cmmb技术及知识普及

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CMMB技术及知识普及随着科技的发展、社会的进步、人们生活水平的不断提高，人们对信息消费的多元化需求日趋明显，传统的模拟信号移动电视及模拟音频广播已经越来越不能满足大众的使用需求。作为广播电视的补充和延伸，新兴的中国移动多媒体广播（CMMB）通过无线广播电视覆盖网向各种便携式终端设备提供数字音视频和信息服务，大有替代传统无线广播的趋势。我们知道，传统的音视频无线广播只能提供点到面的“广播”式服务，用户与主系统之间没有办法做到互动，不能实现类似于机顶盒的节目点播服务。另外在信号广播上，由于多采用模拟传输技术，抗干扰能力较弱，终端产品所还原的节目内容音频质量、视频画面质量都有不同程度的衰减。在无线传输技术全面数字化的潮流下，模拟传输技术进入了寒冬期。数字多媒体广播（DMB）技术在我国的发展较欧洲要晚一些，前些年在国内大中城市出现的楼宇电视、公交电视、街边电视等基本都是从国外引进的，由于存在专利授权、技术标准不统一等问题，所以一直停留在区域性广播的层次上。2006年10月，国家广播电视总局正式颁布了中国移动多媒体广播标准CMMB，该标准采用广电系研发的信道解调标准STiMi，主要面向手机、PMP等便携式设备的移动数字电视和音频信号接收。由于CMMB只是广电提出的行业标准，所以该标准一出台便引来了各方的争议。从国际上来说，T-DMB和DVB-H已经投入广泛的应用，产业链更加成熟，而且国内有很多地方已经开始了DVB-H或T-DMB的试水，北京更是已经开始运营DAB广播。另外之前已经确定为中国数字电视地面传输标准的DMB-TH同样也适用于移动设备。广电推CMMB标准能否成功，目前来讲仍是个未知数。CMMB全称ChinaMobileMultimediaBroadcasting，即：中国移动多媒体广播。CMMB主要面向小屏幕手持式终端设备，其终端产品种类主要包括MP4、手机、GPS、USB接收棒、独立接收机等，提供数字广播电视节目、综合信息和紧急广播服务，实现卫星传输与地面网络相结合的无缝协同覆盖。CMMB采用具有自主知识产权的移动多媒体广播电视技术，系统可运营、可维护、可管理，具备广播式、双向式服务功能，支持中央和地方相结合的运营体系，具备加密授权控制管理体系，支持统一标准和统一运营，支持用户全国漫游。截至2008年6月，国家广电总局已颁布7项移动多媒体广播电视行业标准，分别为：（1）GY/T220.1-2006移动多媒体广播第1部分：广播信道帧结构、信道编码和调制（2）GY/T220.2-2006移动多媒体广播第2部分：复用（3）GY/T220.3-2007移动多媒体广播第3部分：电子业务指南（4）GY/T220.4-2007移动多媒体广播第4部分：紧急广播（5）GY/T220.5-2008移动多媒体广播第5部分：数据广播（6）GY/T220.6-2008移动多媒体广播第6部分：条件接收（7）GY/T220.7-2008移动多媒体广播第7部分：接收解码终端技术要求目前，CMMB正在全国37个城市试验播出，广电计划将于明年开始商业运营。37个城市为：北京、天津、上海、重庆、昆明、南宁、广州、福州、杭州、贵阳、长沙、武汉、哈尔 滨、长春、沈阳、石家庄、济南、南京、合肥、南昌、郑州、太原、西安、兰州、银川、西宁、拉萨、乌鲁木齐、呼和浩特、成都、海口、大连、青岛、厦门、深圳、宁波、秦皇岛。目前CMMB在北京已经完成了5个发射点的单频网组网工作。由于一个发射点可以覆盖十几公里，根据估算，完好覆盖北京五环内只需要7个发射点。在同等覆盖范围下，所需要的发射点比目前的移动通信网络需要的发射点大大减少。CMMB在奥运会期间提供中央电视台的1、3、5、9、新闻、少儿六套电视节目，中央人民广播电台和中国国际广播电台的广播节目各一套，另外37个试点城市中，还增加了本地的广播和电视节目各一套。目前北京增加的是BTV-1，广播暂时没有增加。CMMB的终端设备有必要详细介绍一下，目前分为单向终端和双向终端。单向终端只能接收内容，比如接收电视节目、广播节目、实时股票信息等，主要包括PMP、GPS、PDA、手机、数码相机等；双向终端是除了能接收移动多媒体广播内容外，同时还具备上行传输通道的接收终端，做内容点播和信息交互使用，主要是笔记本电脑（通过USB接收棒实现）和少量手机。