（信号与信息处理专业论文）基于sopc的嵌入式码流分析仪设计.pdf

摘要 随着数字电视技术的日渐成熟，我国电视网络的数字化也在进行中。为了保 障数字电视网络的正常运转和传输质量，必须采取相应的监测设备辅助其工作。 码流分析仪就是适应数字电视网络的应用需求而开发的一种码流监测和分析设 备。传统的码流分析仪都是基于p c 硬件平台的，其价格昂贵，体积相对庞大， 无法满足低成本和较好的移动性的要求。为此，本论文设计了基于n i o si is o p c 平台的嵌入式码流分析仪，其价格低廉，外观小巧，与传统的码流分析仪相比， 具有较高的性价比和较好的移动性。 论文首先根据m p e g 2 系统层标准规范，对t s 流的包结构以及p s i 信息之 间的关系进行了深入分析，介绍了码流分析的监测标准。接着对s o p c 及其相关 技术进行了简要介绍，其中重点介绍了n i o si i 软核处理器的特性，此外，还对 n i o si i 独有的a v a l o n 总线接口进行了剖析。然后论文阐述了嵌入式码流分析仪 系统的硬件总体设计，在此基础上讲述了系统的软件设计流程。最后用实际的 t s 码流对本系统进行了测试，得到了正确的分析结果，验证了设计方案。 目前，本论文设计的码流分析仪已具备了码流离线分析功能，能够监测的内 容包括t r1 0 1 2 9 0 三级监测、t s 流的基本结构信息、t s 流的传输速率和各路 节目的速率、p s i 信息和p c r 信息分析以及语法分析等。 论文在完成嵌入式码流分析仪的设计后，又利用已经设计好的n i o si i 硬件 结构，对h f c 网络d o c s i s 标准中的下行信息包进行解析，并得到了正确的分 析结果。 关键词：码流分析仪，s o p c ，m p e g 2 ，n i o si i 软核，d o c s i s a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fd i g i t a lt vt h ed i g i t i z a t i o no ft h et vn e t w o r ki su n d e r w a y f o rg u a r a n t e e i n gt h en o r m a lo p e r a t i o na n dd e l i v e r i n gq u a h t yo fd i g i t a lt v n e t w o r k , w eh a v et ot a k et h ea p p r o p r i a t em o n i t o r i n ge q u i p m e n ts u p p o r t i n gi t sw o r k t h et r a n s p o r ts t r e a ma n a l y z e ri sas t r e a mm o n i t o r i n ga n da n a l y s i se q u i p m e n tw h i c h a d a p t st h ea p p l i e dn e e do fd i g i t a lt vn e t w o r k t h et r a d i t i o n a lt r a n s p o r ts t r e a m a n a l y z e ri sb a s e do nt h ep cp l a t f o r m 啊1 ep r i c ei se x p e n s i v ea n dt h ev o l u m ei s r e l a t i v e l yl a r g e t os o l v et h i sp r o b l e m ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e san e wd e s i g ns c h e m ef o r t h ee m b e d d e dt r a n s p o r ts t r e a ma n a l y z e rb a s e do nn i o si i t h ep r i c ei sl o w e ra n dt h e a p p e a r a n c ei ss m a l l e r c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a la n a l y z e r , i th a sab e t t e rm o b i l i t y a n dc o s t e f f e c t i v e f i r s t l y , t h ep a p e ri n t r o d u c e dt h es t a n d a r do fm p e g 一2s y s t e ml a y e rs y n t a xa n d t r10 2 2 9 0s t a n d a r da b o u tt h et h r e el e v e l so fd e t e c t i n gp a r a m e t e r s s e c o n d l y , t h i