一种复式组合的DVB-ASI解码器/编码器原理及应用

子禾

一种复式组合的DVB-ASI解码器/编码器原理及应用

辽宁电视台  赵季伟

【内容提要】本文介绍一项专利产品，它是以DVB-ASI接口的MPEG解码器与编码器间实现多模式的复式组合，在DVB-S、DVB-C和T-MMB数字电视地面广播新国标的前端发送平台，以及以SDH为远程传送的传输平台上得到广泛应用，并为第二代信源编码AVS国标的普及预留广阔发展空间，它将为数字电视和数字媒体的基本建设提供一条高效率、低成本的可行方案。
 
【关键词】解码器　　编码器　　串行化器　　ASI　　多接口适配在数字电视的前端系统中，无论是有线电视接入网的前端系统，还是无线地面广播的前端系统，甚至全国付费电视集成运营的前端平台上，从信源一方看，都需要依据MPEG-2标准，根据业务运营的需要，对来自不同方向上的频道节目进行内容整合，以适合本地化节目内容的运营需要，最终满足当地受众群体的收视需求。实际上有多少个业务服务频道，就将有多少套编码/解码器，如果再加上实时监测的需要，解码/编码器将更多，才能保证内容和服务质量，这样一来，大量采用MPEG-2解码器/编码器就成为现实的需要。本文旨在推荐一种实用新型的国家专利产品，它能以一种规范化的产品设计，通过一种基础主板，将不同应用的解码器与编码器，统一在工程最常用的ASI（Ansynchronic Series Interface）异步串行接口规格上，一方面使厂家方便地产生多种需求和多种功能的复式组合工程专用机，另一方面使用家以一种设备就能灵活地解决有线/无线前端平台和传输平台上的多种信源传输的需要。它所具有的TS流（Transport Stream，传输流）实时监视监看的创新性，无论国内和国外，均无同类产品。虽然DVB MPEG-2编码器与解码器的相关产品国内外都很常见，但是，将编码器与解码器组合起来成为复式应用的多模式结构却是其独到之处。它在数字电视传输、频道集成与内容整合中将会获得更加广泛的应用。
 
