电子与通信工程硕士论文-数字电视系统的节目复用和条件接收技术.pdf

山东大学 硕士学位论文 数字电视系统的节目复用和条件接收技术 姓名：刘加宝 申请学位级别：硕士 专业：电子与通信工程 指导教师：刘琚;刘泉 20090409 山东大学硕士学位论文 中文摘要 随着社会发展和技术进步，数字传输方式的有线电视节目正在逐步走进普通 用户家庭。世界各国都提出了模拟电视向数字电视整体平移的时间表。我国政府 也明确提出到2 0 1 5 年实现数字电视的整体平移。 本文研究满足适合本地市情的有线数字电视前端。 一个典型的有线数字电视前端应包含：节目源和节目的复用与传输系统；电子 节目指南( e p g ) ；条件接收系统( c o n d i t i o n a la c c e s s ) 用户管理系统( s m s ) 四部分。 m e p g - 2 的音视频编码技术，是数字电视技术的核心。d v b 实时编码器负责 对模拟音视频信号源进行数字化采集和m p e g - 2 压缩编码。d v b 复用分为节目级 复用和系统级复用两个层次，节目级复用是指从p e s 流到s p t s 流的复用，系统 级复用是指从s p t s 流到多节目传输流( m s t s ) 的复用。 电子节目指南播出系统为e p g 的应用提供了一个完善的平台，负责数字电视 播出网络资源的统一分配和协同，完成数字电视台的p s f s i 标准表、私有描述符、 各种应用数据的生成和播出。一般来说，由一个专门的s i 服务器( s is e r v e r ) 来完成这部分工作，并把生成的s i 数据与节目等数据流进行系统级复用，然后在 t s 流中传输。 条件接收系统能够实现各项数字电视广播业务的授权管理和接收控制。该系统 是一个综合性系统，涉及多种技术，包括系统管理技术、网络技术、加解扰技术、 加解密技术、数字编解码技术、数字复用技术、接收技术、智能卡技术等，同时 也涉及到用户管理、节目管理、收费管理等信息管理应用技术。 数字电视的条件接收系统和用户管理系统是密不可分缺一不可的，通过这两个 系统，数字电视运营商才能够对用户进行精确地授权控制和管理，可以说用户管 理系统就是条件接收系统的组成部分。 在c a s 中，授权工作是由s m s 向c a 发出的相关指令，由c a 来完成授权信息的 产生和传送。s m s 是通过c a 来进行用户控制的，而对节目按照不同的组合打包， 生成不同的产品也由s m s 发出指令通过c a 来完成。s m s 实际上是一个运营管理软 件平台，它提供一个完整、有效的管理和支持。它集用户管理、收费、账务、客 山东大学硕士学位论文 户服务、统计分析、决策支持、客户关系管理等功能于一体，是运营商开展付费 电视业务和其他增值业务不可缺少的工具。 本文首先介绍了电子节目指南( e p g ) 、有条件接收系统( c a s ) 的原理与应 用以及有条件接收系统和用户管理系统( s m s ) 的集成，在第五章着重阐述系统 在章丘市广播电视局的应用。 2 关键字：电子节目指南，节目复用，条件接收系统，系统集成 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t a ss o c i a ld e v e l o p m e n ta n dt e c h n o l o g i c a lp r o g r e s s ，t h ec j ( ) m l l l o nu s e r sa r ew a t c h i n g t h et e l e v i s i o np r o g r a m s 、) i r i md i 百t a lt r a n s m i s s i o nm o d e t h ec o u n t r i e sa l lo v e rt h ew o r l d h a v ep r o p o s e dt h es c h e d u l et r a n s f o r m i n gf r o ma n a l o g u et vt od i 萄t a lt v o u r g o v e r n m e n ta l s oc l e a r l yp u tf o r w a r dt h er e a l i z i n go f t h ed i 。g i t a lt vb y2 0 1 5 t h i st h e s i ss t u d i e st h ec a b l ed i g i t a lt vf r o n te n dt h a ti ss u i t a b l ef o rt h el o c a l m a r k e tq u o t a t i o n a t y p i c a lc a b l ed i g i t a lt vf r o n te n ds h o u l di n c l u d ef o u rp a r t s ：m u l t i p l e x i n ga n d t r a n s m i s s i o ns y s t e mo fp r o g r a ms o