基于DVB标准的宽带数据接入

    摘要：基于DVB标准的宽带接入，分析了DVB-C系统多业务功能的实现方式，详细描述了DVB-C接收卡的结构原理。

    关键词：DVB-C信道 TCP/IP协议 Ethernet802.3u帧 DVB-C（Digital Video Broadcast-Cable）NDIS(Network Driver Interface Service) HFC(Hybrid Fiber-Coaxial) QAM(Quadrature Amplitude Modulation)

由于数字技术和计算机技术迅猛发展，电信、计算机和有线电视网络开始相互渗透。电信与信息服务业总的发展趋势是电信网、计算机网、有线电视网的融合，即三网合一。三网合一将在网络层上实现互联互通、业务层上互相渗透和交叉、应用层上使用统一的TCP/IP协议，电话、计算机和电视等终端将融合为统一的三合一终端。

在当前光纤进入用户还不现实的情况下，采有主干线为光纤、接入网为同轴电缆的HFC系统，能够将CATV、数据通信及电话三者融合在一起经济而有效地传送。有线电视HFC网络，通过双向化和数字化的展，除了提供更多、更丰富、质量更好的电视节目外，还有足够的频带资源来提供其它各种非广播业务。

1 几种接入方式的比较

（1）绞线

高质量的双绞线接入需采用“智能布线”技术，价格昂贵；普通电话线通过modem可传递56kbits/s或通过ISDN传输144kbit/s的数据，普通布线很难实现宽带接入，且管理困难，价格昂贵。

（2）ADSL

ADSL是宽带接入方式之一，它高速但不稳定，而且价格昂贵。面对未来数字电视的挑占，它并非理想的平台。

（3）HFC

HFC是宽带接入方式之一，它利用现有的CATV网络进行传输，有足够的带宽，能够同时满足模拟电视、数字电视、高速数据传、数字电路、VOD的全部需求。HFC网是目前经济且可行的接入网。

2 DVB数据广播标准介绍

ETSI基于MPEG-2制定了实用化的DVB标准，它定义了卫星、有线、地面3大媒体中的信道编码及调制方式，扩充了MPEG-2的复用部分，定义了与其他网络的接口。DVB标准的制定使得基于MPEG-2 DVB标准的数据广播系统可以完成与其他网络的互操作。

DVB的数据广播标准定义了数据管理、异步数据、同步流式数据、多协议封装、数据轮放、目标轮放等几种协议。数据管道技术是直接将数据插入到TS流中的Payload部分。异步数据、同步流式数据传输是将数据封装成PES（Packetized Elementary Stream）。多协议封装、数据轮放、目标轮放都使用了DSM-CC格式，可实现各种数据广播方式。数据轮放是指周期地播放一组数据，用户接收时只需等下一次播放。目标轮放提供了传送一组目录（如一组目录、一组文件、一组流式文件）的机制。

3 DVB标准中的频带规划及接入速率

在cable modem技术中，采用了双向非对称技术，在频谱中分配70～130MHz、130～862MHz间的二个频段作为下行的数据信道。对一个8MHz的模拟带宽，通过64QAM和256QAM数字调制，传输速率达到27Mbps和36Mbps。同时在频谱中分配5～65MHz中的一个频段作为上行回传。采用QPSK或者16QAM调制，下行通道可划分出1或2MHz的独立通道；上行通道可划分为1或2MHz或200kHz带宽；每个下行通道容纳有一个同步帧，这个同步帧可被8个不同上行通道使用。上行通道的频率被MAC（the Media Access Control）协议标明，每个通道可时分复用（TDMA）。

下行通道的速率可为1.554Mbit/s或3.088Mbits/s。上行速率可对用户提供3种速率：3.088Mbit/s、1.544Mbit/s或256kbit/s。通道上行和下行数据信道形成数据传输的回路。这里采用非对称技术，主要考虑到目前数据业务的信息量集中在下行，如internet的浏览。

图1给出了DVB-C的频带分配范围。这是遵循the Commission to the Council of Ministers and the Eurpoean Parliament制定的BlueBook中的建议。

4 基于DVB标准的多业务实现

通过CableModem技术采用HFC网络实现三网合一，系统结构如图2所示。在HFC网络中，以光缆为干线组成宽带光纤CATV网，主干网采用环状拓扑结构，市、地区测验采用星开支构造光缆。光节点到用户采用同轴电缆连接。光节点到用户的同轴电缆网拓扑可采用星型、总线型、树型或混合型。

从其它宽带数据网传来的数据及本地服务器上的数据经传输流调制器CMTS调制后，与数字电视、的数据经传输流调制器CMTS调制后，与数字电视、常规模拟电视码流混合后，传送到HFC网络。用户端经CableModem可分离出模拟/数字电视信号、电话信号和需经计算机处理的数据。

图2、图3是DVB-C系统的功能结构框图，给出了多种业务的实现方式。

5 DVB-C接收卡的原理结构

基于DVB标准的宽带接收卡，可将从CATV网中传来的宽带数据送入PC机中。接收卡调谐器可接收70～862MHz间的调制信号，接收数据速率可以1.544Mbps～36Mbps。可满足HDTV的接收。DVB-C接收卡用到的协议层模型如图4。

DVB-C接收卡的协议用到了欧洲DVB-C的标准、Ethernet 802.3u的协议、TCP/IP的协议、MPEG-2标准。

·DVB-C信道

DVB-C信道位于物理层，将基带数据从有线电视CATV网络上传输到接收卡。

·DVB多协议封装（Multiprotcol encapsulation）

支持在DVB信道中传输符合其它通信协议的数据，DVB的多协议封装可实现单点广播、多点广播。48bit的MAC地址用于对接收机寻址。多协议封装数据与DSMCC-Section的私有数据格式兼容，并提供多种TS码流映射方法和对基于MAC地址过滤数据现有软、硬件的支持。

·MPEG-2 Section数据片

它是长度可变的打包方法，最大包长是4Kbytes，而且是异步传输方式。

·MPEG-2传输流（TS Transmission Stream）

将MPEG-2 Section数据片分别包装成定长188bits的帧，并加上帧头等。

·MII协议（Media Independent Interface）

将数据加上帧头、帧开始标记及帧尾，在MII物理接口传输半字节（4位）并行数据。

·NDIS调用库（Network Driver Interface Service）

将数据业务与其它音频、视频业务复用为一个码流，在8MHz带宽上，以36Mbps的码速率传送数据业务是目前DVB-C技术的优势。它一方面使有线电视网突存了传送单一电视视频业务，而可扩充数据业务（如股票、数据库等）；另一方面，它用有线台站的数据业务服务器为用户提供大数据浏览的本地internet服务器，这样从根本上解决internet接入速度。采有在PC机中的DVB-C接收卡或TV的DVB-C机顶盒的宽带接入方式，支持各种清晰度的数字视频（SDTV和HDTV）实时和非实时的数据业务并高速地从internet网上下载各种数据文件。应该说DVB-C接收卡是三网合一中用户端接入较理想的解决方案。