（信号与信息处理专业论文）数字电视机卡分离标准符合性测试系统的研究.pdf

c l a s s i f i e di n d e x ：t n 9 4 d i s s e r t a t i o nf o rt h em a s t e rd e g r e ei ne n g i n e e r i n g r e s e a r c ho fd i g i t a lt vc a s e p a r a t i o n s t a n d a r dc o n f o r m a n c e t e s ts y s t e m c a n d i d a t e ： s u p e r v i s o r ： a c a d e m i cd e g r e ea p p l i e df o r - s p e c i a l t y ： d a t eo fo r a le x a m i n a t i o n ： u n i v e r s i t y ： l o n gy u e w a n gm u k u n m a s t e ro f e n g i n e e r i n g s i g n a la n d i n f o r m a t i o np r o c e s s i n g m a r c h ，2 0 0 6 h a r b i nu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n d t e c h n o l o g y 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文数字电视“机卡分离 标准符合性测试系统，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士 学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部 分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承 担。 作者签名：氟妖 日期加口年多月7 日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 数字电视“机卡分离标准符合性测试系统系本人在哈尔滨理工大 学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果 归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本 人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔 滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的 全部或部分内容。 本学位论文属于 保密囱，在弓年解密后适用授权书。 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打) 作者签名： 舡跃 日期：w 。锌多月7 日 导师签名： 曼慕呻 日期：知口6 年；月， 日 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 数字电视机卡分离标准符合性测试系统的研究 摘要 “机卡分离 作为数字电视行业发展的重大技术政策，近年来得到了越 来越多的推广和应用。在国际上，新加坡s c m 系统公司已经分别对基于 p c m c i a 接口的欧洲d v b c i 标准和美国p o d 标准研究开发了测试系统， 但我国还没有一套完整的“机卡分离”测试系统出现。由于国外技术标准与 我国技术标准存在一定的差异性，s c m 公司的测试系统并不适合我国的具 体情况。 本文对国内外数字电视“机卡分离 的技术标准和测试情况做了充分的 分析和对比，仔细研究了我国数字电视接收机条件接收接口规范，并对此标 准的功能、层次关系、数据结构和通信协议进行了详细的论述。 根据“机卡分离 技术标准的特点，本文从协议测试和交互测试两个方 面来实现对测试标准中规定的所有参数的测试。其中，协议测试系统主要对 测试标准中的通信协议指标进行测试；交互测试系统主要对数字电视系统环 境、主观评价以及产品兼容性等指标进行测试。协议测试系统和交互测试系 统相互配合共同构成了整个“机卡分离”标准符合性测试系统。 数字电视“机卡分离 标准符合性测试系统的开发完成，可以配合信息 产业部即将颁布的数字电视接收机条件接收接口规范，为市场上的各类“机 卡分离”产品开展测试和质量检验工作，起到规范市场，引导消费者的作 用，进而促进我国数字电视产业的健康发展! 