第三章

1. 数字电视和机顶盒 原理与维修 第三章 有线数字电视的前端播出系统

2. 本章主要内容 3.1有线电视前端播出系统概述 3.2数字电视播出系统中的码流复用 3.3码流复用器的综合功能 3.4数字电视的条件接收系统 3.5授权机制及授权“故障”的处理 3.6前端播出设备的故障对机顶盒的影响

3. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.1有线电视前端播出系统概述 3.1.1数/模并存时期的有线电视播出系统简介 3.1.2模拟电视节目的播出 3.1.3数字电视节目的播出 3.1.4数/模并存期间的频谱配置及节目安排

4. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.1.1数/模并存时期的有线电视播出系统简介 • 数/模并存时期的有线电视播出系统的主要特征是：传统的模拟电视信号和不断增加的数字电视信号同时播出，同时传输，其基本结构如下图所示。

5. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.1.2模拟电视节目的播出 • 模拟电视节目的播出相对比较简单，如下图顶部所示，主要包括模拟信号源和模拟调制器两大部分。

6. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.1.3数字电视节目的播出 • 在目前的数字电视播出系统中，大体上可以分为数字电视信号源、复用、加扰(图中的授权)、调制及各种管理系统等几大部分。 • 数字电视信号源主要是指经过数字化和压缩编码后的标准TS传输流。由于目前大部分的有线数字电视播出系统中仍然采用MPEG-2的编码方式，因此，这一部分最重要的设备是MPEG－2压缩编码器；从MPEG-2编码器输出的TS传输流没有直接进入QAM调制器，而是增加了复用和加扰(有的称为授权)两个管理环节，这正是作为一个实际运营的有线数字电视播出系统所不可缺少的部分。

7. 数字电视和机顶盒 原理与维修 模拟电视节目的频谱占用 • 在目前的有线电视前端播出系统中，模拟电视节目的播出通常采用邻频传输，每隔8MHz安排一套节目，其频谱占用如下图所示。现假设需要传送TV1～TV6的6套模拟电视节目，它们在RF频段中共计需要占用48MHz的频带宽度，而且每个频道必须配一个调制器。如果需要播出30套模拟电视节目，共计需要占用240MHz的频带宽度，必须配置30个调制器。

8. 8MHZ 中心频率 频率 TV1~TV6 数字电视和机顶盒 原理与维修 数字电视节目的频谱占用 在目前的数字电视播出系统中，最典型的应用是“六复一”，即由6个标清数字电视节目(假设为TV1～TV6)复用成一路传输流，然后送给一个64QAM的调制器，占用一个8MHz的模拟标准频道，其频谱占用如右图所示。 如果我们是将原有的6套模拟电视节目(假设为TV1～TV6)通过数字化处理后改用数字信号进行传输，就只需占用一个8MHz的标准频道，其频道资源的利用率提高了6倍。如果采用更加先进的数字压缩编码技术，频道资源的利用率会提高8~10倍或更高，我们可以利用现有的频道资源播出更加丰富的节目。

9. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.1.4数/模并存期间的频谱配置及节目安排 • 为了使模拟电视向数字电视的过渡能够有计划有步骤地进行，广播电视主管部门对过渡期间的频谱分配作了必要的技术规定。要求首先用频分法划定上行、下行通道的频率范围，如下图所示： 下 行 通 道 上行通道

10. 数字电视和机顶盒 原理与维修 模拟向数字电视过渡期间下行通道的频段配置 • 模拟电视向数字电视的过渡采用分段转换的方式，即现阶段仍保留一定数量的模拟频道，如下图所示的A频段、B1频段和C1频段；最先用于传输数字电视节目的频段为D频段、B2频段和C2频段，逐步向模拟频段扩展，最后实现数字化的为A频段。当接收端的用户都配置了数字电视机顶盒后将停止模拟信号的播出。

11. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.2数字电视播出系统中的码流复用 3.2.1码流复用器的基本功能及基本原理 3.2.2定码率和一般复用 3.2.3变码率和动态统计复用

12. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.2.1码流复用器的基本功能及基本原理 • 复用器最基本的功能就是将多种信源设备(如MPEG-2编码器、卫星接收机、视频服务器、数据广播服务器等)输出的TS流进行优化整合，将它们合并成若干个传输码流，经加扰(加密)处理后送到调制器进行信道编码与调制，最终进入传输网络，基本功能方框结构如下图所示 。

13. 数字电视和机顶盒 原理与维修 数字前端中的码流复接与发送示意图 • 在实际的有线数字电视前端系统中，数据码流的复用与转发是很复杂的，尤其是在大型的有线数字电视前端系统中，将涉及数十个甚至数百个节目流、信息流、数据流的分组，汇集和输出，从而构成一个以数据码流的监视、处理与复用为中心的信号处理系统，如下图所示 。

14. 数字电视和机顶盒 原理与维修 多节目数字码流的复接 • 将多路数据码流通过分割和拼接最终合并成一个码流的过程称为数字码流的复接，复接的基本单位可以是比特、字节或TS传送包，也可以是音频帧或视频帧。在上一章讨论MPEG-2传输流时曾指出：TS传送包的结构设计应能满足数字电视广播中信号传输的基本需要。其中有一条最基本的要求，即应支持多级编码方案，允许不同类型(视频、音频或数据)、不同制式和不同图像清晰度的码流在同一个传输流中传输。也就是说TS传送包具有“数据集装箱”的特征，可以非常方便地实现多路码流的数据交织、同步和速率调整等。因此，数字电视传输系统在绝大多数情况下都采用TS传送包作为基本的复接单位，各套节目的TS传送包交错分布在一个传输流中，如下图所示 。

15. 影响复用器输出端有用TS流比特率的因素 • 复接不能以信道的极限速率为准，而只能是以有用TS流比特率为准。可以通过下面的公式进行初步估计： • Ru —复用器输出端的有用TS流比特率(包括各种音频数据、视频数据或节目专用信息数据等)； • BW—传输信道带宽，原用的PAL制标准频道= 8MHz； • α滚降滤波系数按规范要求a = 0.15； • rRS—RS编码效率188/204； • M—每符号代表几个比特(QPSK=2，64 QAM=6，256 QAM=8)。 • 当BW、α和rRS这些因素为规定值后，影响Ru的决定因素就是采用什么调制方式，如果采用64QAM，Ru= 38 Mbit/s；如果采用256QAM，则Ru= 51 Mbit/s。

16. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.2.2定码率和一般复用 • 所谓定码率是指被复接的各套节目或信息的输入码率经分配设置后保持不变，输出码率为输入码率的总和。这是在目前条件下，大部分有线数字电视系统通常采用的复用方式，码流的复接相对比较简单，称为一般复用。 • 下表是单一业务码流节目配置的举例：表中为6套标准清晰度节目码流的复接，它们均属普通广播电视业务，速率带宽平均分配，每套6Mbit/s，共计占用36 Mbit/s，再加上各种节目辅助信息的传送占用2Mbit/s，38Mbit/s的有用比特率全部分完，剩余带宽为0。

17. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.2.2定码率和一般复用 • 下表为三类不同业务码流的混合复接，速率带宽根据各类业务的需要分配相应的固定码率：分组ID码2801为一套高清晰度电视业务，分配固定码率20Mbit/s；分组ID码2802和2803仍属普通广播电视业务，每套6Mbit/s，共计12Mbit/s；分组ID码2804～2813为10套音频广播业务，每套分配固定码率300Kbit/s，共计3Mbit/s；再加上各种节目辅助信息的传送占用2Mbit/s，38Mbit/s的有用比特率尚余1 Mbit/s 。

