（模式识别与智能系统专业论文）数字电视双向机顶盒中间件技术研究与实现.pdf

a b s t r a c t 摘要 随着数字技术的进步，数字化已成为传统媒体新的发展契机。各种数字多媒体披 术对模拟电视带来了极大的冲击，因此数字电视取代模拟电视将是未来的趋势。数字 电视的发展在我国还处于起步阶段，而数字电视中间件更是一片空白。数字电视中剐 件的作用是对数字电视基本业务提供支持，封装应用层a p i ，屏蔽硬件和操作系统细 节，为数字电视机顶盒的开发商提供了快速开发新业务的平台。三网融合是我国网络 的发展方向，而且传统的单向数字电视技术不能满足广大人民r 益增长的需求。因此 双向网络改造将会对数字电视的应用产生深远的影响，如出现了视频点播，时移电视 和电视商城等。这些应用的出现大大改变了数字电视的观看和消费方式。 本文在总结目前国内外各种数字电视中问件优缺点的基础上，提出了以浏览器为 核心的中日j 件架构，通过h t m l j a v a s c r i p 的方式来加快新业务的丌发。在底层接口方 面，为了方便移植，本文对中间件的底层接口函数作了相应的抽象与封装。并通过花 b r o a d c o m 公司的b c m 7 l l l 平台的移植说明了这套底层接口能满足数字电视的基本功 能需求。为了支持目前发展迅猛上述增值业务，本文中的中间件提供了相应的a p i 怯 口，方便进行二次开发。 除此之外，随着双向机顶盒的逐渐普及，本文还对数字电视机顶盒的p 2 p 应用， 提出了一个利用d s m _ c c 数据轮播技术来优化其p 2 p 应用的系统架构。此外，出于目 前大多数的双向数字电视机项盒都是基于d o c s i s1 0 i 1 标准，为了解决上下行不对 称而导致下载速度受限的问题，本文提出动态分块和多点下载的方法，以此提高数掘 传输的效率。 关键词：数字电视机顶盒中问件双向有线电视网p 2 pd o c s i s a b s t r a c t 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 l t e c h n o l o g y , d i g i t a l i z a t i o n i sb e c o m i n gt h eg r e a t o p p o r t u n i t yo fd e v e l o p m e n to fc o n v e n t i o n a lm e d i a t h ea d p e a r a n c eo fv a r yd i g i t a lm e d i a t e c h n o l o g yh a v ei m p a c t e dt h ea n a l o gt e l e v i s i o ng r e a t l y t h e r e f o r e ，i ti sat r e n dt h a td i g i t a l t e l e v i s i o nw i l lr e p l a c et h ea n a l o gt e l e s i v i o n h o w e v e r , t h ed e v e l o p m e n to fd i g i t a lt e l e v i s i o ni s i nt h es t a r t - u ps t a g ei nc h i n aa n da 1 8 0t h em i d d l e w a r et e c h n o l o g yo fd i g i 协lt e l e v i s i o n t h e f u n c t i o n so fm i d d l e w a r ea r es u p p o r tt h eb a s i cs e r v i c eo fd i g i t a lt e l e v i s i o n ，w r a pt h ea p l s w h i c ha r eu s e db yt h ea p p l i c a t i o n sa n da l s oc o v e rt h ed e t a i l so fh a r d w a r ea n do p e r a t i o n s y s t e m s n i em i d d l e w a r et e c h n o l o g yi sap l a t f o r mf o rt h es e t t o pb o xd e v e l o p e r st od e v e l o p t h ea d v a n c e ds e r v i c ep r o m p t l y mc o n f l u e n c eo fc a b l et e l e v i s i o nn e t w o r k t e l e p h o n e n e t w o r ka n dc o m p u t e rn e t w o r ki st h ef i n a ld e v e l o p m e n tt a r g e to fn e t w o r ki nc