关键词数字电视；机卡分离；条件接收；测试 s e p a r a t i o nt e s ts y s t e mi nc h i n a b e c a u s eo ft h ed i f f e r e n c e sb e t w e e no v e r s e a sc a s t a n d a r d sa n do u r s ，f o r e i g ns t a n d a r d sd on o tc o m p l e t e l ys u i tt h ec o n c r e t es i t u a t i o ni n c h i n a t h i sp a p e rc o m p a r e st h ed t vc as e p a r a t i o np r a c t i c a ls t a n d a r d sa th o m ea n d a b r o a d ，a n a l y s e st h ed e v e l o p m e n to fc as e p a r a t i o nt e s ti n d u s t r y a n di td e s c r i b e s i n t e r f a c es p e c i f i c a t i o nf o rc o n d i t i o n a la c c e s so fd i g i t a lt e l e v i s i o nr e c e i v e r , a n d e l a b o r a t e st h e f u n c t i o n s ，l e v e l sr e l a t i o n ，d a t as t r u c t u r ea n dc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l o ft h es p e c i f i c a t i o n a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co ft h es p e c i f i c a t i o n ，t h i sp a p e rd i s c u s s e sc a s e p a r a t i o ns t a n d a r dc o n f o r m a n c et e s ts y s t e m ，i n c l u d i n gp r o t o c o lt e s ta n di n t e r a c t i v e t e s t p r o t o c o lt e s ts y s t e mm a i n l yt e s t sc o m m u n i c a t i o np r o t o c o lp a r a m e t e r s ，a n d i n t e r a c t i v et e s ts y s t e mm a i n l yt e s t ss y s t e me n v i r o n m e n t ，s u b j e c t i v ee v a l u a t i o na n d p r o d u c tc o m p a t i b i l i t y p r o t o c o lt e s ts y s t e ma n di n t e r a c t i v et e s ts y s t e mm a k eu po f t h e w h o l ed t vc as e p a r a t i o ns t a n d a r dc o n f o r m a n c et e s ts y s t e m t l l ec o m p l e t i o no fd t vc as e p a r a t i o ns t a n d a r dc o n f o r m a n c et e s ts y s t e m ， c o o p e r a t i n gw i t hi n t e r f a c es p e c i f i c a t i o nf o rc o n d i t i o n a la c c e s so fd i g i t a lt e l e v i s i o n r e c e i v e rw h i c hw i l lb ep u b l i s h e db ym i n i s t r yo fi n f o r m a t i o ni n d u s t r y , w i l ls u p p o r t t e s ta n dc h e c k o u ts e r v i c ef o rt h ec as e p a r a t i o np r o d u c t si nt h em a r k e t ，a n di tw i l l p l a ya na c t i v er o l eo fs t a n d a r d i z i n gt h em a r k e t ，c o n d u c tc o n s u m e r s ，a n dp r o m o t et h e d e v e l o p m e n to fc h i n e s ed t vi n d u s t r y i i 哈尔滨理t 大学t 学硕卜学位论文 k e y w o r d sd t v ；c as e p a r a t i o n ；c o n d i t i o n a la c c e s s ；t e s t i i i - 哈尔滨理丁大学t 学硕士学位论文 目录 摘要。