数字电视节目的插播设计研讨论文

　　节目加扰是数字电视系统中的一个重要环节，对于自办频道的加扰，如果在本地建立一套CA系统，花费大，而且还需要同上级数字电视平台的CA系统互联。另外，因为集团各电视分站插播的节目内容多为本企业内部的安全生产教育、员工培训、图文等信息，考虑到受众覆盖率和建设成本，不建议加密、加扰。EPG（电子节目指南）是指在符合MPEG―2的TS传输流中插入DVB标准定义的SI，将SI提供的数据有序地组织起来，生成类似节目报的形式，它能在电视机上即时浏览，方便用户的使用。SI包含网络信息表（NIT）、业务描述表（SDT）、节目信息表（EIT）等信息。NIT表提供数字电视网中的所有传输流的物理信息，包含节目的频道调谐参数、频道、符号率等信息；SDT表提供当前传输流和其他传输流的业务信息，包含业务名称、业务提供者、起始时间、持续时间以及是否有相应的业务描述表等方面的信息；EIT表包含与事件或节目的相关数据，如节目的名称、开始时间、时间长度、运行状态等信息（EIT是生成EPG的主要表）。机顶盒的综合接收解码器（IRD）可以从TS流中提取出节目提供商播出节目的列表和播出参数，以直观的形式显示给数字电视用户，使用户可以方便地接收、选择数字电视节目。数字电视中的EPG信息是非常重要的业务信息，同CA系统一样，没有重复建设的必要，由上级平台EPG系统完成。

　　在数字电视节目自动搜索过程中，上级数字平台会在机顶盒上设定一个初始频点，或称主频点，机顶盒从初始频点传输流中直接提取NIT表，获得NIT之后，网络中所有传输流包含节目的频道调谐参数、频率、符号率等都已获得；然后根据NIT表携带的传输系统参数，搜索所有载波信息，再解析SDT、EIT表等信息，构造出基本的EPG信息。以后在选择频道时再判断节目信息是否已经被解析，且在切换不同频率的频道时，仅解析相应的PAT和PMT表，而无需再次解析NIT、SDT等信息。可以看出，要让机顶盒自动搜索出一个频点的节目来，必须符合几个条件：首先需要在NIT表中添加这个频点信息，其次需要在这个频点的传输流中含有SDT表，最后需要该频点必须有实际的节目流。自动搜索完毕后，机顶盒把搜到的所有节目信息保存到机顶盒中，以后重新开机就不需要重新搜索了，除非前端发下来的NIT版本号发生改变或者节目发生变动。用机顶盒的全频道搜索功能，可以搜索出EPG描述之外的节目，如果出于简便和成本的考虑，插播系统可以不加入EPG信息，但是，插播节目时必须满足3个条件：第一，机顶盒具备全频道搜索功能，同时必须采用全频道搜索方式才能搜索到节目，不能采用主频点搜索方式搜索。第二，QAM调制器的输出频率必须与上级错开，不能重叠。第三，规划好要插播节目的PID号，不能与上级节目PID号发生冲突。

