DVB-TS基本原理介绍ppt课件.ppt

1 DVB TS基本原理介绍 2 数字电视基础传输流结构PSI SI基础节目复用 节目分析PCR原理 3 DVB组织及DVB标准 DVB DigitalVideoBroadcasting 组织成立于1993年 其前身是有欧洲的主要广播业者 消费电子制造商及行业监管机构于1991年联合成立的ELG EuropeLaunchingGroup ATSC AdvancedTelevisionSystemCommittee 数字电视广播 标准应用于美国 加拿大 韩国 墨西哥 阿根廷这些国家 除此之外大多数国家和地区都使用DVB 数字视频广播 数字电视广播标准 ISDB 集成服务数字广播 数字电视广播标准用于日本 ISDB基于DVB 增加了日本要求的额外服务 各种标准的主要区别在于RF调制机制和音 视频服务的定义 DVB的宗旨是要设计一个通用的数字电视系统 在此系统内的各种传输方式之间的转换有最简单的方式 尽可能的增加通用性 DVB标准提供了一套完整的 适用于不同媒介的数字电视系统规范 其中大部分获得了相关标准化组织的批准成为欧洲标准 DVB传输系统标准主要由DVB S DVB C DVB T三部分组成 分别描述卫星数字电视广播 有组数字电视广播和地面数字电视广播我国的卫星数字电视广播系统信道编码与调制规范GY T17700 1999基本上采用了DVB S 有线数字电视广播系统信道编码与调制规范则GY T170 2001基本上采用了DVB C 4 DVB组织及DVB标准 核心内容 1 信源编码采用MPEG 2视音频压缩方式 2 数据复用采用MPEG 2传输 TS 复用方式 3 采用公共的系统服务信息 SI 描述广播节目 4 信道的第一级信道编码采用RS前向纠错码 5 调制及其它附属的信道编码方式由不同的传媒来确定 6 使用通用的加扰算法及CA接口 5 DVB网络组织结构 DVB网络的树状结构 层次从高到低分别为Network网络 TransportStream传输流 Service服务 Component组件 6 DVB网络组织结构 Network网络 每个区域性的TS流集合都可以称作一个网络 如亚洲一号卫星网络 CANAL 网络 DVB系统中每个正式的网络都有一个全球唯一的标识 在NIT表中的Network id字段描述 7 DVB网络组织结构 TransportStream传输流 就是数字比特流 承载服务的通道 传输到用户时一个流即对应一个频点 一个网络中可以有多个流 一个流中可以有多个数字电视服务 8 DVB网络组织结构 Service服务 业务的载体 是面向用户的最小单位 类似模拟电视中 频道 的概念 但范围要更广 比如中央一台就是一个数字电视服务 服务有很多类型 数字电视 数字广播 Loader服务 数据广播服务等 9 DVB网络组织结构 Component组件 最底层的基本流 如一路视频 音频 或一路数据广播 10 DVB网络组织结构 问题 如何在一个传输流中传输多个Service 接收方如何正确识别同一流中不同Service的Component 11 MPEG组织及标准 MPEG MovingPictureExpertGroup 运动图像专家组 该组织成于1988年 专门研究运动图像及其伴音的编解码 存储 传输等 该组织制定的很多标准成为现在国际通用的标准 MPEG标准 MPEG 1视频 NTSC 352X240X30 PAL 352X288X25 音频 2声道速率 1 5Mbps应用领域 VCDMPEG 2视频 352X240到1920X1080 四级五配置11种模式 音频 支持5 1声道和7 1声道等多种模式速率 从4Mbps 80Mbps应用领域 数字电视 HDTV DVDMPEG 4专门针对多媒体应用的图像编码标准MPEG 7基于内容表示的标准 应用于多媒体信息的搜索 过滤 组织和处理 还未完成 12 MPEG组织及标准 Part1 System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Part2 Video视频编解码方法Part3 Audio音频编解码方法Part4 Compliance一致性测试 用于检测一个码流是否符合MPEG 2Part5 Software描述了一二三部分的软件实现方法 