i a b s t r a c t i i 第1 章绪论1 1 1 课题背景1 1 1 1 机卡分离产生的背景1 1 1 2 机卡分离的概念4 1 1 3 课题研究的意义5 1 2 国内外研究状况5 1 2 1 国外机卡分离进展情况5 1 2 2 国内机卡分离标准及进展情况6 1 3 课题的主要内容安排7 第2 章数字电视机卡分离通用接口协议9 2 1 传输流接口1 0 2 1 1 物理层1 0 2 1 2 传输层1 1 2 2 命令接口13 2 2 1 链路层1 3 2 2 2 传输层1 4 2 2 3 会话层1 9 2 2 4 应用层2 2 2 3 本章小结2 3 第3 章d t v - c i 机卡分离协议测试系统2 4 3 1 系统架构2 5 3 1 1 硬件架构2 6 3 1 2 软件架构2 6 3 2 测试系统的实际处理流程及结构2 8 3 3 测试系统测试流程说明3 0 3 4 本章小结3 3 第4 章d t v - c i 机卡分离交互测试系统3 4 哈尔滨理工大学工学硕。i ：学位论义 4 1 测试码流3 5 4 1 1 测试码流的制作3 5 4 1 2 测试码流的主要参数3 7 4 2 信道传输4 l 4 2 1 信道编码与调制4 l 4 2 2 临频道干扰4 2 4 2 3 传输信道主要参数4 5 4 3 本章小结4 7 结论4 8 附录4 9 参考文献5 2 攻读学位期间发表的学术论文5 5 致谢5 6 哈尔滨理丁大学工学硕士学位论文 1 1 课题背景 第1 章绪论 随着全球信息化、数字化和网络化的推进，全世界掀起了一场以数字化为 主导的新技术革命。数字化己成为广播电视发展的必然趋势，数字电视广播将 成为二十一世纪的主要音视频广播模式。各国政府纷纷制定数字电视发展规 划，我国有关政府部门也提出了我国数字电视广播的发展规划，按照国家广电 总局的规划，2 0 1 5 年我国电视将全面实现数字化，完成模拟向数字的过渡，停 止播出模拟信号。 数字电视系统是指电视节目从摄录、制作、播出、传输到接收、显示、 录放全部采用数字技术实现的电视系统幢1 。整个系统由前端系统、传输系统和 用户终端三大部分组成，数字电视系统结构图如图1 1 所示： 卫星 图1 1 数字电视系统结构图 f i g u r e l - 1d i g i t a lt vs y s t e ms t r u c t u r ed i a g r a m 数字电视系统框图如图1 2 所示：首先，在电视台对电视的图像和声音信 号进行数字压缩和复用处理，然后经数字调制后，形成数字电视信号，经过卫 星、地面无线广播或有线电缆等方式传输，在终端由数字电视接收后，通过数 字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像和声音钔随3 。 1 1 1 机卡分离产生的背景 在数字电视系统当中，电视台为了方便对用户进行授权控制和授权管理， 实现数据广播系统的有偿服务，将c a 系统( c o n d i t i o n a la c c e s s 条件接收) 贯穿 哈尔滨理工大学工学硕十学位论文 视频 节目制作基 代音频、视 l 复 频、标清、 视频编码 音频。 高清 、 用 信道编码 l 调制 m p e g l 音频编码l 器 q a m ，q p s k l ，f r d 一，、r r 、lt 模拟视频 斯宰祢 蚜l i v o d u r u i 、 ， 视频d a 、 解复用 l i - 0 l 瞒 数字音频 信道解码 h ，_ 解调 粤拟首j i 贝i 解码器 音频d ，a 数据 图1 - 2 数字电视系统框图 f i g u r e i 一2d i g i t a lt v s y s t e mb l o c kd i a g r a m 在整个数字电视系统当中。 条件接收系统是数字电视运营商用来控制订户( s u b s c r i b e r ) 对广播服务或者 节目进行接收的系统，即订户只能收看经过授权的广播服务或者节目。它是实 现个性化服务的关键。基本目的是在电视台电视系统中对用户进行授权控制及 授权管理，从而实现数据广播系统的有偿服务旧儿7 1 。