s p a p e ri n t r o d u c e dt h et e c h n o l o g yo fs o p c ，w h i c hf o c u s e do nt h ef e a t u r e so ft h en i o s i ip r o c e s s o r i na d d i t i o n ，i ta n a l y s e dt h ea v a l o nb u sw h i c hi su n i q u et on i o si i t h i r d l y , t h ep a p e re l a b o r a t e dt h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r ed e s i g no ft h ee m b e d d e dt r a n s p o r t s f f e a ma n a l y z e r f l o w e dw i t ht h ea c t u a lt sw a st e s t e do nt h i ss y s t e m ，w eg o tt h e c o r r e c tr e s u l t s a tp r e s e n t ，t h et r a n s p o r ts t r e a ma n a l y z e rh a st h ef u n c t i o no fo f f l i n ea n a l y s i s i t c a nm o n i t o rt h eb a s i ci n f o r m a t i o no ft h es t r u c t u r eo ft h et r a n s p o r ts t r e a m ，t h er a t eo f t h et r a n s p o r ts t r e a ma n de v e r yp r o g r a m ，a n a l y s i so ft h ep s ia n dp c r , a n a l y s i so ft h e g r a m m a ra n ds oo n a f t e rt h ed e s i g no ft h ee m b e d d e dt r a n s p o r ts t r e a ma n a l y z e r , t h i sp a p e ra n a l y z e d t h ei n f o r m a t i o np a c k e t si nt h ed o w n s t r e a md i r e c t i o no fd o c s i s u s i n gt h e n i o si i h a r d w a r es t r u c t u r ed e s i g n e da b o v ea n dg o tt h ec o r r e c tr e s u l t s k e y w o r d s ：t r a n s p o r ts t r e a ma n a l y z e r , s o p c ，m p e g 2 ，n i o si i ，d o c s i s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁盗苤堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：文诲 签字日期： 珈7 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解基鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨盗叁堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 轰静导师签名：襁鼬埠 签字同期：q 年月_ r签字f 期：如7 年1 6 月r 第一章绪论 第一章绪论 1 1 本课题的研究背景和意义 随着社会信息化的发展，传统的模拟电视节目已不能满足人们对收视多样 化、个性化的要求，于是数字电视应运而生。1 9 9 4 年1 1 月，在新加坡召开的 i t u 大会上，m p e g 2 标准正式被批准为国际标准。从此，信源处理符合 m p e g 2 标准的数字电视系统获得了飞速的发展。一些发达国家先后确立了自 己的数字电视标准。a t s c ( a d v a n c e dt e l e v i s i o ns y s t e m sc o m m i t t e e ) 是美国的数 字电视标准，它是1 9 9 3 年制定的；d v b ( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g ) 是欧洲的数 字电视广播标准；日本从1 9 8 3 年即开始研究i s d b ( i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a l b r o a d c a s t i n g ) 综合业务数字广播，1 9 9 9 年制定了i s d b 地面广播标准，用于地面 数字视频、数字音频和数据广播。