摘? 要: 基于DVB標準的寬帶接入,分析了DVB-C" title="DVB-C">DVB-C系統(tǒng)多業(yè)務功能的實現(xiàn)方式,詳細描述了DVB-C接收卡" title="接收卡">接收卡的結構原理。
關鍵詞: 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)字技術和計算機技術的迅猛發(fā)展,電信、計算機和有線電視網(wǎng)絡開始相互滲透。電信與信息服務業(yè)總的發(fā)展趨勢是電信網(wǎng)、計算機網(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)絡層上實現(xiàn)互聯(lián)互通、業(yè)務層上互相滲透和交叉、應用層上使用統(tǒng)一的TCP/IP協(xié)議,電話、計算機和電視等終端將融合為統(tǒng)一的三合一終端。
在當前光纖進入用戶還不現(xiàn)實的情況下,采用主干線為光纖、接入網(wǎng)為同軸電纜的HFC系統(tǒng),能夠將CATV、數(shù)據(jù)通信及電話三者融合在一起經(jīng)濟而有效地傳送。有線電視HFC網(wǎng)絡,通過雙向化和數(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提供其它各種非廣播業(yè)務。
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,價格昂貴;普通電話線通過modem可傳遞56kbit/s或通過ISDN傳輸144kbit/s的數(shù)據(jù),普通布線很難實現(xiàn)寬帶接入,且管理困難,價格昂貴。
(2)ADSL
ADSL是寬帶接入方式之一,它高速但不穩(wěn)定,而且價格昂貴。面對未來數(shù)字電視的挑戰(zhàn),它并非理想的平臺。
(3)HFC
HFC是寬帶接入方式之一,它利用現(xiàn)有的CATV網(wǎng)絡進行傳輸,有足夠的帶寬,能夠同時滿足模擬電視、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)濟且可行的接入網(wǎng)。
2 DVB數(shù)據(jù)廣播標準介紹
ETSI基于MPEG-2制定了實用化的DVB標準,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,擴充了MPEG-2的復用部分,定義了與其他網(wǎng)絡的接口。DVB標準的制定使得基于MPEG-2 DVB標準的數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)可以完成與其他網(wǎng)絡的互操作。
DVB的數(shù)據(jù)廣播標準定義了數(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、目標輪放等幾種協(xié)議。數(shù)據(jù)管道技術是直接將數(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、目標輪放都使用了DSM-CC格式,可實現(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),用戶接收時只需等下一次播放。目標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)的機制。
3 DVB標準中的頻帶規(guī)劃及接入速率
在cable modem技術中,采用了雙向非對稱技術,在頻譜中分配70～130MHz、130～862MHz間的二個頻段作為下行的數(shù)據(jù)信道。對一個8MHz的模擬帶寬,通過64QAM和256QAM數(shù)字調(diào)制,傳輸速率達到27Mbps和36Mbps。同時在頻譜中分配5~65MHz中的一個頻段作為上行回傳。采用QPSK或者16QAM調(diào)制,下行通道可劃分出1或2MHz的獨立通道;上行通道可劃分為1或2MHz或200kHz帶寬;每個下行通道容納有一個同步幀,這個同步幀可被8個不同上行通道使用。上行通道的頻率被MAC(the Media Access Control)協(xié)議標明,每個通道可時分復用(TDMA)。
下行通道的速率可為1.544Mbit/s或3.088Mbit/s。上行速率可對用戶提供3種速率:3.088Mbit/s、1.544Mbit/s或256kbit/s。通過上行和下行數(shù)據(jù)信道形成數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕芈贰＿@里采用非對稱技術,主要考慮到目前數(shù)據(jù)業(yè)務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標準的多業(yè)務實現(xiàn)
通過CableModem技術采用HFC網(wǎng)絡實現(xiàn)三網(wǎng)合一，系統(tǒng)結構如圖2所示。在HFC網(wǎng)絡中,以光纜為干線組成寬帶光纖CATV網(wǎng),主干網(wǎng)采用環(huán)狀拓撲結構,市、地區(qū)測驗采用星開支構造光纜。光節(jié)點到用戶采用同軸電纜連接。光節(jié)點到用戶的同軸電纜網(wǎng)拓撲可采用星型、總線型、樹型或混合型。
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從其它寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)傳來的數(shù)據(jù)及本地服務器上的數(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。用戶端經(jīng)CableModem可分離出模擬/數(shù)字電視信號、電話信號和需經(jīng)計算機處理的數(shù)據(jù)。
圖2、圖3是DVB-C系統(tǒng)的功能結構框圖,給出了多種業(yè)務的實現(xiàn)方式。
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5 DVB-C接收卡的原理結構
基于DVB標準的寬帶接收卡,可將從CATV網(wǎng)中傳來的寬帶數(shù)據(jù)送入PC機中。接收卡調(diào)諧器可接收70～862MHz間的調(diào)制信號,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DVB-C的標準、Ethernet 802.3u的協(xié)議、TCP/IP的協(xié)議、MPEG-2標準。
·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)議封裝可實現(xiàn)單點廣播、多點廣播。48bit的MAC地址用于對接收機尋址。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碼流映射方法和對基于MAC地址過濾數(shù)據(jù)的現(xiàn)有軟、硬件的支持。
·MPEG-2 Section數(shù)據(jù)片
它是長度可變的打包方法,最大包長是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、幀開始標記及幀尾,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(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)隔離開來。
將數(shù)據(jù)業(yè)務與其它音頻、視頻業(yè)務復用為一個碼流,在8MHz帶寬上,以36Mbps的碼速率傳送數(shù)據(jù)業(yè)務是目前DVB-C技術的優(yōu)勢。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,而可擴充數(shù)據(jù)業(yè)務(如股票、數(shù)據(jù)庫等);另一方面,它用有線臺站的數(shù)據(jù)業(yè)務服務器為用戶提供大數(shù)據(jù)瀏覽的本地internet服務器,這樣從根本上解決了internet 接入速度。采用在PC機中的DVB-C接收卡或TV的DVB-C機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)實時和非實時的數(shù)據(jù)業(yè)務并高速地從internet網(wǎng)上下載各種數(shù)據(jù)文件。應該說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
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:清華大學出版社.1992
3 黎洪松.數(shù)字視頻技術及其應用.北京:清華大學出版社,1997