h i n a c o n s i d e r i n gt h ei n c r e a s i n gd e s i r eo fp e o p l e ，t h er e n o v a t i o no fd u a l w a yc a b l et e l e v i s i o n n e t w o r kw i l lh a v et r e m e n d o u si n f l u e n e et ot h ed i g i t a lt e l e v i s i o n w i t ht h eh e l po fd u a l w a v c a b l en e t w o r k ，i ti sp o s s i b l et or e a l i z et h ev i d e oo nd e m a n d t i m e s h i f tt e l e v i s i o na n t i t e l e v i s i o ns h o p p i n g t h o s es e r v i c e sw i l ig r e a t l yc h a n g et h ef u n c t i o no ft e l e v i s i o na n da l s t ) c h a n g et h ec o n s u m p t i o no f a u d i e n c e b a s e do nt h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fd i 船r e n tm i d d l e w a r eo ft e l e v i s i o n t h i s p a p e rp r o p o s e sam i d d l e w a r e w h i c hi sb a s e do nt h eb r o w s e r , t oa c c e l e r a t et h ed e v e l o p m e n to f n e ws e r v i c eb yu s i n gt h eh n “l j a v a s e r i p tt e c h n o l o g y i no r d e rt om a k ei te a s yt op o r tt ov a r y p l a t f o i t n s ，t h i sm i d d l e w a r ea b s t r a c t sa n dw r a p sas e to fp o r t i n gf u n c t i o n s t l l i sm i d d l e w a r e h a sb e e np o r t e dt ot h eb c m 7 1l lp l a t f o r m 。w h i c hi sp r o d u c e db yb r o a d c o mc o m p a n ya n di t w o r k sp e r f e c t b e s i d e s ，t h i sm i d d l e w a r ea l s op r o v i d et h ea p l sf o rt h en e w d u a l w a ys e r v i c e s a d d i t i o n a l l y , t h i sp a p e rp r o p o s e sap 2 ps e r v i c ef o rt h ed u a l w a yd i g i t a lt e l e v i s i o n w e r e s o r tt h ed s m c cd a t ac a r o u s e lt e c h n o l o g ya l o n gw i t ht h ed u a l w a yt e c h n o l o g yi nt h i sp 2 p s e r v i c et oo v e r c o m et h ed i s a d v a n t a g e so ft h es e t - t o pb o x e s m o r e o v e r , b e c a u s em o s to ft h e d u a l w a ys e t - t o pb o x e s 眦u s i n gt h ed o c s i s1 0 1 1 。w h i c hi saa s y m m e t r i cs y s t e m t h i sp 2 p a r c h i t e c t u r ea c c e l e r a t e st h et r a n s p o r ts p e e dt h r o u g hd y n a m i cp a r t i t i o na n dm u l t i a c c e s s m e c h a n i s m k e y w o r d s ：d i g i t a lt v , s e t - t o pb o x ，m i d d l e w a r e ，d u a l - w a yc a t vn e t w o r k ，p 2 ed o c s i s v 中国科学技术大学学位论文相关声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究 工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的 同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。 