我国数字电视发展现在已进入实质性阶段， 2 0 1 0 年我国计划全面实现数字广播电视，2 0 1 5 年停止模拟广播电视的播出，从 而迈进数字化电视时代。 数字电视系统是一项庞大、复杂的工程，从前端到后端，无论哪个环节出 现差错，都将导致整个系统的瘫痪，为了迅速有效地找出故障源，需要在各个 测试点对m p e g 2 码流进行实时或者离线分析，于是m p e g 2 码流分析仪应运而 生。码流分析仪是数字电视系统开发和应用中必不可少的测试工具和监测仪 器，在数字电视日益发展的今天，它将广泛应用于设备的制造( 如机顶盒与i r d 的生产研发) 、网络的安装( 如电缆、卫星、地面广播系统的建立) 以及广播业 务的正常运行及监控中。 国外码流分析仪的研究工作展开得比较早，在m p e g 2 标准出来不久，惠 普、w g 、r & s 和泰克等公司都推出了各自的码流分析仪。目前，国外已有的 这类设备包括r & s 公司的d v g m p e g 2 测试信号发生器与d v m v m p e g 2 测试 解码器；i - i p 公司的m p e g s c o p ed v b ( e 6 2 7 6 a ) 及m p e g s c o p ed v b p l u s ( e 6 2 7 6 6 a ) ： t e k t r o n i x 公司的m t s l 0 0 、m t s 2 0 0 和m t s 3 0 0 测试系统；a c t e r n a 公司的 d t s g a - a g 等测试系统。现在国内的一些公司也已研制出自己的码流分析 仪。如北京蓝拓扑公司开发的b s a 1 2 码流分析仪。这些公司的产品各有特点， 而其核心都是基于p c 机的硬件平台。虽然性能较稳定，但产品价格昂贵，操作 不便。随着应用范围和规模的扩大，这种不便携带的设备显然不能满足数字电视 系统发展的需要【l j 。、 第一章绪论 为了解决这一缺陷，国内外主要生产厂商都转向选择在便携式工控机上开 发。便携式工控机虽然没有复杂的外设连线，但是存在设备体积较大和硬件成 本昂贵，功能受限于p c 硬件和操作系统平台稳定性等问题。另外，市场上还有 一种手持式的测试仪，虽然有较好的移动性，但是也无法满足比较低的成本完 成实时监控的要求。针对中国目前的应用现状和发展状况，各研究机构提出以 通用f p g a c p l d 为基础，基于嵌入式硬件平台的设计方法，该方法可以实现稳 定和长期的可靠工作，具有良好的性价比，可以在现实应用场合广泛应用。目 前泽华源公司已经生产出性能良好的嵌入式码流分析仪s p a 1 1 p ，并投入市 场。基于n i o si i 软核处理器的嵌入式码流分析仪仍处于研究之中。 本课题正是在这样的背景下提出的，采用以通用的f p g a 为基础，基于n i o s 平台的设计方法，具有很好的性价比，经过进一步完善后，可在实际系统中 广泛采用。 1 2 本文内容和结构 本文设计的码流分析仪是基于s o p c 技术的嵌入式系统，具体来说是采用 n i o si i 软核处理器嵌入到f p g a 的解决方案完成码流的监测分析功能，文中详 细讨论了码流分析的s o p c 实现方案，并给出了实际系统的监测结果。 本设计采用a l t e r a 公司的n i o si i 嵌入式处理器，可以灵活地进行系统硬件 和软件设计，整个系统采用的是a l t e r a 公司的u p 3 开发板，它可以作为一个独 立的系统，不需要借助计算机就可以完成对码流的监测功能，这和传统的码流 分析仪基于p c 硬件平台，功能受限于p c 硬件和操作系统稳定性有着很多的不 同之处。而且n i o si i 系统灵活的设计方式，可裁剪、可扩充、可升级，并具备 软硬件在系统可编程的功能，添加和删除功能模块都十分方便。这一特性给予了 系统更高的可扩展性和升级空间。 本文内容分为七章，安排如下： 第一章：结合课题的研究背景和当前国内外的研究现状，阐述了本论文的 主要研究内容和结构安排。 第二章：对数字电视系统层的相关标准作了概述。主要介绍了m p e g 2 系 统层标准规范，d v b 标准下的s i 信息和码流分析仪的监测标准，为以后各章做 了理论上的铺垫。 第三章：阐述了s o p c 相关技术。重点介绍了n i o si i 软核处理器的特性和 其独有的a v a l o n 总线规范，并概述了n i o si i 系统软硬件开发流程。 第四章：介绍了本次设计所使用的硬件平台，并对系统整体功能进行说明。 2 第一章绪论 第五章：详细介绍了系统的硬件结构设计和软件分析流程，并对实验结果 进行显示和分析。 第六章：介绍了d o c s i s 下行协议的解析。先简单介绍了d o c s i s 标准规 范，然后介绍了软件设计流程，最后对实验结果进行显示和分析。 第七章：对全文内容进行了总结，并对下一步的研究方向进行了展望。 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 2 1m p e g 2 标准简介 m p e g 为m o v i n gp i c t u r ee x p e r t sg r o u p 的缩写，可译为活动图像专家组，简 称动像专家组。 