原创 交互式数字电视简介

我国数字电视在各地政府的积极推进下，开始进入快速发展的轨道，尤其是经过整体转换后，有了相当程度的普及。人们对数字电视不再陌生。但要使数字电视具有足够的魅力，使数字电视对观众产生强大的吸引力，就必须改变传统的收视方式，使观众参与到节目中来，与电视播出方形成“互动”，从而摆脱被动的你播我看的状态。交互式数字电视为我们提供了一种实现“互动”的手段。

交互式数字电视（iTV）是数字电视广播技术和数字信息技术相结合的产物，它把电视传播方式与信息技术集于一身。交互式数字电视是家庭电视与交互式技术的融合，它使观众能以新的方式观看和利用电视节目内容。

交互数字电视能够提供如下新业务：

1、增强电视。交互数字电视业务通过装饰节目（例如提供运动员的统计资料和运动队的历史，在线投票，以及随同游戏节目一起播放）补充现有的节目。

2、电子节目指南（EPG）。如今交互数字电视技术最普通的实例就是电子节目指南。EPG可广泛用于所有数字电视平台。EPG是前端接口，与交互数字电视指南类似，它使观众能选择它们想看的内容。

3、按次付费电视（PPV）和电视商务。按次付费电视表示观众能够购买获得预订节目。电视商务表示通过电视机能够购买广泛的产品和服务。PPV业务方式是成熟的。同时广播机也已开始提供较广泛的商务机会。

4、直接的营销／广告。也许最有价值的应用是那些观众从未见过的应用。对广播机构和登广告者来说，跟踪和报道信息是极为重要的。由于交互性最根本的是允许与观众对话，所以更多地了解观众是可能的，这使得市场营销者能开展有针对性的活动。

　　5、个人电视记录。个人电视录像机（PVR）将电视节目记录在硬盘上，该硬盘处于机顶盒中，可容纳20－60个小时的节目。PVR使观众能暂停实况电视节目，返回到该节目，跳过广告（快速向前推进广告）和赶上实况节目。此外，PVR也能回放捕捉到的视频；记录每日按标题、演员或节目类型选择的节目。PVR也能根据用户的喜好向用户提供喜爱的节目。PVR具有极好的发展前景，据 Informa Media 公司预测，到2010年全球所有电视家庭将有近一半接收某种类型的PVR业务；在发达国家，PVR功能在有线数字电视家庭的普及率将达95％。
        6、点播节目。真正的点播节目已经在商业和技术上成为可行的了。点播节目和准点播节目的缺点是，它们需要高带宽支持和数字节目内容的海量存储器。然而，随着带宽和存储器越来越成为日常生活必需化的，预计观众将需要越来越更多地控制节目安排和内容。

    交互式数字电视是一种受用户控制的视频分配业务，在节目间和节目内观众能够作出选择。它采用一种不对称的双向传输网络，用户信息通过窄带的上行信道传到信息中心，而由信息中心到用户的下行信道则是具有视频传输能力的宽带信道，因而是一种非对称双工形式的新型电视广播技术。正是现代通信技术、多媒体技术和数据压缩编码技术的进步，为传统的模拟、单向有线电视，向数字化、交互式方向发展奠定了坚实的基础。
   
    目前在HFC网络上实现双向通信的方法主要有以下几种：

1、CMTS+CM作为数据上下行通道的方案

这种方案以电缆调制解调器前端系统装置（CMTS）和电缆调制解调器（Cable Modem）作为数据上下行通道。
    CMTS又称为多业务交换机或前端单元，是管理控制Cable Modem的设备。该装置具备与外部主干网的接口；具有协议转换能力；具有分复用和调制解调功能，可将输往用户端的数字信号调制到所需的64/256QAM上，或将数据调制到QPSK或16QAM上等；另一方面可将用户端来的已调制信号解调为基带数据信号，然后再进一步处理；智能化的网络控制与管理。

CMTS可通过Cable Modem的Consol接口或以太网接口完成对Cable Modem的配置。CMTS的配置内容主要有：下行频率、下行调制方式、下行电平等。下行频率在指定频率范围内可以任意设定，但为了不干扰其它频道的信号，应参照有线电视的频道划分表选定在规定的频点上。调制方式的选择应考虑信道的传输质量。此外，还必须设置DHCP、TFTP服务器的IP地址，CMTS的IP地址等。CMTS的下行输出电平一般为110~121dBuV，接收的输入电平为44~86dBuV；Cable Modem接收的电平范围为46~75dBuV；上行信号的电平为68~118dBuV（QOSK）或68~115dBuV（16QAM）。上下行信号在经过HFC网络传输衰减后，电平数值应满足这些要求。CMTS设备中的上行通道接口和下行通道接口是分开的，使用时需经过高低通滤波器混合为一路信号，再送入同轴电缆。