技术产生背景
 
自从我国数字电视以有线电视为切入点以来，在国家行政推动下，有线电视数字化整体转换已在全国全面展开，我国2700个市地同时出现了大批本地接入网的前端集成和发送平台，它们都需要利用DVB解码器和编码器，对来自不同方向、不同传输路径的节目源（不同节目频道），整合到一个地区的数字电视集中服务的平台上，而这个平台，还将随着数字电视传输资源的进一步开发而不断增加逻辑频道数量，《国家广电十一五规划》已明确，到2008年奥运会前，发达地区与城市的数字电视节目频道数量可达300套之多。而且，北京和上海相继出现了全国付费数字电视五大集成运营平台，所有各地内容提供商的付费电视专业频道，都将传送到全国付费电视集成运营平台上，经集成运营商代理整包节目产品，再传送到各地接入网前端，才能进入当地的付费电视运营。这对数字电视集成商和运营商而言，DVB的编码器/解码器就成为一种普遍必备的数字电视内容整合装备。但是，现在这些DVB编码器/解码器大多来自国外，若以每一个DVB-C的前端平台（包括集成平台和本地接入网前端平台）拥有300套节目的基数初步测算，仅此一项DVB编码器/解码器，国内市场就可达到3160亿元人民币以上，而且，这还不包括全国50000多互联网网站的多媒体视频应用，以及全国1700座无线广播发射台，国家将强制执行我国数字电视地面广播CDMB-T标准所必须建立的无线广播节目传送前端。如果上述三个方面都能够采用此项专利技术，不仅将为我国普及数字电视的前端工程节省投资800亿元以上，还可以大大加速数字媒体的普及进程，提高我国GDP总量。我国有线数字电视采用的是欧洲DVB-C标准，它的地区性节目主要来自两个方向，一是经卫星远程传输的数字电视信号，二是经SDH（Synchronous Digital Hierarchy）同步数字传输系统远程传送的数字电视信号。在具体的应用中，卫星传输采用欧洲DVB-S标准，当要把1路数字电视节目经复用，整合到某个本地化服务平台上，将出现三种情况，或由卫星传输而来的节目需要1部DVB-S的卫星接收机，对预定节目接收后再编码复用；或由有线传输而来的需要1部DVB-C的机顶盒，解码出预定节目后再编码复用；或由长途光纤SDH同步数字传输体系远程传输而来，需要通过1部DS-3适配器提供44.736Mbps带宽的ASI异步串行接口，再利用解码器对其中某个视频内容进行解析，这三种情况在前端平台上都需要以ASI接口实现对接入网络的串行传输，但是，通常的卫星接收机和机顶盒的解码器只能提供A/V输出，而SDH也不能提供视频内容的显示和监视方式，如果要实现节目内容的重新组合，以及播控监视的实时显示，现在的一般应用都是在集成平台上新增MPEG-2编码器，以ASI接口进入数据复用器后再整合利用，这就出现了新问题：⑴每一个路（频道）都需要多增加一次独立的编码过程，不仅因为多一次编码采样过程，而劣化了视频图像质量；同时也提高了系统建设成本，每增加一路（套）编码器，约需增加6万元成本；使系统造价至少提高21%；⑵在以往的TS解码器应用中，无论是卫星传输的接收机还是有线传输的机顶盒，一般都不具有ASI异步串行接口，只能提供音频/视频的A/V接口，而在本地网络传输应用中的数据多路复用则必须使用ASI接口，才能保证数据复用的准确传输。为此，国内外的一些知名厂商相继开发了具有ASI接口的卫星接收机，但它们的设计都是针对单一节目接收的应用，不能利用SI/PSI的数字电视业务信息和内容信息统一分配和组成平台上MPTS的传输流组合，也不能利用内置的编码功能，灵活地进行平台上的内容整合，虽然国外也有知名厂商的产品具备此功能，但外围设备及附属功能过于复杂，造价偏高（约8000欧元左右），而此种产品不过1万元左右人民币而已；⑶目前，国内外的卫星接收机虽有工程应用的样例，但DVB-C机顶盒则不然，它是一种家用机，既不支持7×24小时的连续工作，又不能支持工程应用的数据操作，更无必要提供工程应用的ASI接口，因此，它不能胜任工程所需的解码任务，尽管它现在的应用也很多，但只能是一种临时的代用品，因为目前国内外尚无工程应用的ASI输入接口的DVB-C解码器；⑷在前端平台上，目前国内还停留在人工监视节目内容的工作状态的习惯上，大都是由DVB-C机顶盒代用提供A/V视频输出，或进入多画面分割器集中在大屏幕上监看，或直接接入监视器监看，这就必须在前端复用器输出端对TS流由QAM数字调器调制到相应的RF射频频率上，才能以RF输入通过机顶盒监看到预定频道的节目，当采用QAM调制时，又增加了系统成本，而且，机顶盒毕竟是民用品，根本不适合工程应用，结果遥控器一碰，全部预置节目都将改变，还不能长期工作，根本不适用。产生这种不正常现象的原因主要是，欧洲在开发DVB系统时，是通过系统工作状态的数据显示和参数管理，实现监测与监管的管理功能，并不需要通过视频播出内容的直接监看来实现工作状态的实时监管，但是，我国的国情是，一方面工作现场上的工作人员大多来自模拟时代，视频播出的工作状态监视是通过监视器，这种传统的维护管理模式在我国保持了超常的惯性，从现场工作人员到技术管理人员都还没能实现由肉眼直观管理转向数据过程管理的思维转变，另一方面中国国情也需要“政绩工程”，项目的领导者和决策者需要通过肉眼直观地评估项目的成果，不需要通过技术数据分析内容的播出现状，因而，从上至下，人们都需要直观表达节目内容的实时状态，结果，“电视墙”的显示思维雄居我国数字电视工程的主导地位。在全国各种数字电视的前端平台上，都少不了与传统电视播出一样的以监视器方式显示播出状态的监视监管模式，只不过是显示屏幕越来越大了。⑸在前端系统监测监视的总体设计上，国外基本上都是通过监控与测试的统一，将系统处理的集中显示和整体监控在过程管理中实现，这样的设计思想虽然先进，但造价偏高（1台/套中型系统设备需要100万美元以上），这也不适合我国国情，即使是财力雄厚的中央电视台，它的显示监控部分也没有选用这种类型的集中设备。目前国内的监视系统大都是通过增加调制设备，以机顶盒代替解码器，不仅增加了运行成本，还能造成错误显示（民品的不稳定性极易造成长期工作的错误显示）。
 
产品结构特点
作为适用新型专利技术的重要技术之一，就是从既便于工业化生产，又能降低生产成本的角度出发，仅以一种主板适应不同功能的多种应用环境，制造并解决以往产品的不适用性问题。系列产品的多模式逻辑构造如图1所示，它围绕一块主芯片（CX24146），在1U的机箱内，辅以编码器和串行化器以及音频/视频接口的辅助芯片，经过多种功能模块的复式组合，设计成为适应于至少8种工作模式的系列产品，达到以一种生产主板，即完成多种输入/输出模式的、多种功能组合的、编码器/解码器综合应用的复式工程机。

 

图1　系统多模式逻辑构造图系列产品的8种工作模式及功能配置组合如表一所示，由此表的配置组合，还能根据需要构成更多的应用模式。

表一:8种工作模式功能组合配置表

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