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数字电视系统中数据广播标准的研究及实现 摘要 ( 数字电视带来的不仅是高质量的图象声音、高容量的数据传输， 更重要的是它使电视不再只是人们被动收看节目的渠道，而成为主动、 方便地获取信息、相互沟通和休闲娱乐的载体，并且以独有的优势深 入到每个家庭。数字电视系统可以根据其是否具有反向信道划分为增 强型数字电视系统和交互式数字电视系统。除了传统的音视频节目外， 增强型数字电视系统能够支持具有本地交互性的应用，包括电子节目 单、数据信息广播和准视频点播等。交互式数字电视系统能够支持具 有网络交互性的应用，包括视频点播、网络浏览、远程教学等。厂、一 数据广播是未来数字电视系统的重要组成部分和基础，数字电视 系统中的交互式应用大都需要建立在数据广播的基础上。f 数据广播是 一个很广泛的概念，即可以指广播信道的数据传输协议，也可以指上 层应用。国内在数字电视方面还处于起步阶段，对于数据广播领域的 研究还十分有限，本文对数据广播做了一些初步的研究。厂一v 一 7 第一，j 本文简要介绍了数字电视方面的标准组织，引入了交互式 数字电视系统的参考模型，并在此基础上介绍了数据广播的概念，简 要回顾了数据广播的发展。 ( 第二，本文分析了美国数字电视的字幕标准d t v c c ( e i a 7 0 8 b ) ， 该标准是从模拟电视字幕标准( e i a 6 0 8 ) 发展而来，e i a 6 0 8 用于在 n t s c 信号中传输字幕信息。在对标准进行分析的基础上，本文提出了 d t v c c 解码器的一种软件设计方法。文中介绍了解码器的模块划分及 模块内部函数的设计。( 该标准虽不属于通用的数据广播标准，但对它 加以讨论有助于更全面的了解数据广播的概念。广f ；第三，本文分析了d v b 的广播信道传输协议栈。巨要涉及d s m c c 和e n3 0 11 9 2 ，在分析这些标准之前，本文简要介绍了m p e g 2 系统层和d v b s i ，这些标准都是数据广播标准的基础。通过分析，理 清了传输层协议栈的层次关系。厂v 第四0 本文结合我们课题组设计的增强型数字电视的软件仿真演 示系统，讨论了数据广播标准中数据转盘( d a t ac a r o u s e l ) 协议的软件 设计和实现。( d a t ac a r o u s e l 协议是数据广播标准中十分重要的一个协 议，应用广泛。该协议的实现是放在软件仿真演示系统环境中进行的， 该系统分为前端( 发送端) 和后端( 接收端) 两个子系统。本文分析 了软件仿真演示系统的系统设计，包括前端系统设计和后端系统设计。 在此基础上，本宠讨论了系统中d a t ac a r o u s e l 协议相关模块的设计实 现，包括前端编码和后端解码。 ( 第五，) 本文分析了机顶盒的软件结构，讨论了数据广播应用，并 介绍了国内、外对数据广播应用研究开发的现状。 关键词：数字电视，数据广播，数据转盘，多协议封装，交互式应用， 字幕 s t u d ya n di m p l e m e n t a t i o n o fd a t a b r o a d c a s t i n gs t a n d a r d i nd i g i t a lt e l e v i s i o n s y s t e m a b s t r a c t d i g i t a l t e l e v i s i o nb r i n g sn o t o n l yh i 曲- q u a l i t ya u d i o a n dv i d e oi n f o r m a t i o n ， h i g hc a p a c i t yd a t at r a n s m i s s i o n ，b u t i tm a k e st e l e v i s i o nam e d i u mo f i n t e r a c t i v e l ya c q u i r i n gi n f o r m a t i o na n dc o m m u n i c a t i n gb e y o n dap a s s i v e c h a n n e l o f r e c e i v i n g t e l e v i s i o np r o g r a m s d i g i t a lt e l e v i s i o nh a se m e r g e da sa c r i t i c a lc o m p o n e n to fi n f o r m a t i o nh i g h w a ya n dw i l lr e a c hi n t oe v e r yf a m i l y w i t hi t su n i q u ea d v a n t a g e s d i g i t a lt e l e v i s i o ns y s t e m sc a l lb ed i v i d e di n t o t w o c a t e g o r i e s ：e n h a n c e dd i g i t a l