数字电视机顶盒技术白皮书

数字电视机顶盒技术白皮书内容摘要：

送数字信号，只要原系统能正常工作，无须改造，但是，必须另建一套上下行数字信号的以太网，即双网并行，光纤同缆不同芯， 同轴电缆和组合双绞线并行入网。 由上述可知，各网络单位看好以太网，可以说是从善如流、殊途同归。 以太网执行传输控制协议 /互连协议 TCP/IP，是数字基带信号传输，是计算机互连的基本网络，也是互联网的基础网络。 几十年以来经历了以太网、快速以太网、千兆位以太网、十千兆位以太网几个阶段。 过去的数字信号传输，曾采用准 第 11页 同步数字体系 PDH、同步数字体系 SDH(美国称同步光网络 SONET)、异步转移模式 ATM，随着以太网技术的不断发展和完善，以太网已经可以胜任各种级别的数字信号传输网络，包括接入网 AN、局域网 LAN、城域网 MAN、广域网 WAN。 以太网采用速率不同的几类线速路由交换机，机间光纤互连，组合双绞线入户，用户接入最高速率，根据需求，一般 10Mbps，特殊的可以达到 100Mbps。 单向 HFC+YTW的优点是：无须系统改造，数字基带信号传输，无调制解调设备，无调制解调的信号损伤，抗干扰和噪声的能力强，便于系统的控制与管理，维护方便，符合全数字信号的最终发展方向。 缺点是：必须另外铺设一套以太网，用户必须有计算机，计算机普及率低时户均造价高。 单向 HFC+以太网适合计算机普及率高的情况。 另外，也有利用单向有线电视网或双向 HFC难以解决上行干扰和噪声时，做广播条件接收数字服务的办法。 一种是数据广播，在用户计算机上插解调卡接收。 另一种是储值条件接收，用户机顶盒插智能卡 (Smart Card)，用户事先选择服务项目，并相应交费，信息存储在智能卡上，即可在有效期内得到各种预定的服务。 3) 光纤化 与同轴电缆比，光纤损耗小、温漂小、鼓掌少、信号好、抗干扰、抗雷击、重量轻、寿命长，在有线电视综合信息网中，得到了越来越多广泛的应用，已经并且正在逐步向用户深入。 目前，有线电视综合信息网的 HFC结构，大体有三种，它们分别是： 光 纤到支线 (FTTF)，每个光节点约带 2020个用户，串接宽频带放大器 ≤3台； 光纤到路边 (FTTC)，每个光节点约带 500个用户，串接宽频带放大器 ≤2台； 光纤到建筑 (FTTB)，每个光节点约带 125个用户，串接宽频带放大器 ≤1台。 三种结构选择的原则是：起码用 FTTF，一般用 FTTC，最好用 FTTB。 应该引起重视的是，为了保证户均速率和克服上行干扰噪声，必须控制住每个双向交互群体的用户数大约是 2020个。 每台下行光射机带光节点的数量： FTTF约 1个， FTTC约 4个， FTTB约 16个，三种 结构都是约 2020户，下行户均速率相同，提高下行户均速率的办法是增加 m—QAM调制器的数量。 每台上行光发射机，各对应一台上行光接收机，每 2020户的上行光收发机的对数： FTTF约1对， FTTC约 4对， FTTB约 16对，三种结构，反向干扰噪声后者比前者小，户均速率后者比前者高。 可见，增加光节点，对上行通道至关重要。 光纤逐步向用户深入，最终必然是光纤到户。 光纤到户 FTTH，只有光纤，没有电缆，就不是 HFC了。 由于每户都必须有光接收机 (还有光发射机 )，输入光功率就显得十分重要，模拟调制信号的输入光功率，要比数字 基带信号的输入光功率高 30dB，即 1000倍，如果一台数字信号光发射机能带 1000个用户，则一台相同功率的模拟信号光发射机，只能带一个用户，或者必须使用高出原功率 30dB的光发射机 (或光放大机 )来带 1000个用户。 这种结构很不合理，性能价格比也很差，不宜采用。 可见光纤到户，合理的信号类型只能的数字基带信号。 在有线电视综合信息网中，当模拟信号消亡，只有数字信号时，就可以只用数字基带信号了，无须频分复用，无须调制解调。 起初，仍然用光纤传输， 第 12页 组合双绞线入户的以太网方式；最终，采用密集波复用 DWDM的光纤以太网入户方式。 4) 综合化 有线电视综合信息网，可以连接各种传输方式的网络：如无线通信、卫星通信、微波通信、光纤通信等。 