条件接收系统与数字电视 系统关系如图1 3 所示： 图1 3 数字电视与条件接收系统关系图 f i g u r e l 一3r e l a t i o nd i a g r a mo fd i g i t a lt va n dc as y s t e m 由于条件接收系统功能上的特点，使得条件接收与接收设备之间必然存在 着一定的绑定关系，再加上各个地方的运营商所采用的条件接收系统不同，这 哈尔滨理工大学工学硕七学位论文 就导致在产业链分配上出现一定的制约和交叉，严重制约了我国数字电视行业 的发展脚田。 对于运营商来说，他们一方面要求c a 提供商提供条件接收运营技术平 台；另一方面要求制造商支持其指定的c a 平台，再把指定的接收机产品包销 给其网络覆盖下的消费者，通过条件接收业务向终端用户收取收视费。 对于消费者来说，如果想获得条件接收服务，必须从运营商那里购买某些 特定品种的接收机，才能得到相应运营商的服务。 对于c a 提供商则一面争取为更多的运营商提供业务平台；一面对需要支 持其c a 的制造商的每个产品逐一收取技术授权服务费； 对于制造商也只能同c a 提供商一样争取为更多的运营商提供产品，并且 为了适应不同运营商的要求去支持众多不同的c a 平台并分别缴纳授权费。我 国现阶段数字电视产业链关系如图1 - 4 所示： ! 节目制作 ： 传输 ： 终端 服务! i 内容提供商 有线电视运营商 l 用户 - ， k 、定制i 一k 。i 加密 、! 产品 孚木叮l 盐 c a 提供商i 叫终端制造商 图1 4 数字电视产业链多方关系图 f i g u r e1 - 4t h er e l a t i o nd i a g r a mo f t h ed i g i t a lt v i n d u s t r yc h a i n 从以上绑定关系的各个环节可以看出，运营商处于较为主动的地位，具有 选择或支配其它3 个环节的能力，c a 提供商也能够在同一市场中获得双份利 益，而终端设备制造商和消费者则相对比较被动，制造商的生产被束缚为一种 定制的方式，无法进行大规模生产，消费者也无权在市场上选择自己所需要 的、具有不同功能的终端产品n 0 。 而从另一角度看，各地运营商普遍采取定制包销的方式，无法激起大多数 消费者的自主消费意愿，盈利周期漫长，无法及时偿还制造商的债务，并承担 不适合自己的产品售后服务，很难进一步发展业务，一直处在赊欠方式营销， 也很难得到制造商的长期支持，从而形成生产和运营之间的一种恶性循环。 为了有效地构造水平市场、让数字电视业务运营和产品制造相互分离、最 哈尔滨理工大学t 学硕十学位论文 大限度的调动国内产业积极性，信息产业主管部门提出了“机卡分离 的技术 政策。 1 1 2 机卡分离的概念 所谓“机卡分离 是相对于机卡配对而言的，这里的“机 是指用于信号 还原的机顶盒或一体机，“卡是指含有条件接收、身份识别和计费系统并完 成对用户控制的用户卡。 “机卡分离”是将与运营商相关的条件接收部分从接收设备当中分离出 来，做成专门的条件接收卡，这样就使得接收设备与条件接收业务不存在任何 绑定关系，可以在全国通用，彻底解决了上述的业务绑定的问题。 “机卡分离 后的接收设备，只需要配合使用相应的条件接收卡和智能卡 就可以实现信号的授权、接收和还原，并输出给电视机显示出图像画面。“机 卡分离”后的接收设备的工作方式如图1 5 所示： 图1 5 “机膏分离”系统结构图 f i g u r e1 - 5c as e p a r a t i o ns y s t e ms t r u c t u r ed i a g r a m 4 - 音视频 卜c i 哈尔滨理工大学工学硕十学位论文 1 1 3 课题研究的意义 与国外完善的数字电视标准体系和产业发展现状相比，我国的数字电视产 业发展还处于初级阶段，数字电视标准制定工作也相对滞后，所以积极制定有 利于推进我国数字电视行业发展的“机卡分离标准，并研究开发出相应的测 试系统和测试设备，是我国数字电视未来发展的重要课题。 把机顶盒中的通用部分( 硬件) 独立出来，做成“机”，而把各地广电运 营商的条件接收部分做成“卡 ，这种“机就可以被各个运营商所通用，而 价值含量不高的卡留在地方运营商和条件接收提供商手中。这不仅可以降低数 字电视机顶盒的生产成本，而且更有利于构造水平市场、最大限度的调动国内 产业的积极性1 。 机卡分离的技术政策，为机顶盒制造商和一体机制造商解决了规模生产的 外部瓶颈，给用户带来实惠，疏通了广电运营商、家电企业和c a 厂商之间的 产业链关系，有效地支持规模化的数字电视终端产品的产业化，推动技术进 步，发挥行业的技术竞争优势，带动数字电视产业的发展，这也是解决数字电 视产业发展瓶颈的重要措施。 在这样的背景下，为了确保数字电视“机卡分离”技术政策顺利有效地推 行下去，市场上的“机卡分离 产品具有统一的通用接口，并能达到互联互通 的要求，从而切实保护消费者的利益，数字电视“机卡分离标准制定和标准 符合性测试工作具有重要的实践意义1 1 2 国内外研究状况 1 2 1 国外机卡分离进展情况 从目前国外数字电视“机卡分离”的发展状况看，国际上最为流行的是欧 洲的d v b c i ( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g c o m m o ni n t e r f a c e ) 技术标准和美国的 p o d ( p o i n to fd e p l o y m e n t ) 技术标准。 