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北京邮电大学硕士学位论文d v b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 d v b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 摘要 数据广播是能够以很高的速度将文本、图形、视频、音频等传输 到p c 、机项盒等智能设备的一项技术。数字电视系统中的交互式应 用都需要建立在数据广播的基础上。数据广播服务商可以从因特网或 其他途径获取大量的信息，通过数字广播信道，将丰富的多媒体信息 送到用户家中，通过镜像存储，由用户按照需求取用。数据技术为广 播电视带来了一场革命，这场革命是为任何数字信息的广播开启了大 门。通过这扇大门，数据广播技术将在未来的信息社会中扮演重要角 色。 本文主要围绕数字电视软件中的数据广播传输协议栈进行研究。 首先介绍数字电视系统的结构模型、数字电视关键技术和数字电视系 统的标准化组织，其中重点研究了d v b 标准。然后阐述数据广播的基 本概念及其组成，随后系统的研究d v b 数据广播信道传输协议栈，包 括m p e g 一2 及其在数据广播中主要用到的系统层协议( i s o i e c 1 3 8 1 8 1 ) ，d v b s i 结构，d s m - c c 协议栈中的相关协议，并讨论了d v b 数据广播中的几个应用领域。接下来深入研究了d v b 数据广播标准中 数据轮播( d a t ac r o u s e l ) 协议和对象轮播( o b j e c tc a r o u s e l ) 协 议的工作原理和数据结构，并结合自己所做的工作，系统的提出了数 据广播标准中数据轮播和对象轮播协议在接收端的实现方法。 关键词：数据广播数据轮播对象轮播 北京邮电大学硕士学位论文d v b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 t h er e s e a r c ha n di m p u e m e n 砌o no f d j 钢 ac r o u s e l a n do b j e c tc a r o u s e l i nd j 气：i ab r o a d c a s ，1 1 n go fd v b d a t ab r o a d c a s t i n gi sak i n do ft e c h n o l o g yt h a tc a nt r a n s m i tt e x t ， i m a g e ，v i d e oa n da u d i ot os t ba tav e r yh i g l ls p e e d n ei n t e r a c t i v e a p p l i c a t i o n si nd i g i t a lt vs y s t e ma r ea l lb a s e do nd a t ab r o a d c a s t i n g t h e f l o u r i s ho fd i g i t a lt v p r o g r a m sa n dt h ed e v e l o p m e n to fc o m p r e s s i n ga n d t r a n s m i t t i n gt e c h n o l o g i e sa c c e l e r a t et h ed e v e l o p m e n to fc a b l e dd a t a b r o a d c a s t i n g d a t ab r o a d c a s t i n gs e r v i c ep r o v i d e r s 啪g e ti n f o r m a t i o n f r o mi n t e r n e tt h e nb r o a d c a s tt h e mt ot i g e r st h r o u g hd a t ab r o a d c a s t i n g c h a n n e l s t h i sp a p e rm a i n l yf o c u s e do nt h er e s e a r c h e so fd a t ab r o a d c a s t i n g p r o t o c o l s i nd v bs o f t w a r e f i r s t , t h ef r a m em o d u l e sa n ds t a n d a r d o r g a n i z a t i o n so fd i g i t a lt vs y s t e ma r ep r e s e n t e di nt h i sp a p e r n e x t ，a n i n t r o d u c t i o no ft h eb a s i cc o n c e p t so fd a t ab r o a d c a s t i n gi sm a d e t h et h i r d s e c t i o nd e e p l y a n