回路数据测量技术的应用环境

回路数据测量技术的应用环境

由于双向互动的数字电视在传输方式、接入环境和应用平台等多方面存在巨大的差异，同时国内的数字电视在以上诸方面又不存在国家或行业的统一标准，因此了解和厘清数字电视的技术环境有助于理解双向数字电视受众测量的多种解决方案。同时，宿主网络框架技术的多样性，直接决定着测量技术的结构，因而有必要首先对目前主流的双向网络技术架构以及业务应用技术结构进行简要的阐述分析。

双向数字电视接入环境分析

双向有线电视改变了传统有线电视网络只负责下行节目传输的特点，变为下行通道负责节目下发，回传通道负责将请求信号上传的交互模式，前端数据源点与终端机顶盒之间形成“一问一答”的交互，实现了用户所要即所得的媒体资源使用方式。对于双向网络的改造，上行接入技术占主导地位的是XDSL、LAN和CableModem三种传统接入方式^[45]，以及新兴的EPON接入方式。“由于接入网和接入终端的多样化，可供选择的多媒体信息元数据标准也很多，因此拥有一个先进的多媒体网络框架变得至关重要”^[46]。

xDSL（数字用户线路），DSL是在已有的电话网络的用户环路上支持对称和非对称传输模式，主要解决局端到终端最后一公里的传输瓶颈，x则是不同种类的数字用户线路技术。电话线的覆盖范围非常大，某些城市的有线网已有成熟的改造案例。它一方面充分利用铜缆资源，另一方面用DSL技术为交互数字电视提供回传通道，速度快且稳定性和兼容性都比较好。比如基于非对称的ADSL技术，其可以在任何双绞线上传输，误码率低，下行速率可达6Mbps，上行速率可达144kbps或384 kbps，完全可以满足有线网交互数据回传的需要。

Cable Modem，即电缆调制解调器，是在有线电视网内进行通信的调制解调设备^[47]。“该类技术是基于同轴电缆的射频调制类用户接入技术，系统一般通过数字调制技术实现双向数据信号和有线电视广播信号的混合共缆传输，在用户端将信号分离后分发给相应的终端设备，从而提供基于有线电视同轴电缆的数据接入技术。”^[48]这类技术在不需要平行铺设另一张上行网的前提下，将本来不具备回传通路的HFC同轴线路，通过分离频段，经过数模转换实现非对称的上、下行交互。在实际应用中，用户终端的Cable Modem设备有外置盒与机顶盒集成两种，两种方式没有本质差异。

EPON方案由分前端或广播电视站OLT设备、分光器、放置于楼道或村级最后一个光节点的ONU设备组成，提供数据双向传输通道，解决分前端或广播电视站到楼道或村级最后一个光节点的光纤双向传输问题。目前最后100米的入户方案包括五类线入户的EPON＋LAN方案和利用原有同轴入户的EPON＋EOC方案。EPON结构在传输过程中不需要电源，基本不用维护，可节省长期运营成本和管理成本；同时，EPON系统对局端资源占用很少，模块化程度高，系统初期投入低，扩展容易，同时可承载数据传输、视频点播、VoIP等多种业务。因此，EPON系统是一种面向未来的技术，大多数EPON都是一个多业务平台，是双向有线电视网络向全IP网络过渡的一个良好选择。

双向数字电视业务交互系统架构

现阶段，大部分机顶盒采用嵌入式SOC（System on Chip）结构，也称“片上系统”，是一个有专用目标的集成电路，其中包含一个完整的系统并有嵌入软件的全部内容。从某种程度上讲，机顶盒本身就是一个完整计算机系统，需要操作系统的支撑，各种增值业务都基于相应的操作系统运行。由于目前国内的机顶盒技术标准并不统一，因此对应不同的系统和应用结构，各运营商在系统架构上都有依据自身条件所构成的独特性。这里不得不提到机顶盒中间件，它是处于操作系统驱动程序与应用程序之间的一个适应层，它的存在为各种增值业务的开展提供了重要支撑。从系统架构的逻辑层面看，数字电视系统主要分为三种应用结构：基于浏览器与服务器的业务交互系统、基于终端与服务器的业务交互系统和复合应用业务交互系统。

基于浏览器与服务器的业务交互系统

由于版权使用费、系统兼容性以及开发复杂性等多种原因，加上国内目前中间件的标准化程度还偏低，为解决增值业务的迫切需求与技术支撑不足的矛盾，目前基于嵌入浏览器的技术解决方案提供另一种增值业务解决途径。虽然从根本上讲浏览器不能彻底替代中间件，但对于页面形式的资讯、VOD、游戏以及流媒体下载等功能，浏览器已具备了支撑这类业务的可能。从功能角度讲，浏览器必须支持超文本协议的信息显示，以HTTP、FTP网络协议访问HTML、JavaScript脚本等方式，在PC上可浏览的网页，要求机顶盒和浏览器也能够大部分支持。虽然各种浏览器之间存在差异，也没有相同的标准，但是在解析超文本的网页时，必须遵循对应的国际标准。