u r c e sa n dp r o g r a m s ，e l e c t r o n i cp r o g r a mg u i d e ( e p g ) ，c o n d i t i o n a la c c e s ss y s t e m ( c a s ) ，s u b s c r i b e rm a n a g e m e n ts y s t e m ( s m s ) s o u n d - v e d i oc o d i n g , b a s e do nm e p g 一2 ，i st h ec o r eo ft h ed i g j l t a lt vt e c h n o l o g y d v br e a l t i m ee n c o d e ri sr e s p o n s i b l ef o rg a t h e r i n ga n o l o gs o u n d - v e d i os o u r c ea n d d i g i t i z i n gt h e nc o m p r e s s i o nc o d i n gi nm p e g - 2 m u l t i p l e x i n go fd v b i sd i v i d e di n t o p r o g r a m l e v e la n ds y s t e m - l e v e l p r o g r a m - l e v e lm u l t i p l e x i n gr e f e r st ot h o s ef r o mp e s t os p t sw h i l es y s t e m - l e v e lm u l t i p l e x i n gr e f e r st ot h o s ef r o ms p t st om s t s t h ee l e c t r o n i cp r o g r a mg u i d e b r o a d c a s t i n gs y s t e mp r o v i d e sap e r f e c tp l a t f o r mf o r a p p l i c a t i o no fe p ga n d i sr e s p o n s i b l ef o rt h ea l l o c a t i o na n dc o o r d i n a t i o no fd i g i t a lt v b r o a d c a s tn e t w o r kr e s o u r c ea n da c h i e v e st h eg e n e r a t i n ga n db r o a d c a s t i n go fd i g i t a l t e l e v i s i o ni n c l u d i n gt h es t a n d a r dt a b l eo fp s i | s i ，t h ep r i v a t ed e s c r i p t o r sa n dv a r i o u s k i n d so fa p p l i c a t i o nd a t a g e n e r a l l ys p e a k i n g , t h i sp a r to fw o r ki sc o m p l e t e db ya s p e c i a ls is e r v e r , a n dd a t as t r e a m si n c l u d i n gs id a t aa n dp r o g r a m si s o nt h e s y s t e m l e v e lm u l t i p l e x i n g , t h e ni tf l o w si nt ss t r e a m s c o n d i t i o n a la c c e s ss y s t e m ， w h i c hi sac o m p r e h e n s i v es y s t e m ， c a nr e a l i z e a u t h o r i z a t i o nm a n a g e m e n ta n dc o n t r o lt h ea c c e s so fd i g i t a lt e l e v i s i o nb r o a d c a s t i n g t h i s s y s t e mi n v o l v e sw i d em u l t i p l et e c h n o l o g i e si n c l u d i n gs y s t e m sm a n a g e m e n t ，n e t w o r k ， s c r a m b l i n ga n dd e s c r a m b l i n g ，e n c r y p t i o na n dd e c r y p t i o n ，d i g i t a lc o d i n ga n