13 MPEG组织及标准 Part6 DSM CC DigitalStorageMediaCommandandControl 数字存储媒体命令与控制Part7 MPEG 2AAC MPEG 2AdvanceAudioCoding 多声道声音编码算法标准Part8 10 bitVideoExtension采样精度为10bit的图像编码标准 已废弃 Part9 Extensionforrealtimeinterfaceforsystemdecoders系统解码器实时接口扩展标准Part10 ConformanceExtensionsforDSM CCDSM CC一致性扩展测试 14 定义了分组传输的协议定义了编码器和解码器同步的方法定义了数据流复用和解复用的方法为条件接收提供了加扰的可能性 MPEG 2的系统层 15 MPEG 2的系统层 缩略语 TS传输流TransportStreamPCR节目参考时钟ProgramRefrenceClockPSI节目专用信息ProgramSpecialInfomationSI业务信息ServiceInfomationPID包标志PacketIDES基本流ElementaryStreamPES打包基本流PacketElementaryStreamVPESVideoPacketElementaryStreamAPESAudioPacketElementaryStreamPAT节目关联表说明码流中节目数及其PMTPIDPMT节目映像表说明节目基本流及其PIDSDT服务描述表存放节目名称和节目提供者CAT条件访问表加密流的控制信息NIT网络信息表 16 MPEG 2的系统层定义了两种码流结构 PS ProgramStream 节目数据流针对错误少的环境 例如交互式多媒体分组长度可变一般比较长TS TransportStream 传输流针对易发生错误的环境将多个独立时间基点的多道节目合成单独的数据流 属于同一套节目的各个PES分组具有相同的时间基点 长度188个字节 MPEG 2的系统层 17 数字电视基础传输流结构PSI SI基础节目复用 节目分析PCR原理 18 TS流的基本概念 传输流TransportStream 通常称为一路码流 是最基本的传输实现 数据最终以码流的方式输出 码流部分其实就是DVB协议的最底层 类似于TCP IP协议的数据链路层 这一层关心的是数据打包 数据帧结构和传输 而不关心负载是什么 码流在传输过程中还有能量分散 卷积交织 FEC等信道编码过程 码流中最基本的单位是188字节的包 Packet 又称为分组 前4BYTE是包头 后184为负载 PS 有的包大小为204字节 那是因为在原来的188字节后加了16字节的前向纠错 R S编码 需要进行转换处理时可以直接裁剪掉 19 码流中包的传输 包是信息的最小单位 包的类型由包中的负载决定 该包有可能是视频 辅助信息 或者是填充的空包 码流的速率称为码率 单位是bit s 因此可以计算出一个100M的码流文件在码流发生器上以38M码率发送时 持续时间是 100M BYTE 8 38M 21 05秒码流传输采用时分复用方法 也就是说在一个时间点内只有一种类型的数据包正在传送 视频包 音频包 空包 SI包 视频包 空包 SI包 T 码流中数据包的传送 时间轴 20 码流中包的传输 PES TP分组 PMT分组 CAT分组 21 PSI SI 码流中包的传输 视频包 音频包 空包 SI包 视频包 空包 SI包 22 视频包 音频包 空包 SI包 视频包 空包 PSI包 码流中包的传输 问题 视频包 音频包 空包 SI包等全部在TS流中传输 那么接收方如何识别哪些是音频 哪些是视频呢 23 TS流的包结构 因为实际的传输过程中总会产生误码 因此在TS包的188字节后增加16字节的前向纠错码 RS编码 这样就形成了204字节的TS包 188字节 为了区分不同的TS包 从188字节的包中划分出4个字节作为包头 用于描述相应TS包所负载的内容及其它一些属性 因此一个TS包 不论是188字节还是204字节 其真正用于传输数据的有效部分实际只有184字节 而实际应用中我们还须再将这184字节再细分为两部分 适应字段 有效负载 适应字段 有效负载 24 TS流的包结构 包头数据结构 4bytes 同步字节 8bit 