在基于浏览器的EPG及增值业务系统架构中，EPG信息以及互动的业务信息都是通过浏览器与应用服务器之间的通讯完成的，虽然通信信道可以是异构的，但数据流最终都会被解释成浏览器可以识别的各种数据格式。一般的请求过程如下：机顶盒通过浏览器访问一个页面时，会向对应的服务器发送一个请求；服务器获取请求后，根据请求将机顶盒需要的信息，如数据库的数据、图片、视频、文字等等，通过HTML编码形式反馈给用户机顶盒，并呈现在浏览器上，其中JavaScript脚本或CSS等服务器本身不对这些脚本做解释，而是连同解释好的HTML一起发送给终端；终端在遇到脚本和CSS时，由机顶盒浏览器对这些程序做出反应。(www.xing528.com)

这种结构最大的好处是，机顶盒的EPG和各种增值业务可以实现实时的更新，在服务器对页面、信息进行修改后，终端可以在下次请求时立刻更新。此外，基于浏览器的应用，对机顶盒的应用处理能力要求较低，在与数据库、文件服务等交互时，都由服务器翻译处理，这样就可以使服务端开发的通用性和兼容性享有一定的自由。即服务器端不同的业务可以采用不同的编程语言编写，当机顶盒浏览器请求时，最终都通过服务器应用服务对这些程序进行翻译，转化成标准HTML语言提供给机顶盒。

在这样的架构之上，运营商可以很快调整业务，用户则随即可以使用更新后的业务产品，每次在业务层面的调整不必都通过大规模复杂的机顶盒升级工作即可完成。但这种方式也存在着一些明显的不足，最显著的缺点是每次用户访问一个增值业务页面或者一个EPG菜单，都需要等待1—2秒时间，这段时间是由于上行发送请求的传输时间、服务器解释的时间以及下行下载数据的时间造成的，相对而言不如直接通过机顶盒应用程序处理快捷。同时，在嵌入浏览器时，还需要向浏览器厂商支付版权使用费。

基于终端与服务器的业务交互系统

在基于终端应用处理程序实现增值业务及EPG的架构中，用户界面和操作由软件版本控制，其中的数据则通过广播方式，轮播更新到用户终端机顶盒。在这种模式下，用户的操作界面或者增值业务本身的功能必须根据需求开发成既定的软件版本，而后通过升级更新到机顶盒中，再根据软件设计功能和数据结构定义。终端在接收到前端轮播数据后，将数据填充到固定的结构中。此种方式的好处是，用户操作无延时，由机顶盒软件处理机制进行响应；弊端是，如果运营商希望调整增值业务，尤其是结构性调整时，要对全网机顶盒进行升级才能完成相应业务的调整，而轮播前端只能负责固定格式的数据封装下发，不能直接对操作逻辑和业务功能进行随意修改。

复合应用业务交互系统

如前文所述，每种技术结构和模式都有其优点和不足，同时由于国内相应的技术标准尚未建立，运营商的网络结构又千差万别、发展阶段不同，导致技术结构在很大程度上也不同。因此，在采用中间件和浏览器实现增值业务方面，很难实现同平台，而往往采用相互渗透的方式，比如直播和NVOD等业务采用中间件和应用软件，增值业务又采用嵌入浏览器方式；另一些结构中又将浏览器置于可有可无的境地，而更多地采用轮播的方式下发数据，实现交互。目前虽然对统一采用何种技术结构尚无定论，但某些浏览器已经逐步实现了全功能支撑，比如最新的iPanle3.0浏览器，在其架构下可以实现增值业务，同时还兼容了很多从前必须由中间件和应用软件实现的功能。

回路数据测量面临的技术难题

目前，国内双向数字电视架构从整体上看非常复杂，仅双向物理层回路改造技术就有至少三种模式，而应用逻辑层技术也有两大类。这些技术和模式在不同网络环境中可能有不同的组合方式，同时还有很多历史遗留问题造成了混合使用、异构环境的改造方案等情况。面对这种复杂的情况，基于双向数字电视的回路数据测量主要面临以下三个难题：

第一，数据回传通道的多样性，要求测量技术和系统在测量数据回传时对传输通道有很好的兼容性。在双向数字电视既有的数据链路中回传测量数据，不同的网络，改造方式也有所不同。对于终端，有的直接采用五类线接口，有的则直接连接HFC线路，之后在终端内部再做调制解调，那么测量技术对于异构环境，首先要考虑复用回传链路过程中的可移植性，尤其是置于机顶盒外的独立测量设备。

第二，电视数字化给直接通过捕获来自高频链路中的电平变化而测量频道信息的思路造成了直接障碍。众所周知，在数字电视传输中，视频信号都经过诸如MEPG2编码标准进行数字化转换，然后再将信号加扰后进行传输；终端机顶盒收到数据后要通过CA（条件接收）进行用户合法性验证；之后再根据频段识别出模拟信号、数字信号、数字广播等；而采用Cable Modem改造的网络，其频段中还有携带上下行通讯的数据流。这样，那种传统的通过电路中的电平变化来确定数据的物理层解决方式，在数字电视体系下便形同盲人摸象，因为所有在电路中的变化只由0和1构成。

第三，复合增值业务的测量难题。目前，增值业务根据运营商和第三方软件提供商的不同，技术上存在着很大差距，尤其是有很多增值业务是基于浏览器设计的。在这种增值业务中，当用户机顶盒进入浏览器后，机顶盒本身也并不清楚用户在浏览器中具体访问和使用了哪些业务，就像进入了黑箱状态。在这种方式下，即便通过机顶盒能够获取遥控器的状态变化，也无法确定用户到底进行了什么操作，因为浏览器从服务器中获得的页面随时都可能发生变化。