a l y s e st h ep r o t o c o l so fd a t ab r o a d c a s t i n g ，i n c l u d i n g m p e g - 2 ，d v b p s i ，d v b - s i ，d s m c ca n ds oo n s u c c e s s i v e l y , t h i s p a p e rr e s e a r c h e st h ep r i n c i p l ea n dc o m p l e t e st h ei m p l e m e n t a t i o no fb o t h o c ( o b j e c tc a r o u s e l ) a n dd c ( d a t ac a r o u s e l ) a tt h et e r m i n a le n do f d i g r a lt v k e yw o r d s ：d a t a b r o a d c a s t i n g d a t ac a r o u s e l o b j e c tc a r o u s e l n 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学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。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：强豳 日期：2 型2 。2 、f 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以 公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇 编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注 释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 强丝存 日期： 型2 ：垒：l 导师签名：墨昏幺牟埠1 日期：二冱翌夏l 北京部屯大学硕士学位论文d v b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 第一章绪论 1 1 课题研究背景 以往大多数通讯协议都是基于双向的点对点通讯，虽然它们通过交互式的认证过 程确保了传输的可靠性，但是它们不适合用来同时将同样的信息传输给大量的观众。 但是如果我们将这些数据通过一条带宽受控的信道以广播的方式发送出去，并且使得 只有被授权的用户才能够接收到，就可使得所有的数据只发送一次，而且可以控制接 收者却不限制接收的人数，这将省去为每个接收者建立专门的连接，无论在效率上还 是经济效益上都是极明显的。所以说，数据广播是数据通讯的一种方式( 协议) 而不 是一种物理意义上的传送。其传送的媒体可以是多种，包括卫星、有线等等。 鉴于数据广播的重要性，欧洲的d v b 、美国的a t s c 以及日本的i s d b ( 综合业务数 字广播) 在这一领域展开了激烈的争夺。其中d v b 标准在1 9 9 9 年6 月正式成为欧洲标准 时交互业务标准就是欧洲电信的标准( e t s ) 。 无论是d v b 还是a t s c 或者其他的数字电视广播标准，都是基于m p e g 一2 的传送流机 制，而标准只是定义了如何在各种不同的传输媒质上进行t s 包传送。除了t s 流以外， i s 0 i e c1 3 8 1 8 - - 6 数字存储媒体的命令和控制( d s m - - c c ) 是数据广播的另一基础。 所谓d s 砒- - c c 是一种特殊的协议，用于提供在数字存储媒体上管理m p e g 码流所需的基 本控制函数和操作。此协议位于操作系统层之上、应用层之下，独立于所管理的数字 存储媒体、所关联的网络协议以及所在的操作系统，也和数字存储媒体是本地的还是 远程的无关。d s m - - c c 是一个庞大的规范，数据广播标准只是其应用的一个领域。 本课题旨在利用d s m - c c 中的数据轮播( d c ) 和对象轮播( 0 c ) 技术，数字电视终 端初步实现i p 数据的浏览，并对对象轮播技术的今后发展提供一个探讨和参考。 1 2 数字电视的优势 数字电视技术与原有的模拟电视技术相比，有如下优点： 1 、更好的视听效果：数字信号在传输过程中，基本上不产生新的噪声和非线性 失真。从而改善电视节目的质量，不会出现接收信号的衰减、重影或雪花，提供改善 的声音质量，包括多声道环绕音响，以及多种语言能力。 2 、更多的节日：数字技术可实现时分多路，充分利用信道容量，除了可以传送 传统的音、视频信号外，还可以利用数字电视信号中的一些服务信息传送其它的数据 信号。 北隶邮电大学碗士学位论文 d v b 数据广播中数据轮播与对惫轮播的研究及实现 3 、潜力巨大的数据广播：即在广播频道中传送资讯服务的数据数字电视的数 据服务能力还可咀与互联网结合起来提供交互式服务应用和电子商务应用。 4 、走向数字化融合：在数字化融合的时代。将会出现新的灵活的功能多样化的 消费产品平台，使得在这个平台之上的消费产品成为消费者从事娱乐、资讯和通信活 动的中心。 