由于数字电视在传输方式的不同，在传输体制下划分的运营方式对“机卡 分离”的应用存在一定的差异。 在地面传输方面，通常采用免费方式，运营商收入主要来自广告。由于没 有c a 技术体制的约束，接收机有统一的传输接收规范。 而在卫星和有线数字电视方面，由于运营商采用了不同的c a 系统迸行节 目加密，为了让用户可以接收到不同运营商的节目，而逐渐采用了“机卡分 哈尔滨理工大学工学硕十学位论文 离”方式，使得开放的机顶盒终端发展十分迅速，并逐渐形成“水平 的商业 模式。 在2 0 0 0 年，美国o p e nc a b l e ( 有线电视实验室) 组织公布了基于 p c m c i a ( 国际个人计算机记忆卡协会) 接口的p o d “机卡分离”的协议草 案。在2 0 0 2 年底美国消费电子协会( c e a ) 与有线电视工业协会( s c t e ) 达 成共识，不仅约定了“机卡分离”的方式( 美国采用基于p c m c i a 的p o d 接 口) ，而且约定了统一中间件和数字信号接口等互连互操作要求。并在2 0 0 3 年 又由美国联邦通信委员会( f c c ) 定为强制性标准。 美国的p o d 方案还在双向交互和增值业务方面有更多的考虑，它内部不 仅实现了同回传通道交互的功能，还通过中间件的标准化工作，实现了可以覆 盖多数的交互业务需求u 剁。另外，美国作为媒体内容的超级大国，还制定了 “机卡分离 的拷贝保护机制的标准，并在p o d 模块当中包括了这个部分。 相比之下，虽然欧洲在1 9 9 6 年就发布了基于p c m c i a 接口的d v b c i 协 议的标准草案，但由于欧洲的有线数字电视发展相对较慢，双向改造普及率不 如美国，但其d v b 组织标准化的工作相对超前，在d v b c i 方式的“机卡分 离”技术体系基础上，欧洲采用了增强原有协议功能，扩展其原有技术体系来 实现扩展功能、回传交互和增值业务等功能的思路。在d v b c i 的技术体系里 面，就分别地定义了框架l ，框架2 和框架3 三个层次，框架1 作为实现基本 业务的功能，而框架2 ，3 作为扩展，支持增值业务和功能的扩展引。 欧洲现阶段虽然没有定义诸如拷贝保护的具体实现方式，但在其扩展技术 体系的规划当中，预留了实现的空间。另外，在以色歹0 的r u n c o m 公司，就 按照这个思路，实现了针对地面数字电视回传业务功能的扩展模块，包括了 d v b r c t ( 欧洲数字广播地面回传通道) 和8 0 2 1 6 的回传模块。在德国，出 现了专门接收地面数字电视信号，将m p e g 2 传输流输入到卫星机项盒中的 d v b t 扩展功能模块。 在亚洲“机卡分离 方面，韩国已经采用了北美的p o d 接口标准，但在 安全保护方面不能与p o d 模块直接替换。印度即将采用欧洲d v b c i 标准的 规范。日本全国具有统一的c a ，所以采用了i s o7 8 1 6s m a r tc a r d ( 智能卡) 的接口。 1 2 2 国内机卡分离标准及进展情况 为了推动我国数字电视行业的发展，打破地方各级市场的垄断，让老百姓 欣赏到丰富多彩的电视节目，信息产业部出台了“机卡分离 的重大技术政 哈尔滨理工大学t 学硕七学位论文 策，国内众多电视厂商都纷纷响应。国内先后出现了三种“机卡分离 方案： 分别是基于p c m c i a 接口的d c i 方案、基于u s b 2 0 接口的u t i 方案和基 于i s o 7 8 1 6 接口的智能卡方案。 p c m c i a 接口的“机卡分离”方案比较成熟，也是世界上应用最为广泛的 方案，首先被广大电视企业所看好，并于2 0 0 4 年6 月由深圳国微技术有限公 司牵头，自发组织成立了以p c m c i a 为物理接口的d t v - c i “机卡分离标准 工作组，开始了机卡分离的标准制定工作。经过一年的时间于2 0 0 5 年6 月2 0 日完成了数字电视接收机条件接收接口规范第1 1 部分：d t v - c i 技术规 范和数字电视接收机条件接收接口规范第1 2 部分：d t v - c i 测试规范 两个标准的起草工作，并已完成公示，择期公布。 在标准的研究制定过程中，工作组中的各个厂家均依照标准相继进行了相 关产品的研究开发。目前，国内基于p c m c i a 的d t v - c i 方案已经完成芯片设 计、机顶盒、一体机和条件接收卡的量产，完成了永新、爱迪德、中视联、算 通4 种c a 系统的移植。并正在深圳等城市进行网络试验，初步具备规模化生 产的条件n 引。 基于u s b 2 0 接口的u t i “机卡分离 方案是我国首次提出的“机卡分 离 方案。