固定为0 x47 用于标识一个TS包的开始传输错误指示 1bit 当传输过程中本TS包出现错误时 本位被置1有效负载起始指示1bit 当本TS包是某PES某分段的开始时 本位被置1传输优先级 1bit包标志PID 13bit 0 x0000表示本TS包内的有效负载为PAT表0 x1FFF表示本TS包为空包 传输加扰控制 2bit 00未加扰10偶加扰11奇加扰适应字段控制 2bit 第1bit表示适应字段 第2bit表示有效负载11表示都有 01表示只有有效负载 连续计数器 4bit 第1个PID为0 x21的TS包的计数器为0000 第2个PID为0 x21的TS包的计数器为0010 第3个PID为0 x21的TS包的计数器为0011 25 TS流的包结构 188字节 适应字段 有效负载 8bit 同步字节 0 x47 包头数据结构 传输错误指示 有效负载起始标识 传输优先级 13bit PID 包标志 当本TS包为某PES或PSI的起启时该位为1 加扰控制 适应字段控制 连续计数器 26 TS流的包结构 包头数据结构 PID 包标志 用于标识该TS包所携带数据的类型 27 TS流的包结构 例 下图为一个完整的TS包的数据 试分析该TS的包头结构 28 TS流的包结构 包头数据结构 PID 包标志 用于标识该TS包所携带数据的类型 通过此表 接收方能识别出一部分的TS包 但对视频TS包 音视TS包等还是无法识别 29 数字电视基础传输流结构PSI SI基础节目复用 节目分析PCR原理 30 PSI信息 SI信息 SIServiceInformation服务信息 因为MPEG 2主要用于传输节目 对于数字电视的服务性应用来说还不够完善 因此DVB对MPEG 2协议进行了扩展 增加了一些描述性的表 包括 SDT BAT EIT TDT TOT RST ST TSDT DIT SIT 并且增加了一个子表的类型为Other 表示其他传输流中的信息 可以作为Other使用的有SDT NIT EIT PSIProgramSpecificInformation节目特殊信息 是MPEG 2协议中定义的用来描述节目结构的信息 包括PAT PMT CAT NIT四个表 PAT和PMT表用来指出码流中视音频的路径 CAT用来指定码流的加扰EMM信息和其他相关CA信息 NIT表用来描绘本TS流的通道信息 PSI信息 节目路径 SI信息 服务附加描述 31 面向服务来看SI和PSI信息 节目1 中央一台 节目2 凤凰卫视 节目3 探索频道 节目4 广东体育 我们有4个节目要传送到用户家里 该怎么做呢 这些节目要有明确的结构 以便用户可以很方便的找到 或者可以快速确定是否有节目 因此首先需要一个索引 索引应该尽可能的小 以便减小传输中的错误发生几率和接收器可以尽快的确认是否存在节目 索引 因为索引必须很简洁 不能放下每个节目的信息 所以每个节目都需要各自单独的部分来给自己服务 比如存放视音频的路径 ECM信息等 节目信息1 节目信息2 节目信息3 节目信息4 然后就是对加密节目的支持了 总得有个东西来放CA信息吧 CA信息 另外需要一个信息来描述整个通道 TS流的名称 传输方式 有几个节目等等等等 通道信息 现在可以比较完美的提供电视服务了 MPEG 2协议已经完成了任务 看到数字电视 这些信息就是 PAT 节目关联表ProgramAssociationtablePMT 节目映射表ProgramMaptableCAT 条件接收表ConditionalAccesstableNIT 网络信息表NetworkInformationtable PMT 1 PMT 2 PMT 3 PMT 4 PAT CAT NIT 但是光能看电视可还不够 数字电视不仅仅让观众看电视 还应该是一个业务平台 可以提供给用户更丰富的服务 因此在MPEG 2的基础上 DVB中增加了一些信息 服务描述1 DVB中扩展了Program节目的概念 称为服务Service 服务不仅仅包含原来的数字电视服务 还可以包含附加业务 虽然目前来说附加业务的应用也不多 但至少为将来提供了一个比较完善的框架 既然是叫服务了 就要有对每个服务的描述 比如服务名称 服务提供商 服务类型 服务状态等等 用户能看到最直接的服务信息就是服务名称了 也就是节目名称 比如 中央一台 服务描述2 