t e l e v i s i o na n di n t e r a c t i v e d i g i t a l t e l e v i s i o n ，a c c o r d i n gt ow h e t h e rt h e yh a v er e t u r nc h a n n e l s i na d d i t i o nt o t r a d i t i o n a lv i d e oa n da u d i op r o g r a m s ，e n h a n c e dd i g i t a lt e l e v i s i o nc a n p r o v i d ea p p l i c a t i o n s o fl o c a l i n t e r a c t i v i t y , i n c l u d i n g e l e c t r o n i c p r o g r a m g u i d e ( e p g ) ，d a t ai n f o r m a t i o nb r o a d c a s t i n g ，n e a rv i d e oo nd e m a n d ，c t c ， w h e r e a si n t e r a c t i v ed i g i t a lt e l e v i s i o nc a np r o v i d ea p p l i c a t i o n so fn e t w o r k i n t e r a c t i v i t y , i n c l u d i n gv i d e o o nd e m a n d ，w e ba c c e s s ，d i s t a n tl e a r n i n g ，a n d s no n d a t ab r o a d c a s t i n gi sa ni m p o r t a n ta n dn e c e s s a r yc o m p o n e n to fd i g i t a l t e l e v i s i o ns y s t e m ，u p o nw h i c hm o s ti n t e r a c t i v ea p p l i c a t i o n sa r eb u i l t d a t a b r o a d c a s t i n g i sa g e n e r a lc o n c e p tr e f e r r i n g t ob r o a d c a s t i n gc h a n n e l t r a n s p o r t p r o t o c o l sa sw e l la su p p e rl a y e ra p p l i c a t i o n s i nc h i n ad i g i t a lt e l e v i s i o ni s s t i l li ni t si n f a n c y , a n dt h er e s e a r c hi nt h ea r e ao f d a t a b r o a d c a s t i n g i sl i m i t e d t h i s p a p e r c a r r i e ds o m ee l e m e n t a r yr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tw o r ki nt h i s a r e a f i r s t ，t h ep a p e rg i v e sab r i e fi n t r o d u c t i o nt ot h es t a n d a r do r g a n i z a t i o n si n d i g i t a lt e l e v i s i o n , t h er e f e r e n c e m o d e lo f i n t e r a c t i v e d i g i t a lt e l e v i s i o ns y s t e m a n dt h ec o n e e p to fd a t ab r o a d c a s t i n g ，w i t har e v i e wo ni t se v o l v i n gh i s t o r y s e c o n d ，t h ep a p e rd i s c u s s e so na m e r i c a nd i g i t a lt e l e v i s i o nc l o s e dc a p t i o n s t a n d a r d ( e i a 一7 0 8 - b 、t h i ss t a n d a r dh a se v o l v e df r o me i a 6 0 8w h i c hi s u s e dt ot r a n s p o r t c a p t i o n d a t ai nn t s c s i g n a l s t h ep a p e rp r o p o s e ss o f t w a r e d e s i g n o f ac l o s e d c a p t i o n d e c o d e rb a s e do nt h i ss t a n d a r d 。