在2 0 0 3 年8 月，由清华大学牵头成立了u t i “机卡分离”标准工 作组，工作组成员包括数字电视整机厂商、机顶盒厂商、c a 厂商和芯片厂 商。u t i 标准工作组制定的数字电视及多媒体设备通用传送接口技术规范 和数字电视及多媒体设备通用传送接口测试规范最终稿尚未完成。 现阶段u t i 方案的机顶盒样机、一体机样机和u t i 卡已经研制完成，并 且u t i 方案的机顶盒已在河北省唐山有线电视网进行试验阻引。 基i s o 7 8 1 6 接口的智能卡方案是最早出现的“机卡分离”解决方案，但 由于此方案的解决办法是通过为c a 厂商提供统一的软件接口，来实现“机卡 分离”的方案，这就涉及到与众多c a 厂商之间协调的问题，所以至今方案推 行进展不是很顺利。智能卡方案标准工作组由上海交大牵头，标准制定情况如 下：数字电视接收机机卡分离智能卡接口技术规范已经制定完成； 数字 电视接收机机卡分离智能卡接口测试规范文本正在制定中n 6 。 1 3 课题的主要内容安排 本文数字电视“机卡分离”标准符合性测试系统主要内容安排如下： 1 介绍了数字电视“机卡分离标准符合性测试系统的研究背景和意义， 然后分析和对比国内外数字电视“机卡分离”的现状和标准进展情况； 8 - 图2 - 1 “机卡分离”系统示意图 f i g u r e 2 1i l l u s t r a t i o no f t h ec as e p a r a t i o ns y s t e m 数字电视“机卡分离”通用接口( c o m m o ni n t e r f a c e ) 包括两个部分： 传输流接口和命令接口。 两个接口都采用层次化结构，使得整体接口设计、实现更加容易。传输流接 口实现双向传送m p e g 2 包，包括8 位并行输入、8 位并行输出、控制信号、 时钟；命令接口负责模块和主机之间的通信，包括8 位双向数据总线、控制信 号、地址信号，如图2 2 所示。 层次化结构中，高层实现相同，但是低层实现可以不同。所有接口在连续 传送包的同步字节之间的平均数据传输速率应至少达到5 8 m b s ，最小字节传 送时钟周期为1 1 l n s 。两个接口都支持双向传输，且命令接口每个方向的数据 传输速率至少达到3 5 m b s 。 _ 目自目自= e 目= = ! = 目目= ! = ! = e ! = = = = ! = ! ! = = = = ! ! = = = = = = 2 。5 5 一 d t v - c i 接口 图2 2 典型c a 模块结构d t v c i 卡接i ：1 图 f i g u r e 2 2t y p i c a lc am o d u l e a r c h i t e c t u r es h o w i n gt h ep o s i t i o no ft h ed t v - c ic a r di n t e r f a c e 2 1 传输流接口 从上图2 2 可以看出，传输流接口实现传输流的双向传输功能。模块处理 主机选定的业务，返回解扰过的传送包，其他未选定的包不变，如果模块不具 备解扰主机选定业务的能力，则将传输流直接返回。传输流接口层次如图2 - 3 所示。 图2 - 3 传输流接口层次图 f i g u r e 2 3t r a n s p o r ts t e a m i n t e r f a c el a y e r s 2 1 1 物理层 物理层支持传输流接口的双向逻辑连接，在模块处理输入的传送包时，会 哈尔滨理工大学工学硕上学位论文 引入一个延迟，延迟受下面公式最大延迟变量的限制： t m d v m a x = ( n t m c l k i ) + ( 2 n t m c l k 0 ) 式中：当n - - 0 时，t m d v m a x 耋l m s ； t m d v 一模块延迟变量； n 一相邻输入传送包间的间隙数； t m c l k i 一输入数据时钟周期； t m c l k 0 - - 输出数据时钟周期。 1 1 个间隙定义为当m i v a l 处于非激活状态时的一个m c l k i 上升沿； 2 强烈建议所有主机输出连续的传送包； 3 只有实现少于3 个c i 插槽时，主机才能输出不连续的t s 包； 4 内部的包间隙可能变化； 物理层还应支持与模块之间的连接和断开操作。主机支持多模块连接，一 旦和模块建立连接，主机向模块发出一个低级别的初始化序列。该初始化序列 将确认模块是否为通用接口条件接收模块。如果初始化成功，主机通过把模块 增加到主机的传输流路径中来建立传输流连接。在此过程中如果有部分传输流 数据丢失也是可以接受的。同时在命令接口建立传输层连接，以进行应用层初 始化和常规的应用层通信心幢刳。 一旦和模块的连接断开，主机将从传输流数据路径中去除模块，并且终止 此命令接口连接。 2 1 2 传输层 在传输流接口上没有链路层。以连续的m p e g 2t s 包形式传送数据，在 t s 包内部及之间可能会有间隙。 