有线电视综合新鲜网，可以容纳已知的各种信息服务：如模拟电视广播 (模拟信号消亡前 )；模拟声音广播 (模拟信号消亡前 )；数字电视广播；甚至声音广播；准自选影视 NVOD(每个节目固定间隔时间，用几个通道同时滚动加密广播 )；真自选影视 TVOD(一个用户独享一个节目，用户可以随心所欲地控制播放 )；国际互联网 Inter；电子图书馆；电子报刊；可视电话；社区服务；连接各种信息家电等。 3．国际有线电 视发展现状 Baskerville公司 2020年发表的研究报告预计，到 2020年，全球的有线电视用户将增长 64％，达到 ；有线电视的业务收入也将增长 146％，达到 1380亿美元；而全球平均每个有线电视用户每年支付的有线电视业务费用将增加 50％，达 321美元。 报告预测，在从 1999年到 2020年的十年中，世界的有线电视用户将新增 1． 67亿户，其中约有近 1亿的新增用户在亚太地区。 除北美和西欧地区外，其它地区的有线电视用户数量至少将增加一倍。 中国将继续保持有线电视用户数量最多国家的地位，到 2020年，中国 的有线电视用户数量将接近增加到。 报告还从世界各主要地区和国家的有线电视用户数量占全球有线电视用户数量的比例情况进行了预测。 到 2020年，北美地区的有线电视用户数量占全球有线电视用户数量的比重将从现在的 ％下降至 ％，而美国的这一比例将从 25％降至 17％；另一方面，亚太地区将从 ％增长到 ％。 同样，世界上有线电视用户数量最多的五个国家的有线电视用户数量占全球有线电视用户数量的比例也将由 72％下降到 67％，而有线电视用户数量最多的十个国家、十五个国家的这一比例也将分别由 82％ 和 88％下降到 76％和 84％。 这一现象说明，发展中地区和国家的有线电视用户数量将快速增长，而发达地区和国家却增长缓慢。 二．数字电视的发展状况 1．全球数字电视现状和发展趋势 根据 Wipro的研究和估计，至 2020年底，全球地面数字电视观众从 2020年的2020万上升到 4000万，其中西欧占 62%、北美占 18%、亚太占 10%、拉丁美洲占5%；有线数字电视用户从 2020年的 3亿，预计到 2020年会达到 ；优先宽带业务用户达到 1200万户，比 2020年增长 71%； Cable Modem的数量 已达到 1220万、年业务收入达到 61亿美元，估计到 2020年 Cable Modem的数量将达到 3300万、年业务收入将达到 140亿美元。 在 DTV业务中，卫星业务占 71%，有线占 21%，地面占 5%。 估计到 2020年全球将有。 根据 Ovum的估计， DTV市场将达到 1000亿美元，电视收视费、视频游戏和以电视为基础的信息服务的年收入将超过 600亿美元，其中电视商务的年收入将达到 450亿美元。 在发展中，各国政府的政策都将起到关键的作用。 欧洲 DTV是以 1996年 4月法国开始第一个欧洲商业 DTV广播为标志 的，但其快速发展是在 1998年。 1998年 10月第一个地面数字电视 ——BBC的 OnDigital在 第 13页 英国开播；同年 11月英国的卫星数字电视 BskyB开播。 大概在同一时间段，欧洲的有线网也开始向数字化转换。 从 1996年开始，欧洲 DTV市场无论从订户数量、还是产值上都有相当高的增长率。 1997年底 DTV用户数只有 200万；但在许多欧盟成员中， DTV用户的数量相对还很低，只有 %的电视家庭能收看 DTV。 到 1999年中，欧洲 DTV有了快速发展，其中英国和瑞典既有卫星和有线 DTV、又有地面 DTV； 15个欧盟国家中 ，除比利时和卢森堡外其余 13个国家都有卫星 DTV广播 (在 1998年 12月是 11个 )，而除芬兰、希腊、爱尔兰、卢森堡、葡萄牙外，其余 10个国家都有有线 DTV广播。 在卫星 DTV方面，卫星电视广播的数字化已接近 100%，几乎所有的欧洲卫星电视频道都是按 DVBS标准广播。 有线数字化自 1997年末以来取得重大进展，到 1999年 6月近 5000万有线终端升级为数字传输 (占有线接通家庭的 65%， 1997年是 50%)。 如图。 图 欧洲有线电视连到数字电视传输用户数 欧洲 DTV频道增加 得非常快，达到每年新增 100个数字频道，到 1999年末欧盟已有约 400个 DTV频道。 