18. 3.2.3变码率和动态统计复用 • 所谓变码率是指被复接的各套节目或信息的码率分配不固定，可在统计分析各输入节目码流的具体情况后，使有限的速率带宽能尽可能合理地在各套节目间进行动态分配，因而称为动态统计复用。 • 动态统计复用有下面两个突出的优点： • （1）各套节目的画面总体效果会比定码率的好。各类节目的编码质量能保持比较一致，特别是画面复杂变化较快的图像质量一定会比定码率更好。由于在同一个信道中传输多套节目，各套节目的码率峰值出现的时刻各不相用，而且各套节目在同一时刻图像的复杂程度也不相同(相同的概率很小)。因此，可以在同一信道内对各套节目利用“错峰削谷”的手段，降低各路变码率节目同时达到最大和最小的可能性，使复接后的码率波动幅度减少，从而保证各套节目的数据都能完整传输。 • （2）频道资源的利用率更高。在一个8MHz的物理带宽内，速率带宽固定分配，一般可传6套节目；若采用动态分配，大量的空包可以利用，则可传输9套以上的节目。 • 动态统计复用虽然有这么多优点，但是这种复用方式对设备的要求很高，会加大运行成本，一般都在频道资源非常紧张的情况下才考虑采用，因为多套节目的码率监测，实时调度毕竟不是一件容易的事。

19. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.3码流复用器的综合功能 3.3.1码流复用器中信号的主要处理流程 3.3.2服务信息(PSI/SI)的重新编辑 3.3.3码流复用过程中的PCR校正及码率调整

20. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.3.1码流复用器中信号的主要处理流程 • 码流复用器中信号的主要处理流程如上图所示。由图可知，码流复用器的作用绝不只是一个简单的并/串转换，码流复接。目前通用的码流复用器一般都配有10个以上的ASI端口，并且可以支持不均匀码率和大码率码流的输入，从ASI端口输入的不只是MPEG-2编码器输出的TS流，更多的是来自卫星接收机和网络适配器的TS流(适配器的任务是把其他传输网络的信号转换成能适合ASI端口的数据格式)，这些TS流可以是单节目码流，也可以是多节目码流；其中有用户需要的节目，也可能会有一些用户不需要的节目。因此，复接前首先要进行输入分析和TS过滤。

21. 3.3.2服务信息(PSI/SI)的重新编辑 • 在数字电视系统中，为了管理好这些来自不同节目源的TS传送包，在码流中特别安排了一些传送包来存放和传输这些管理数据，可以将其统称为服务信息(PSI/SI表)。 • PSI/SI表的重要性，无论是对于数字电视节目的播出还是接收，PSI/SI表都是非常重要的！ • 对于播出端来说： PSI/SI表完整而详实地记录和描述了复接后的TS流中各传送包之间原有的关系，从而建立起了所有播出节目及各项服务信息的寻址系统（或者说它提供了一套完整的“地图”）。 • 对于接收端的机顶盒来说：则要根据PSI/SI表所提供的信息，寻根溯源，重组节目码流，并正确解码，使用户能够非常方便地看到想看的节目或信息服务。

22. PSI表的组成和功能 • PSI为MPEG标准中规定的节目特定信息表，重点是用于解释本传输流中有些什么节目及这些节目的原始码流结构， 它包括三个主要的表： • 1. PAT（节目源结合表），又可称为节目并联表或传输流根目录。 • 此表主要用于说明特定传输流中复接了多少个节目（及服务项目），每个节目源（或某项服务）的编号及它的节目源映射表存储的传送包标识符PID号，同时指定该传输流的网络信息表PID位置。该表应按规定存储在标识符PID= 0x0000的传送包中(见示意图中的第6个包)，在机顶盒的解码过程中，解码器首先找到该传送包，即可找到所需节目PMT表的编号。 • 2. PMT （节目源映射表）。 • 此表可提供所有标识符PID与节目源之间的路由(映射)信息，即说明该节目或该服务项目包含哪些原始流，这些原始流的基本属性(视频流、音频流、数据流等)及PID号。机顶盒可根据这些过滤出的PID号,迅速地将所需节目的视频、音频、数据等，从庞大的传输流中挑选出来，重新组合到一起(见示意图中的第3个包或第8个包)。 • 3. CAT (条件接收表) 。 • 此表可提供机顶盒的授权管理信息（EMM），决定该机顶盒是否具备接收所选节目的条件，按照规定必须存放在标识符PID=0x0001的数据包中(见示意图中的最后一个包)。