传输层和m p e g 2 系统的传输层相同，打包结构如图2 4 所示。数据以 m p e g 2 传送包的形式传送。如果包未加扰，模块按原样返回。如果包是加扰 的并且属于选定的业务，而且模块也能够允许接收此业务，那么模块将返回对 应的已解扰的包，并把传输加扰控制标志( t r a n s p o r t _ s c r a m b l i n g _ c o n t r 0 1 ) 设为 “0 0 ”。 如果是在已打包的基本码流( p e s ) 级别上加扰，模块按照同样的方式在 同样的条件下工作，返回对应的解扰后的p e s 包，并将p e s 加扰控制标志 ( p e ss c r a m b l i n g 设为“00”，基本码流包结构如图25所示。_controlf l a g ) 图2 4 传输流打包结构 f i g u r e 2 4t r a n s p o r ts t r e a mp a c k a g e a r c h i t e c t u r e 图2 - 5p e s 流包结构 f i g u r e 2 5p e ss t r e a mp a c k a g e a r c h i t e c t u r e 1 2 哈尔滨理工犬学丁学硕士学位论文 2 2 命令接口 命令接口负责模块和主机之间的通信。支持同一个主机处理多个模块、支 持主机和模块之间会话、对象扩展。层次结构如图2 - 6 所示： 应用层 资源 用户接口 i c a l 系统 i 可选扩展 会话层 通用传输子层 p c 卡传输子层 p c 卡链路层 p c 膏物理层 图2 - 6 命令接口层次 f i g u r e 2 6c o m m a n di n t e r f a c el a y e r s 在标准中主要规定了通用传输层协议和会话层协议，将不同“机卡分离 模块卡接口物理细节屏蔽，主机可实现与不同“机卡分离”模块卡按照同样的 软件接口进行通信，实现“机卡分离”。 2 2 1 链路层 命令接口的链路层完成两项工作。将传输协议数据单元( t p d u ) 分成块 是为了在物理层有限的缓冲区上传输协议数据单元t p d u ，并在接收端将t p d u 重新组合。它可以把几个传输连接同时复接到一个链路连接上去。它通过把所 有想在链路上传输的块交织起来的方式来实现复接。物理层传输机制是可靠 的，即保持数据的正确顺序、既不丢失又不重复。 在物理连接即插入模块或上电、读取c i s ( 卡信息结构) 、配置模块工作模 式之后，将自动建立链路层，不需要其他外在过程。主机和模块在接口上协商 的缓存区大小决定链路协议数据单元( l p d u ) 的大小。每个l p d u 总的大小不 超出协商的缓冲区大小，由2 个字节的头文件和多个t p d u 块组成。头的第一个 字节是t p d u 块的传输连接标志。第二个字节的第一个位包括更多最后标志， 如果为1 表示其后至少还有多于一个t p d u 块，如果为0 表是这是该传输连接的 哈尔滨理t 大学工学硕上学位论文 最后( 或仅有) 的t p d u 块。第二个字节的其他位全为保留位，应设为o 。图2 7 描述了这种情况： 传输连接i d m 几o t p d u 块 图2 7 链路协议数据单元的布局 f i g u r e 2 7l a y o u to f l i n kp r o t o c a ld a t au n i t 每个t p d u 以一个新的l p d u 开始，即l p d u 若载有传输连接上的先前 的t p d u 的最后块，则不能同时载有下一个t p d u 的第一个块。如果在多个 传输连接中都有t p d u 要发送，链路层将轮流发送每个t p d u 的块，这样带宽 将合理地分配到所有传输连接上乜3 。 2 2 2 传输层 命令接口传输层在链路层之上工作，传输协议总是假定链路层可靠，即数 据按照j 下确的顺序传送，并不存在数据丢失或重复现象。 传输协议采用命令一响应的形式进行。主机采用命令传输协议数据单元 ct p d u 的形式向模块发送命令，等待模块采用响应传输协议数据单元 rt p d u 形式进行响应。模块不能主动发起通信过程，必须等待主机先发送对 象。传输协议数据单元结构如下图2 8 、2 - 9 所示： 主机的ct p d u 只包含一个传输协议对象。模块的rt p d u 可以有一个 或两个传输协议对象。rt p d u 的单个对象、或者两个对象中的后一个总是 t - s b 对象。 1 传输协议对象 c r e a t etc ：建立传输连接。它由主机发起，包含所建立连接的传输连接 标志： ctcr e p l y ：是目标模块对c r e a t etc 的响应，含有所建立连接的传输 连接标志； d e l e t etc ：删除已存在的传输连接。含有要删除的传输连接的传输连接 标志。它可以由主机或模块发起。如果由模块发起，则以对主机的查询或数据 哈尔滨理工大学t 学硕士学位论文 。