1 3 本文主要工作 数据广播是一个比较新的研究领域，它是未来数字电视系统的重要组成部分。我 国的数字电视系统正处于起步阶段，国内对数据广播领域的研究和应用都还十分有 限，现阶段对数据广播的研究将对我国数字电视的发展十分重要。本文对数据广播作 了比较全面的研究，尤其是对数据轮播和对象轮播的概念、原理及实现给出了深入的 分析，并为数字电视的数据服务与互联网相结合的交互式服务应用和电子商务应用提 供研究思路。本文内容安排如下： 第一章介绍数字电视和数据广播的实用性及其发展现状和前景，并指出其相对于 模拟电视的优势，及取代模拟电视的必然趋势。 第二章详细研究了数字电视系统，包括其系统组成结构和标准组织，及其关键技 术，并简要介绍数据广播的概况。 第三章深入研究了d v b 数据广播标准，包括m p e g 2 和d v b s i ，并且着重分析 d s m - c c 及其对o c 和d c 的规定。 第四章首先分析d c 的控制结构，再深入研究其工作原理最后结合其数据结构 提出其在接收端的实现结构。 第五章在d c 的基础上深入研究了o c 的原理、数据结构，并在此基础上完成o c 在接收端的实现结构。 第六章是综述，并对数据广播未来的研究方向和方法提出自己的看法。 2 北京电大学硕士学位论文 d v b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 第二章数字电视系统 2 1 数字电视系统组成结构 色1 1 增强型数字电视系统 数字电视系统根据其是否具有反向信道可分为增强型数字电视广播系统和交互 式数字电视广播系统。在增强电视应用中没有反向信道，所需要的所有数据应当通过 被发送的传输流来传送。一般的增强型数字电视系统可由三个子系统组成。在发送端， 这三个子系统是： 1 、信源编码和压缩 用于对视频、音频和辅助数据进行编码，减小比特率，即进行数据压缩。其中辅 助数据包括控制数据、条件接入控制数据，以及和视频、音频有联系的数据，如字幕 等 2 、业务复用和传输 包括将数字码流分割成“包”信息的方法，识别各个包的方法，将视频码流包、 音频码流包和辅助码流包复用成一个单一的码流的恰当方法。其中主要考虑的是数字 媒体之间的互操作性，如地面广播、有线分配、卫星分配、记录媒体和计算机接口等。 一般数字电视系统都采用m p e 6 - 2 传输码流语法来将视频、音频和数据信号打包和复 用形成复合广播系统。 3 、射频发送系统 用来对业务复用和传输层所出来的数据进行信道编码和调制。信道编码在传送的 码流上加入一些附加的信息，这样当接收机接收到在信道传送中受到损伤的信号时， 接收机仍然可以靠这些附加信息的帮助恢复原来的数据。调制是利用数字的码流来调 制发送的信号，使数字信号能在一定的信道中传输。 2 1 2 交互式数字电视系统 交互电视与增强电视不同，它们的主要区别是在交互电视中具有发送或接收大量 个人数据的反向信道。这将显著地增加交互电视所支持的应用范围，包括能够提供与 其它观众的实时交互，如多个参与者的游戏竞赛或投票表决，并能提供真正的个人信 息反馈。当高速因特网的连接与一个真正的反向信道结合在一起时，将是交互电视的 进一步扩展，这将提供个人数据与广播电视的无缝集成，同时也使节日或其它素材的 v o d 传送的真正实现成为可能。 3 北京部电大学硕士学位论文 d v b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 d v b 将交互式数字电视系统的参考模型分为三层：物理层，传输层和应用层，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) 。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。 2 2i p o v e r d v b 2 2 1m o v e d v b 系统结构 i po v e rd v b 系统融合了d v b 和i p 两种技术的优势，其系统结构如图2 1 所示。 围2 - 1i po v 职d v h 系统结构 前端各种信源服务器与d v b 网关通过局域网的方式( 例如以太网) 相连，d v b 网 关的源可以是磁盘中的文件，也可以是动态的i p 数据包和动态的证券信息。d v b 网关 的基本流程是侦听网上的i p 数据报，根据设置滤出需要发送到用户端的i p 数据包； 按照d v b 的标准将i p 数据包封装成m p e g - 2 传输流，接着通过复用器同其他t s 流( 包 括从编码器或者卫星转发器等得到的t s 流) 进行复用。再将复用后的t s 流调制到某 个模拟频道并同其他模拟节目混合在一起通过有线网络进行传输。 4 北京邮电大学硕士学位论文 d v b 数据广播中致据轮播与对象轮播的研究及实现 卫z 2 在m p f 既7 , - 2 t s 流上传送i p 数据韭务 n p e g - 2 标准的系统部分描述了如何将视频、音频和数据流复用成一个或者多个适 用于存储或传输的流。其中，传输流作为一种流，是专门针对在那些可能会出现显著 错误的环境进行节目存储和传输面定义的。 传输流的包长为固定的1 8 8 个字节，包含t s 头、适配域和净荷数据。