m p e g 2 标准是由国际标准化组织i s o 和国际电工委员会i e c 共同制定的。 m p e g 2 标准的结构可分为压缩层和系统层，如图2 - 1 所示，主要包括4 个部 分： 1 i t u t r e c h 2 2 2 o i i s o h e c1 3 8 1 8 1 系统：描述了多个视频、音频和数 据码流的复合结构和同步机理。 2 i t u t r e c h 2 6 2 i s o i e c1 3 8 1 8 - 2 视频：描述了视频数据的编码和重 建图形的解码过程。 3 i s o i e c1 3 8 1 8 3 音频：定义了音频数据的编码方法。 4 i s o i e c1 3 8 1 8 4 一致性：规定了编码码流的特性和系统、视频、音频 描述要求的致性测试。 在1 3 8 1 8 1 系统层中定义了程序流( p r o g r a ms t r e a m ) 和传输流( t r a n s p o r t s t r e a m ) 两种码流结构，其中程序流适用于像d v d 光碟这类的低误码率的存储环 境；传输流适用于数字式的无线广播、卫星传输、有线电视等一类高误码率的 通信传输环境( 3 1 。本文中讨论的就是1 3 8 1 8 1 中定义的传输流结构。 一压缩层一一系统层+ 图2 1m p e g - 2 标准简化框图 4 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 在图2 1 可以看出传输流的生成过程：先将一套节目的视频、音频及其它辅 助数据经过数字化后通过压缩层完成信源压缩编码，分别形成视频、音频和其 它辅助数据的基本流e s ( e l e m e n t a r ys t r e a m ) ；紧接着系统层给基本流加上包 头，打包为一个1 8 8 字节的p e s ( p a c k e t i z e de s ) 包；再用复用器将这些p e s 包复 接，成为最终的系统级传输流。简单来说，传输流是将一个或多个独立时间基 点的多套节目合成一个单独的数据流，属于同一套节目的各个基本数据流的 p e s 包具有相同的时间基点。 2 2 传输流语法结构 传输流是若干t s 包的串联，每个t s 包的结构如图2 - 2 所示。 有 图2 2m p e g 2 传送 由图2 2 可以看出，每个t s 包的前4 个字节为包头( h e a d e r ) ，包头后面 就是需要传送的有用信息，包括音频、视频或数据信息，一个t s 包信息是1 8 4 字节长度。有时在有用信息中插入一段调整字段，该字段用于补充长度不足1 8 4 字节的不完整传送流，并根据需要插入解码时钟( p c r ) 。 2 2 1 包头语法结构 包头的语法框图如图2 3 所示，字段长度由比特数表示。 t r a n s p o r tp a y l o a d t r a n s p o r t 却谢o l l lc o n t i n u i t s e r a r n b l i n f i e l do n u n m 9 1 l 磷 e r r o ru n i ts t a r t t r a n s p o r t p i d c o l t i o 。穹c f 1l 。c l p r i o r i t y i n d i c a t o ri n d i c a t o r 8 ll11 3224 图2 - 3t s 包头语法框图 5 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 由上图可以看出，包头部分以8 b i t 的同步字节开始，同步头值为0 x 4 7 ，同 步头后是几个重要的标志，如1 b i t 传送差错指示、l b i t 有效负载起始指示、l b i t 传送优先级、1 3 b r 包标识( p i d ) 、2 b i t 传送加扰控制、2 b i t 调整字段控制和4 b i t 连续计数器等。 下面介绍包头中几个重要字段： 8 y n c 步头) ：值为的固定位字段，该字段是的传送b y t e ( 同0 x 4 7 8m p e g2 包标识符。 p i d ：1 3 位字段，指示传送包载荷数据类型。p i d 值特别重要，它是辨别码 流信息性质的关键，是区分不同数据流的标志。该值不能任意选取，m p e g - 2 系统层标准规定预分配p i d 范围如表2 1 所示： 表2 1p i d 分配表 值类型 0 x 0 0 0 0 p a t ( 节目关联表) o x 0 0 0 1c a t ( 条件接收表) 0 x 0 0 0 2 0 x 0 0 0 f保留 0 x 0 0 l o n e t w o r k _ p i d ， p r o g r a m _ m a p _ p i d ， 0 x l f f e e l e m e n t a r y _ p i d ，或其它类型 0 x l f f f空包 2 2 2 调整字段语法结构 为了传送打包后长度不足1 8 8 字节( 包括包头) 的不完整t s ，或者为了在 系统层插入节目时钟参考p c r 字段，需要在t s 包中插入可变长字节的调整字段。 