本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权， 即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和电子版，允许论文被查阅或借阅，可以将学位论文编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 作者签名：盈造 2d 口年芎月弓 日 第章绪论 1 1数字电视的发展 第1 章绪论 电视发展到今天，它的适用范围早己超越了广播娱乐界，广泛地扩展到文化教 育、科研管理、工矿企业、医疗卫生、公安交通、军事字航和人们日常生活的各个领 域。随着信息和知谚 时代的到来、信息和数字技术的飞跃发展，电视技术在历经了黑 白电视到彩色电视的革命性转变后，自然而然地进入了从模拟电视到数字电视的第： 次革命。 数字电视是数字化信息技术革命的产物。所谓数字电视，是将传统的摸拟电视信 号经过量化和编码转换成二进制数代表的数字式信号，然后进行各种功能的处理、传 输、存储和汜录，也可以用电子计算机进行处理、监测和控制。采用数字技术小仪他 各种电视设备获得比原有模拟式设备更高的技术性能，而且还具有模拟技术不能达纠 的新功能。 传统的模拟电视最大的缺点是：逐级放大的传输方式容易产生噪声，长距离传输 后信噪比恶化，图像清晰度受到严重损伤，图像对比度产生大的畸变。此外，模拟电 视还具有稳定性差、可靠性低、调整繁杂、不便集成、自动控制困难以及成本商昂等 缺点。 数字电视经过信息的数字化传输方式，提供更大的屏幕，更清晰的图像和c d 质筝： 的立体声音。同时，数字电视又是计算机化了的电视，它与计算机技术融为一体，数 字化地处理、传输、接收和显示信息。数字电视淘汰模拟电视，如同数字移动电话淘 汰模拟移动电话一样，电视终将进入数字时代。 我国数字电视技术的研究开发基本与国际先进国家保持同步“，但由于有关行业 标准尚未币式出台，同时由于数字电视节目源不足和家庭电视机换代周期较长等冈索 的制约，我国数字电视和模拟电视并存的过渡时间将持续到2 0 1 5 年。国家广电总局曾 在十五规划和2 0 1 0 年远景规划中提出：我国将在卫星和有线电视中采用国际通用的d v h 标准，在2 0 0 3 年完成具有我国自主知识产权的地面数字电视广播标准制定上作，并f 1 2 0 0 5 年全面推进地面数字电视广播。在目前模拟电视资源渐渐饱和的情况下，电视的 数字化对于电视厂商、广播电视业者来说更是一个难得的机遇。我国将在2 0 0 8 年全丽 推进数字高清晰度电视，2 0 1 0 年基本实现数字化，2 0 1 5 年停止模拟信号的播出。 第一章绪论 我国在未来的8 年中总共将有好几亿台的数字电视需求量，其中的大部分将是数 字电视( 或配上机顶盒“州”后能处理数字信号的模拟电视) 。此外，发展数字电视需要 发达的数字信息传输网络，这将大大促进全社会信息基础设施的建设，信息网络建设 的需求将稳固增加。 1 2中问件技术嘲 随着现代技术的进步，现在和未来的家庭、办公室中充斥着越束越多的设备年l l 系 统。为解决家电的协同和互操作问题产生了所谓的“信息家电”或“智能家电”等概 念。但由于诸如不同硬件平台、不同网络环境、不同数据库之间的相互操作，多种麻 用模式并存，系统效率过低，传输不可靠，开发周期过长，等等，这些问题如果单纯 依赖传统的系统软件或工具软件提供的功能己经不能满足要求，诸如此类的问题使人 们丌始关注中问件，就象j a v a 产生的最初起因是人们不满足于为各种不同的环境莺复 丌发功能相同的程序。伴随着分布式应用的迅猛发展，中间件这一新兴的软件领域l 悄然崛起。 1 2 1 数字电视中间件技术 与所有的中间件产品一样，数字电视中间件( m i d d l e w a r e ) 尚无统一的定义和标 准。美国“大联盟”a t s c 系统提出数字电视应用软件环境d a s e 标准：欧洲d v b 系 统提出多媒体家用平台删p m ”标准。美国s u n 公司f 在积极推广其j a v a 平台进 入电视、机项盒、有线电视领域，并提出基于j 2 m e ( j a v a2m i c r oe d i t i o n ) 的j a w l t va p i m 标准。 数字电视中间件指居于数字电视机顶盒内部实时操作系统与应用程序中自j 的软件 部分，它以应用程序接口a p i 的形式存在，整个a p i 集合被存储在机顶盒的闪存f l a s h 中。节目服务商将各种服务项目以应用程序的形式通过传输信道( 例如宽带多媒体数瓠： 网、有线电视网络) 发布( 例如电子节目指南e p g ) ，用户在电视机上通过机顶盒浏览。 