a n d g i v e si n s i g h t t oi t si n t e r n a lm o d u l e sa n df u n c t i o n s d i s c u s s i o n o nt h i s s p e c i f i c d a t a t r a n s m i s s i o ns t a n d a r dw o u l db eh e l p f u l f o r u n d e r s t a n d i n gt h eg e n e r a l c o n c e p t o fd a t ab r o a d c a s t i n g t h i r d ，t h ep a p e ra n a l y s e st h eb r o a d c a s tc h a r m e lt r a n s p o r tp r o t o c o ls t a c ki n d v b m a i n l yd s m - c ca n de n 3 0 11 9 2 t h ep a p e ra l s ob r i e f l yr e v i e w s m p e g - 2 s y s t e ml a y e r a n dd v b s i t h eb a s i so f d a t a b r o a d c a s t i n gp r o t o c o l s 。 t h e s e a n a l y s e sm a k e c l e a rt h eh i e r a r c h yo f t h ep r o t o c o ls t a c k f o u r t h ，t h ep a p e rp r e s e n t st h es o f t w a r ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f t h e d a t ac a r o u s e lp r o t o c o lu s i n gt h ee n h a n c e dd i g i t a lt e l e v i s i o ns i m u l a t i o n s o f t w a r ed e m o s y s t e md e v e l o p e db y o u rr e s e a r c hg r o u p d a t ac a r o u s e li sa v e r yi m p o r t a n t a n d w i d e l y u s e d p r o t o c o l i nd v bd a t a b r o a d c a s t i n g s t a n d a r d t h ep a p e ra n a l y s e st h es y s t e md e s i g no ft h i sd e m os y s t e mi n c l u d i n gt h e s e r v e r ( s e n d e r ) s i d ea n d t h er e c e i v e rs i d e ，a n dt h e nf o c u s e so nt h ed e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o no fd a t ac a r o u s e lp r o t o c o lm o d u l e s ，i n c l u d i n ge n c o d i n g m o d u l ea n d d e c o d i n g m o d u l e f i f t h ，t h ep a p e ra n a l y s e st h es o f t w a r e a r c h i t e c t u r eo f s e t - t o pb o xa n d g i v e s a b r i e fd i s c u s s i o no nd a t a b r o a d c a s t i n ga p p l i c a t i o n sa sw e l l a st h es t a t eo ft h e a r to f r e s e a r c hw o r ki nt h i sa r e a k e yw o r d s ：d i g i t a lt e l e v i s i o n ，d a t ab r o a d c a s t i n g ，d a t ac a r o u s e l ， m u l t i p r o t o c o le n c a p s u l a t i o n ，i n t e r a c t i v ea p p l i c a t i o n ，c a p t i o n i i _ _ i _ _ _ _ _ _ _ ! l _ _ 自目e 目i _ l l _ _ e _ _ l l l - _ l l _ _ _ | _ l j _ 0 5 第一章绪论 1 1 引言 数字电视3 自九十年代以来，在世界范围内掀起了一场信息产业革命的新浪 潮，它带来的不仅是高质量的图象声音、高容量的数据传输、高性能的抗干扰接 收效果，更重要的是它使电视不再只是人们被动收看节目的渠道，而成为主动、 方便地获取信息、相互沟通和休闲娱乐的载体，成为与电信、电脑共同构成的信 息高速公路的一部分，并且以独有的优势深入到每个家庭。 