基于有线电视双向网的智能家居系统

基于有线电视双向网的智能家居系统
深圳市天威视讯股份有限公司江月山博士
随着技术的发展，有线电视网络的应用日益广泛，目前，利用有线电视宽频带的特点，除了进行普通电视节目的传输，还可以完成Internet上网、远程抄表、实时安防、监控、家电控制、可视对讲和视频点播等功能。

基于有线电视双向网的智能家居系统由计算机管理系统、前端Modem和用户数据终端组成，利用有线电视双向网作为传输载体，如图1所示。

计算机管理系统安装在社区管理中心，完成社区内用户数据终端数据采集和处理。

对于用户数较多的系统，可以采用客户机/服务器（C/S）结构。

若采用C/S结构，小区管理系统分为监控微机（Client）和服务器（Server）两个部分，小区管理系统的管理数据库部分存入服务器，客户端只作数据采集使用，数据的处理在服务器端进行。

前端调制解调器将管理计算机系统产生的下行指令，用FSK调制方式调制成某个中心频率（例如，中心频点为30.5MHz，带宽为800KHz，带外抑制比为-60Db）的信号，并将某个中心频率（例如，中心频点为109.5MHz，带宽为600KHz，带外抑制比为-60Db）的上行信号解调成数字信号送入管理计算机，前端调制解调器与计算机系统通过计算机串行口相连。

前端调制解调器对输入信号和输出信号应符合有线电视网的设计标准，例如，接收灵敏度为65±2 dBμV，输出信号电平为110±3 dBμV。

目前国内可视对讲系统基本上采用电缆和一些控制信号线构成一个可视对讲网络，使用基带传送可视图像。

这种方式不可克服的缺点是无法长距离、高保真地传送视频信号（增加放大器后导致图像和语音信号严重失真），构造实际联网系统困难。

基于有线电视双向网的可视对讲系统可以有效地解决这些问题。

基于有线电视双向网的可视对讲系统，无需数据控制线、视频分配器、解码器等中间环节，信号经调制后由有线电视网络传输，形成可视对讲系统。

该系统具有使用方便、功能强大和可靠性高等特点，是目前国内领先、国际先进的可视对讲产品，具有以下不可比拟的优势：
一、有线资源，一网多用：不需要单独布线，大大节省了成本；而且由于有线电视
网安装和维护均很方便，避免了用户维护多个网络的开销；该系统还可以使用电视机作为可视对讲终端，免去一般可视对讲机的显示部分，可以进一步降低系统造价，降低了日后的维护成本。

二、图像清晰稳定：利用有线电视调制的方式传送图像、语音和控制信号，信号损
耗低，图像更清晰，语音和图像的质量明显优于传统的可视对讲系统，可满足信号远距离传输的需要，特别适合大型社区、高层建筑使用。

三、功能完备：可以让用户在双向有线电视网络上的投资得以更加充分有效的利用，
即在同一个网络上进行可视对讲、室内安防、远程自动抄表、家电控制、小区巡更、背景音乐和接入互联网（后者需要Cable Modem或机顶盒的支持）等功能，极大地提高了网络的使用效率。

四、安装维护方便：安装调试极为简单，用户室内机和门口机只要就近接入有线电
视分支器即可。

图1 基于有线电视双向网的智能家居系统示意图
基于有线电视双向网的可视对讲系统由门口机、室内机和中心机组成，用有线电视网作为传输载体。

如图2所示。

门口机安装在每一栋楼的大门上，可以完成呼叫房号、密码开锁、摄入图像、两方通话等功能。

摄像头摄入的图像和麦克风传入的声音或被叫房号等数据调制在有线电视的一个频道上，具体频道应与当地有线电视网络公司协商而定，通过下行通道送到室内机，同时解调从室内机发出的上行信号，还原为声音或数据。

图2 基于有线电视双向网的可视对讲系统示意图
门口机的调制带宽：8MHz，调制信号输出：108±3 dBμV，带外抑制：> 60dB，解调灵敏度：60-110 dBμV，音频输出功率：>100mW。

室内机安装在户内，完成监视、呼叫管理中心、开锁、两方通话等功能。

将门口机调制的图像和声音或数据解调出来，并且将图像显示在显像管上，同时将上行的声音或数据调制到一个上行频点上（如，15.590MHz）。

室内机的音频调制输出：108±3 dBμV，音频调制频率：15.590MHz（可以根据有线电视网的实际情况进行调整），音频调制带宽：5KHz，解调灵敏度：56-110 dBμV，音频输出功率：>100mW。