应用程序通过调用机顶盒f l a s h 内的中倒件所包含的a p i ，执行应用程序，完成用户睛 求的功能。 中忙j 件的目的是使枧顶盒基本的和通用的功能以应用程序接口a p i 的形式提供给 机顶盒生产厂家，以实现数字电视交互式功能的标准化，同时使服务项目下载到用，一 终端机顶盒的数据量减小到最低限度。中问件产品一般由非节目提供商和机顶盒 厂家的第三方提供，对于使节目提供商制作节目和厂家生产机顶盒的进一步简化和丰，j 、 2 第一章绪论 准化都是非常有利的。 1 z 2 数字电视中间件技术的现状与发展前景 目前，国外成熟的数字电视中间件产品有o p e n t v 的e n 2 。l i b e r a t e 的r v n a v i g a t o rf o rd t v 、e n r e a e h 的e n r e a c h t vf o rd t v ，c a n e l + 的m e d i a h i g h w a y 和 i n t e l l i b y t e 的i be p g ，i bs im a n a g e r ，i bb r o w s e r 等，这些产品在市场上都占有 席之地，但其缺点是彼此都不兼容。 标准化组织已经认识到中自j 件产品兼容性差这个事实，但数字电视中间件尚无 个全球统一的标准，在上述三大数字电视标准中，都有相应的数字电视中间件标准。 其中有欧洲的d v b m h p ( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g m u l t i m e d i ah o m ep l a t f o r m ) 标准、美国o c a p ( o p e n c a b l ea p p l i c a t i o np l a t f o r m ) 标准和同本的a r i b 标准，其中 得到了广泛应用的是d v b ”“组织提出的基于3 a v a 虚拟机的m h p 中间件标准。 m h p 主要着眼于上层接口和业务应用。定义了数字电视机或机顶盒的整体结构、f 送协议、内容格式、j a v a 虚拟机和d v b ja p i s ，同时还定义了其安全性和各层的j j 能。 为了具有广泛的互操作性，m h p 能够满足多种不同内容的格式，如图形格式包括 p n g ，g i f ，j p e g ，m f e g 2 ( i ) 帧、m f e g 一1 2 音频、d v b 字幕、u t f - 8 ；码流格式包括 m p e g 一2 视频、m f e g 一1 2 音频、d v b 字幕、d v b 图文电视、驻留字符、下载字符、h 7 l m l ， 和x m l 等。其目的是允许多个不同厂家能够使用同一平台。同时使系统不同层次的远 营商能单独操纵整个运作。 i n 峙r 自m m h p| 篱舡l ： p p h c a u o n $ p l u g - i n a l 0 。均a 倒a 4 0 l c , 咻b ， l f t m r a n s 删p o a 。 钉铂m e 一饿司l p l 帕- hb r e s 俐睇9 s 图卜1m h p 中阃件的基本构架 m h p 的应用范围极广，d v b m h p 的最初设想就是要使m h p 覆盖家庭多媒体应用的乃 方面面，包括工作、学习、娱乐等，并且在m h p 的应用中，视频、音频、图像、木 地、远程、广播( 组播) 、点播等都综合应用，如： ( 1 ) 电子节目指南( e p g ) ：为用户提供一周的视频节目播放列表，可实现预订和 第一章绪论 浏览片断等功能。 i ，i ： b ! 叫i ! 羔| l 竺 ，- 2 ：矗 网同冈闰 【li j ”a t “吼 i r 了o s | l 磐卅w t r l 地i 图1 - 2m h p 中间件的详细架构 ( 2 ) 电视杂志：基于网站形式的i n t e r n e t 广播，与网站浏览类似。 ( 3 ) 交互式游戏：下载到本地存储器，出游戏提供商以付费方式或者免费方式定 期更薪。 ( 4 ) 股票交易：提供股市实时行情及历史资料下载，并可通过可靠安全的手段进 行在线交易。 ( 5 ) 远程教育：由丌发商提供远程教育平台，内容提供商( 通常为学校或其他教弁 机构) 以该平台作为载体，提供各种不同的远程教育内容。 以上仅是y d 4 p 应用中的极小部分，大量的应用还有待于不断地研究，m h p 的实现 有赖于多方面技术的支持，从节目的提供到数据的传输乃至用户终端的接收和交互， 都要有机地融合起来。 1 3论文的主要工作 本论文着眼于提出一个符合当前国内数字电视发展和业务需要的中间件架构，并 完成一个基本的实现。 论文的主要工作说明如下： ( 1 ) 移植层封装：通过分析机顶盒业务需求，对中划件的底层接口函数作了相应的 抽象与封装，从而方便中间件在各个硬件平台和操作系统平台间进行移植。 ( 2 ) 应用层接口：中间件采用基于浏览器的架构，向上层应用程序提供了两种应用 层调用接口，包括基于h t m l j a v a s c f i p t 的w e b 应用以及基于普通a p i 调用的 常规应用。