另外根据不同的应用场景，终端物理实现形式又可包括一体机和外接模块式两种形态。一体机是将移动多媒体广播电视射频信号的解调、解复用、解密、 解码和显示通过单一的终端来实现，外接模块式终端则需要通过SD或USB接口实现。CMMB采用“天地一体”的技术体系，即：利用大功率S波段卫星覆盖全国100%国土、利用地面覆盖网络进行城市人口密集区域有效覆盖、利用双向回传通道实现交互，形成单向广播和双向互动相结合、中央和地方相结合的无缝覆盖的系统。在CMMB的系统构成中，CMMB信号主要由S波段卫星覆盖网络和U波段地面覆盖网络实现信号覆盖。S波段卫星网络广播信道用于直接接收，Ku波段上行，S波段下行；分发信道用于地面增补转发接收，Ku波段上行，Ku波段下行，由地面增补网络转发器转为S波段发送到CMMB终端。为实现城市人口密集区域移动多媒体广播电视信号的有效覆盖，采用U波段地面无线发射构建城市U波段地面覆盖网络。CMMB系统参数和指标CMMB主要系统参数和指标是移动多媒体广播电视系统建立过程中的基本要求。CMMB的主要系统参数和指标为：（1）音视频编码 （2）信道传输（3）S波段卫星 （4）地面覆盖网络 CMMB系统使用S波段卫星通过广播信道和分发信道实现全国范围的移动多媒体广播电视信号的有效覆盖。广播信道用于CMMB终端直接接收，Ku波段上行，S波段下行；分发信道用于地面增补转发接收，Ku波段上行，Ku波段下行，由地面增补网络转发器转为S波段发送到CMMB终端。 在CMMB卫星传输覆盖中，广播信道直接提供全国大范围的S波段CMMB信号覆盖，分发信道提供S波段地面增补覆盖网的CMMB信号，实现卫星阴影区S波段CMMB信号的增补转发。S波段地面增补网与S波段卫星系统同步地面增补网与卫星系统同步的关键是确保S波段卫星信号到达接收终端的时间与S波段地面增补设备转发信号到达接收终端的时间一致。要实现地面增补网与卫星系统同步，关键是确定地面增补转发器转发信号的发送时刻。 在地面增补转发器转发信号发送时刻关系图中，一定区域内广播信道与分发信道卫星传输链路时间相同；考虑到地面信号在其覆盖范围内到达接收终端的时间可以忽略不计，因此广播信道发送延时与地面增补处理延时时间相同时，即可保证地面增补网转发信号的发送时刻与广播信道信号到达地面的时刻一致。地面增补转发器转发信号的发送时刻为：在具体实现中：（1）分发信道发送时刻必须早于广播信道发送时刻，分发信道发送时刻提前广播信道发送时刻不大于250ms；（2）分发信道将广播信道发送时刻、分发信道发送时刻、地面增补网转发发送时刻等系统同步信息填充至分发信道数据流中发射到地面增补网络；（3）地面增补转发器接收并提取同步信息，控制地面增补信号发送。U波段地面覆盖网络CMMB的U波段地面覆盖网络采用单发射台站覆盖或单频网覆盖两种覆盖方式实现中央节目和地方节目的集成播出。（1）单发射台站 对于城区面积较小、楼宇密度较低、地势较平坦的地区，单个发射台站可完成基本覆盖要求的，采用单个发射台站以及同频转发器补充覆盖的建设方式。在单发射台站覆盖方式中，主发射塔发射U波段CMMB信号完成覆盖地区的基本覆盖，各个同频转发器接收到主发射塔的信号放大后以同样的频率发射，完成主发射台阴影区的补充覆盖。（2）单频网对于城区面积较大、单发射台站覆盖方式无法满足基本覆盖要求的地区，采用单频网（SFN）覆盖方式，即基于若干发射台站建成本地区单频网实现基本覆盖，覆盖阴影地区由同频转发器补充覆盖解决。在单频网覆盖方式中，节目传输分配中心通过光缆、微波等传输链路将CMMB信号传输分配到各个发射站，各发射站的发射机采用同一频率在同一时刻发射同一节目，完成单频网的基本覆盖。U波段单频网同步CMMB单频网络采用GPS接收机、复用器以及调制器实现系统同步。在同步实现过程中，调制器根据复用器提供的广播信道帧的起始发送时间、单频网的最大延时以及GPS接收机为调制器提供的当前时间确定时间同步关系。当满足以下关系时，进行同步调制发射。在具体实现过程中，各设备相互配合实现系统同步。具体为：（1）GPS接收机提供10MHz频率基准、1PPS（1秒钟一个脉冲）时间基准和TOD消息； （2）复用器提供每个广播信道帧的起始发送时间、单频网的最大延时和广播信道帧发射时间；（3）调制器根据接收到的同步信息和GPS接收机提供的当前时间，调整发射时间。