数字电视系统可以根据其是否具有反向信道划分为增强型数字电视系统 ( e n h a n c e dd i g i t a lt e l e v i s i o ns y s t e m ) 和交互式数字电视系统( i n t e r a c t i v ed i g i t a l t e l e v i s i o ns y s t e m ) 。 除了传统的音视频节目外，增强型数字电视系统能够支持的应用包括： 电子节目单( e l e c t r o n i cp r o g r a m m eg u i d e ) 数据信息广播业务( 如股票信息、气象信息广播) 准视频点播( n e a rv i d e oo nd e m a n d ) 交互式数字电视系统的应用还将包括： 视频点播( v i d e oo nd e m a n d ) 网络浏览( i n t e r n e ta c c e s s ) 远程购物( t e l e - s h o p p i n g ) 远程医疗( r e l e m e d i c i n e ) 远程教学( t e l e t e a c h i n g ) 视频会议( v i d e o c o n f e r e n c i n g ) 游戏( g a m e s ) 总而言之，目前互联网能够带给用户的许多服务，在交互式数字电视系统中 都能实现。在数字电视系统中用户端的解决方案一般采用机顶盒【4 1 ( s e t - t o p b o x ) ， 它价格相对于电脑要更加低廉，而且对普通用户来说使用更加方便，所以数字电 视系统的前景将非常的广阔，在各项技术都趋于成熟后，在不久的将来，数字电 视系统将得到迅速的发展，走入普通百姓的家庭。而且在将来，数字电视和互联 网也将得到更好的融合。数字电视是一个非常大的产业，数字电视技术的发展将 带动整个信息产业的发展。 1 2 数字电视方面的标准组织 数字电视系统是一个非常复杂、庞大的系统，它包括发送端( 服务提供商， 内容提供商) 、接收端以及网络传输部分。如此大的系统必须由许多的生产厂商 合作才能最终实现，为此必须制定一整套统一的标准，使得各个生产厂商的产品 可以协调工作。 目前，国际上有许多标准组织在致力于数字电视相关标准的制定，其中包括 欧洲的d v b 组织，欧洲的d a v i c 组织以及美国的a t s c 组织等。下面分别介绍 一下与数字电视系统标准制定有关的一些组织。 1 2 1 欧洲的d v b 欧洲的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 ) 计划开始于1 9 9 3 年9 月，目前已 有来自欧洲和美国的2 5 个国家约2 0 0 多个组织的参加，它的目标是制定欧洲的 d v b 标准以及尽早引入d v b 业务。参加者都是自愿的，其中包括制造商、广播 商、节目供应商以及网络运行者，也包括研究机构。 d v b 提出的标准必须经过e t s i 批准才能成为e t s 标准。e t s i 是欧洲的标 准化组织，e t s 是e u r o p e a nt e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d s 的缩写，即欧洲电信标 准。 d v b 制定了大量数字电视方面的标准睁”】，这些标准都是建立在m p e g 2 标 准 1 6 - 2 0 1 的基础上，以推动交互式数字电视的发展。有关d v b 的信息可以从 w w w d v b o r g 获得。 1 2 2 欧洲的d a v i c d a v i c ( d i g i t a l a u d i o v i s u a lc o u n c i l ) 是于1 9 9 4 年在日内瓦注册成立的组织， 该组织是非赢利性的，目前拥有许多成员。d a v i c 的目的是通过制定一套开放的 接口和协议来推动交互式数字音、视频应用和业务的发展。 d a 、，i c 制定的规范 2 1 1 的版本已经由最初的d a v i c1 0 升级到了目前的d a v i c 1 5 。