w 曲方式的应用程序具有开发快，调试方便，容易部署等诸多优 4 第一章绪论 点r 可以根据业务需要在很短的时闻内开发出相应的软件。同时，为了兼容目 的的部分应用程序，本文的中问件同样也支持a p i 调用的歼发方式。 ( 3 ) 中i 日j 件的p 2 p 设计：为机顶盒设计一个p 2 p 应用的架构，并利用数字有线i u 视网络特有的广播信道来优化该p 2 p 架构。通过多点下载和动态分块策略来克 服有线电视网络上下行带宽不一致的问题。 ( 4 ) 中间件应用：为了验证以上中间件设计，本文在b r o a d c o m 的b c m 7 1 l l 机顶 盒上实现了上述中间件的设计方法。目前该中间件已用于国家发改委重大专坝 项目一一海南省有线数字电视双向网络改造示范平台。 1 4 论文的组织结构 本文的组织结构为：第一章绪论，概述数字电视机顶盒中问件的背景和本文所做 的主要工作；第二章介绍了数字电视的原理和各种数字电视中间件的优劣比较：第二 章介绍了本文提出的基于浏览器的中问件的详细设计，包括底层接口封装，应用层 a p i 和h t m l j a v a s c r i p t 的支持等；在第四章中，本文介绍了在机项盒上实现p 2 p 的技 术难点和解决方案：第五章介绍了b r o a d c o m 公司的b c m 7 1l l 平台，并在陔平台 二实 现了本文的中问件。最后，在第六章中总结了本文的工作和提出对未来工作的展望。 第二常中问件基车棘理 第2 章中间件基本原理 2 1数字电视广播系统的基本结构n 1 1 蔫焉= j 口“：鸯 二，叫僻! ! ? = ， ；l 嚣 啪：t i = 昏篙“”| “j “。= 。 豁，f 川 硝k 端，j 二 礼美彳二， i 、 l “0 一、 ”叫 7 旦墨塞菩垦回。盈 一叫* 弄器戛蔷矗l _ 比= 一， 这) _ 蝮奢霉瑟- - -、_ 、 j j嚣弹 四三 图2 - 1 数字电视广播系统的基本构造 从图2 一l 中可以看出，数字电视广播系统由以下几大部分组成，包括： ( 1 ) 节目源：数字电视的运营商从各种不同的源，比如本地电视、有线电视和i i 星电视等，获取节目内容。 ( 2 ) 压缩和编码组件( c o m p r e s s i o na n de n c o d i n g ) ：数字电视广播系统的中楸是 压缩系统，其任务是通过对节目源进行压缩，使内容信息的存储容量尽可能小，从mj 能使用少量的带宽向用户传递高质量的视频和音频。一个压缩系统包括编码器和多路 复用器。编码器用来对视频、音频和数据通道进行数字化、压缩和编码。信号被编 f 5 和压缩后，产生的m p e g 一2 流被送到多路复用器。复用器把加密信息，节目信息平 i m p e g 一2 流复用到一个数字流中。 ( 3 ) 调制( m o d u l a t i o n ) ：使用的调制技术依赖于运营条件和网络结构。三种主要 被采用的的数字调制技术是： q 心：对于电视运营商，q a m 是首选的调制方式，传输速率可达4 0 m b i t s s 。 q p s k ：常用于卫星环境或者有线电视系统的回传信道( r e t u r np a t h ) 。q p s k 对于电磁噪声比q a m 有更强的抵抗力，可以提高网络的鲁棒性，传输率约为 1 0 m b i t s s 。 6 第二章中间件摹本蟓理 c o f d m ：用于建筑密集区，欧洲基于地面广播主要采用该调制方案。 ( 4 ) 条件访问系统c a ( c o n d i t i o n a la c c e s s ) ： c a 系统的主要目的是控制用户对付费节目的访问，保护运营商的商业利益，c a 系 统为网络运营商提供了对用户观看内容和时间的控制。c a 可以被看作一个允许用户访 问数字服务的虚拟网关。 对特定服务的访问限定通过加密技术来实现，将信号变成不可读的格式束保护数 字服务。在用户的接收端，用数字机顶盒进行解密。机顶盒中通过加密解密芯片，接 收并解码被加密的数字传输流。安全处理器包含解密不同数字服务所需的密钥。用户 只能取得相关授权才能解码和访问特定的数字服务。通常，运营商对用户的授权以机 顶盒的智能卡的方式实现。 除了加密数字服务，c a 系统还与用户管理系统( s m s ) 连接，协同工作。目前国内广 泛使用的c a 系统有n d s 和永新同方两种。 ( 5 ) 用户管理系统( 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 系统处理用户数据库，并且向用户授权系统s a s 发送请求，其典型功能为： a ) 机顶盒和智能卡目录管理： b ) 用户跟踪： c ) 记帐和审核； d ) 帐单准备和格式化。 用户授权系统( s u b s c r i b e ra u t h o r i z a t i o ns y s t e m ) 将从s m s 送来的请求转化成 e i l l 。这些授权信息是由数字多路复用器发送到机顶盒的智能卡系统。 