CMMB技术路线根据移动多媒体广播电视电视系统的技术体制、总体架构及体系结构，CMMB的技术路线为：（1）采用卫星和地面网络相结合的方式实现“天地一体”协同覆盖，信道传输采用STiMi技术。（2）全国节目通过S波段卫星对全国实现覆盖，卫星遮挡地区可采取地面同频增补方式，在城市人口密集区域采用U波段增补。（3）地方节目采用U波段地面网络实现覆盖。（4）电视业务视频压缩编码采用AVS、H.264/AVC，伴音压缩编码采用MPEG-4HEAAC；广播业务音频压缩编码采用DRA。（5）数据广播采用可扩展的多协议封装复用传输，支持流模式、文件模式传输。（6）加密授权系统对音视频流和数据广播流采用ISMACryp进行加扰，系统前端支持同密，终端采用多密，系统支持单向、双向和基于电子钱包的授权管理方式。（7）运营支撑系统原则上采用两级架构体系，对内容统一加密，统一管理，支持公共服务、基本服务和扩展服务，实现各类终端用户的合法注册。CMMB加密授权方式CMMB加密授权系统是用于对播出节目进行加密授权控制的关键系统。CMMB加密授权采用条件接收系统（CAS）和电子钱包系统两种方式进行授权控制管理。无论采用何种方式，均使用加扰器对内容进行加扰，并通过条件接收系统的授权控制信息（ECM）对加扰控制字（CW）进行加密传输。（1）采用条件接收系统进行授权控制管理时，前端使用加扰器对内容进行加扰，授权控制信息（ECM）经复用传输至用户终端；用户终端收到CAS根据BOSS要求生成的授权管理信息（EMM）后，对内容进行解密解扰操作后播放。（2）采用电子钱包系统进行授权控制管理时，前端使用加扰器对内容进行加扰，授权控制信息（ECM）和产品信息经复用传输至用户终端；用户终端根据产品信息及电子钱包余额判断是否可以获得授权。如可 获得授权，终端扣除电子钱包相应费用后，通过条件接收模块对内容进行解密解扰操作后播放。CMMB标准对终端产品的要求为高质量接收和显示CMMB系统视音频和数据业务信息，CMMB终端至少需具备以下基本功能：（1）稳定可靠接收CMMB系统视音频、数据和紧急广播信息等基本业务码流，终端支持自动频点搜索功能，同时支持手动设置功能。S波段：2.635～2.660GHz；U波段：470～798MHz。（2）视音频压缩编码符合CMMB系统信源视频、音频压缩编码技术要求，视频广播流支持AVS、H.264/AVC视频压缩解码，MPEG-4AAC音频压缩解码；音频广播流支持DRA音频压缩解码。（3）终端支持如下视频参数：1）符合AVS的2.0级，符合H.264基本类，H.264基本类的级2或者以上为可选；2）帧率：25帧/秒，其它帧率可选；3）图像分辨率：QVGA（320x240）、QCIF(176x144)，其它分辨率可选。4）采样格式：YUV采样格式符合4:2:0格式，其它可选。5）视频码率：解码支持的最大码率不低于384kbps。（4）终端支持如下音频参数：1）声道：单声道、立体声；2）采样率：48kHz、44.1kHz、32kHz，其它可选；3）音频码率：解码支持的最大码率不低于128kbps。（5）电子业务指南符合《GY/T220.3-2007移动多媒体广播第3部分：电子业务指南》标准，支持S波段和U波段ESG信息接收，支持ESG自动或手动更新，支持网络和频道搜索。（6）紧急广播符合支持S波段和U波段紧急广播信息接收，支持接收到紧急广播消息后的强制切换，支持紧急广播信息触发；紧急广播功能应包括紧急广播消息提示、显示和存储。 （7）终端应支持文件模式和流模式数据广播业务的解析，并实现数据广播业务的展现。（8）满足CMMB条件接收系统要求，具有条件接收模块和标准的电子钱包，可具备条件接收通用接口。（9）终端应用启动应至少具有以下功能之一：1）终端开机后直接进入CMMB应用；2）在终端的第一级界面/菜单上具有CMMB应用启动功能；3）在终端上具有快捷健，按此键进入CMMB应用。（10）终端业务切换可通过以下几种方式实现：1）通过电子业务指南的业务列表进行业务切换；2）通过基于HTML网页的门户导航进行业务切换；3）提供按键、旋钮或软件按键等方式进行业务切换；（11）显示功能：终端应可实现全屏显示、CMMB标识显示、信号强度显示、亮度和音量等参数调节等功能。