d a v i c 给出了整个交互式数字音、视频系统的框架，通过对不同应用的需求 分析，d a v i c 将整个系统划分为如下几个参与者： 内容提供商( c o n t e n t p r o v i d e r s ) 服务提供商( s e r v i c e p r o v i d e r s ) 网络运营商( d e l i v e r ys y s t e mp r o v i d e r s ) 终端用户( e n d - u s e r s ) d a v i c 规范由许多部分组成，以d a v i c1 4 为例，它包括1 4 个部分，如下： 1 数字音视频系统功能描述( d e s c r i p t i o n o f d i g i t a l a u d i o - v i s u a l f u n c t i o n a l i t i e s ) ； 2 系统参考模型和场景( s y s t e m r e f e r e n c em o d e l sa n ds c e n a r i o s ) ： 3 服务提供商系统结构( s e r v i c ep r o v i d e rs y s t e ma r c h i t e c t u r e ) ： 4 传输系统结构和接口( d e l i v e r ys y s t e ma r c h i t e c t u r ea n di n t e r f a c e s ) ： 5 用户系统结构( s e r v i c e c o n s u m e r s y s t e m a r e h i t e c t u r e ) ； 6 管理结构和协议( m a n a g e m e n t a r c h i t e c t u r ea n dp r o t o c o l s ) 7 上层和中层协议( h i g h a n d m i d - l a y e r p r o t o c o l s ) 8 低层协议和物理接口( l o w e r - l a y e r p r o t o c o l sa n d p h y s i c a l i n t e r f a c e s ) 9 信息表示( i n f o r m a t i o nr e p r e s e n t a t i o n ) ： 1 0 基本安全工具( b a s i cs e c u r i t yt o o l s ) ； l1 使用信息协议( u s a g ei n f o r m a t i o np r o t o c o l s ) ； 1 2 系统动态特性、场景和协议要求( s y s t e md y n a m i c s ，s c e n a r i o sa n d p r o t o c o l r e q u i r e m e n t s ) ； 1 3 一致性和互操作性( c o n f o r m a n c ea n d i n t e r o p e r a b i l i t y ) ； 1 4 范畴：技术领域( c o n t o u r s ：t e c h n o l o g y d o m a i n ) 。 d a v i c 规范定义了在数字音、视频系统中实现跨国家、应用及业务的端对端 的交互性所需的最小工具集和系统动态行为。d a v i c 规范定义了数字音、视频系 统主要构件所需的技术以及这些构件间通信所用到的信息流格式。d a v i c 在系统 框架中定义了许多参考点( r e f e r e n c ep o i n t s ) ，通过定义在参考点处系统的动态行 为规范来保证系统不同构件间的互操作性。一个参考点是由一个或多个逻辑( 非 物理) 信息传递接口以及一个或多个物理信号传递接口组成。一个逻辑接口是由 一套信息流及相应的协议找定义的。物理接口是一个外部接口，完全由它的物理 和电器特性确定。 d a v i c 规范1 4 个部分中的2 ，6 1 2 ，1 4 已经由i s o i e cj t c1 通过成为国际标 准：其它部分成为i s 0 8 e cj t cl 技术报告( t e c h n i c a lr e p o r t ) 。这1 4 个部分可以 进一步划分为四组； 系统需求和框架( i - 2 ) 系统结构( 3 - 5 ) 技术工具集和协议栈( 6 - 1 i ) 系统的集成，实现及一致性( 1 2 1 4 ) 有关d a v i c 的标准及其它信息可以从网站w w w d a v i c o r g 上得到。 1 2 3 美国的j i t s c a t s c ，即美国先进电视制式委员会，制定了美国的数字电视标准 2 2 - 2 ( ，其中 主要包括a t s ca 5 3d i g i t a lt e l e v i s i o ns t a n d a r d t 2 “，该标准描述了一个设计在6 m h z 信道内传输高质量视频、音频和辅助信息的系统。该系统可以在6 m h z 地面广播 频道内可靠地发送约1 9 m b i t s 的数据量：或者可以在6 m h z 有线电视频道内可靠 地发送约3 8 m b i t s 的数据量。 a t s c 还制定了业务信息标准p r o g r a m a n d s y s t e m i n f o r m a t i o np r o t o c o l ( p s i p ) 刚，该协议于1 9 9 7 年11 月2 3 日被收录为a t s c 的正式标准，用于描述码流中 的节目信息。 数字电视系统中致据广播的研究及实现 第一章靖论 有关a t s c 的信息可以从幽笪：垒! 