t s 头是由 同步字节、标志比特、指示比特、p i d 加上其他诸如纠错的定时的信息组成的。其中 p i d 用于区别不同的流和不同的节目特定信息( p s i ) 。一共有五种不同的p s i ：节目 关联表( p a t ) 、节目映射表( p m t ) 、网络信息表( n i t ) 、条件接收表( c a t ) 、数 字存储媒体命令与控制( d s m - c c ) 。 d y b 规范中有三种基本的方法将i p 数据插入i 垤p e 6 - 2 的t s 流中。 1 、数据经过封装后在p e s 中传输，这种方式称为数据流。 2 、数据可以在d s m c c 中定义的段中传输，称为多协议封装( m p e ) 。 3 、可以使用一个自适应层协议将数据直接插入t s 流中。这种方式称为数据管道。 m p e g 一2 为第一种和第二种方式提供了具体的实现方法，分割是自动实现的。而使 用第三种方式则需要一个单独的层来实现分割与重组的机制。这是因为一个t s 信元 携带的净荷为1 8 4 个字节。当需要传输更长的数据报时，就必需有一个自适应层的协 议来实现数据报的重组和封装。 2 3 数字电视标准 2 3 1 欧洲数字电视标准d v b 欧洲数字电视标准为d v b ，即d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g ，数字视频广播。从 1 9 9 5 年起，欧洲陆续发布了数字电视地面广播( o v b - t ) 、数字电视卫星广播( d v b s ) 、 数字电视有线广播( d y b c ) 的标准。欧洲数字电视首先考虑的是卫星信道，采用q p s k 调制。欧洲地面广播数字电视采用c o f d m 调制，8 m 带宽。欧洲有线数字电视采用q a m 调莉。 d v b t ( e t s3 0 0 7 4 4 ) 为数字地面电视广播系统标准。这是最复杂的d v b 传输系统。 地面数字电视发射的传输容量，理论上与有线电视系统相当，本地区覆盖好。采用编 码正交频分复用( c o f d m ) 调制方式，在8 - t z 带宽内能传送4 套电视节目，传输质量高； 但其接收费用高。 d v b s ( e t s3 0 0 4 2 1 ) 为数字卫星广播系统标准。卫星传输具有覆盖面广、节目容 量大等特点。数据流的调制采用四相相移键控调制( q p s k ) 方式，工作频率为i i 1 2 g h z 。 在使用m p e g - 2m p m l 格式时，用户端若达到c c i r6 0 1 演播室质量，码率为9 m b s ；达 北京邮电大学硕士学位论文d v b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 到p a l 质量，码率为5 胁s 。一个5 4 删z 转发器传送速率可达6 8 1 胁s ，可用于多套节 目的复用。d v b - s 标准几乎为所有的卫星广播数字电视系统所采用。我国也选用了 d v b - s 标准。 v b - c ( e t s3 0 0 4 2 9 ) 为数字有线电视广播系统标准。它具有1 6 、3 2 、6 4 q a m ( 正交 调恸三种调制方式，工作频率在i o g h z 以下。采用6 4 q a l i 时，一个p a l 通道的传送 码率为4 1 3 4 m b s ，可用于多套节目的复用。系统前端可从卫星和地面发射获得信号， 在终端需要电缆机顶盒。 2 3 - 2 美国数字电视标准a t s o 美国地面电视广播迄今仍占其电视业务的一半以上，因此，美国在发展高清晰度 电视时首先考虑的是如何通过地面广播网进行传播，并提出了以数字高清晰度电视为 基础的标准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 mc o m m i t t e e 先进电视制式委员会) 。 美国h d t v 地面广播频道的带宽为6 m h z ，调制采用8 v s b 。预计美国的卫星广播电视会 采用q p s k 调制，有线电视会采用q a m 或v s b 调制。 a t s c 数字电视标准由四个分离的层级组成，层级之间有清晰的界面。最高为图像 层，确定图像的形式，包括象素阵列、幅型比和帧频。接着是图像压缩层，采用m p e g 一2 压缩标准。再下来是系统复用层，特定的数据被纳入不同的压缩包中，采用m p e g - 2 压缩标准。最后是传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。对于地面广播系统， 采用z e n i t h 公司开发的8 叫s b 传输模式，在6 m h z 地面广播频道上可实现1 9 3 m b s 的传输速率。该标准也包含适合有线电视系统高数据率的1 6 - v s b 传输模式，可在6 1 i g t z 有线电视信道中实现3 8 6 胁s 的传输速率。 下面两层共同承担普通数据的传输。上面两层确定在普通数据传输基础上运行的 特定配置，如h d t v 或s d t v ；还确定a t s c 标准支持的具体图像格式，共有1 8 种( 曲t v 6 种、s d t v1 2 种) ，其中1 4 种采用逐行扫描方式。 