2 2 数宇电视d v b c 原理 m p e g 视频压缩m p e g 音频上k 缩 i，一 i t u 标准 m p e g 2 分组基本流( p e s ) p s l 表一 m p e g 2 传输流( t s l 一一一一一一一二一一一一一一一一一一一一 d v b 标准 数据链路 一一一一一一一一一一j 一一：一一 一r 1 ：十 d v b - p 1 q a m v s b q p s k 一一一一一一一一一= 一二二：二- ：- _ 二= 乙= = ：= ? = 一一一一一一一 图2 2m p e g - 2 传输流协议 7 第一帝中间件基本原理 有线数字电视的d v b c ( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g c a b l e ) 业务，主要依挠： 了m p e g - 2 “标准的图像压缩技术和d v b 标准的信道编码技术。在节目源部分采用了 i s o i e c1 3 8 1 8 2 ( m p e g 一2 ) 和d o l b ya c 一3 标准分别对视频和音频进行压缩，使其成为 码速较低的节目流，再将凡路这样的节目流经过变换、复用形成码速率较高的便丁住 输的传输流，然后通过信道编码调制设备进行传输。 2 2 1e s 、p e s 和t s 数字电视节目经过音频和视频压缩编码，生成基本流( e s ，e l e m e n t a r ys t r e a m ) 。 再经过分组化，生成分组基本流( p e s ，p a c k e te l e m e n t a r ys t r e a m ) 。一个p e s 流可以 由p e s 分组组成。每一个p e s 分组用来传送基本流的数据。p e s 分组不定长度一般刁i 超过6 4 k 字节，但允谗更长。p e s 分组的基本分组结构如图2 - 3 所示： p a 如 p e s- o p t i i m 剐： p a c k e t p sp e sp a c k e t d a mb m c o d e 耐 q e n 口t h 崦a 0 日l p r e f i x i p e $ p e s p e s s t u 们m g o n o m a t e p t i o n a l | 1 0 0 | s c r e m b l i n g p r 甜竹a l i g n m e n tc q 蛐t 7 f l a g s ：m e a a d ” f m k h , b m o fc o p y l i n d i c a t 。r f o x f f ) l e n g t h e s o s ma d d m o n a ip e s i计pts。 e s c r r a t e r i c k c o p y i n i 口 p e se x t e r u d n c r c 3 34 22 28 3 3 p e s p r o g r a m p s t o p e $ p e s ip r i v a t e h e a d e r b u f f e r i e x t l d e ”9 。” id a t af i e l ds e qc n t r k n q t h f i e l dd e t a i图2 3p e s 分组格式 其中，分组启动码前缀( p a c k e ts t a r tc o d ep r e f i x ) 字段和流标志符( s t r e a mi p ) 一起构成了p e s 分组的分组开始标志头。p e s 分组数据字节( p e sp a c k e td a t ab y t e s ) 字段负责携带p e s 分组的有效载荷。 多个e s 进行多路复用，形成了便于传输的的t s 流( t r a n s p o r ts t r e a m ) 。t s 流l l i 8 雪 第二常中间件皋奉煦删 t s 分组构成，它负责将上层的p e s 分组送到协议栈的下层进行传输。其分组结构如i 刮 2 - 4 ，各个字段的含义如表2 1 所示： ”置匡量三叵五圣囊回 4 288 一一一一一十一一 3 一一一一一一一二二：一， 1 522 243 3 幽2 4 t s 流分组结构 表2 1t s 包格式定义 9 第二章中问件皋奉原理 其中t s 分组头中的p i d 字段( p a c k e ti d ) ，用于对t s 流中的包数掘进行分类和拙 述，并且为用户端的解多路复用提供信息。t s 分组中有效负荷所传送的不同类型数掘 ( 视频、音频、特定数据、系统信息等) ，对应着不同的p i d 值，机顶盒对一路节目的 视频和音频内容的重建就是通过用p i d 字段联系起来的。 t s 分组是定长的，长度为1 8 8 个字节。因此p e s 分组必须经过切割，才能由若1 个t s 流分组进行传输。m p e g 一2 规范舰定，每一个t s 分组的有效负载中只能包含同 个p e s 分组的一部分连续数据：每一个p e s 分组由整数个t s 分组进行传输，最后一个 t s 分组的有效载荷若填不满1 8 8 字节，则用填充字段进行填充。 2 2 2p s i 信息 m p e g - 2 同时定义了节目特殊信息( p s l 。