23. SI表的组成和功能 • SI为业务服务信息表，是DVB标准根据数字电视业务不断扩展的需要新定义的很多表格，作为对PSI的补充，其基本功能和PSI类似。向机顶盒提供有关其它流或其它网络的信息，让机顶盒在整个网络所有的传输流中，分解出所有的节目，其中比较重要的有以下表： • 1. NIT(网络信息表， 标识符PID规定为0x0010) • 说明每个传输流的网络信息，如中心频率、调制方式等，当用户想看的节目不在当前的传输流内时，机顶盒可通过调谐、转换节目频道，找到所需节目。现假定用户想看的节目在中心频率为347 MHz、频道号为Z23、调制方式为64QAM的传输流中。这就可以引导机顶盒中高频头通过准确调谐将需要的传输流送进解复用器，从而为寻址工作进入第二步奠定基础，解读节目源映射表 ……。 • 2. TDT (时间信息表，标识符PID规定为0x0014) • 其主要功能是给机顶盒提供有关的时间信息，一般是间隔1～2秒发一次。 • 3. SDT (服务描述表) • 定义网络中有效的服务内容 (视频、音频、数据) • 4. EIT (事件信息表) • 定义网络中所有的事件，提供针对它们的描述，起始时间，持续时间 • 为了更好的理解PSI/SI与传输流的基本关系，请见下面的示意图：

24. 数字电视和机顶盒 原理与维修 节目特定信息与TS流的基本关系示意图 ① ④ ② ⑤ ③

25. 3.3.3码流复用过程中的PCR校正及码率调整 • PCR(节目时钟基准)是编码端27MHz系统时钟的采样值。 • 在一套节目的传输码流中，只有一个节目时钟基准PCR值，在该节目的节目源映射表PMT中指定标识符为PCR-PID的TS传送包(自适应区)存放带有PCR的字段。PCR的正确传送不仅直接关系到解码端系统时钟的恢复，而且还会影响到音、视频的同步和图像的正确显示。所以，在相关的技术标准中，对PCR的精度和传送频率(或称传送间隔)均有一定的要求：PCR抖动不能超过±500 ns；PAL制每秒传送25次(即每帧的间隔时间40ms必须传一次)。 • 当多套节目的传输码流在复用器中通过复接生成一个新的TS流输出时，原码流PCR的精度和传送间隔都会受到一定的影响，需要调整。

26. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.4数字电视的条件接收系统 3.4.1数字电视有条件接收的必要性 3.4.2数字电视条件接收系统的组成 3.4.3条件接收系统的基本工作原理

27. 3.4.1数字电视有条件接收的必要性 • 所谓条件接收系统是指能实现有条件接收功能的系统，简称CA系统或CAS。该系统通过对用户“授权”实现有条件接收，完成播出前端对接收端机顶盒(智能卡)的控制。 • 对于合法用户(即正常订购了节目的用户)：要保证其能够得到电子密钥，对加扰后的节目流进行授权解扰，从而正常收视； • 对于非合法用户(即未订购节目或已订购但己经过期用户)：应不予授权或进行去授权处理，使其不能解扰和收视。 • 条件接收系统对于有线电视的网络运营者来说是至关重要的，它是维护有线电视用户、网络经营者与节目提供商合法权益的关键性技术保障，依靠这一技术保障体系有线电视网络才能向用户提供更加多样化、专业化、个性化的服务，从而推动数字电视业务不断从计划经济模式走向市场经济模式，促进数字电视更加快速的发展。

28. 数字电视和机顶盒 原理与维修 3.4.2数字电视条件接收系统的组成 • 数字电视条件接收系统由加扰器、解扰器、加密器、解密器、控制字发生器、授权控制系统、用户管理系统和智能卡等部分组成，如下图所示。