dd e c o d i n g ， d 缚t a lm u l t i p l e x i n g ,r e c e i v i n g , s m a r tc a r d ，a n dt h eu s e rm a n a g e m e n t ，p r o g r a m m a n a g e m e n t ，t o l lm a n a g e m e n te t c t h ec a sa n ds m so fd i g i t a lt e l e v i s i o na r ei n s e p a r a b l ea n di n d i s p e n s a b l e d i g i t a l t e l e v i s i o no p e r a t i o nb u s i n e s so n l yc a nc o n t r o la n dm a n a g eu s e r sp r e c i s e l yt h r o u g ht h e s e t w os y s t e m s i ti st os a yt h a tt h es m si sap a r to fc a s 3 山东大学硕士学位论文 i nc a s ，t h ec o r r e l a t i o n i n s t r u c t i o ni ss e n d e do u tf r o ms m st oc a ，a n dt h e a u t h o r i z e di n f o r m a t i o ni sp r o d u c t e da n dt r a n s m i t t e db yc a s m sc o n t r o l st h eu s e r t h r o u g hc a ，a n dp a c k st h ep r o g r a ma c c o r d i n gt od i f f e r e n tc o m b i n a t i o n ，g e n e r a t e s d i f f e r e n tp r o d u c t sw h i c ha r ea l s oc o m p l e t e dt h r o u g hc a b yi n s t r u c t i o nf r o ms m s s m s ， i nf a c t ，w h i c hi sa no p e r a t i o nm a n a g e m e n ts o f t w a r ep l a t f o r m ，p r o v i d e sa ni n t e g r i t y , e f f e c t i v em a n a g e m e n ta n ds u p p o r t i tc o n s i s t st h ef u n a i o n so fu s e rm a n a g e m e n t ， c h a r g i n g ，b o o k k e e p i n g ，c u s t o m e rs e r v i c e ，s t a t i s t i c a la n a l y s i s ，d e c i s i o ns u p p o r ta n d c u s t o m e rr e l a t i o n sm a n a g e m e n t i ti st h ee s s e n t i a lt o o lo fp a y i n gt e l e v i s i o ns e r v i c ea n d o t h e ri n c r e m e n ts e r v i c eo ft h eo p e r a t i o nb u s i n e s s t h i st h e s i si n t r o d u c e st h ee l e c t r o n i cp r o g r a mg u i d e ，t h ep r i n c i p l ea n da p p l i c a t i o n o fc o n d i t i o n a la c c e s ss y s t e m ，i n t e g r a t i o no fc o n d i t i o n a la c c e s ss y s t e ma n d s u b s c r i b e rm a n a g e m e n ts y s t e mf i r s t l y t h ea p p l i c a t i o no ft h i ss y s t e mi nz h a n g q i u r a d i o & t e l e v i s i o nb u r e a uh a sb e e ne x p l a i n e de m p h a t i c a l l yi nc h a p t e rs i x 4 k e y w o r d s ：e l e c t r o n i cp r o g r a mg u i d e ，c o n d i t i o n a la c c e s ss y s t e m ， s u b s c r i b e rm a n a g e m e n ts y s t e m ，s y s t e mi n t e g r a t i o n 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：垫l 垒：窒!