璺：q 驾获得。 1 3 交互式数字电视系统的参考模型 图1 1 是交互式数字电视系统的参考模型，非交互式即广播式的数字电视系统 可以看作交互式系统的一个子集。 该参考模型出自标准e t s3 0 08 0 2 ：“n e t w o r k i n d e p e n d e n tp r o t o c o l sf o rd v b i n t e r a c t i v es e r v i c e s ”嘲。d v b 将参考模型分为三层：物理层( p h y s i c a l l a y e r ) ，传 输层( t r a n s p o r tl a y e r ) 和应用层( a p p l i c a t i o nl a y e r ) ，其中应用层主要包括各种 交互式应用软件( 如电视购物、远程教学) 和运行环境( 如脚本语言解释器) 。 从图中可知，交互式系统中的下行信道主要是广播信道，大量的数据信息是通过 广播信道传递给用户的；交互信道( i n t e r a c t i v e c h a n n e l ) 目前可以由电话线或c a b l e 实现，它传递的数据量小，信道带宽要求低。 图i - i 交互式数字电视系统参考模型口】 f i g u r e1 - 1 r e f e r e n c em o d e lo f i n t e r a c t i v ed i g i m lt e l e v i s i o ns y s t e m 数据信息的传递需要有一定的传输协议，这些协议应适应数字电视系统的特 点，许多标准组织已经制定了相应的标准，如d v b 的数据广播标准e n3 0 11 9 2 ： “d v b s p e c i f i c a t i o nf o rd a mb r o a d c a s t i n g ”【1 2 】，a t s c 的标准“a t s cd a t ab r o a d c a s t s t a n d a r d ”剀等。通常传输协议不只是一个协议，而是由许多协议组成的协议 栈。在下面介绍的d v b m h p 中就规定了一套传输协议栈。数据广播标准是本文 讨论的重点，在后面将进行详细的分析。 4 1 4d v i i - m 田 p d v b m h p ( m u l t i m e d i ah o m ep l a t f o r m ) 是d v b 组织制定的一个规范【2 5 】，该 规范主要是为用户终端设备提出一个统一的解决方案，以使不同厂家的设备可以 兼容，从而大大推动数字电视市场的发展。m h p 规范的版本在不断升级，它的最 终目的是覆盖包括综合接收机解码器( i n t e g r a t e d r e c e i v e rd e c o d e r s ) 、综合电视机 ( i n t e g r a t e dt vs e t s ) 、多媒体电脑以及这些设备互连丽成的家庭数字网络( i n h o m e d i g i t a ln e t w o r k s ) 在内的整个接收端解决方案。 目前版本的m h p 规范的首要目的是保证m h p 终端能在不同的软、硬件环境下 实现，它为应用开发者定义了一整套a p i 。不同厂商生产的符合m h p 规范的设备 能够互操作。 m h p 的系统结构如图l - 2 ： 图l 一2 系统结构】 f i g u r e 】- 2 b a s i ca r c h i t e c t u r e 从图中可以看出，m h p 模型分为三层：资源( r e s o u r c e s ) ，系统软件( s y s t e m s o f t w a r e ) 和应用( a p p l i c a t i o n s ) 。资源是系统的软、硬件资源；系统软件为应用 提供对资源的管理和操作；在m h p 规范中对这两部分的实现方法不做规定。应用 管理器( a p p l i c a t i o nm a n a g e r ) 实现对应用的管理，如管理应用的生存期。应用 是交互式的应用软件。在应用和系统软件之间有一层a p i ，m i - p 对这层a p t 作出了 定义。 图1 3 给出了比较详细的m h p 应用和m h p 系统之间的接口。从中我们可以看 到m h p 系统包括的大致模块( 软件及硬件) ，m i - i pa p i 就是围绕应用与这些模块 之间的编程接口。 机顶盒是一种用户终端设备，目前许多厂商都使自己的机顶盒符合m h p 规 范，从图中我们也可以知道机顶盒系统中应该包括的大致模块。 m h p 中规定了实现数据传输所使用的传输协议( t r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) 栈，还 详细定义了数据内容的表示方式( c o n t e n tf o r m a t s ) ，这实际上分别对应于网络模 型中的传输层和表示层。 i v i h p 对应用作了详细规定，给出了订应用模型。m h p 应用有两种模式： 基于j a v a 的d j 应用和基于h n 他的d v b - h ，【m l 应用m h p 应用必须符合一定 的状态机规范，以便于管理。