调整字段包括对较高层次的解码功能有用的相关信息，调整字段的格式是采 用若干标识符，以表示该字段的某些特定扩展是否存在，其语法框图如图2 - 4 所 示。 6 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 a d a p t a f i o i d i s c o n t i n u i t l r a n d o m e l e m e n t a r y e l d i n d i c a t o r1 i l l d i c c e a g t o l s s t r e a m 5 f l a g s o p t i o n a ls t u f f i n g i 饥g t h p n o n t yf i e l d sb y t e s i n d i c a t o r ! j 一0 夫 一 式 t r a n s p o r t t r a n s p o r t a d a p t a t i o n p c ro p c r s p l i c ep r i v a t ef i e l d o p t i o n a l c o u n t d o w 日d a t a l m v a t e e x t e n s i o n 3 f l a g s f i e l d s l e n g t h d a t a l e n g t h 的鲍 鼍 鼍 眦f l l v g a l i j 0 1 f f t ) i ，s e tp r 砒e c i 瞅 s 孵p l i c e d t s _ n e x t _ a u 11 522 2 4 3 3 图2 _ 4 调整字段语法框图 由上图可以看出，调整字段由调整字段长度、不连续指示器、随机存取指示 器、p c r 标识符、基本数据流优先级指示器、拼节点标识符、传送专用数据标 志、调整字段扩展标志以及有相应标识符的字段组成。其中最重要的就是节目时 钟参考p c r 字段，下面对该字段进行着重说明。 对于m p e g 节目来说，p c r 是一个时钟恢复机制。在节目编码时，由编码 器的系统时钟s t c 驱动编码过程。在节目解码或复用时，必须由锁定到编码器 的系统时钟s t c 来驱动解码过程。解码器从传送流中提取并使用p c r 来重建本 地2 7 m h z 节目时钟。将一个节目插入传送流时，要插入一个2 7 m h z 时间标记， 在解码端使用晶振来生成2 7 m h z 时钟。收到一个p c r 时，与本地的计数器比较， 再用此差值来校正晶振的频率以确保2 7 m h z 时钟被锁定到p c r 。 一套节目只有一个p c r 时间基点与之关联。在p s i 中的p m t 表中指出了每 套节目中带有p c r 字段的原始流p i d 值，该p i d 值也称为p c rp i d 。 根据m p e g 2 标准，t s 流中的p c r 字段长度为4 2 b i t ，p c r 是另外一种时 间标记，即是编码器2 7 m h z 时基的4 2 b i t 采样值，同时对于解码器利用它来恢复 系统时钟并进行恰当的解码操作也是基本的节目时钟参考，p c r 在式2 3 中分两 部分编码：一部分以本地参考时钟的1 3 0 0 ( 9 0 k h z ) 为单位，称为 p r o g r a m _ _ e l o c k r e f e r e n c e _ b a s e ( 如式2 1 ) ，为3 3 b i t 字段；另外一部分称为 p r o g r a m _ _ c l o c k _ r e f e r e n c e e x t e n s i o n ( 如式2 - 2 ) ，是以本地参考时钟( 2 7 m h z ) 为单 位的9 b i t 字段。p c r 信息是将3 3 位的p c rb a s e 加上9 位的p c re x t 构成并被 编码在传送流分组的调整字段里面。 p c r _ b a s e ( i ) - - - ( ( s y s t e mc l o c k _ f r e q u e n c y t ( i ) ) d i v3 0 0 ) 2 弱( 2 - 1 ) 7 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 p c r _ e x t ( i ) = ( ( s y s t e mc l o c k _ f r e q u e n c y 丰t ( i ) ) d i v1 ) 3 0 0 p c r ( i ) = p c r j a s e ( i ) 毒3 0 0 + p c r _ e x t ( i ) 2 3 节目专用信息( p s i ) ( 2 2 ) ( 2 - 3 ) 节目专用信息( p s i ) 包括所有使解码器能进行多道节目选择、解码的控制 数据。节目由一些基本流组成，每个都有一个p i d 标识。基本流或其某部分都有 可能被条件访问，但p s i 不可加密。 p s i 在语法地位上与p e s 包等同，它也属t s 包的下一层结构。这种一致性 使t s 包的外部表现具有同样特征。