2 3 3 日本数字电视标准1 8 0 8 日本数字电视首先考虑的是卫星信道，采用q p s k 调制。并在1 9 9 9 年发布了数字 电视的标准i s d b 。i s d b 是日本的d i b e g ( d i g i t a lb r o a d c a s t i n ge x p e r t sg r o u p 数字 广播专家组) 制订的数字广播系统标准，它利用一种已经标准化的复用方案在一个普 通的传输信道上发送各种不同种类的信号，同时已经复用的信号也可以通过各种不同 的传输信道发送出去。i s d b 具有柔软性、扩展性、共通性等特点，可以灵活地集成和 发送多节目的电视和其它数据业务。 2 4 数字电视关键技术 6 北京邮电大学硕士学位论文 d v b 数据广播中数据轮插与对象轮播的研究及实现 2 4 1 氮字电视的信源编解码技术 数字电视尤其数字高清晰度电视与模拟电视相比，在实现过程中，最为困难的部 分就是对视频信号的压缩。数字化后的码率在传输中高达9 9 5 枷o i t s ，这比现行模拟 电视的传输信息量大得多。因而数字电视的图像不能象模拟电视的图像那样直接传 输，而是要多一道压缩编码工序。视频编码技术主要功能是完成图像的压缩，使数字 电视的信号传输量由9 9 5 m b i t s 减少为2 0 3 0 m b i t s 。 在h d t v 视频压缩编解码标准方面，美国、欧洲和日本设有分歧，都采用m p e g - 2 标准。咿e g 压缩后的信息可以供计算机处理，也可以在现有和将来的电视广播频道中 进行分配。在音频编码方面，欧洲、日本采用了m p e g - 2 标准；美国采纳了杜比( d o l b y ) 公司的a c 一3 方案，m p e g 一2 为备用方案。国际上正在考虑用m p e g - 4a v c 来代替目前的 m p e g 一2 。 2 4 2 数字电视的复用系统 数字电视的复用系统是h d t v 的关键部分之一。从发送端信息的流向来看，它将 视频、音频、辅助数据等编码器送来的数据比特流，经处理复合成单路串行的比特流， 送给信道编码及调制。接受端与此过程正好相反。在h d t v 复用传输标准方面，美国、 欧洲、日本没有分歧，都采用了m p e g 一2 标准。美国已有m p e g - 2 解复用的专用芯片。 2 4 3 数字电视的信道编解码及调制解调 数字电视信道编解码及调制解调的目的是通过纠错编码、网格编码、均衡等技术 提高信号的抗干扰能力，通过调制把传输信号放在载波或脉冲串上，为发射做好准备。 目前所说的各国数字电视的制式，标准不能统一，主要是指各国在该方面的不同，具 体包括纠错、均衡等技术的不同，带宽的不同，尤其是调制方式的不同。 数字传输的常用调制方式：正交振幅调制( q _ m ) 、移相键控调制( q p s k ) 、残留边 带调制( v s b ) 、编码正交频分调制( c o f d m ) 。 2 5 模拟电视中的数据广播概况 在广播信道中传输数据在模拟电视系统中就已经存在了，如字幕和图文电视。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 一6 0 8 - a ，欧洲关 于图文电视的标准e b u s p b4 9 2 ( 1 9 9 2 ) t e l e t e x ts p e c i f i c a t i o n ( 6 2 5 一l i n e t e l e v i s i o ns y s t e m s ) 。数字电视系统的产生为数据传输提供了更便利的途径。 7 北京邮电大学硕士学位论文d v b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 第三章d v b 数据广播标准 3 1d v b 数据广播组成 d y b - c 的数据广播数据的传输是基于m p e g - 2t s 流的，针对不同的应用类型，d y b 定义了以下六种方式：数据管道、数据流、多协议封装、数据轮播、对象轮播、用户 自定义的服务。 硼层接目 待定业务 待定业务 待定业务 待定业务 待定数据 报( 如 i p ，i p x )d v b 数据 d v b 对象 待定业务 轮播 轮播 d v b 数据 d v b 多协 流 议封装d s m o c 对待定业务 象轮播 d s m c c 私 d s m c c 数 有数据 据轮播 d s m c c 数 d v b 数据 孢s 据轮播 管道 m p e g - 2 数据段( s e c t i o n ) m p e g 2 传输流( t s ) 数据管道数据流多协议封装数据轮播对象轮播用户自定义 图3 - 1d y b 数据广播协议结构 如图3 - 1 所示，数据广播标准针对不同的应用类型规定了不同的服务级别下 面将简要介绍这几种数据广播的方式： l 、数据管道 数据广播规范中规定数据管道方式支持在d v b 兼容的广播网络中传送简单的、异 步的、端到端的数据。数据管道规定直接将需要广播的数据插入m p e g 2 - t s 流的净荷 中数据管道没有规定数据报分割和重组的方式。如果需要可以在应用部分规定。 2 、数据流 8 北京邮电大学硕士学位论文d v b 数据广播中数据轮播与对象轮插的研究及实现 数据广播规范中规定数据流方式支持在d v b 兼容的广播网络中传送面向流的、端 到端的、异步的或同步的数据。