29. 3.4.2数字电视条件接收系统的组成 • 1.用户管理系统 • 用户管理系统(常简称SMS)，是有线电视网络运营商根据自己的业务发展和运营需要而开发的专用管理软件，是数字电视业务运营体系的核心。 • 2.授权控制系统 • 授权管理系统在用户管理系统发出的指令控制下，产生哪些用户该授权哪种节目“产品”或服务，即产生业务密钥。 • 3.加扰器与解扰器 • 加扰器的主要功能就是按照给定的加扰算法，根据相应的控制字对数字电视码流进行加密扰乱，使得数字电视码流不能被直接使用。 • 解扰器是接收端接收加扰码流节目的一个重要环节，它根据从接收端系统其他部分解码得到的控制字，采用规定的解扰算法，同步地对相关码流进行解扰，从而得到数字电视节目的明码，用于后续的视音频解码。 • 4.控制字发生器 • 控制字(CW)是用于对数字电视相关节目的码流数据进行加扰的密钥。 • 5.加密器 • 加密是指为了加扰信号而进行的连续不断的改变电子密钥的处理。 • 6.智能卡 • 智能卡是接收端授权接收系统的核心部件。智能卡最终可将控制字返回给解扰模块，对码流进行解扰，从而保证合法用户能够正常收看数字电视节目。

30. 3.4.3条件接收系统的基本工作原理 • 1.发送端的加扰及密钥生成 • 加扰器根据控制字发生器提供的控制字，对来自复用器的MPEG-2传送比特流进行加扰运算，此时，加扰器的输出结果即为经过加扰以后的MPEG-2传送比特流，控制字就是加扰器加扰所用的密钥。 • 2.接收端的授权接收 • 解复用器解出ECM和EMM信息。从解复用器出来的ECM和EMM信息，被分别送至智能卡中的解密器A和解密器B，解密器A和解密器B与智能卡中的安全处理器共同工作，从而恢复出控制字(CW)，并将它送至解扰器。一旦在接收端恢复出正确控制字以后，解扰器便能正常解扰，将加扰比特流恢复成正常比特流。

31. 3.4.3条件接收系统的基本工作原理 • 3.条件接收系统的安全机制 整个条件接收系统的安全性得到了三重保护，或称为三层结构体系。 • 第一层保护(加扰层)： • 是用控制字对复用器输出的图像、声音和数据信号比特流进行加扰，扰乱正常比特流，使其在接收端不解扰就不能收看、收听到正常的图像、声音及数据信息。 • 第二层保护(控制层)： • 是通过业务密钥(SK)对控制字用加密，从而使控制字在传送给用户的过程中即使被盗，被盗者也无法对加密后的控制字进行解密。 • 第三层保护(管理层)： • 是利用分配密钥(DK)对业务密钥的运行加密，它使得整个系统的安全性更强，使非授权用户即使得到了加密后的业务密钥也不能轻易解密。因为解不出业务密钥就解不出正确的控制字，没有正确的控制字就无法解出并获得正常信号的比特流。

32. 3.5授权机制及授权“故障”的处理 用户必须通过授权才能收看电视节目，这是数字电视与模拟电视在节目收视上的根本差别，也是数字电视的优势之所在。因为授权的管理涉及用户和电视运营商双方的利益，因而使授权成为数字电视运行维护中非常敏感的问题，由此而引发的矛盾也时有发生。作为机顶盒的维护人员或有线网络的维护人员，不仅要了解授权的基本原理，而且还需要了解授权的主要过程，采取必要的措施避免授权“故障”的发生及由此而引发的矛盾。 3.5.1授权的主要处理过程及授权机制 3.5.2授权系统故障在机顶盒上的表现及判断 3.5.3一些特有的CA机制在机顶盒上的体现