日期：兰! ! 竺兰：2 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：兰= 垒：塞导师签名： 山东大学硕士学位论文 1 1 选题的背景和意义 i i 1 数字电视的概念 第一章绪论 数字电视是高新技术发展的产物，是自广播电视行业诞生以来发展最快的技 术。它是指从节目摄制、编辑、制作、播出、发射、传输，到信号接收、处理、 显示完全数字化的高新技术产品，数字电视代表了广播电视发展的未来趋势和最 新理念。 同传统的模拟电视相比，数字电视几乎不受噪声的干扰，具有d v d 的画质和 c d 的音效，节目传输数量将成倍增加，具有节目预告功能，通过其自身的数据广 播业务，可为电视用户提供政务信息、政务公告、农业科技、股票行情、电子邮 件、天气预报等多媒体信息，使用户的电视机变成了一个多媒体信息终端。 通过不同的加密方式，能够对包括节目内容在内的各类业务进行加密传输， 有利于建设一套完整的用户管理系统，保护运营商的利益，确保广播电视网络的 传输安全以及政治安全。 1 1 2 数字电视的背景和意义 数字电视被认为是2 1 世纪最具发展前景的新兴产业之一，世界各国都把数字 电视列为新的经济增长点，纷纷制定发展规划和推进政策。 由于传输设备和频道资源的限制，目前多数有线电视网络公司可以传输的模 拟电视节目的数量和质量已达到极限。这与人民群众对有线电视节目数量和质量 日益提高的要求相矛盾。数字电视节目是以压缩方式传输节目内容的，一个模拟 频道可以用来传输6 8 个数字电视节目。另外数字电视音质优美、图象清晰、传输 抗干扰能力强。无论是资源成本、维护成本还是节目质量较模拟电视都有了质的 飞跃。 有线电视数字化，即有利于推进国家信息化、社会信息化、城市现代化进程， 又有利于最大限度的满足人民群众日益增长的多样化、个性化、对象化的精神文 山东大学硕士学位论文 化等信息需求n 引。 电视数字化之后，其业务模式和运营模式与传统模拟电视的运营方式有很大 区别。运营商不仅可利用现有的频道资源，支持原先近6 倍的播出空间而且有了 c a ( c o n d i t i o n a la c c e s s ) 系统作为收费的保障，内容提供商和运营商就无需担心 出现“黑户“ ，投入可得到有效保障。 在我国，有线电视数字化是国家的要求，涉及到社会各个方面，关系到千家 万户的切身利益，有线电视的一举一动都与百姓生活、社会稳定息息相关，与社 会和谐、人民福祉密不可分。广电总局根据坚持推动有线电视数字化的发展方向 不动摇、坚持有线数字电视的公益属性不动摇、坚持以人为本、用户至上不动摇 的原则制定出适合我国国情的数字电视过渡时间表。 1 2 国内外发展现状 一，国外发展状况 目前数字电视在世界各国蓬勃发展并日益走向成熟。 美国、欧洲和日本走在了世界的前列。美国是世界上最早发展数字电视的国 家之一，美国在技术上率先完成了有线数字电视、地面数字电视、有线数字三大 标准的制定工作，并且已经实现商业播出。 早在1 9 9 6 年1 2 月，美国联邦通信委员会( f c c ) 正式确定采用a t s c 作为美 国数字电视地面广播标准，1 9 9 7 年4 月，f c c 颁布实施数字电视地面广播的时间 表及电视频道分配方案。美国有线数字电视用户增长快速，已于2 0 0 9 年2 月1 7 日普及数字电视，全面停止模拟信号。 欧洲地面数字电视的发展领先全球。截止目前西方发达国家的数字电视用户 已超过5 0 。德国计划在2 0 1 0 年之前完成数字转换。意大利预计到2 0 2 0 年全结 束模拟信号的播放。英国政府决定全国由模拟电视向数字电视过渡的时间从2 0 0 6 年开始，预计2 0 1 0 年结束，届时英国将全面停止模拟广播电视信号，全部更改为 数字广播电视信号。 日本的数字电视研究与开发进展较快，继欧、美之后，日本在欧洲d v b ( d i 百t a l v i d e ob r o a d c a s t i n g ) 技术的基础上，研制出了世界上第三个拥有独立知识产权的数 6 山东大学硕士学位论文 字电视地面广播标准i s d b ，并确定为日本今后的数字电视地面广播标准。2 0 1 1 年 全国范围内的所有电视台都将采用数字信号发送，彻底结束模拟信号发送的历史。 澳大利亚和新加坡也在抓紧进行数字电视广播的准备工作。 澳大利亚正在利用首都各大电视台播出地面数字电视。新加坡也已经开始进 行付费电视频道的筹备工作，试图以此增强岛国播放市场的竞争力。 二，我国发展现状 我国早在上世纪9 0 年代中业就已开始了在采集、编排、制作、播出、传输各 环节上进行数字化研究，积极推进由模拟技术向数字化过渡的演变进程。今天， 数字化设备和数字系统已在大多数广播电视技术领域的得到发展和应用。