姗p 详细规定了如何向应用发送信号以控制应用的 状态。 m h p 还给出了许多其它方面的规定，如系统安全等。最后m h p 定义t m h p a p i 。 目前，许多生产厂商都努力使自己的设备符合m h p 规范，相信m h p 将越来越 完善，并得到越来越多的支持。 a u d i o v i d e or e m o t ec o n t r o l k e y b o a r d o u t p u to u t p u t m o u s ei n p u t 图1 3m h p 应用与m h p 系统之问的接口1 f i g u r e1 - 3i n t e r f a c e sb e t w e e n a nm h p a p p l i c a t i o na n d t h em h p s y s t e m 1 5 数据广播 数据广播( d a t ab r o a d c a s t i n g ) 是未来数字电视系统的重要组成部分和基础。这 里所说的数据广播既指传输数据的低层协议和标准，也包括上层的应用。为加 以区分，我们分别称其为数据广播标准和数据广播应用。未来数字电视系统许 多应用( 包括交互式应用) 都将建立在数据广播标准的基础上，如远程购物，远 程教学等。 在广播信道中传输数据在模拟电视系统中就已经存在了，如字幕( c a p t i o n i n g d a t a ) 和图文电视( t e l e t e x t ) 。在模拟信号中传播数据信息主要是利用场消隐期 间( v b i ) 来加载数据信息。在模拟电视信号中传输数据信息有相关的标准，如 美国关于字幕信息的标准e i a 6 0 8 _ a 2 1 ，欧洲关于图文电视的标准e b us p b4 9 2 ( 1 9 9 2 ) ：“t e l e t e x t s p e c i f i c a t i o nf 6 2 5 - 1 i n e t e l e v i s i o ns y s t e m s ) ” 2 - t l 。 6 数字电视系统的产生为数据传输提供了更便利的途径，因此在数字电视系统 中传输数据也就更加吸引人们的注意。在数字电视系统中传输数据的第一步工作 就是如何实现从模拟电视到数字电视的过渡，把模拟电视系统中传播的数据在数 字电视信道中传输。为此有关标准组织制定了相应的标准。如美国数字电视系统 采用的字幕标准e i a 7 0 8 b t 2 8 】：“d i g i t a lt e l e v i s i o n ( d t v ) d o s e dc a p t i o n i n g ”，以 及d v b 的字幕标准e t s3 0 07 4 3 ：“d v bs u b t i t l i n gs y s t e m ”和图文电视标准e t s 3 0 0 4 7 2 t 2 9 】：“s p e c i f c a t i o n f o r c o n v e y i n g i t u - r s y s t e m bt e l e t e x ti nd v b b i t s t r e a m s ”。在本文第二章中将介绍e i a 7 0 8 b 标准及其解码器的软件设计。 数据广播是一个十分广泛的概念，从广义上讲，以上都可以称为数据广播的 内容，但这并不是人们关注的重点。为了能够传输更加通用的数据信息，以适应 于更加复杂的应用，国际标准组织制定了相应的标准，也就是我们通常所说的数 据广播标准，其中主要是d v b 和a t s c 的标准。 a t s c 的标准有： ( d r a f t ) a t s cs t a n d a r d ，t 3 - 5 0 4 3 0j u l y 1 9 9 9 ，a t s cd a t ab r o a d c a s t s p e c i f i c a t i o n 【2 4 】。 a t s c i s 1 5 i 。i m p l e m e n t a t i o n o f d a t a b r o a d c a s t i n gi na d t vs t a t i o n f 3 0 j 。 在数据广播标准的制定及应用方面，欧洲处于领先地位。d v b 关于数据广播 方面的标准更加完善，着眼于交互式应用，适应数字电视未来的发展方向，所以 在本文中将对d v b 的数据广播标准加以研究。 在1 2 中的交互式数字电视系统参考模型中，d v b 将参考模型分为三层：物 理层，传输层和应用层。不难看出，数据广播标准对应于传输层，数据广播应用 对应于应用层。 d v b 关于数据广播方面的标准主要围绕物理层和传输层。