33. 3.5.1授权的主要处理过程及授权机制 • 授权的过程实际上是把用户的地址信息（目前通常是智能卡卡号）和产品信息（所订购的节目）的相关信息通过授权管理信息发生器(EMMG)广播到有线电视网络中，这个信息在网上循环播发，当其到达所指定的用户终端（使用了相关智能卡的机顶盒）时，就将相应的产品信息通过机顶盒的读卡设备写入智能卡，当用户翻看节目时相应的软件就会时时对节目中所带的ECM是否与智能卡上存储的产品信息进行匹配，进行验证，如果匹配则开始层层解密，最终得到控制字(CW)而解扰节目，这就完成了一次授权到节目解扰的过程。 • 实际上营业工作人员在日常工作中接触到的操作界面都属于SMS系统，当他们通过SMS发出一条授权或取消授权的命令以后，这些命令就会通过专业的接口被提交给CAS，这时候CAS会把这些命令播发出去。

34. 3.5.1授权的主要处理过程及授权机制 • 1.节目的打包与授权 • 许多有线网络运营商在开展付费电视业务时，采取了节目分类打包或进行捆绑销售的策略，即将几个或十几个电视频道组合成一个特定的“节目包”，包内的所有节目均享受一个编号、一个授权的产品参数，从而使EMM的信息量减少。 • 如果销售活动中，每个节目包内的频道数越多，那么整个网络中规划的产品参数就越少，订购相同数量的节目所要发出的授权信息就越少，占用带宽自然就越低。但是，这样的销售策略带来的问题是节目销售的灵活性很差。 • 由于采用了节目打包后授权的机制，而且节目包的订购和退订又比较灵活，因此，网络中有时发生在终端机顶盒上的授权“故障”就可以理解了。

35. 3.5.1授权的主要处理过程及授权机制 • 2.授权信息的排队机制及“优先级” • 机顶盒的授权信息，按照要求必须在网络中反复循环发送，这就使得本已十分窄小的传输空间变得更加拥挤，必须有一个合理的发送机制才能有效的利用有限的带宽，使这些信息被终端尽快地收到。 • 这个机制的基本设计思想是要保证在网络中刚订购了节目的用户尽快接收到授权信息，能在第一时间内看到刚订购的节目，因此，建立授权信息排队机制的总原则是“后来居上”。通常是刚订购的节目授权信息享受最高的优先级，即第一次发送时列入“闪速”传送队列，如果此时该用户的机顶盒处于工作状态(关键是智能卡处于工作状态)，这第一次发送的授权信息应立即写入该用户的智能卡中；如果该用户的智能卡未处于工作状态，就会错过第一次的授权机会，系统还会反复发送，但每次发送会自动降低一个优先级，并不断增加排队时间……。 • 所以用户订购节目时，营业人员通常都要建议用户马上把智能卡插入机顶盒中，或由营业人员现场完成授权再将智能卡交给用户带回家。 • 有时会出现这样的问题，用户没有在订购节目后马上把智能卡插入机顶盒或者机顶盒没有开机，用户打电话反映订购的节目没有授权，这实际上不是一种授权“故障”，而是授权信息的传送与它对应的智能卡之间出现了时间差。

36. 3.5.2授权系统故障在机顶盒上的表现及判断 • 故障特点： • 由于CA故障是属于前端故障的一种，因此，该类故障的显著特点是它的普遍性，即影响是全网络的，不会仅仅表现在某一台机顶盒上。 • 故障的主要表现形式： • CA系统故障在机顶盒上的表现形式集中体现在授权上的失控和混乱上。即订购了某种节目包的用户，不能正常具有产品授权，无法收看包内节目；相反，可能不具有该类产品授权的用户却可正常收看。 • 条件接收系统产生故障后，会对节目加密错误或失控。造成故障现象的环节很多，针对两种最常见的可能性做简单的故障分析： • 如果加扰设备产生了故障，那么有可能该节目包根本没有加密，包内节目都变成了透明传输，这样包括订购和未订购的所有的用户都能看到； • 如果授权管理信息发生器的相关网络出了问题，用户管理系统SMS发来的授权请求因为网络故障而没有播发出去，这必然导致订购了该节目包的用户无法接受到授权信息，自然就看不到其订购了的包内节目。

