制器特性要求　214

8．6　前端系统构建考虑　214

8．6．1　整体网管　215

8．6．2　设备兼容性　218

8．6．3　核心设备对系统质量的影响　218

第9章　条件接收与中间件　220

9．1　CA系统概述　221

9．2　CA技术的发展　221

9．2．1　CA系统的起源　222

9．2．2　CAS市场现状　222

9．2．3　机卡分离　222

9．2．4　软硬件分离　223

9．3　可下载条件接收系统技术规范　224

9．3．1　DCAS系统架构　224

9．3．2　终端安全芯片功能　226

9．4　软硬件分离后的CAS　227

9．4．1　解密算法及密钥的保护　227

9．4．2　硬件克隆保护　228

9．4．3　智能卡CA的CW共享安全隐患　228

9．4．4　数字电视CAS的未来　228

9．5　CA技术及标准　229

9．5．1　MPEG-2中与CA有关的规定　229

9．5．2　DVB中与CA有关的规定　229

9．6　典型CA系统构造　230

9．6．1　节目信息管理系统　230

9．6．2　用户管理系统　230

9．6．3　加解扰系统　230

9．6．4　控制字　231

9．6．5　加解密系统　231

9．7　CA系统的安全技术　231

9．7．1　CA系统三级密钥体制　231

9．7．2　CA系统安全体制　232

9．8　CA系统的实现方式　232

9．8．1　同密条件接收　232

9．8．2　多密条件接收　233

9．8．3　两种方式的比较　234

9．9　DRM系统　234

9．9．1　基本概念　234

9．9．2　工作原理　234

9．10　数字电视中间件概述　235

9．10．1　什么是中间件　235

9．10．2　中间件的作用　236

9．10．3　开放中间件的特点　236

9．11　中间件系统架构　237

9．11．1　软件总体模型　237

9．11．2　驱动及资源系统软件模型　240

9．12　中间件传输协议模型　241

9．12．1　单向广播通道　242

9．12．2　双向交互通道　243

9．13　中间件的运行引擎——Java　243

9．13．1　Java技术　243

9．13．2　Java组成　244

9．13．3　Java虚拟机　244

9．14　China TVOS中间件技术TVM　244

9．14．1　TVM环境　245

9．14．2　TVM方案概述　245

第10章　综合业务运营支撑系统　247

10．1　运营商BOSS概况　247

10．1．1　概念　248

10．1．2　系统功能　248

10．2　Cable BOSS概念　249

10．2．1　BOSS的发展沿革　249

10．2．2　电信BOSS　250

10．2．3　Cable BOSS基本概念　250

10．3　Cable BOSS的架构和主要功能　251

10．3．1　Cable BOSS系统架构　251

10．3．2　Cable BOSS功能框架　251

10．3．3　Cable BOSS对外接口框架　252

10．3．4　系统功能　253

10．3．5　Cable BOSS的具体功能　253

10．4　Cable BOSS的数据模型　254

10．4．1　Cable BOSS信息模型　254

10．4．2　共享信息模型　255

10．4．3　数据模型　255

10．5　Cable BOSS技术实现　257

10．5．1　软件体系架构　257

10．5．2　Cable BOSS集成技术　258

10．5．3　基础设施要求　258

10．5．4　安全架构　258

10．6　Cable BOSS的实施指南　259

10．6．1　实施管控　259

10．6．2　建设管控　260

10．6．3　系统部署　263

第11章　有线数字电视网络信息传输　265

11．1　调幅光纤干线传输系统　265

11．1．1　基本组成　265

11．1．2　直接调制光发射机　266

11．1．3　外调制光发射机　268

11．1．4　光接收机　269

11．2　数字光纤传输系统　271

11．3　SDH传输技术　273

11．3．1　帧结构和开销　273

11．3．2　复用和映射　274

11．4　宽带IP技术　275

11．4．1　概述　275

11．4．2　技术比较　277

11．5　WDM传输技术　277

11．6　多业务传输平台MSTP　278

11．6．1　MSTP的概念　279

11．6．2　MSTP类别　279

11．6．3　MSTP功能与技术特点　279

11．6．4　MSTP关键技术　280

11．7　光接入网　280

11．7．1　光接入网概述　280

11．7．2　光接入网系统结构　281

11．7．3　有源光网络　282

11．7．4　源光网络　283

11．7．5　源光网络的多址技术　284

11．7．6　光以太网　285

第12章　有线电视网络增值业务　287

12．1　面向NGB的互动业务平台　287

12．1．1　三网融合的基本概述　288

12．1．2　广电互动业务发展现状　288

12．1．3　互动业务平台的基本模块　288

12．1．4　NGB对互动平台的新要求　289

12．2　电视互联网内容发布平台　290

12．2．1　发布平台的相关分析　290

12．2．2　系统概况　291

12．3　典型增值业务　292

12．3．1　云媒体电视业务　292

12．3．2　综合信息化服务平台　299

第13章　有线数字电视网络传输系统设计　302

13．1　光纤传输系统的分类　302

13．2　副载波复用光纤传输系统　303

13．2．1　光信号的基带调制和副载波调制　303

13．2．2　副载波复用光纤传输系统原理与分类　303

13．2．3　SCM光纤传输系统特点　305

13．3　AM-IM系统设计　305

13．3．1　AM-IM系统总体规划　305

13．3．2　光传输技术的选择　306

13．3．3　1310nm系统设计　307

13．3．4　1550nm系统设计　309

13．4　DM-IM系统设计　310

13．4．1　DM-IM系统指标　310

13．4．2　系统指标分配和测量点　312

13．5　数字光纤通信链路设计　314

13．5．1　设计步骤　314

13．5．2　设计方法　315

13．6　光纤到驻地传输系统　319

13．6．1　EPON原理　319

13．6．2　GPON原理　324

13．7　HFC接入网　326

13．8　NGB的定义、特征和关键技术　326

13．8．1　NGB的定义　327

13．8．2　NGB的特征　327

13．8．3　NGB核心共性技术　328

13．8．4　NGB发展方向　329

13．9　基于NGB的宽带接入网技术规范　329

13．9．1　C-DOCSIS技术规范　330

13．9．2　C-HPAV系统技术规范　335

13．9．3　HINOC技术规范　337

13．10　基于NGB的宽带接入网技术发展　341

13．11　有线数字电视网络建设　342

13．11．1　单向广播网络　342

13．11．2　双向网络　343

13．11．3　射频叠加的视频组网　349

附录A　常用专业术语与缩略语　354

附录B　数字电视前端系统结构图　361

附录C　省级数字电视播控中心框图　362

附录D　地市前端系统框图　363

附录E　县(市、区)数字电视分前端原理图　364

附录F　江苏省、市、县数字电视三级传输网络架构图　365

参考文献　366

本书分为13章，比较全面系统地介绍了有线数字电视网络的前端系统、传输系统直至接收终端的整个数字电视信息传输链路的基本概念、基本原理、基本的设计方法，结合目前有线数字电视网络的发展现状，注意模拟传输系统与数字传输系统关联知识的阐述，使得本书满足当前教学需要和未来技术发展的需要。
　　本书特色是概念准确、论述严谨、内容新颖、图文并茂，突出基本原理和基本概念的阐述，难点分散、循序渐进、便于自学、实用性强。
　　本书主要读者对象是大专院校信息类各专业本科高年级学生、研究生，以及从事有线数字电视网络技术研究或教学的老师和科研人员、数字电视广播网络运营部门的技术管理和工程设计人员。