下面列出了与数据 广播传输层相关的主要标准( 其中包括i s o f l e c 的标准) ： 1 i s o f l e c1 3 8 1 8 l ：”i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y g e n e r i cc o d i n go fm o v i n g p i c t u r e s a n da s s o c i a t e da u d i oi n f o r m a t i o n - p a r tl ：s y s t e m s i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d ( i s ) ” 2 i s o i e c1 3 8 1 8 - 6 ：”i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ：c o d i n go fm o v i n gp i c t u r e sa n d a s s o c i a t e da u d i o - p a r t6 - d i g i t a l s t o r a g em e d i ac o m m a n da n dc o n t r o l ( d s m - c c ) ” 3 e t s3 0 0 8 0 2 ：”n e t w o r k - i n d e p e n d e n tp r o t o c o l s f o rd v bi n t e r a c t i v es e r v i c e s ” 4 e n3 0 11 9 2 ：”s p e c i f i c a t i o nf o rd a t a b r o a d c a s t i n g s e r v i c e si nd v b ” 5 d v b s i - d a t ：”i m p l e m e n t a t i o ng u i d e l i n e s f o rd a t a b r o a d c a s t i n g ” 6 e n3 0 0 4 6 8 ：”s p e c i f i c a t i o nf o rs e r v i c ei n f o r m a t i o n ( s oi nd v b s t r e a m s ” 其中1 。2 是整个数据广播标准的基础；3 是与低层网络无关的标准。规定了前 面参考模型中各信道实现数据传输所使用的协议栈；4 是如何在广播信道中封装 数据的标准，该标准是本文研究的重点，通常提到的数据广播标准就是指该标准。 对于增强型数字电视系统，2 ，4 是最为重要的标准。：i ! e d v b - m h f 中规定t 广播信道和交互信道的数据传输协议栈： b r o a d c a s tc h a n n o i 图1 - 4 广播信道协议栈f 2 f i g u r e1 - 4 b r o a d c a s tc h a n n e lp r o t o c o ls t a c k ia p p l i c a t i o ni - 一_ _ _ _ _ _ _ _ 一_ _ 一_ n e t w o r kc o n o e c 6 0 n 图1 - 5 交互信道协议栈口q f i g u r e1 - 5i n t e r a c t i o nc h a n n e lp r o t o c o ls t a c k 本文研究的重点将是广播信道传输层协议，主要包括d s m - c c 和e n 3 0 11 9 2 两个标准中的相关部分，对于交互信道在本文不作讨论。 1 6 本文内容安排和研究成果 以上大体介绍了数字电视系统，给出了交互式数字电视系统的参考模型，并 介绍了数据广播的概念。数据广播是一个非常广泛的概念，它涉及到数字电视系 统的许多方面，涉及的相关标准也十分多，具有很强的系统性，不易把握。本文 主要围绕广播信道传输层标准展开讨论，具体内容安排如下： 第二章分析了a t s c 的数字电视字幕标准d t v c c ( e i a 7 0 8 - b ) ，该标准是从 模拟电视字幕标准( e i a 6 0 8 ) 发展而来，e i a - 6 0 8 用于在n t s c 信号中传输字幕 信息。在对标准进行分析的基础上，文章提出了d t v c c 解码器的软件设计方法。 文中介绍了解码器软件设计的模块划分及模块内部函数的设计。该标准虽不属于 通用的数据传输标准，对它加以讨论有助于更全面的了解数据广播的概念。 第三章分析了d v b 的广播信道传输协议栈，主要涉及d s m c c 和e n3 0 1 1 9 2 ，在分析这些标准之前，文章简要介绍了m p e g 2 系统层1 3 8 1 8 1 以及d v b s i ，这些标准都是数据广播标准的基础，了解这些标准对理解数据广播标准十分 重要。通过分析，理清了传输层协议栈的层次关系。 第四章结合我们课题组设计的增强型数字电视的软件仿真演示系统，讨论了 数据广播标准中数据转盘( d a t ac a r o u s e l ) 协议的实现。d a t ac a r o u s e l 协议是数 据广播标准中十分重要的个协议，应用广泛。该协议的实现是放在软件仿真演 示系统环境中进行的，该系统运行于普通p c 机w i n d o w s 操作系统环境下，模拟 增强型数字电视的前端和后端。系统分为前端( 发送) 系统和后端( 接收) 系统， 两个子系统通过t s 流文件耦合，省略了传输子系统。前端系统负责码流的生成， 该码流为m p e g - 2 传输流，码流中复用了视