管理中心机安装在管理中心，基本工作原理、技术参数和门口机以及室内机类似。

下面介绍一下，基于有线电视网的数字视频点播系统。

社区视频点播系统是一种基于社区现有的有线电视网，为用户提供交互式的电视系统，用户随时可通过该系统收看闭路电视、点播精彩电影、查看交通、天气、新闻信息和个人定制信息。

作为信息产业高速发展的产物，它已为人们广泛接受和应用。

图3 基于有线电视网的视频点播系统
从90年代初开始，视像点播（VOD）业务发展迅速，已开始广泛应用于宾馆、饭店、小区、高级娱乐场所以及部分家庭，并成为各地电视台、电信局、计算机公司、娱乐业投资公司竞相投资的热点。

数字视频点播系统采用数字调制技术，一个8M的模拟频道可以传输6路（或更多）数字节目，提高了频道资源利用率。

数字信号在传输中没有衰减，经过数字机顶盒的解调变成模拟信号，再输出到电视机，图像质量远远好于模拟电视节目。

除提供视像点播功能外，还可提供各种综合信息服务，例如：天气预报、航班信息、旅游信息、娱乐信息、购物信息、帐单查询等。

数字视频点播系统由视频服务器、视像库、播控服务器、节目编辑工作站、计费工作站、QPSK调制器、邻频调制器和用户数字机顶盒组成。

设备组成一个计算机局域网。

如图3所
示。

视频服务器、视像库、播控服务器、节目编辑工作站、计费工作站、QPSK调制器和邻频调制器等设备组成一个计算机局域网，形成中心系统。

视频服务器将视/音频节目由应用系统从视像库中读出来并送给数据流适配器，数据流适配器以恒定的速率将视/音频节目送往分接复接器，经复合后形成多个9Mb的数据流送往多个QPSK调制器。

本系统的数字调制器用了一般广播电视频道的概念，也就是将多个数字频道复合调制成一个模拟频道。

在CATV网上最终还是以模拟方式传输。

采用这样的调制方式具有两个优点：一是兼容现有的模拟电视，二是可以充分利用目前成熟的频道传输技术与设备。

本系统采用了QPSK调制方式，能够将6路1.5M数据流调制到一个8M带宽的模拟频道上。

QPSK是“正交键控相位调制”的复合调制方法，对连续两位二进制位转化为相位相差90°的四种不同信号传送。

每路视像节目经过MPEG-1压缩后得到速率为1.5Mbps的视频码流，点播时经视频服务器的50M数据流适配器并行输出，再由分接复接器将其中每6路视频流/信息流复合成1路9M数据流输出。

QPSK调制器将9M数据流调制成8M的中频信号，最后经邻频调制器调制为射频信号送入CATV网。

播控服务器的主要功能是接收用户的点播请求信号，对用户的身份进行认证，命令视像服务器从视像库提取节目播放。

同时接收来自业务管理、节目编播、信息采集及通讯子系统等各方面的管理和控制信息，具体执行节目和信息的播放控制，同时产生相应用户计费数据。

视像库采用高速磁盘阵列硬盘。

节目编辑工作站将各类节目压缩存储到视像库中，节目来源可以来自VCD、LD、录像机或直接从卫星频道电视下直接录制。

来自VCD、LD、录像机等设备的AV信号被实时压缩成MPEG－1格式的数据，并存放到本地存储器。

若节目来源为VCD，只需进行相应的格式转换后，直接发往视像库。

视像节目通过邻频调制器调制后，与有线电视、卫星电视混合，在社区的CATV网上传输。

数字机顶盒采用高度开放的模块化结构设计，共分为下行解调器、上行调制器、视像解码、信息显示和控制电脑五部分组成。

各模块可各自独立更换，以适应系统需求的多样性和设备的升级换代。

业主可随时通过遥控器在VOD点播和普通电视频道间灵活切换，且VOD点播设有即点即播和轮播（轮播采用不同的收费标准）两种方式，可提高业主的点播兴趣和节目点播率。

根据小区的不同需求，系统的点播路数可选。

参考文献
江月山，黄久松编著. 《数字化社区智能技术产业链导论》，中国建筑工业出版社，2003.5。