c - t p d u 、 、 ， 单个c t p d u l _ c - t p d u _ t a gl e n g t h e l d c - i d d a t a 。 c t p d u、 、， i 等价的c i m - c 却d 峨1 锄啦删t _ c - 1 d d a m l t p d u 链 。 c - t p d u 。 l _ c t p d u _ t a gl e n g t 矗_ 届e l d c - i d d a t a 2 图2 - 8c t p d u 链机制示意图 f i g u r e 2 - 8i l l u s t r a t i o no f t h ec h a i n i n gm e c h a n i s mw i t hc 翼d u 单个r t p d u 等价的r t p d u 链 图2 - 9r - t p d u 链机制示意图 f i g u r e 2 9i l l u s t r a t i o no f t h ec h a i n i n gm e c h a n i s mw i t h 唧d u 的响应来实现； dtcr e p l y ：是对d e l e t etc 的响应。在某些情况下，该响应可能不 能到达接收目标方，因此d e l e t etc 对象有个相关的超时值( t i m eo u t ) 。如果 在响应到达目标前时间超时，所有在接收到响应后应采取的动作都可以进行； r e q u e s ttc ：请求主机产生一个新的传输连接。它由存在传输连接的模 块发出。它以对主机的查询或数据做出响应的方式实现； n e wtc ：是对r e q u e s ttc 的响应。它在和r e q u e s tt c 对象同样的 哈尔滨理工大学1 = 学硕士学位论文 传输连接上传输，载有新的连接的传输连接标志。n e wtc 之后紧跟着新连 接的c r e a t etc 对象，用来建立合适的传输连接； tce r r o r ：用来告知错误信息，并含有1 字节的错误代码来描述错误信 息。在本版本中，仅仅用来作为对r e q u e s ttc 的响应，表示没有可用的传输 连接； ts b ：作为对主机所有对象的响应，可以附加在其他协议对象之后，也 可以单独发送。它长度为1 字节，表示模块是否有数据要发送； tr c v ：由主机发送，要求将模块需要发送的数据( 由模块的前一个 ts b 对象指示) 返回到主机； td a t am o r e 、td a t al a s t 含有主机、模块之间的数据，可以包含在 ct p d u 或rt p d u 中。对模块来说，它们仅仅作为对主机请求的响应来传 送。td a t am o r e 在由于外部对数据大小限制的情况下，需要对上层的协议数 据单元p d u 拆分成多个块时使用。它表示在此之后至少有1 个上层p d u 的块 需要传送。td a t al a s t 表示这是上层p d u 的最后一个或者唯一的块。 2 传输协议图2 1 0 、2 1 1 描述了主机、模块之间连接建立和断开的状态变化 过程图，每个状态变化根据导致该变化的事件来标志，如果这个变化同时导致 需要发送新的对象，则用带方框的文字来进行表示。表2 1 、表2 2 分别给出 了主机传输连接状态下期望收到的对象和模块传输连接状态下期望收到的对 象。 如果模块想建立另一个传输连接，它应发送r e q u e s ttc 作为对主机数据 或查询的响应。如果满足条件，主机将以包含新的连接的传输连接标志的 n e wtc 作为响应，并在其后紧跟c r e a t etc 对象以建立连接。如果主机由 于所有的传输连接标志正在使用而不能满足需求，它将以包含合适的错误代码 的tce r r o r 作为响应。 图2 1 2 给出了产生和使用传输连接的对象转移序列的情况。 在下图2 1 2 中，假定模块刚刚被插入到主机中并建立了物理连接( d t v - c i 卡初始化等) 。主机发送c r e a t etc 以建立传输连接1 ( 如果已经插入其他模 块，这将是更大的数) 。模块马上以ctc r e p l y 作为对传输连接1 的响应，并 表示没有数据需要发送。主机用td a t al a s t 发送一些数据，模块以t _ s b 响应 表示没有数据需要发送。稍后主机以空的t对模块查询，模块以 响应，表示模块需建立一个新的传_o输at连a接la，strequest tc 同时利用附加的t _ s b 对象指示模块在连接1 上没有数据要发送。 哈尔滨理_ t 火学t 学硕l 学位论文 超时 发送c r e a t etc 主机删除请求 发送查询对象 图2 1 0 传输协议的士机端状态转移图 f i g u r e 2 10s t a t et r a n s i t i o nd i a g r a mf o rt h eh o s ts i d eo ft h et r a n s p o r