摘? 要: 基于DVB標(biāo)準(zhǔn)的寬帶接入,分析了DVB-C" title="DVB-C">DVB-C系統(tǒng)多業(yè)務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)方式,詳細(xì)描述了DVB-C接收卡" title="接收卡">接收卡的結(jié)構(gòu)原理。

　　關(guān)鍵詞: DVB-C信道? TCP/IP協(xié)議? Ethernet802.3u幀? DVB-C(Digital Video Broadcast-Cable)? NDIS(Network Driver Interface Service) HFC(Hybrid Fiber-Coaxial)? QAM( Quadrature Amplitude Modulation)

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　　由于數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,電信、計(jì)算機(jī)和有線電視網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始相互滲透。電信與信息服務(wù)業(yè)總的發(fā)展趨勢(shì)是電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)的融合,即三網(wǎng)合一" title="三網(wǎng)合一">三網(wǎng)合一。三網(wǎng)合一將在網(wǎng)絡(luò)層上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)層上互相滲透和交叉、應(yīng)用層上使用統(tǒng)一的TCP/IP協(xié)議,電話、計(jì)算機(jī)和電視等終端將融合為統(tǒng)一的三合一終端。

　　在當(dāng)前光纖進(jìn)入用戶還不現(xiàn)實(shí)的情況下,采用主干線為光纖、接入網(wǎng)為同軸電纜的HFC系統(tǒng),能夠?qū)ATV、數(shù)據(jù)通信及電話三者融合在一起經(jīng)濟(jì)而有效地傳送。有線電視HFC網(wǎng)絡(luò),通過(guò)雙向化和數(shù)字化的發(fā)展,除了提供更多、更豐富、質(zhì)量更好的電視節(jié)目外,還有足夠的頻帶資源來(lái)提供其它各種非廣播業(yè)務(wù)。

1 幾種接入方式" title="接入方式">接入方式的比較

　　(1)絞線

　　高質(zhì)量的雙絞線接入需采用“智能布線”技術(shù),價(jià)格昂貴;普通電話線通過(guò)modem可傳遞56kbit/s或通過(guò)ISDN傳輸144kbit/s的數(shù)據(jù),普通布線很難實(shí)現(xiàn)寬帶接入,且管理困難,價(jià)格昂貴。

　　(2)ADSL

　　ADSL是寬帶接入方式之一,它高速但不穩(wěn)定,而且價(jià)格昂貴。面對(duì)未來(lái)數(shù)字電視的挑戰(zhàn),它并非理想的平臺(tái)。

　　(3)HFC

　　HFC是寬帶接入方式之一,它利用現(xiàn)有的CATV網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸,有足夠的帶寬,能夠同時(shí)滿足模擬電視、數(shù)字電視、高速數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字電話、VOD的全部需求。HFC網(wǎng)是目前經(jīng)濟(jì)且可行的接入網(wǎng)。

2 DVB數(shù)據(jù)廣播標(biāo)準(zhǔn)介紹

　　ETSI基于MPEG-2制定了實(shí)用化的DVB標(biāo)準(zhǔn),它定義了衛(wèi)星、有線、地面3大媒體中的信道編碼及調(diào)制方式,擴(kuò)充了MPEG-2的復(fù)用部分,定義了與其他網(wǎng)絡(luò)的接口。DVB標(biāo)準(zhǔn)的制定使得基于MPEG-2 DVB標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)可以完成與其他網(wǎng)絡(luò)的互操作。

　　DVB的數(shù)據(jù)廣播標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)管道、異步數(shù)據(jù)、同步流式數(shù)據(jù)、多協(xié)議封裝" title="多協(xié)議封裝">多協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)輪放、目標(biāo)輪放等幾種協(xié)議。數(shù)據(jù)管道技術(shù)是直接將數(shù)據(jù)插入到TS流中的Payload部分。異步數(shù)據(jù)、同步流式數(shù)據(jù)傳輸是將數(shù)據(jù)封裝成PES(Packetized Elementary Stream)。多協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)輪放、目標(biāo)輪放都使用了DSM-CC格式,可實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)廣播方式。數(shù)據(jù)輪放是指周期地播放一組數(shù)據(jù),用戶接收時(shí)只需等下一次播放。目標(biāo)輪放提供了傳送一組目錄(如一組目錄、一組文件、一組流式文件)的機(jī)制。

3 DVB標(biāo)準(zhǔn)中的頻帶規(guī)劃及接入速率

　　在cable modem技術(shù)中,采用了雙向非對(duì)稱技術(shù),在頻譜中分配70～130MHz、130～862MHz間的二個(gè)頻段作為下行的數(shù)據(jù)信道。對(duì)一個(gè)8MHz的模擬帶寬,通過(guò)64QAM和256QAM數(shù)字調(diào)制,傳輸速率達(dá)到27Mbps和36Mbps。同時(shí)在頻譜中分配5~65MHz中的一個(gè)頻段作為上行回傳。采用QPSK或者16QAM調(diào)制,下行通道可劃分出1或2MHz的獨(dú)立通道;上行通道可劃分為1或2MHz或200kHz帶寬;每個(gè)下行通道容納有一個(gè)同步幀,這個(gè)同步幀可被8個(gè)不同上行通道使用。上行通道的頻率被MAC(the Media Access Control)協(xié)議標(biāo)明,每個(gè)通道可時(shí)分復(fù)用(TDMA)。