p r o g r a ms p e c i f i ci n f o r m a t i o n ) 。用于系 统的管理和给中间件的码流解码提供必要的信息。本中自j 件的d v b - c 基本业务支持主 要是对这些p s i 信息进行分析，并对节目进行组织，从而实现电视观看，音频收听等 基本业务。p s i 信息和p e s 分组一样，也被分割并封装在t s 分组中，一起构成t s 流并 进行传输。p s i 表由以下四种表组成：节目关联表( p r o g r a ma s s o c i a t i o nt a b l e ， p a t ) ：节日映射表( p r o g r a mm a pt a b l e ，p m t ) ：条件接收表( c o n d i t i o n a la c c e s s t a b l e ，c a t ) ：网络信息表( n e t w o r ki n f o r m a t i o nt a b l e ，n i t ) 。 p a t ( p r o g r a ma s s o c i a t i o nt a b l e ，节目关联表) p a t 表在传输流中是一个很重要的信息表。传输流的第一个有用的数据包很可能 就是p a t ，它指明了在这个流中，到底复用了多少个节目，即在这个传输流中包含了几 个节目。同时，它指出了对应于每一个节目的p m t 的传输包的p i d 。p a t 的p i d 固定 为o x 0 0 0 。 p 婀( p r o g r a mm a pt a b l e ，节目映射表) 和特定的节目相关，详细描述了节目中所包含的内容，例如：视频、音频、图 文、私有数据及其相应的授权控制信息e c m ( e n t i t l e m e n t c o n t r o lm e s s a g e ) 的位臀 ( 即其p i d 值) 等。并给出了节目中节目时钟参考( p r o g r a mc l o c kr e f e r e n c e ， p c r ) 的p i d 值。 当解码端对传输流解复用时，只要在传输流中搜索出携带节目关联表p a t 的传输 包。就可以在p a t 中找到流中包含有几个节目，以及每一个节目对应的节目存放 置分配表p 岍。再通过p m t ，获得对应于每一个节目的传输包的p i d 。当用户要收看 一个节目时，把这个节目对应得传输流数据包送入视频和音频解码端对节目的视频、 音频解码，再送入电视，终端用户就可以收看选定的节目了。 o 第二章中间件苹牟原理 c a t ( c o n d i t i o n a la c c e s st a b l e ，条件接收表) c a t 表给出了有条件接收系统授权管理信息e m m ( e n t i t l e m e n tm a n a g e m e n l m e s s a g e ) 的传送位置。 p p r - 懈何l t ，。ht a b l e ( p * d c n 吡裟p 附帅撇- h c d n d l n o n “ c c e s st b l e ( r o d 翻2 5p s i 表的笑联特性 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) n i t 表记录了运载t s 流的载体的物理参数。主要携带以下信息： 网络识别笱n e t w o r ki d ： 第二章中i 司件幕奉原理 网络名称； 各个传输流的传输系统参数； 以有线为例，有：频率、调制方式、f e c 外码、符号率、f e c 内码。 图2 - 5 表现了p s i 四个表的关联特性。 2 2 3 d v b c 的s i 信息 s i ( s e r v i c ei n f o r m a t i o n ，业务信息) 是指在m p e g - 2 的传送流中，插入某螳鹳 殊信息。这些信息占用某些特定的p i d 及t a b l e i d ( 表识别符) ，供解码器按p i d 提取 这些信息。这些信息的应用非常广泛，为解码器构成e p g ( 电子节目指南) 及频道自动搜 索提供各种各样的信息，还提供了其他网络的许多信息。 s i 信息表主要出以下几类表构成：业务群关联表( b o u q u e ta s s o c i a t i o nt a b l e ， b a t ) ；节目业务描述表( s e r v i c ed e s c r i p t i o nt a b l e ，s d t ) ：节目信息表( e v e n l n f o r m a t i o nt a b l e ，e i t ) ；运行状态表( r u n n i n gs t a t u st a b l e ，r s t ) ；时i b j 和闩j i | j 表( t i m ea n dd a t et a b l e ，t d t ) ；时间偏移表( t i m eo f f s e tt a b l e ，t o t ) 等。 