DVBTS基本原理介绍PPT课件.ppt

.,1,DVB-TS基本原理介绍,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,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,DVB组织及DVB标准,核心内容：1、信源编码采用MPEG2视音频压缩方式；2、数据复用采用MPEG2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,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。,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。,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。,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。,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,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？,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4Mbps80Mbps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）,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,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,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,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,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,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,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。,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,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,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？,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,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；,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,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。,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,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,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),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,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,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 x00003Bit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。,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）,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,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TS