p s l 分成4 种表，分别是节目关联表( p a t ) 、 节目映射表( p m t ) 、条件访问表( c a t ) 和网络信息表( n i t ) ，它们被分段插 在t s 中。其中n i t 是可选的，其主要内容属于私有性质。 2 3 1 节目关联表( 汀) 节目关联表中定义了t s 中的所有节目。p a t 的p i d 恒为o x 0 0 0 0 ，它是p s i 信息的最上层，要查找节目信息必须从p a t 开始，p a t 列出了传送流中所有节目 的p r o g r a m _ n u m b e r 所对应的p m t 的p i d ，可以根据p m t _ p d 找到相应的p m t 信息。p a t 表按照图2 5 所示的语法分成一个或多个分段。 c u r r e n tl a s t t a b l e s e c t i o n t r a n s p o r t v e 砖l o ns e c t l o t l n s y n t a x0 s e e t i o r l s 时e 锄 n u m b e r n e x t n u m b e r 始c t l o nc r c3 2 i d l e n g t h i di n d i e a x o rn u m b e r l o o p 诘d i e a l o r 8 l121 2 5 1 彳 p r o g r a m n e t w o r k p r o g r a m p r o g r a m n u m b e r 0p i dn u m b e r i m a p p i di 图2 5p a t 表语法结构 下面介绍p a t 中几个重要字段： t a b l ei d ：每个p s i 表都有t a b l ei d 字段，该字段用来表明该表属于p s i 中的 哪一种表，其值与各表的对应关系如表2 2 所示。 8 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 表2 - 2t a b l e _ i d 与p s i 表的对应关系 t a b l ei d 值 描述 0 x 0 0 节目关联表 0 x 0 1 条件访问表 0 x 0 2 节目映射表 0 x 0 3 - 0 x 3 fi t u tr e c h 2 2 2 0i s o i e c1 3 818 保留 0 x 4 0 - 4 ) x f e 用户私用 0 x f f 禁止 p r o g r a m _ n u m b e r ：1 6 位字段，描述p r o g r a mm a p _ p i d 所适用的节目。如果 此字段为0 x 0 0 0 0 ，则下一个参考p i d 将是网络p i d ，其它情况下此字段的值 由用户定义。在p a t 的一个版本中，此字段不能取某数值多于一次。 p r o g r a m _ m a p _ p i d ：1 3 位字段，规定了t s 包的p i d ，这个传输包包含适用 于p r o g r a m 所指明节目的。一个不应有多个_numberp m tp r o g r a m _ n u m b e r p m tp i d 值。此值由用户定义，但不应取为其它目的而保留的值。 2 3 2 节目映射表( p m t ) 节目映射表( p m t ) 提供节目号码与组成它们的基本流之间的对应关系。p m t 是一个传输流中所有节目定义的集合。此表将在t s 包中传送，其p i d 是自选的。 如果需要的话，可以使用多个p i d 值。在被插入到t s 包之前，按图2 - 6 所述语 法分成一个或多个分段。 下面介绍几个重要字段： 图2 - 6p m t 表语法结构 9 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 p r o g r a mn u m b e r - 1 6 位字段，规定此p m tp i d 所对应的节目。一道节目只 能在一个p m ts e t i o n 中。这暗示一道节目的定义长度不应超过1 0 1 6 个字节。通 过描述一道节目的不同基本流，可以将不同来源的数据连接成一个连续的、使用 同一p r o g r a mn u m b e r 的流的集合。 p c rp i d - 1 3 位字段。表示该分段所定义的节目的有效p c r 字段的t s 包 的p i d 。如果定义的一个私用流节目无p c r 与之相关联，那么此字段应为0 x l f f f 。 s t r e a mt y p e ：8 位字段。规定由e l e m e n t a r y _ p i d 指定的基本流的类型。该类 型定义如表2 3 所示。 e l e m e n t a r y 位字段。指定带有与指定的节目相关_ p i d 1 3 p r o g r a mn u m b e r 的基本流的t s 包的p i d 。 