中央电 视台和各省市电台、电视台都以相当快的速度进行着数字化改造，用户端的数字 化成为历史的必然。 2 0 0 3 年1 0 月，国家广电总局发布了我国有线电视向数字化过渡时间表， 确定2 0 1 0 年全面实现数字广播电视，2 0 1 5 年关闭模拟电视，完成向数字电视的全 面转变。 青岛、佛山、杭州、大连等多个试点区域均取得了非凡的成绩，并总结了许 多有益的经验。与此同时，数字电视产业链条上的其他环节也取得了重大突破， 其中节目内容制作的丰富及地面标准的出炉，都为整个行业发展上一个台阶起到 重要推动作用。 目前数字电视在我国发展势头迅猛，东部沿海大部分省市的有线电视网络公 司都建立了有线数字电视前端，实现了模拟电视和数字电视的同步播出，为以后 的整体平移做好了准备。 就山东而言，青岛、淄博已经实现了数字电视的整体平移。济南市广播电视 局也已作出部署，计划于2 0 0 9 年实现数字电视整体平移。 1 3 本文的主要内容及组织结构 本论文以数字电视技术日渐成熟，数字电视业务在全国范围内迅速开展，模 拟网络所传输的电视节目的质量和数量远远不能满足人民群众日益增长的物质文 化需求为背景，立足章丘本地，探索适合本地市有线电视发展技术实现。 7 山东大学硕士学位论文 本文的主要研究目的是实现完整的数字电视前端的集成( 如图1 - 1 ) 研究内容 应包括3 1 ： 1 ，节目源和节目的复用和传输系统； 2 ，电子节目指南( e p g , e l e c t r o n i cp r o g r a mg u i d e ) ； 3 ，条件接收系统( c a s ，c o n d i t i o n a l a c c e s ss y s t e m ) ； 4 ，用户管理系统( s m s ，s u b s c r i b e rm a n a g e m e n ts y s t e m ) 。 图1 - 1 有线数字电视前端系统结构图 本文的主要贡献有： 1 ，对节目复用技术和e p g 子系统原理与应用做了深入的研究和分析； 2 ，对c a s 子系统和s m s 子系统的工作原理与应用做了深入的分析研究； 3 ，提出了数字电视系统的整体设计方案，并在章丘市广播电视局数字电视前 端得到应用。 本文的组织结构如下： 第一章分析了数字电视系统的背景及意义、国内外的发展现状、本文所做工 作级组织结构。 第二章对整个系统进行概述，主要包括系统总体构成和系统运行环境。 第三章重点介绍e p g 系统的设计分析与功能实现，主要包括e p g 系统的原理、 e p g 系统的设计分析、e p g 系统的实现。 山东大学硕士学位论文 第四章重点介绍c a 系统的设计分析与功能实现，主要包括c a 系统的原理、 c a 系统的设计分析、c a 系统的实现、s m s 的功能实现以与c a s 的集成。 第五章给出了系统在章丘市广播电视局数字电视系统中的应用。 第六章结论与展望。 9 坐垒查兰塑圭兰堡堡塞 第二章有线数字电视技术 该章是对整个系统进行概述，主要包括数字电视标准介绍、有线数字电视系 统的各个组成部分介绍、数字电视的总体构成以及系统各组成部分的运行环境。 2 1 数字电视标准 目前，荧幽、欧洲和日本吾自形成三种不同的数字电视标准。即： 美国的标准是a t s c ( a d v a n c e d t e l e v i s i o n s y s t e m c o m m i t t e e 先进电视制式委员会) ； 欧洲的标准是d v b ( d i g i t m v i d e o b r o a d c a s t i n g 数字视频广播) ； 日本的标准是i s d b ( h a t e g r a c e d s e a w i c e s d i g t a b r o a d c a s t i n g 综合业务数字广播) 。 在d v b - s 标准公相之后，几乎所有的卫星直播数字电视均采用该标准，包括 美国的e c h o s t a r 等，我国也选用了d v b s 标准作为国家标准。2 0 0 1 年国家广电总 局已颁布行业标准：有线数字电视广描信道编码和调制规范，泼标准等同于 d v b c 标准，行标的制订有利于我国有线数字电视的推进。2 0 0 6 年，我国发布了 中国数字电视地面广播传输标准等相关标准 i 。 22 系统总体构成 有线数字电视系统主要完成信号接收、信号输入、信号处理、信号输出、条 件接收、节目管理、用户管理和系统管理等功能，如图2 一j 所示。 避d 蔓一， j 目 i 口 糕- _ h 焉赢；。 s d h j , r *， 2 i 誊 圈i 豁l + 。” “ # 芝， ” 尊- c a 目* * ”“8 - 0 目璺一“” 意螂叠s m s o 图2 一l 有线数字电视系统总成图 山东大学硕士学位论文 一，信号源 d v b 前端的信号源主要有：本地播出的模拟和数字电视信号、模拟和数字卫 星电视信号、演播室信号、s d h 网络的模拟和数字电视信号。 