37. 3.5.3一些特有的CA机制在机顶盒上的体现 • 如有的CA系统会在用户合法收看节目的时间范围内，周期性的更新所有机顶盒中智能卡上的授权信息，现假设更新周期为一个月。这种逐月更新授权的机制有什么价值呢？ • 如果按照惯用的方法：在订购时发授权信息；快到期时发去授权信息。该用户在快到期的一段时间内机顶盒长期不开机，则该用户的机顶盒就有可能规避了此节目包的去授权信息，而仍然继续收看该节目包。如果采用这种逐月更新授权的机制，就可有效避免此类情况的出现，即使用户没有收到该节目包的去授权信息，但智能卡也会在当月的月底自动停止授权。但是，这种授权机制又有可能导致另外一种情况的出现，如果该用户在上一个周期内没有收看电视或收看的时间很短，他的机顶盒就有可能没有收到下一个周期的更新授权信息，他会向报修中心反映 “故障”，而“故障”受理人员查询SMS系统中该用户的授权信息又是正确的，这又是一种“时间差”引起的问题，只要重新刷新授权，“故障”立即消失。

38. 3.6前端播出设备的故障对机顶盒的影响 与模拟电视的播出前端相比，数字电视前端播出系统的功能更多、传输效率更高、传输质量更好、系统管理更加复杂，这一切就势必造成了数字电视系统播出前端设备更多、结构更复杂。这样一个庞大而复杂的系统自然会在运行的过程中出现一些问题，出现一些故障，这些问题或故障必然会导致系统终端数字电视机顶盒的收视异常。对于这些问题或故障，作为系统终端的维修人员是无能为力，无法解决的，但是需要了解这些问题或故障的基本特点和判别方法，从而避免故障维修中的原因错判。 3.6.1信号输入部分的故障 3.6.2信号处理部分的故障 3.6.3信号输出部分的故障 3.6.4信号传输网络部分的故障

39. 3.6.1信号输入部分的故障 • 信号输入部分是指所有数字电视节目的信号源。 • 目前数字电视前端的信号源主要分为以下三部分： • 卫星信号 • 光纤信号 • 本地信号 • 这三类信号由于传输方式各不相同，因此用于处理的设备也各不相同。 • 但前端信号源部分的故障在终端机顶盒上的体现有两个最为明显的特征： • 故障现象的特征，常表现为某一个或几个节目黑屏； • 故障范围的特征，常表现为全网范围某一个或某几个节目黑屏，黑屏的节目频道号非常统一。

40. 3.6.1信号输入部分的故障 • 1.卫星信号故障 • 卫星信号的处理设备主要为卫星接收机，一般故障通常分为卫星信号不稳定、卫星接收机自动关断、卫星接收机死机或ASI接口拥塞、节目提供方更改节目音视频PID、卫星接收机损坏等，此类故障都可以经过简单的处理而排除。 • 卫星接收机这种专业设备的故障率很低，即使出现故障也只是其中一台出故障，不可能是所有的卫星接收机都出故障，所以作为终端维修人员不仅要了解哪些节目是通过卫星传输输入，而且还需要了解哪些节目是通过同一台卫星接收机输入的。这样，在处理个别或某几个节目黑屏的故障时，就比较容易通过分析而判断出是否前端卫星接收机出故障。 • 作为前端维护人员，在听到终端维修人员的情况反映之后，应立即进行处理，其维护流程可参考图3-12进行。