表2 - 3s t r e a m _ t y p e 与基本流类型的对应关系 s t r e a m _ t y p e 基本流类型 0 x 0 0 i t u l i s o i e c 保留 0 x 0 1i s o i e c1 1 1 7 2 视频 0 x 0 2i t u tr e c h 2 6 2ii s o i e c1 3 8 18 2 视频 0 x 0 3i s o i e c1 1 1 7 2 音频 0 x 0 4i s o i e c1 3 8 18 - 3 音频 0 x 0 5i t u tr e c h 2 2 2 0i s o i e c13 818 1 的私用分组 0 x 0 6 含有私用数据的i t u tr e c h 2 2 2 0i s o i e c 1 3 8 1 8 。1 p e c 分组 0 x 0 7i s o i e c1 3 5 2 2m h e g 0 x 0 8i t u tr e c h 2 2 2 0li s o i e c13 818 - 1d s m c c 0 x 0 9i t u tr e c h 2 2 2 0i s o i e c1 3 8 1 8 - 1 1 1 1 7 2 1 0 x 0 a - - 一0 x 7 fi t u tr e c h 2 2 2 0i s o i e c1 3 8 1 8 1 保留 0 x 8 0 - - 0 ) 正f用户私用 2 3 3 条件访问表( c a t ) 条件访问表( c a t ) 提供了在复用流中条件接收系统的有关信息，指定条件 访问( c a ) 系统与它们相应的授权管理信息( e m m ) 间的联系，指定e m m 的 p i d ，以及相关的参数。只要有一个或几个传输流中的基本流被加密，与这些加 密流相关的p i d 值为0 x 0 0 0 1 的传输流分组将被发送。此分组的有效负载为c a t 分段，c a t 分段的t a b l e i d 总为0 x 0 1 。 1 0 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 2 3 4 各种表之间的关系 各种p s i 表的关系图2 7 所示，p a t 提供当前t s 流中所有节目的节目号和 包含这些节目定义的p m t 的p i d 值之间的映射，p m t 提供节目号与组成此节目 的基本流之间的映射。所以解复用器首先要分析p a t 以获得节目的p m t 的p i d 值，然后根据获得的p m t 的p i d 值得到相应节目的基本流的p i d ，如果此时系 统中有任何基本流被加密，则必须通过c a t 获取相应的解密信息。 玛菠1 视纂 1 9 码流2音频18 1 码漉3音频2 8 2 码藏p教据 8 8 p 如0 艘 49娩1 6 1 9秘 图2 7p a t 、p m t 、n i t 、c a t 的关系及在t s 流中的传送 2 4 系统服务信息( s i ) d v b ( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g ) 是欧洲的数字电视广播标准。它以m p e g 2 标准为基础，内容涵盖了数字电视广播的各个方面。系统服务信息( s i ) 是d v b 标准的核心内容之一，它由b a t 、s d t 、e i t 、r s t 、t d t 、t o t 、s t 、s i t 和 d i t9 个表构成，其中b a t 、s d t 、e i t 和t d t 是强制性的。表是s i 的基本结 构，针对特定用途，s i 中规定了一系列表来实现它；表由变量和描述符组成。 描述符提供了更多的描述功能。 业务群关联表( b a t ) 提供业务群相关的信息，包括业务群的名称 及每个业务群中的业务列表。 业务描述表( s d t ) 业务描述表中的每一个子表，都用来描述包含 在一个特定传送流中的业务，该业务可能是现行传送流中的一部分，也 可能是其它传送流中的一部分。节目业务描述表包括有关系统中节目业 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 务的各种信息，主要有： 业务名称； 业务提供者名称； 当前的运行状态( 运行状态包括：运行、未运行、几秒后开始运行、 暂停等) ； 业务的加扰与否： 当前t s 流中是否存在与该业务对应的当前后续e i t 表； 当前t s 流中是否存在与该业务对应的事件时间e i t 表等。 事件信息表( e i t ) 节目段信息表按时间顺序提供每一个节目业务 中包含的时间的信息。e i t 表分为两种，一种是当前后续时间信息表， 另一种是事件时间信息表。当前后续时间信息表中只包含现行t s 流或 其它t s 流中指定业务的当前正在播出的时间和其后的一个事件，而时 间事件信息表则包含除了当前后续事件外的，按时间顺序排列的其它 事件表。为了使接收机能够方便的获取事件时间信息表，该表可以分割 成片段( s e g m e n t ) 传送。事件时间表分配了1 6 个t a b l c _ i d ，每个表最多 由2 5 6 个s e c t i o n ，一个子表被分成3 2 个s e g m e n t ，每个s e g m e n t 的时间 跨度为三个小时，包含8 个s e c t i o n ，一个s e g m e n t 中列出的应该是一个 - - , b 时时段中开始播出的所有事件，s e g m e n t 按照时间顺序排列，其中 的事件也按照时间先后排列。