二，d v b 实时编码器 d v b 实时编码器负责对模拟视音频信号源进行数字化采集和m p e g 2 压缩编 码，输出符合d v b 标准的m p e g 2 数字视音频基本流( e s ，e l e m e n t a r ys t r e a m ) ， 再进行视音频实时数字预处理、时基校正、打包等处理，打包后的视音频e s 流称 为p e s ( p r o g r a me l a m e n t a r ys t r e a m ) 流，然后将p e s 流送往节目复用器。节目复 用器将视频p e s 流、音频p e s 流和辅助数据p e s 流复用成单节目传输流( s p t s ， s i n g l ep r o g r a mt r a n s p o r ts t r e a m ) ，再将s p t s 送至d v b 传输流复用器【5 】【6 】。 三，d v b 传输流复用器 d v b 的复用分为节目级复用和系统级复用两个层次，节目级复用指从p e s 流 到s p t s 流的复用，系统级复用指从s p t s 流到多节目传输流( m s t s ，m u l t i - p r o g r a m t r a n s p o r ts t r e a m ) 的复用，d v b 实时编码器的复用是节目级的复用，d v b 传输流 复用器的复用是系统级的复用。 d v b 传输流复用器负责将来自d v b 视频服务器、d v b 实时编码器和d v b s 的多路d v b s p t s 复用为一路m p t s ，也就是将多个s p t s 复用为一个m p t s ，以节 省和优化宽带资源，提高信道容量，实现在一个8 m h z 模拟p a l 信道上传输6 8 套数字电视节目。 d v b 传输流复用器的每路s p t s 输入中包括视频p e s 、音频p e s 和辅助数据 p e s ，其输出为m p t s ，m p t s 中包括多个节目源的不同信号，为了区分这些信号， 在系统级复用时需要加入业务信息( s i ，s e r c v i c ei n f o r m a t i o n ) ，使接收端可以识别 不同的节目。d v b 传输复用器在接收多路s p t s 并将其复用成一路m p t s 的同时， 需去零或去掉不需要的包，必要时重新变换包标识符( p i d ，p a c k e ti d e n t i f i e r ) ，并 抽取和处理所接收到的节目说明信息( p s i ，p r o g r a ms p e c i f i ci n f o r m a t i o n ) 和业务 信息，将其和d v b 前端产生本地这类数据传输流集成起来，由条件接收系统( c a s ) 进行加扰处理，已加扰的数字电视信号输出到q a m 调制器儿6 刀 四，d v b 前端e p g 子系统 d v b 前端e p g 子系统由s i s e v e r 负责完成d v b 前端s i 数据的组织和生成， 山东大学硕士学位论文 s i 数据的组织要符合d v b s i 的语法定义和m p e g 2 的语法定义，同时要涵盖所 有的业务信息，并把生成的s i 数据与节目的其他数据进行系统级复用，并在t s 传输流中传输。 五，d v b 前端c a s 系统 条件接收系统是d v b c 业务必须的系统，c a s 负责完成用户授权控制与管理 信息的获取、生成、加密、发送以及节目调度控制等工作，保证只有已付费的被 授权用户才能收视节目，从而保护节目制作商的利益。c a s 在前端采用c a 服务 器负责授权控制信息( e n t i t l e dc o n t r o lm e s s a g e ，e c m ) 及授权管理信息( e n t i t l e d m a n a g em e s s a g e ，e m m ) 的获取、生成、发送等处理。 c a s 的c a 管理功能分为节目管理和用户管理两大类，节目管理负责提供数 字运营的各种收费方式，用户管理负责对用户智能卡和收费用户进行控制和管理 8 】【9 】 2 3 系统运行的环境 一，网络环境 e p g 与c a s 、s m s 以及复用器、q a m 调制器的连接，采用百兆以太网； s m s 与地理位置不同的多个营业厅之间的连接，采用三层交换机，光纤以太 网模式。 二，c a 的运行环境 1 ，数据库服务器 c p u ：p e n t i u mi v2 4 g 以上( 1 2 个) 内存：1 5 g 以上 磁盘及容量：s c s i 盘2 个，共3 0 g 以上 操作系统：w i n d o w s 2 0 0 0 以上，需要安装w i n 2 ks p 2 以上的补丁 数据库：s e r v e r 版本，o r a c l e9 i 第二版 2 ，c a s 服务器 c p u ：p e n t i u mi l l7 0 0 以上 内存：5 1 2 m 以上硬盘空间：3 0 g 以上 操作系统：w i n d o w s 2 0 0 0 以上，需要安装w i n 2 ks p 2 以上的补丁 1 2 山东大学硕士学位论文 数据库：c l i e n t 版本，o r a c l e9 i 第二版 x