　　下行通道的速率可為1.544Mbit/s或3.088Mbit/s。上行速率可對(duì)用戶提供3種速率:3.088Mbit/s、1.544Mbit/s或256kbit/s。通過(guò)上行和下行數(shù)據(jù)信道形成數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕芈贰＿@里采用非對(duì)稱技術(shù),主要考慮到目前數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信息量集中在下行,如internet的瀏覽。

　　圖1給出了DVB-C的頻帶分配范圍。這是遵循the Commission to the Council of Ministers and the European Parliament 制定的BlueBook中的建議。

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4 基于DVB標(biāo)準(zhǔn)的多業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

　　通過(guò)CableModem技術(shù)采用HFC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。在HFC網(wǎng)絡(luò)中,以光纜為干線組成寬帶光纖CATV網(wǎng),主干網(wǎng)采用環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),市、地區(qū)測(cè)驗(yàn)采用星開(kāi)支構(gòu)造光纜。光節(jié)點(diǎn)到用戶采用同軸電纜連接。光節(jié)點(diǎn)到用戶的同軸電纜網(wǎng)拓?fù)淇刹捎眯切?、總線型、樹(shù)型或混合型。

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　　從其它寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)及本地服務(wù)器上的數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸流調(diào)制器CMTS調(diào)制后,與數(shù)字電視、常規(guī)模擬電視的碼流混合后,傳送到HFC網(wǎng)絡(luò)。用戶端經(jīng)CableModem可分離出模擬/數(shù)字電視信號(hào)、電話信號(hào)和需經(jīng)計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)。

圖2、圖3是DVB-C系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)框圖,給出了多種業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式。

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5 DVB-C接收卡的原理結(jié)構(gòu)

　　基于DVB標(biāo)準(zhǔn)的寬帶接收卡,可將從CATV網(wǎng)中傳來(lái)的寬帶數(shù)據(jù)送入PC機(jī)中。接收卡調(diào)諧器可接收70～862MHz間的調(diào)制信號(hào),接收數(shù)據(jù)速率可以從1.544Mbps～36Mbps,可滿足HDTV的接收。DVB-C接收卡用到的協(xié)議層模型如圖4。

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　　DVB-C接收卡的協(xié)議用到了歐洲D(zhuǎn)VB-C的標(biāo)準(zhǔn)、Ethernet 802.3u的協(xié)議、TCP/IP的協(xié)議、MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)。

　　·DVB-C信道

　　DVB-C信道位于物理層,將基帶數(shù)據(jù)從有線電視CATV網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)浇邮湛ā?/P>

　　·DVB多協(xié)議封裝(Multiprotcol encapsulation)

　　支持在DVB信道中傳輸符合其它通信協(xié)議的數(shù)據(jù),DVB的多協(xié)議封裝可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)廣播、多點(diǎn)廣播。48bit的MAC地址用于對(duì)接收機(jī)尋址。多協(xié)議封裝數(shù)據(jù)與DSMCC-Section的私有數(shù)據(jù)格式兼容,并提供多種TS碼流映射方法和對(duì)基于MAC地址過(guò)濾數(shù)據(jù)的現(xiàn)有軟、硬件的支持。

　　·MPEG-2 Section數(shù)據(jù)片

　　它是長(zhǎng)度可變的打包方法,最大包長(zhǎng)是4Kbytes,而且是異步傳輸方式。

　　·MPEG-2傳輸流(TS Transmission Stream)

　　將MPEG-2 Section數(shù)據(jù)片分別包裝成定長(zhǎng)188bits的幀,并加上幀頭等。

　　·MII協(xié)議 (Media Independent Interface)

　　將數(shù)據(jù)加上幀頭、幀開(kāi)始標(biāo)記及幀尾,在MII物理接口傳輸半字節(jié)(4位)并行數(shù)據(jù)。

　　·NDIS調(diào)用庫(kù)(Network Driver Interface Service)

　　它是由Windows DDK工具包提供的函數(shù)調(diào)用接口,把網(wǎng)卡芯片的底層調(diào)用與Windows操作系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái)。

　　將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與其它音頻、視頻業(yè)務(wù)復(fù)用為一個(gè)碼流,在8MHz帶寬上,以36Mbps的碼速率傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是目前DVB-C技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。它一方面使有線電視網(wǎng)突破了傳送單一電視視頻業(yè)務(wù),而可擴(kuò)充數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(如股票、數(shù)據(jù)庫(kù)等);另一方面,它用有線臺(tái)站的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)器為用戶提供大數(shù)據(jù)瀏覽的本地internet服務(wù)器,這樣從根本上解決了internet 接入速度。采用在PC機(jī)中的DVB-C接收卡或TV的DVB-C機(jī)頂盒的寬帶接入方式,支持各種清晰度的數(shù)字視頻(SDTV和HDTV)實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并高速地從internet網(wǎng)上下載各種數(shù)據(jù)文件。應(yīng)該說(shuō)DVB-C接收卡是三網(wǎng)合一中用戶端接入較理想的解決方案。

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參考文獻(xiàn)

1 BlueBook from the Commission to the council of Ministers and the European Parliament.1994

2 曹志剛.現(xiàn)代通信原理.北京:清華大學(xué)出版社.1992

3 黎洪松.數(shù)字視頻技術(shù)及其應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,1997