41. 3.6.1信号输入部分的故障 • 2.光纤信号故障 • 光纤信号主要是指通过SDH（同步数字传输体系）传输网络输入的数字电视信号及数字声音广播信号等。 • 主要的处理设备是SDH传输设备及适配器，这些设备一旦发生故障通常是多个相关节目全部中断。其中比较典型的故障是适配器死机或ASI接口拥塞、节目提供方更改节目音视频PID、适配器损坏等，而大多数故障是由于传输网络中的光纤链路中断所致。 • 作为终端设备的维修人员在判断和处理此类故障时，要注意此类故障的基本特征，要注意查询相关的资料，熟悉哪些节目是作为一个传输包并通过光纤传输。一旦发现一个光纤传输包中的节目同时中断，那就比较容易判断了。 • 作为前端设备的维护人员，处理此类故障的维护流程可参考图3-13。

42. 3.6.1信号输入部分的故障 • 3.本地信号故障 • 本地信号主要是指以A/V方式输入的所有本地节目源，这些模拟的音视频信号源必须进行数字化处理，并由MPEG-2压缩编码器进行压缩编码，因此，主要的信号处理设备就是编码器。 • 由于此类信号的传输链路和处理设备比较可靠，所以通常情况下故障的可能性很小，可能出现的故障有： • 编码设备损坏和编码之前的信号中断。 • 作为终端设备的维修人员，需要熟悉哪些节目是本地节目源，如果本地节目源中某单一频道的节目中断，那就比较容易判断了。 • 作为前端设备维护人员，处理此类故障的维护流程可参考图3-14进行。

43. 3.6.2信号处理部分的故障 • 信号处理部分主要是指TS传输码流的复用和加扰部分，它们是整个数字电视系统中最为复杂也是最为核心的部分。 • 由于其设备结构复杂，而且由于这部分的所有业务及服务都是通过软件实现的，因此，具有故障不易查找，且排除故障技术难度较大的特点。 • 作为终端设备的维修人员，判断此类故障时要注意它的基本特征，这种核心设备的故障通常会影响较多的节目，因此发现多区域，多节目（一个传输包的节目甚至所有节目）信号中断，一般属于此类故障。 • 下面仅列举几个常见的一般性故障供讨论。 • 一个节目或多个节目在终端机顶盒出现中断，发送(或取消)某节目授权无效，从网管上发现的相应问题是节目配置有红色报警，此类故障一般是由于条件接收系统CAS与加扰器通信异常。 • 若发现各类机顶盒中的某一个节目或多个节目中断，而这些节目全部由同一台复用器处理。 • 若发现一个或多个节目（这些节目均在一个传输包内）中断。

44. 3.6.3信号输出部分的故障 • 信号输出部分的主要设备是QAM调制器，由于这一部分设备单一，其主要功能基本上是基于硬件实现，因此比较稳定，出现故障的概率较小，而且故障相对比较简单。 • 作为终端维修人员判断此类故障时需注意掌握它的基本特点： • 即此类故障是同一频点(同一物理频道)中传输的多套节目同时中断，或同一频点中传输的多套节目同时出现马赛克。 • 作为前端设备维护人员处理此类故障时可参考图3-15进行。

45. 3.6.4信号传输网络部分的故障 • 此类故障的特点是： • 该部分的故障与传输网络的网络结构有非常密切的关系。 • 因为网络故障导致的机顶盒收视异常，通常是局限在网络的局部范围内，也就是说，只有处于故障网络终端的机顶盒会受到影响，多则一个区或一个小区，少则十多家或是某一用户家，而其他区域的用户均能正常收视。 • 其典型故障是传输网络中断、网络质量劣变或局部网络出现干扰。比较常见的故障现象是局部区域内，某一个或某几个相邻频点传输的节目出现黑屏、马赛克现象等，一般不会是某一套节目出现上述故障。如果采用机顶盒重新搜索的方法，还有可能会导致丢失节目列表的情况。 • 如果故障是由于网络传输质量下降而引起，有线网络的输出口电平可能会明显下降；但是，如果故障是由于局部范围窜入干扰而造成，则电平可能很正常，甚至还会升高，用仪表测试会发现这些频点的调制误码率(MER)大幅下降，即码流中的误码率大幅升高。

46. 数字电视和机顶盒 原理与维修 第4章 数字电视机顶盒概述