m l 解析软件：m s x m l 3 s p 2 s e t u p c h s e x e 、m s x m l 3 一c n e x e 3 ，c a s 服务器 c p u ：p e n t i u mm7 0 0 以上 内存：5 1 2 m 以上 硬盘空问：3 0 g 以上 操作系统：w i n d o w s 2 0 0 0 以上，需要安装w i n 2 ks p 2 以上的补丁 数据库：c l i e n t 版本，o r a c l e9 i 第二版x m l 解析软件：m s x m l 3 s p 2 s e t u p c h s e x e 、m s x m l 3 一e n e x e 三，e p g 的运行环境 1 ， 服务器 采用i n t e l 构架的p cs e r v e r 服务器； c p u ：p e n t i u m 7 0 0 以上 内存：5 1 2 m 以上 硬盘空间：3 0 g 以上 2 ，数据库服务器、应用服务器 c p u ：p e n t i u mi l l7 0 0 以上 内存：5 1 2 m 以上 硬盘空间：3 0 g 以上 采用w i n d o w s 2 0 0 0 ) 2 0 0 3 ，客户端采用w i n d o w s 2 0 0 0p r o f e s s i o n a l 或 d o w sx pp r o f e s s i o n a l ： 3 ，数据库：采用o r a c l e 9 i o r a c l e l o g 1 3 山东大学硕士学位论文 第三章节目复用和e p g 应用 3 1 数字电视中的p s i 和s i 在数字电视中，所有的信息，包括视频、音频、文字、图片等经数字化后都 变成了数据。数据在传输前要按照有关标准打包，形成固定长度的传送( t s ) 包 ( m p e g 2 的t s 包长为1 8 8 字节) ，然后再通过网络快速传输到目的地。对于这 些长度相同的t s 包，如果没有引导信息，接收端解码器是无法找到需要的码流的。 因此，在m p e g 2 中专门定义了p s i 。 p s i 的作用是自动设置和引导解码器进行解码。p s i 由节目关联表 ( p a t , p r o g r a ma s s o c i a t i o nt a b l e ) 、条件接收表( c a t ，c o n d i t i o n a la c c e s st a b l e ) 、 节目映射表 ( p m t , p r o g r a mm a pt a b l e ) 和网络信息表 ( n i t , n e t w o r ki n f o r m a t i o nt a b l e ) 组成，每个表分成若干段映射到t s 中传输。 s i 是p s i 的扩展是用来描述传送系统、传送内容和广播数据流时间表等数据， 它帮助综合接收解码器( i r d ) 自动调谐，给用户提供附加信息，使i r d 能自动设 置可供选择的业务。 s i 由业务群关联表( b a t , b o u q u e ta s s o c i a t i o nt a b l e ) 、业务描述表( s d t , s e r v i c e d e s c r i p t i o nt a b l e ) 、事件信息表( e i t , e v e n ti n f o r m a t i o nt a b l e ) 等9 个表提供，它 们分成若干段映射到t s 包中传输【1 0 】【l l 】【1 2 】。 3 2 节目的复用 m p e g 2 ( m o v i n g p i c t u r e s e x p e r t s g r o u p ，动态图象专家组) 的音视频编码技术 是数字电视的核心。d v b 的复用分为节目级复用和系统级复用两个层次，节目级 复用指从p e s 流到s p t s 流的复用，系统级复用指从s p t s 流到多节目传输流 ( m s t s ) 的复用。 3 2 1 音视频编码 1 4 m p e g 2 视频、音频编码是针对每一路电视信号的图像和伴频进行的。视频 山东大学硕士学位论文 编码和音频编码部分输出的是视频或音频基本码流。e s 流再经过打包后输出的是 包基本流。包基本流的包长度可变的，视频通常是一帧( 即一幅图像) 一个包； 音频包长度通常为一个音频帧，不超过6 4 k b 。打包的视频、音频基本码流再经 过复用打包，可形成两种不同的码流，即节目流( p s ：p r o g r a ms t r e a m ) 和传送流 ( t s ：t r a n s p o r ts t r e a m ) 。从打包开始便属于m p e g - 2 系统的范围。节目流和传送 流的码率都是可变的，但节目流的速率是由系统时钟参考( 称为s c r , s y s t e m c l o c k r e f e r e n c e ) 定义的；而传送流的速率则是由节目时钟参考( 称为p c r ，p r o g r a mc l o c k r e f e r e n c e ) 定义的。 