事件时间信息表不是必需的，传送时，可 以分片段传送，也可以按照时间传送，如果分片段传送，则能提供的最 长的节目预告时间约为1 6 3 2 3 = 1 5 3 6 小时( 6 4 天) 。e i t 表是电子节目 指南的重要信息来源，它能够提供的主要信息包括： 事件标识： 事件开始标识： 事件持续时间长度； 运行状态； 条件接收模式： 事件简短说明： 事件扩展说明信息； 条件接收标识； 事件类型说明： 家长控制级别； 数据广播描述信息等。 运行状态表( r s t ) 运行状态表能够准确而无误的更新一个或多个 1 2 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 事件的时间状态，由于时间表的变化，事件的播出时间可能提前或滞后， 当播出时间表改变时，其变化可以通过运行状态表表示出来。 时间和日期表( t d t ) 给出与当前时间和日期相关的信息。由于这 些信息更新频繁，所以需要使用个单独的表。 2 5 传输流的监测标准 d v b 标准是欧洲制定的数字电视标准，d v - b 系统测量标准之一t r1 0 1 2 9 0 是传输流监测的标准规范。它定义了三个优先级，通过对这三个优先级的监测， 可以检验被监测的传输流是否符合m p e g 2 和d v b 标准。这三个优先级都包含许 多不同的参到6 】。 1 t r1 0 1 2 9 0 的第一优先级： 同步错误( t ss y n cl o s s ) 同步错误是衡量传输流质量的最重要的指标。传输流失去同步，表明传输过 程中有一部分数据丢失，将直接影响解码后画面的质量。严重的同步丢失现象则 表明传输中断，同步字节出现错误。 同步字节错误( s y n cb y t ee r r o r ) 同步字节错误和同步错误的区别在于传输数据包长为1 8 8 字节或2 0 4 字节， 但同步字头的标准值为0 x 4 7 ，当出现同步字节错误时，同步字头的值为其它数 值，表明在传输过程中部分数据出现错误，可能导致接收时出现马赛克，严重时 导致解码器解不出信号。 包识别丢失( p i dm i s s i n g ) 检测数据流中各套电视节目的图像声音数据是否正确。p i d 丢失，将导致 该套节目无法正确解码。 节目相关表( p a te r r o r ) p a t 在d v b 标准中用于指示当前节目及其在数据流中的位置。p a t 丢失， 将导致解码器无法搜索到相应的节目包，使得接收端收不到图像。如果p a t 超 时，则解码器工作时间延长。 节目映射表( p a me r r o r ) p m t 在d v b 标准中用于指示该套节目视音频数据在传输流中的位置。某 一套节目的p m t 丢失，将导致解码器找不到该套节目视音频数据，使得接收端 收不到图像或声音。p m t 传输超时，将影响解码器切换节目时间。 连续计数错误( c o n t i n u i t yc o u n te r r o r ) 对于每一套节目的视音频数据包而言，连续计数错误是一个很重要的指标。 第二章数字电视系统层的相关标准介绍 传输流包头连续计数不正确，表明当前传输流有丢包、错包、包重叠等现象，将 导致解码器不能正确解码，图像出现马赛克等现象。 2 t r1 0 1 - 2 9 0 的第二优先级： 数据传输错误( t r a n s p o r te r r o r ) t s 包数据在复用传输过程中出现错误，包头标识位置被置为1 ，表明包已 损坏，通过监测t s 包的错误，可以监测传输流是否连续及稳定。 循环冗余校验( c r c ) 节目专用信息( p s i ) 和服务信息( s i ) 出现错误，可以由c r c 计算出来， 以指明该包是否可用。p a t 、p m t 出现连续错误，将影响解码器对某一节目的正 确解码。 节目参考时钟间隔错误( p c rd i s c o n t ) p c r 用于恢复2 7 m h z 系统时钟，每4 0 m s 传输一个。p c r 间隔错误，将导 致接收端的时钟抖动或漂移，影响画面显示时间。 节目参考时钟抖动错误( p c rj i t t e re r r o r ) p c r 抖动将影响接收端系统时钟的正确恢复，解码时会出现马赛克现象，严 重时不能正常显示图像。 播出时间标记( p t s ) 在d v b 标准中规定p t s 每7 0 0 m s 传输一次，p t s 传输超时将影响图像正确 显示。 3 t r1 0 1 2 9 0 的第三优先级： 网络信息表( n i t ) n i t 标识错误或传输超时，会导致解码器无法正确显示网络状态信息。 业务描述表( s d t ) s d t 标识错误或传输超时，会导致解码器无法正确显示信道节目的信息。 事件信息表( e i t ) e i t 标识错误或传输超时，会导致解码器无法正确显示每套节目的相关服务 信息。 缓冲器错误( b u f f e re r r o r ) 传输流系统目标解码器( t - s t d ) 的各个缓冲器发生上溢错误时，会导致解 码器不能及时解码，造成丢帧现象；发生下溢错误时，会导致画面不连续。 业务信息重复错误( s ir e p l e t i o ne r r o r ) 业务信息表的重复速率超过规定范