Cable Modem是一种允许用户通过有线电视网进行高速数据接入（如因特网）的设备。Cable Modem最基本的功能是从电缆网向用户方向（或反方向）传送高速数据。在通路下行方向，Cable Modem使接收机在450~750MHz范围内调谐接收数据数字信号，数字数据经过调制加到6MHz通路（传统的电视信号）上，因此Cable Modem具有调谐器的功能。Cable Modem相当于一个以太网桥，工作在OSI七层模型的物理层（PHY）和数据链路层的媒体访问控制（MAC）子层。Cable Modem的传输原理与普通Modem相同，都是将数据进行调制后在电缆（Cable）的一个频率范围内传输，接收时则进行解调。Cable Modem属于共享介质系统，即在传输时只占用传输介质的一个频段，其它不用的频段可用于有线电视信号的传输。

实现Cable Modem接入，需要将单向传输网改造成双向传输网，还要投入大量的CMTS、Cable Modem及高档双模机顶盒，因此该方案初期投资大、成本偏高。采用这种方案，入户后用户如果想接多个机顶盒，就必须另行购买交换机，并在家庭中布设多条以太网线。如果要在不同的电视机上使用交互式电视互动业务，所需带宽也很大，CMTS很难满足多用户并发。同时这种方案由于需要数据网络支持，开展互动电视业务时还必须开通数据业务，因此使用成本也较高。

2、以CMTS＋CM作为数据上行通道，数据下行则以IPQAM调制后混入HFC网的方案

这种方案以CMTS＋CM作为上行数据通道，音、视频数据通过IPQAM调制成射频信号进行发送。与前一种方案相比，这种方案所需带宽大大减少，实用性有所增强。采用这种方案开展互动电视业务，仍需要投入CMTS、IPQAM、CM、双模机顶盒等设备，加上相应软件后，成本仍然太高。用户若要同时开展数据业务，按照户均最低512K来计算（目前电信已经普遍提供1M带宽），一个覆盖2000户终端用户的光站如果按照10％的并发量来计算，就需要100M的并发带宽支持，一个CMTS 64QAM可以提供持38M的速率，100M并发至少需要增加1～2个CMTS，加上用来开展互动业务的1个CMTS，整个2000户的光站就需要2～3个CMTS来覆盖。这样算来，用户的户均成本约为1640～1725元左右。也就是说，用这种方案开展互动电视业务，开展数据业务的用户越少，投资就越大。因此以这种开展互动业务来吸引潜在数据业务用户的运营方式，将导致成本及投资风险的急剧增高，不太适合新建互动电视系统，仅适合于已具备大量CMTS并已成功运营的运营商在现有数据用户中挖掘增值业务用户。

3、EPON数据网络方案

EPON（Ethernet Passive Optical Network）是一种利用无源光纤（PON）的拓扑结构来实现以太网接入的宽带接入技术，由IEEE802.3 EFM（Ethernet for the First Mile）工作组提出。EPON采用点到多点网络结构、无源光纤传输方式，非常适合于IP业务。

典型的EPON系统由OLT、ONU、POS组成。

OLT（Optical Line Terminal）放在中心机房，它可以是一个L2交换机或者L3路由器，在下行方向它提供面向无源光纤网络的光纤接口；在上行方向它提供GE（GigabiEthernat），将来10Gb/s的以太网技术标准定型后，OLT也会支持类似的高速接口。为了支持其他流行的协议，OLT还支持ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接口标准。OLT通过E1口来实现传统的TDM话音的接入。在EPON的统一网管方面，OLT是主要的控制中心，实现网络管理的功能，如在OLT上通过定义用户宽带参数来控制用户业务质量、通过编写访问控制列表层来实现网络安全控制、通过读取MIB库获取系统状态以及用户状态信息等，还能提供有效的用户隔离。

POS（passive Optical Splitter）是无源光纤分支器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据和集中上行数据。无源分光器的部署相当灵活，由于它是无源操作，几乎可以适应于所有环境。一般一个POS的分线率为8、16，并可以进行多级连接。

ONU（）放在用户驻地侧CPE。EPON中的ONU主要采用以太网协议，在中带宽和高带宽的ONU中实现了成本低廉的以太网第二层交换甚至是第三层路由功能。这种类型的ONU可以通过堆叠来为多个最终用户提供很高的共享带宽。由于使用以太网协议，在通信的过程中不再需要协议转换，可实现ONU对用户数据的透明传输。从OLT到ONU之间可以实现高速的数据转发。

4、双向HFC网单缆互动数字电视方案

这是一种基于双向HFC网络的互动数字电视资讯系统，该系统不用依赖CMTS/CM、ADSL等传统的第三方数据回传通道，采用基于IHEC的EOC方式进行数据回传，使机顶盒仅使用单根射频电缆就解决了VOD视频点播、多媒体咨讯等互动业务中数据上下行传输的问题。系统使用通用DVB-C数字机顶盒既可收看普通数字电视节目也可同时开展互动电视业务，从根本上解决了互动业务投资成本高、网络建设周期长、如何铺线困难、终端使用复杂等诸多问题。