m p e g 2 传送流结构是为系统复用和传输所定义的，属于系统传输层结构中的 一种。通过与m p e g 2 系统时序模型、节目特殊信息( p s i ) 及服务信息( s i ) 共 同作用来实现在恶劣的信道环境中灵活可靠的复用、传输与解复用。 m p e g - 2 系统部分给出了多路音频、视频的复用和同步标准。系统传输层的 结构可以用图3 1 来描述。其中，e s 流是经过压缩编码的音视频码流，p e s 流是 打包后的音视频编码流，而信道中传输的码流有两类舌用于d v b s 系统，在 应用环境中有可能发生严重错误( 如比特值错误或分组丢失) 的码流是t s 。它是 若干1 8 8 b 长度的t s 包的串联，发生传输误码时它可以从固定长度的包结构中方 便地找出同步字，恢复同步；而p s 是不定长度的，一旦失去同步，就会失去整帧 数据，故只适用于相对无误差的环境【1 3 】【1 4 】【1 5 1 。 3 2 2t s 流系统级复用 图3 1m p e g 2 系统传输层结构 t s 系统级复用，是指将多个单路t s 流合成一个多节目t s 流。数字电视系统 级复用是数字电视系统的关键技术之一，其中数字电视节目专用信息p s i 的提取 和重构以及系统层节目时间参考p c r 值的修正，是复用器的两项关键技术。 1 5 山东大学硕士学位论文 图3 - 2t s 流的系统复用原理图 t s 流系统级复用原理如图3 2 所示。当多路t s 流复用成一路t s 流时，首先 将对各路t s 流的p s i 进行搜集并分析其码流，得到各路t s 码流中相应的视频、 音频、数据信息的码率、各路节目的包标识p i d ，然后对数字电视节目专用信息p s i ， 节目时问参考p c r 等信息进行处理，丢弃各路原有的p s i 信息。当两路t s 流中 的p i d 发生冲突时，需要修改一路或者多路t s 流中某一数据流的p i d ( 即复用器 需要对修了p i d 的视频音频包或其他数据包进行p i d 更新) 。无论是否出现p i d 冲突，复用器都需要重构p s i 信息，其滤波的处理过程如图3 3 所示。对不同节目 的p i d 值进行修改后，与本地产生的这类数据重新整合为复用后新的p s i 控制信 息，同时插入符合d v b s i 规范的业务信息，并在携带有调整字段的t s 包中，判 断p c r 标志位字段的值，如改果该值为“l “ ，那么在该t s 流离开复用器时，需 要对t s 包中的p c r 值做相应的修正或重新插入新的节目时钟参考。 1 6 山东大学硕士学位论文 图3 3t s 流的复用滤波处理 系统级复用输出的m p t s 中包括多个节目源的不同信号，为了区分这些信号， 在系统级复用时需要加入业务信息( s i ) ，使接收端可以识别不同的节目。d v b 传 输复用器在接收多路s p t s 并将其复用成一路m p t s 的同时，需去零或去掉不需要 的包，必要时重新变换包标识符( p i d ) ，并抽取和处理所接收到的节目说明信息 ( p s i ) 和业务信息，将其和d v b 前端产生本地数据传输流集成起来，由条件接 收系统( c a s ) 进行加扰处理，然后输出到q a m 调制器f 1 6 】【1 7 1 。 我们在系统级复用器中规划音视频的p i d ，提取生成的p m t 、p c r 的p i d ， 规划其在e p g 中的数据，构成e p g 信息，生成n i t 等各种表，以便在终端机顶 盒设备进行接收。 3 3 数字电视的电子节目指南及其系统概述 电子节目指南在数字交互电视中扮演着一个极其重要的角色，它与视、音频 节目一样，是数字电视的基本业务，被认为是数字电视的标志。 电子节目指南播出系统为e p g 的应用提供了一个完善的平台，它负责数字电 视播出网络资源的统一分配和协同，完成数字电视台的p s i s i 标准表、私有描述 符、各种应用数据的生成和播出。 根据n i t 、s d t 和e i t 等s i 表提供的信息，可以构成各式各样的e p g ，使用 1 7 山东大学硕士学位论文 户能通过多种方式找到所要的信息。 ，e p g 系统组成 e p g 由两部分组成，即前端子系统和终端子系统。 e p g 前端部分采集组织生成s i 信息流，e p g 信息流经过e p g 分配器下发至 数字电视前端各个复用器与节目数据进行系统级复用，形成t s 流送入传输系统进 入有线电视网络。 终端即用户的机顶盒负责接收s i 数据并进行解码，并且在本地建立s l 数据 库，并通过显示界面展现出来。 二，e p g 设计原则 标准化原则，廊该符合中华人民共和国国标以及广电总局制定的相关行业标 准： 可靠性原则，设各每天运行“小时，系统具有合理高效的，余方案； 先进性和实用性原则，设备选用应具有一定超前性和经济型； 兼容性原则，系统应当保证可升级扩展，系统的升级应当尽量减少升级的投 资费用； 扩展性原则，系统的设计应当采用模块化结构，利于业务以及功能的扩展。 三。e p g 系统结构 系统构成为三层体系构架，包括客户端程序、服务端程序和数据库服务器。 系统的持续对象统一存储在数据库中，保证数据的