（12）支持软件在线升级功能，终端能识别软件版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。CMMB提供的服务根据移动多媒体广播电视的特点和业务发展需要，CMMB业务平台主要由公共服务平台、基本业务平台、扩展业务平台等三个平台构成。（1）公共服务平台是向用户提供公益服务的移动多媒体广播电视业务平台，主要由公益类广播电视节目和政务信息、紧急广播信息构成。CMMB公共服务平台播出的内容和开展的业务，为向合法用户提供的无偿服务。（2）基本业务平台是向用户提供基本数字音视频广播服务和数据服务的业务平台，包括卫星平台和地 方平台传送的数字音视频广播服务和数据服务。CMMB基本业务平台向合法用户提供的服务，为有偿服务。（3）扩展业务平台是根据用户不同消费需求向用户提供扩展广播电视节目服务和综合信息服务的业务平台。提供的服务主要由四方面构成，一是经营类的广播电视付费节目；二是经营类的音视频点播推送服务，利用系统闲置时间将用户订制的广播电视节目推送到用户终端；三是综合数据信息服务，主要有股票信息、交通导航、天气预报、医疗信息等；四是双向交互业务，主要有音视频点播、移动娱乐、商务服务等。目前，CMMB主要以音视频服务为主，扩展服务中综合信息、双向交互等服务将随着业务的发展逐渐推广应用。CMMB扩展业务平台向合法用户提供的服务，为有偿服务。CMMB提供的广播电视节目套数，与信道带宽、调制参数、音视频编码码率等因素有关。一般在1个传统电视频道8兆带宽中，可以至少传输8套电视节目和10套广播节目。具体节目数量与节目内容根据各地情况具体确定。关于CMMB的收费CMMB采用产品包的方式向用户提供服务。CMMB的产品包主要分为公益包、基本包和扩展包。在CMMB向用户提供的服务中，公益包是向用户无偿提供的公益类移动多媒体广播电视服务，不向用户收取服务费用。基本包和扩展包则是向用户有偿提供的移动多媒体广播电视服务，根据用户的订购选择收取一定费用，为有偿服务。CMMB的收费方式由CMMB运营商确定，具体方式在CMMB进入正式运营时公布。CMMB相关小知识：CMMB主要是面向7寸以下小屏幕、移动便携的终端提供服务，不提供高清节目。现在CMMB接收器件价格，只需要100元左右到目前为止已经有6家企业可以提供CMMB的接收芯片。（创毅视讯、泰合志恒、展讯、Siano、苏州中科半导体(灵芯集成)和中科院微电子。）各种类型的CMMB终端都没有增加辐射，原因是它仅接收广播电视节目，而没有增加发射装置。 目前CMMB已经做到了在时速250公里/小时的条件下稳定接收广播电视信号。也就是说只要信号能覆盖到，在火车、地铁、汽车等交通工具上就可以使用CMMB。CMMB只向用户收取由CMMB提供的付费类节目服务费，不属于手机通信费用。CMMB是统一的技术标准，支持全程全网、全国漫游。根据业务的不同，各地收费可能略有不同，但没有太大差别。在正式运营后，CMMB提供部分公益类免费广播电视节目服务，合法用户可以免费收看。对于付费类业务，如果用户未缴纳应付服务费，CMMB的加密授权系统将会取消该用户收看该节目的授权，从而确保正常缴费用户的权益。CMMB提供了电子业务指南功能，可以支持观看节目的同时，浏览节目播出时间表、比赛信息、演职员介绍、节目简介等信息。CMMB在原有的手机功能都不变的情况下，增加了多个频道清晰流畅的电视节目，音质清晰的广播节目以及奥运快报、出行指南、阳光政务、天气预报等多种类型的信息服务。现在的CMMB终端至少可以支持连续接收3个小时的广播电视节目。目前，已有能连续收看6小时电视节目的CMMB终端面市。符合要求的CMMB终端，非加扰业务换台时间小于4秒，加扰业务换台时间小于7秒。目前，已有换台时间只有1秒的CMMB终端面市。在网络覆盖有效区内，CMMB信号接收效果很好。在网络覆盖条件不好时，可能会出现接收不流畅的现象，此时可移动到网络覆盖条件良好处接收或通过补点提高信号覆盖质量。从现在开始到2008年底为试验播出阶段，在试播期间提供免费的广播电视节目。CMMB在2009年正式运营后，节目将加密播出。对于公益类服务，只要用户办理了合法的入网手续即可得到免费服务，对于付 费类服务，用户需办理相关的订购手续。现在已经有包括中兴、联想、天语、爱国者、新科等国内数十家厂家提供三十多种不同类型的CMMB终端，国外的品牌终端厂家也在进行CMMB终端的设计和生产，很快能够提供给国内市场。