服务描述3 服务描述4 刚才说的Bouquet还没有地方来表示呢 于是需要一个Bouquet的整体描述 业务群 然后就是EPG了 EPG的信息量比较大 需要单独放在一个地方 有了EPG也就得有个终端的时间和头端同步的方法 找个地方放时间和日期 时间信息 EPG信息 看看这些信息分别是什么表吧 SDT 服务描述表ServiceDescriptorTableBAT 业务群关联表BouquetAssociationTableEIT 事件信息表EventInformationTableTDT 时间日期表TimeandDataTableTOT 时间偏移表TimeOffsetTable EIT TDT TOT BAT SDT 32 PSI ProgramSpecificInformation 节目特殊信息 PAT ProgramAssociationTable 节目关联表PMT ProgramMapTable 节目映射表CAT ConditionalAccessTable 条件接受表NIT NetworkInformationTable 网络信息表SI ServiceInformation 服务信息 SDT ServiceDescriptorTable 服务描述表BAT BouquetAssociationTable 业务群映射表EIT EventInformationTable 事件信息表TDT TimeandDataTable 时间日期表TOT TimeOffsetTable 时间日期表另外还有一些传输使用的表 比较不常见 RST运行状态表ST填充表TSDT流描述表DIT中断信息表SIT选择信息表 PSI信息 SI信息 33 PAT Header 节目1信息 节目2信息 节目n信息 CRC 32 2BYTE节目号 0 x0001 13BitPMT PID 0 x0023 3Bit无效位 4BYTE PAT段的结构 段头 节目信息 循环 CRC32 注意 MPEG 2协议中规定 如果码流中有NIT表 则在PAT的第一个节目 也就是上图节目1信息中应该用来表示NIT 则节目1信息的4BYTE结构应该是 节目号0 x0000 3Bit无效位 NIT PID0 x0010 PAT表 PSI信息 SI信息 用于指示本TS流中节目个数及相应节目的PMT表的PID 34 PMT段的结构 段头 节目描述符区 组件信息 组件描述符 循环 CRC32 PMT Header 组件1信息 组件2信息 组件n信息 CRC 32 组件描述符区域 节目描述符区域 组件类型 2 MPEG 2Vedio 13Bit组件PID 0 x0069 PCR PID 3Bit无效位 4BYTE 组件类型 指节目基本流的类型 有MPEG 2视频 MPEG 2音频 MPEG 1视频 DSM CC等多种类型 PSI信息 SI信息 PMT表 用于指示相应节目的组成 Component 35 PSI信息 SI信息 PMT表 用于指示相应节目的组成 Component 试分析下图所示的PMT 并指出该PMT表的对应节目的节目号是 PCR PID是 及该节目由几个基本流构成 每个基本流的PID是 02MPEG 2视频E021PID为0 x21F005描述子长度为502视频流描述子03视频流描述子长度9A485F视频描述子内容 36 PSI信息 SI信息 SDT表 用于描述服务的名称和服务提供商 SDT Header 服务1信息 服务2信息 服务n信息 CRC 32 2BYTE服务号 0 x0001 6Bit无效位 1BitEIT时间表标志 服务描述符区 1BitEIT当前后续标志 3Bit服务运行状态 1Bit加扰免费标志 12Bit描述符区域长度 如果值为1说明此服务有对应的EIT时间表 Schedule 如果值为1说明此服务有对应的EIT当前后续表 Present Follow 表示此服务的当前运行状态 比如正在运行0 x3 running 表示此服务是加扰的还是免费的 如果是1则为加扰服务 此服务的描述符区域长度 5BYTE 服务名称放在哪里 描述符区域中一般都有一个Service Descriptor描述符 指明了所描述服务的类型 服务提供商 和服务名称 2BYTE原始网络号 37 数字电视基础传输流结构PSI SI基础节目复用 节目分析PCR原理 38 一路