　　把各电视分站自办节目传送至上级平台的方式，统一编辑EPG。优点：节目管理方便，节目覆盖范围大；缺点：上传信息量大，占用资源多，设备投资大，要求高。电视分站自办节目在本地插播的方式，各自编排EPG。优点：设备投资相对较少，本地节目由本地控制；缺点：上级平台无法对播出节目监控，节目覆盖范围小。这里只讨论自办节目在本地插播的方式。各电视分站在本地插入自办节目的系统结构如图1所示。集团数字电视平台指定某一频点（如443MHz）作为各分站自办节目的传输频道，将自办节目从各分站播出机房直接引至编码系统，信源可以是模拟A/V信号，也可以是SDI信号，经过编码器压缩编码后，输出SPTS（单节目传输流）码流信号，通过QAM调制器，将其调制成443MHz的射频信号（此时该频点上只有一个节目流），然后与上级平台下行的RF信号源混合后，进入HFC网络。如果各电视分站需要插播的自办节目多于1套，可根据实际节目数量，选用多通道编码器替换图1的单通道编码器，如图2所示。多通道编码器能够同时对多路模拟电视信号进行编码压缩，并复用成1路MPTS（多节目传输流）码流输出，通过QAM调制器，将其调制成443MHz的射频信号（此时该频点上有多个节目流）；然后与上级平台下行的RF信号源混合后，进入HFC网络。多通道编码器具有统计复用功能，并且能够对输出码流的PID信息进行编辑修改。各电视分站自办节目的EPG信息将由上级数字电视平台的EPG播出器进行播出，在NIT表中添加指定频点443MHz的信息，在各电视分站只需添加编码器和调制器，并在每个调制器上设置相应的节目名称，生成SDT表并发送。机顶盒在节目搜索过程中，根据SI信息生成EPG节目列表，根据该节目列表信息搜索对应的节目流，若搜索不到对应节目，则节目列表滤除该节目信息。搜索完成后将存在的节目流和SI信息描述一一对应的节目列表存储至机顶盒中，此时非本电视分站的节目已被滤除，而本电视分站的节目因为找到了对应的节目流，节目信息保存，最终呈现给用户的是与本地实际节目流对应的节目指南。如果各电视分站没有能力和足够的内容单独办一个频道，可以将集团总部自办电视节目（如459MHz）设为公用节目，即在459MHz频点中的公用节目流里面划分一个时段出来（固定时段），由各电视分站插播自办节目，在这个时段内插入由各电视分站制作播出的节目内容，等这个时段过后，再播出集团总部自办电视节目信号源的节目。这种方案的特点在于2个系统播出的节目共用一个频点、一个频道号、一个节目名称，这就意味着同一套节目在某个特定时段，节目内容由多个在不同地点的播出系统提供。（1）信号源的提取、插播、复用调制将上级数字平台下行RF信号用分配器分配成3路输出，如图3所示。第一路RF信号进入数字综合解码器，经解调解扰提取出459MHz频点中的公用节目SPTS（单节目传输流）码流信号，送入数字电视信号插播服务器；通过数字电视信号插播服务器，将经过编码器压缩编码的本地自办节目SPTS流与提取出的公用节目SPTS流完成节目的插播替换，输出至复用调制器。数字综合解码器同时又提取459MHz频点上的其他MPTS码流信号，送入复用调制器，与插播后的SPTS流一同完成复用调制（如果459MHz频点上只传输1个SPTS流，此步骤可忽略），调制成为集团总部自办电视节目的频点459MHz。（2）射频信号的混合、切换第二路RF信号经过陷波器，滤除掉上级数字平台下行RF信号中的459MHz频点，同复用调制器输出的信号混合。第三路RF信号与混合后的RF信号进入射频切换器，射频切换器由数字电视信号插播服务器控制，在插播时段该频点为清流信号，其他频点为加密信号，非插播时段切换到上级数字平台原信号，切换过程自动完成，无需人工干预。（3）EPG插播后的PID值必须与上级数字平台公用节目TS流一致。数字综合解码设备解调出的TS流中已经包含有完整的EPG信息，与插播后节目的PID值相同，故不需要插入EPG信息。

　　上级数字电视平台通过SDH通道传输加扰信号源。如果本地自办节目只有1套，并且频率资源比较紧张，可不占用单独的频点，只需将本地自办节目插入到已有的传输流中。实现方式是，先将本地节目的A/V信号通过编码器进行压缩编码，输出SPTS码流信号（如图4所示），接入QAM调制器的ASI输入端口；然后将上级数字电视平台下传的SDH信号接入QAM调制器的DS3输入端口（调制器必须选用具有DS3输入接口型，该接口可完成SDH/PDH网络DS3接口信号与MPEG―2标准TS码流之间的转换），通过QAM调制器完成信号的调制，这样本地节目和上级数字电视平台下传节目共同占用1个频点，节省带宽。如本地自办节目数量较多，则需另外单独占用1个频点。首先将本地各自办节目通过多通道编码器进行压缩编码，输出MPTS流（如图5所示），然后进入多通道QAM调制器的ASI输入端口；同时将上级数字电视平台下传的SDH信号接入多通道QAM调制器的DS3输入端口，通过多通道QAM调制器，复用调制后进入HFC网络。EPG的设置同射频插播方式。

　　基于IP的数字前端已经开始大量应用，这种前端具有应用灵活、模块化、多功能、高集成度的优点，克服了传统数字电视前端设备多、连线复杂、处理能力低、系统调度不灵活的弊端。系统架构与传统ASI前端相比基本一致，保持DVB－C的系统模型，以IP交换技术为核心，设备之间采用IP接口进行相互连接，将所有的信源TS流封装成UDP组播数据包，实现视频的路由和交换，信号传输也从被动接收数据变成主动提取数据。这种插播的实现方式和前面所述基于射频的是一致的，只是这种信号是基于IP方式，如图6所示。将本地节目多路（单路）模拟信号通过IP编码器经MPEG―2编码后复用成为1路多节目（单节目）的IP码流，实现模拟节目到IP节目流的转换；通过IPQAM，先将上级数字电视平台加扰的IP信号和本地节目IP信号一起转换成TS码流，最终调制成射频信号传输到HFC网，传输频点只需在IPQAM上设置，EPG信息在编码器中设置完成。