摘? 要: 基于DVB標準的寬帶接入,分析了DVB-C" title="DVB-C">DVB-C系統多業務功能的實現方式,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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由于數字技術和計算機技術的迅猛發展,電信、計算機和有線電視網絡開始相互滲透。電信與信息服務業總的發展趨勢是電信網、計算機網、有線電視網的融合,即三網合一" title="三網合一">三網合一。三網合一將在網絡層上實現互聯互通、業務層上互相滲透和交叉、應用層上使用統一的TCP/IP協議,電話、計算機和電視等終端將融合為統一的三合一終端。
在當前光纖進入用戶還不現實的情況下,采用主干線為光纖、接入網為同軸電纜的HFC系統,能夠將CATV、數據通信及電話三者融合在一起經濟而有效地傳送。有線電視HFC網絡,通過雙向化和數字化的發展,除了提供更多、更豐富、質量更好的電視節目外,還有足夠的頻帶資源來提供其它各種非廣播業務。
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的數據,普通布線很難實現寬帶接入,且管理困難,價格昂貴。
(2)ADSL
ADSL是寬帶接入方式之一,它高速但不穩定,而且價格昂貴。面對未來數字電視的挑戰,它并非理想的平臺。
(3)HFC
HFC是寬帶接入方式之一,它利用現有的CATV網絡進行傳輸,有足夠的帶寬,能夠同時滿足模擬電視、數字電視、高速數據傳輸、數字電話、VOD的全部需求。HFC網是目前經濟且可行的接入網。
2 DVB數據廣播標準介紹
ETSI基于MPEG-2制定了實用化的DVB標準,它定義了衛星、有線、地面3大媒體中的信道編碼及調制方式,擴充了MPEG-2的復用部分,定義了與其他網絡的接口。DVB標準的制定使得基于MPEG-2 DVB標準的數據廣播系統可以完成與其他網絡的互操作。
DVB的數據廣播標準定義了數據管道、異步數據、同步流式數據、多協議封裝" title="多協議封裝">多協議封裝、數據輪放、目標輪放等幾種協議。數據管道技術是直接將數據插入到TS流中的Payload部分。異步數據、同步流式數據傳輸是將數據封裝成PES(Packetized Elementary Stream)。多協議封裝、數據輪放、目標輪放都使用了DSM-CC格式,可實現各種數據廣播方式。數據輪放是指周期地播放一組數據,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據信道。對一個8MHz的模擬帶寬,通過64QAM和256QAM數字調制,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。通過上行和下行數據信道形成數據傳輸的回路。這里采用非對稱技術,主要考慮到目前數據業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標準的多業務實現
通過CableModem技術采用HFC網絡實現三網合一，系統結構如圖2所示。在HFC網絡中,以光纜為干線組成寬帶光纖CATV網,主干網采用環狀拓撲結構,市、地區測驗采用星開支構造光纜。光節點到用戶采用同軸電纜連接。光節點到用戶的同軸電纜網拓撲可采用星型、總線型、樹型或混合型。
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從其它寬帶數據網傳來的數據及本地服務器上的數據經傳輸流調制器CMTS調制后,與數字電視、常規模擬電視的碼流混合后,傳送到HFC網絡。用戶端經CableModem可分離出模擬/數字電視信號、電話信號和需經計算機處理的數據。
圖2、圖3是DVB-C系統的功能結構框圖,給出了多種業務的實現方式。
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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網中傳來的寬帶數據送入PC機中。接收卡調諧器可接收70～862MHz間的調制信號,接收數據速率可以從1.544Mbps～36Mbps,可滿足HDTV的接收。DVB-C接收卡用到的協議層模型如圖4。
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DVB-C接收卡的協議用到了歐洲DVB-C的標準、Ethernet 802.3u的協議、TCP/IP的協議、MPEG-2標準。
·DVB-C信道
DVB-C信道位于物理層,將基帶數據從有線電視CATV網絡上傳輸到接收卡。
·DVB多協議封裝(Multiprotcol encapsulation)
支持在DVB信道中傳輸符合其它通信協議的數據,DVB的多協議封裝可實現單點廣播、多點廣播。48bit的MAC地址用于對接收機尋址。多協議封裝數據與DSMCC-Section的私有數據格式兼容,并提供多種TS碼流映射方法和對基于MAC地址過濾數據的現有軟、硬件的支持。
·MPEG-2 Section數據片
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數據片分別包裝成定長188bits的幀,并加上幀頭等。
·MII協議 (Media Independent Interface)
將數據加上幀頭、幀開始標記及幀尾,在MII物理接口傳輸半字節(4位)并行數據。
·NDIS調用庫(Network Driver Interface Service)
它是由Windows DDK工具包提供的函數調用接口,把網卡芯片的底層調用與Windows操作系統隔離開來。
將數據業務與其它音頻、視頻業務復用為一個碼流,在8MHz帶寬上,以36Mbps的碼速率傳送數據業務是目前DVB-C技術的優勢。它一方面使有線電視網突破了傳送單一電視視頻業務,而可擴充數據業務(如股票、數據庫等);另一方面,它用有線臺站的數據業務服務器為用戶提供大數據瀏覽的本地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字視頻(SDTV和HDTV)實時和非實時的數據業務并高速地從internet網上下載各種數據文件。應該說DVB-C接收卡是三網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.現代通信原理.北京:清華大學出版社.1992
3 黎洪松.數字視頻技術及其應用.北京:清華大學出版社,1997