DTV频道主要是 16： 9格式 DTV、 PPV和 NVOD节目，同时有许多节目分类频道 (如电影、体育、记录片、家庭购物等 )。 电子节目指南 (EPG)、电子商务、电视银行、信息和新闻、游戏、电视电子邮件、电视互联网接入和交互电视等业务得到了广泛的应用。 以英国为例， 1998年 11月 BskyB开播卫星 DTV，有 140个频道，并于 2020年 9月关闭其卫星模拟电视。 共售出卫星 DTV机顶盒 550万个，加上有线电视转播，共有 10192万用户。 英 国是传统地面电视广播非常发达的国家，有线电视并未得到充分发展，到 2020年 11月共有 410万用户，其中有 160万数字用户，当中 NTL有 100万用户 (总共 280万 )、 Telewest有 (总共 130万 )。 英国的地面 DTV发展受到世界的关注，由于开播时间几乎和卫星 DTV平台相同，也是 1998年 10月，到2020年 11月共有 120万个机顶盒。 根据 NTL的估计，到 2020年，英国卫星 DTV用户为 700万，有线 DTV用户为 1200万，地面 DTV用户为 300万。 根据 DTG的估计，到 2020年英国卫星 DTV用户为 590万，有线 DTV用户为 170万，地面 DTV用户为 130万。 值得注意的是，欧洲的卫星、有线和综合数字有线电视的发展将会持续快速 第 14页 增长，但地面 DTV基本上没有增长，且在 2020年左右会稍稍下降。 如图 所示。 图 欧洲 DTV从 1998年到 2020年的发展趋势（ Ovum的统计和估计） 美国 DTV起步较早，但市场增长率比欧洲要低一些。 1994年 6月底， DirectTV和 USSB两个卫星业务的开播，把 DTV引入美国。 目前主要是 DirectTV和 EchoStar，DirectTV主 要是 HBO和 Dream Works and Sports； EchoStar主要是 PPV和 Discovery的高清晰度电视 (HDTV)。 在市场稳定后的 1999年 6月，有 960万家庭收订卫星 DTV广播；到 2020年 12月， DirectTV用户达到 1070万， EchoStar用户达 607万，总计1677万 (占 17%左右的家庭 )。 到 2020年美国已连接的模拟有线电视用户有 6900万，到 2020年 9月数字有线电视用户达到 1370万。 根据 ATamp。 T的估计，到 2020年 12月， ATamp。 T的市场占有率为 26%、Comcast为 15%、 Time Warner为 14%。 Cable Vision、 Cox、 Showtime和 Comcast都开通了 HDTV广播，其中 Comcast自 2020年 12月起播出 5套 HDTV节目。 美国的优先互联网业务开展得很快， 2020年 1月通过了 Cable Modem DOCSIS。 北美Cable Modem数量到 2020年底达 820万个，估计到 2020年可达到 1760万个。 根据全国广播机构协会 (NAB)的统计，到 2020年 2月 6日，在美国 84个地面电视广播城市和地区，已有 244个数字电视台正式播 出， DTV覆盖率已达 75%。 由于受“ 9 1”事件的影响，纽约的 5个数字电视台 —— WABC(ABC)、 WNBC(NBC)、WPIX(WB)、 WWOR(UPN)和 WNET(PBS)停播，另外 3个数字电视台 —— WCBS(CBS)、WNYW(FOX)、和 WNYE(PBS)仍在广播。 根据 CES的统计和估计，美国数字电视机的销售呈稳定增长趋势，如图。 到 2020年底，数字电视机的拥有量已达 222万台。 在售出的数字电视机中， 4939。 以下的占 38%， 50～ 5439。 的占 27%， 55～ 5939。 的占 16%，超过 6039。 的占 20%；其中 CRT占 23%，投影占 77%；可接收 HDTV的占 86%。 第 15页 图 美国 DTV接收机的增长趋势（ CES的统计和估计） 在日本， 1996年 6月 PerfectTV用 CS卫星开始卫星 DTV广播。 2020年 12月，开。