需要广播的数据插入m p e g 2 中的p e s 分组中。对于异 步数据流，如r s - 2 3 2 数据，没有任何定时的要求。同步数据流和被同步的数据流均 是要求定时的数据流。同步数据流在接收端可以恢复其时钟和数据，如e l ，t 1 ；被同 步的数据流可以实现与其他数据流的同步回放，如视频流、音频流。 3 、多协议封装 多协议封装方式支持使用通信协议传输数据报的数据广播业务。传输的数据报要 按照d s m - c c 方式封装。多协议封装提供了在m p e g - 2t s 流之上传送使用其他通信协 议数据的一种机制。对传送i p 协议的数据做了优化。它包括单播、组播以及广播方 式。但是d v b 并未规定如何将m a c 地址分配给接收机。由于d v b 网络的广播性质，数 据的安全是十分重要的。 4 、数据轮播 数据轮播方式支持周期性的传输数据模块的数据广播业务。数据模块的长度已知 并且可以从数据轮播中及时的更新、添加或者删除内容。模块可以分割为一组更小的 模块，也可将多个模块组成一个超级模块。在接收端，如果想要获得特定模块中的内 容，仅仅只需要等待该模块再次被广播。数据被装入称作模块的结构中。这些数据可 能仅仅只是一系列文件的内容。 每个模块被分为一个或者多个按照d s m - c cd o w n l o a d d a t a b l o c k 语法定义的 d o w n l o a dd a t am e s s a g e 净荷。每个下载信息仅被插入一次，且同一模块的多个下载 数据块是按照顺序依次插入数据轮播的循环中的。但是并没有限制一个特定的信息是 如何插入的，对插入的先后顺序以及插入的位置也未作规定。因此可以按照某一应用 的最佳方式创建数据轮播，插入的次数和顺序也不是固定的，可以动态的变化。数据 要按照m p e g - 2d s m - c c 中定义的d s m - c c 数据轮播的方式进行传送。 5 、对象轮播 对象轮播方式支持需要周期性广播d s m c c 用户到用户数据对象的数据广播业务。 d s m - c c 对象轮播使用目录对象、文件对象和流对象。对象轮播方式将一组结构化的对 象进行广播。实际的目录和内容都存放在服务器中。服务器只需要周期性的将需要广 播的对象放入d v b 兼容的胛e g 一2t s 流中即可。 发送的目录对象和文件对象包含对象的内容，发送的流对象参考广播中的其他流 对象。流对象中也可以包含在特定流中广播的d s m - c c 事件的信息。d s m - c c 事件可以 广播规范的流数据也可以用于d s m - c c 的申请触发。多个客户端可以通过周期的读取 传送的循环数据恢复对象实现，从而在客户端模拟服务器端。循环对象提供客户端获 9 北京电大学硕士学位论文d v b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 取应用及这些应用内容的方式，从而好像与服务器端有交互式的连接。 3 2m p e g 2 标准结构 3 2 - - m p e g - 2 概述 肝e g 一2 是a t s c t 和d v b 广播标准的基础，同时它也被d v d 用于压缩系统。m p e g - 2 还可用于图象中的运动对象。m p e g - 2 标准文件即i s 0 i e c1 3 8 1 8 ，它是一个非常重要 的音视频数字化压缩编码标准，针对s d t v 和h d t v 在各种应用下的压缩方案和系统层 做出了详细规定，特别适用于广播级的数字电视的编码和传送，被认定为s d t v 和h d t v 的编码标准。m p e g - 2 还专门规定了多路节目的复用解复用方式。m p e g - 2 目前分为9 个部分，其中比较重要的是： 第1 部分为系统部分。主要解决多个视频、音频和数据基本码流的组合闯题。描 述多个视频、音频和数据基本码流合成传输码流和节目码流的方式。 第2 部分为视频部分。描述视频编码方法。按清晰度将图像综合为4 个等级，同 时按使用的工具和方法的不同分为5 个档次。 第3 部分为音频部分。音频与m p e 6 - 1 音频标准反向兼容，并支持多通道音频编 码 第4 部分为测试标准。包括地面、有线、卫星等多种接收技术参数。描述测试一 个被编码的码流是否符合m p e g - 2 码流的方法。 第6 部分为数字存储媒体一命令与控制。规定了数字存储体指令和控制协议 ( d s l 卜c c 协议) ，描述交互式多媒体网络中服务器与用户间的会话信令集。 3 z 2 i d p e g - 2 数字复用 数字电视与传统模拟电视节目选择的方式完全不同，传统电视的每一个频道对应 一个节日，只要锁定到相应的频道，就可以收看该节目。而在数字电视信号中，采用 数字复用技术对数字节目进行复用，使一路码流可以同时传送多路节目，提高资源的 利用率。一个物理的频道只能给出包含多路节目的一路传输流。要观看其中的某一路 节目，还必须从该传输流中提取出该路节目的压缩包，然后再进行解码。在数字电视 中采用了时分复用t d m 方式实现多路e s 的复用和多路节目传送流的复用。