b a t ( b o u q u e ta s s o c i a t i o nt a b l e ，业务群关联表) b a t 表是设计e p g 时一个非常重要的工具，它可以使e p g 按照某种分类特征对所提 供的所有节目随意分组。例如可以把不同网络的不同传送流中关于体育内容的节目纠i 织起来形成一个体育b o u q u e t 。在相应的b a t 表中将列出包含体育节目的所有传送流以 及每个传送流中所有关于体育内容的服务。 s d t ( s e r v i c ed e s c r i p t i o nt a b l e ，节日业务描述表) 节目业务( s e r v i c e ) 是指按时间顺序组织起来的一串节目序列的总和，一个节h 业务是在一个传送流中传送的。 节目业务描述表的每一个子表部对一个特定传输流中的节目业务进行了描述。这 些节目业务可以一部分是本身实际的传送流，也可以是其他传送流，这一点可以通过 t a b l e i d ( 表识别符) 进行识别。 节目业务描述表分成若干个节目业务描述段。一个节目业务描述表的所有数据段 都应在p i d 为o x 0 0 1 l 的传输包中进行传送。描述本身传送流( 即包含该节目业务表的 传送流) 的所有节目业务描述段的表识别符应为0 x 4 2 ，插述除本身传送流之外的传送 流的所有节目业务描述段应采用表识别符0 x 4 6 。 节目业务描述表提供如下的信息：属于哪一个节目业务群；节目业务的类型，如 p a l 、n t s c 、s e c a m 、调频广播、图文电视、准视频点播等；节目业务的提供者；可以 接受咳节目业务的国家和不可以接受改节目业务的国家；指向特定信息的链接信息； 1 2 第二牵中问件基本原理 实现准视频点播的指导信息：实现多画面的控制信息：指示使用的加密系统：给出= 爻 现交互式回传信道的电话号码；提供多语种的节目业务名称和广播者以及私有数据。 e i t ( e v e n ti n f o r m a t i o nt a b l e ，节目段信息表) 节目段( e v e n t ) 是指有开始时问和结束时间的一组基本数掘流，即一个具体时段 的电视节目，每个节目段属于一个节目业务。一个节目业务( 或一套电视节目) 出多 个时问相继的节目段构成，它相当于模拟电视中的一个电视频道。e i t 中提供了每个节 目业务中按时问顺序排列的节目段的信息，包括节目段的名称、起始时间以及持续时 1 日j 等。 r s t ( r u n n i n gs t a t u st a b l e ，运行状态表) r s t 给出一个事件的运行状态。当播出时间表改变，一个节目提前或延迟播出时， 可以通过运行状念表指示出来。 t 0 3 ( t i m ea n dd a t et a b l e ，时间和日期表) t d t 给出当酊的时涮u t c ( c o - o r d i n a t e du n i v e r s a lt i m e 协调世界时) 和f 1 剐 m j d ( m o d i f i e dj u l i a nd a y 修币儒略只) 。 t o t ( t i m eo f f s e tt a b l e ，时间偏移表) t 叽给出u t c 时间和本地时间之差。 与p e s 类似，p s i 和s i 中的每一种表都作为一个独立的码流，被装载在t s 流负载 中传输，并且所有的这些表在传输过程中，都将被封装在被称为s e c t i o n 的数掘坎 中。这些s i 业务信息表的s e c t i o n 通过使用某些特定的p i d ( 包识别符) 及t i d ( 表识 别符) ，来通知中问件提取相应的业务信息。这些业务信息为中间件生成电子节目指南 ( e p g ) 及频道自动搜索等操作提供了系统级的支持。各个s i 表的语法结构存在相似之 处，是因为它们都在i s o1 3 8 1 8 - i 所定义的p r i v a t es e c t i o n 上定义的。它们具有如 表2 2 所示的公共特征： d v b 前端系统每隔一定周期重复传送s i 的各个字表的信息，对于最高速率为 4 0 m b i t s s 的t s 流丽言，s i 信息的播发频率的最小间隔为2 5 毫秒。这样，对于新j | 机的用户，在很短的时恻内，就可以接收到s i ( 业务信息) 以及组成e p g ( 电子节目指出) 所需的各项数据。 第一章中问件基本原理 表2 - 2s 1 表语法结构 语法结构 说明长度 p r i v a t e _ s e c t i o n t a b l e i d s e c t i o ns y n t a xi n d i c a t o r r e s e r v e df u t u r eu s e r e s e r v e d s e c t i o n _ l e n g t h i f ( s e cs y n _ i n d i c a t o 产n 0 ) f o “i o ；i n ；i 抖) p r i v a t e _ d a t ab y t e ) e l s e t a b l ei de x t e n s i o n r e s e r v e d v e r s i o nn u m b e