首先将视 频、音频信号经过编码生成e s ，然后这些e s 和辅助数据按所需频带被分配到复用的 高速数字比特流的各个传输时隙中，构成一路t s 进行传输，再将多路t s 合成一路t s 送入传输网络进行传送。 l o | 匕京郎电大学硕士学位论文d v b 数据广播中敦据轮播与对象轮播的研究及实现 视频数据视频腿s 一路节 视频编码罂分组嚣 i s 目的t s 复 流一 音频数据 音频飕s 用 多 音频编码嚣 “ 分组器 路 传 送 流 的 视频敦握视频编码器 视频h 洛 一路节 复 分组器 目的t s 用 t s 流 音频p e s 复 音频数据 音频编码器 用 分组器 图3 - 2t s 流复用过程图 视频、音频信号的m p e g 码流就是通过e s ，p e s ，t s 三个不同层次的码流来实现其 传送的。其中最基本的部分就是基本流( e s ) ，对基本流打包后就形成了分组基本信息 流( p e s ) ，然后将p e s 流和各种数据打成固定长度字节的包，再经过复用后所形成的 就是传送流。 基本流e s 是将组成数字电视节目的基木元素( 如视频、音频、数据等) 按照m p e g 标准，经过信源编码等处理后所形成的符合某种格式的数据流。视频e s 符合i s o i e c 1 3 8 1 8 2 标准，音频e s 符合1 s 0 i e c1 3 8 1 8 - 3 标准。 分组基本流p e s 将视频、音频的e s 分别按一定的格式打包，就形成了具有某种 格式的分组基本流( p e s ) ，分别称为视频p e s 和音频p e s ，其格式由m p e g - 2 系统部分 i s o i e c1 3 8 1 8 1 规定，p e s 的长度在一定范围内变化，其主要参数有：流类型如音 频流、视频流等、包长度、加密控制、版权信息等。 传送流t s 传送流是根据i s o i e c1 3 8 1 8 2 和i s o i e c1 3 8 1 8 3 协议而定义的一 种数据流，其目的是为了在有可能发生如比特值错误或分组丢失等严重错误的情况下 进行一道或多道节口的编码数据的传送和存储。它由一道或多道节目组成，每道节目 由一个或多个原始流和一些其他的流多路复用在一起。t s 一般被打包成固定的长度字 节，用于码流在传输介质中传输。 3 2 31 吒6 - 21 5 的包结构 定义t s 的包结构的主要目的是为了实现数字复用解复用。为了让接收机的解复 用器能够正确的从复用信息流中解复用出各路信息，进行相应的解码处理，就要求将 视频、音频的p e s 和辅助数据等按规定格式打包后进行复用，从而生成了传送流t s 。 一个t s 包由一个包头( h e a d e r ) 和有效负载( p a y l o a d ) 构成，包头表示同步及标志信息， 1 l 北京邮电大学硕士学位论文d v b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 有效负载( 也称净荷) 是传送给用户的信息，包的长度为1 8 8 字节。 图3 - 3 传输流包的结构示意图 各部分的语义解释如下： 同步字节，值为“0 1 0 0 0 1 1 1 ”( 0 x 4 7 ) 的固定8 位字段，它与像p i d 那样的按规律 产生的字段的值的选择应避免竞争的发生。 传送错误指示器，1 比特标志位。当置1 时表明在相关的传送分组中至少有一个 不可纠正的错误位。此标志应由传送层之外的实体置1 。当被置l 后，在错误被纠正 之前不能重置为o 。 有效负载起始指示器，1 比特标志位，用来指示传送流分组带有p e s 分组或p s i 数据时的情况。当传送流分组的有效负载带有p e s 分组数据时，该指示器具有以下特 性：1 表明传送流分组的有效负载将以p e s 分组的第一个字节开始；0 表明在传送流 的开始不是p e s 分组。当该指示器置为l 时，在所有传送流分组中有且仅有一个以p e s 分组开始。当传送流分组的有效负载带有p s i 数据时，该指示器具有以下性质：如果 传送流分组带有一个p s i 部分的第一个字节，该指示器应被置l ，表明传送流分组的第 一个字节带有指针字段( p o i n t e r e s f i e l d ) ：如果传送流分组不带有一个p s i 部分的第 一个字节，指示器的值被置o ，表明在有效负载中没有指针字段。空分组的该值应置 0 。对于只带有私用数据的传送流分组对此位的含义没有定义。 传送优先级，l 比特指示器，当被置为1 时表明相关的分组比其他具有相同p i d 但此位没有被置1 的分组有更高的优先级。传送机制可根据此位确定在一个原始流中 北京部电大学硕士学位论文 一d y b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 数据的优先级。根据不同的应用，此优先级字段的编码可以不考虑p i d ，或者仅在一 个p i d 内编码，此字段可能被通道特殊编码器或解码器修改。 p i d ，1 3 比特位字段，指示存储于分组有效负载中数据的类型，p i d 值0 x 0 0 0 0 为 节目关联表保留，而0 x 0 0 0 1 为条件访问表保留，p i d 值o x o o o o - o x o o o f 保留，o x l f f f 为空分组保留。 传输加密控制，2 位字段，用来指示传送流分组有效负载的加密模式。传送流分 组首部包括调整字段，不应被加密。在空分组时传输加密控制字段的值应置为“o o ”。 3 3m p e g 2 中的p s i o r b 所定义的数字视频广播中的业务信息主要包括两大部分，第一部分是m p e g 一2 定义的节目特定信息( p s i ) ；第二部分是d v b 标准定义的业务信息( s i ) 。m p e g 一2 中的 传送码流是根据i s o i e cd i s1 3 8 1 8 2 和i s 0 i e c1 3 8 1 8 3 协议定义的一种数据流， 其目的是为了在有可能发生严重错误的环境下进行一道或多道节目的编码数据的传 送和存储。这种错误表现为比特值错误或分组丢失。传送流的速率可以是变化的或固 定不变的。在任何情况下组成的原始流可以是变化的或固定不变，在这些情况下的语 法和语义限制是相同的。传送流速率由节目参考时钟( p c r ) 字段的位置和数值决定， 通常对于每个节目都有自己的p c r 字段。 在m p e g - 2 的t s 流中，可以包含多个节目，每个节目又可以包含多个基本码流， 基本码流和其他的控制数据等都被打成固定长度的包，每个包都有一个包识别符 p i d ( p a c k e ti d e n t i f i e r ) 。t s 中有关p i d 的信息及各p i d 之间的关系包含在节目专用 信息p s i 中( p r o g r a ms p e c i f i ci n f o r m a t i o n ) ，即m p e g 一2 中使用p s i 传送节目和p i d 的相互关系，节目的组成结构，各个包的作用和标识。m p e g - 2 中的p s i 信息采用的描 述机制是表( t a l b e ) 、段( s e c t i o n ) 、描述器( d e s c r i p t o r ) 。表是一个概念性的机制， 他只是对节目信息的一种结构性的描述，不是一种实际的语法描述方式；在实际使用 时，需要将他划成一个或多个段，这些段将按照一定的要求放入t s 流的包中。段是 一个m p e g - 2 的语法定义，用于将所有的p s i 表映射到t s 流的包中：用于标识段的主 要语法元素有，表标识( 用于表明段属于哪一个表) 、段长度、段序号( 表明本段属于 某一表中的什么位置，以便于在解码器恢复整个表) 、最后段序号( 指出最后一个段的 序号) 、版本号等。描述器有一公共的格式：( 标志、长度、数据) ，m p e g - 2 中的描述 器可以提供有关视频流、音频流、采用的语言、层次、系统时钟、显示参数、码率等 多方面的大量信息，这些信息对系统的运行、配置和参数设定有非常重要的作用。在 p l f f 中的c a 描述器用于提供节目元素的e c m 数据的位置，即相应e c m 的p i d 。而在c a t 中的c a 描述器则用于提供e 姗的信息。 1 3 北京邮电大学硕士学位论文d v b 数据广播中数据轮播与对象轮播的研究及实现 p s i 信息可以动态变化，在p s i 部分包含有版本号( v e r s i o nn u m b e r ) 和字前 下一个指示( c u r r e n tn e x ti n d i c a t o r ) ，指示解码在规定时刻转向下一版本信息。 m p e g - 2 解码器将使用p s i 信息来自动设置解码所需的各种参数。p s i 信息使用4 个表 来定义码流的结构；节目关联表( p a t ) 、节目映射表( p m t ) 、网络信息表( n i t ) 、条 件访闯表( c a t ) 。 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 ) ：节日关联表的p i d 是0 ，是p s i 信息的根，要查找信息时首先必须从节目关联表开始。表中列出了传送码流中所有节 日的p i d 所指出的相应的节目映射表( p r o g r a mm a pt a b l e ：p m t ) ，可根据节目p i d 找到相应的p m t 包。 节目映射表p m t ( p r o g r a mm a pt a b l e ) ： 节目映射表提供节目号码与组成它们的 原始流之间的映射，这种映射表是一个传送流中所有节目定义的集合。此表将在分组 中传送，其p i d 值是私自选择的。如果需要的话，可以使用多个p i d 值。在被插入到 传送流分组之前，此表将按一定语法分成一个或多个分段。 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 ) ：网络信息表是可选的，其内容 是私有的。如果存在，则它由具有同样p i d 值的传送流分组携带，称为n e t w o r kp i d ， n e t w o r kp i d 值由用户定义，并且当出现时，应在节目关联表中定义。p r o g r a m n u m b e r 为保留的o x 0 0 0 0 ，如果网络信息表存在，则应采取一个或多个私用分段的形式。 条件访问表c a t ( c o n d i t i o n a la c c e s st a b l e ) ：条件访问( c a ) 表提供一个或多 个c 系统。c a t 的p