数字电视广播原理与应用-11

1、数字电视机顶盒数字电视机顶盒11.1数字电视广播系统中的业务信息（数字电视广播系统中的业务信息（SI SI）11.2电子节目指南（电子节目指南（EPGEPG）11.3 数字电视接收设备不仅包含了解调，信数字电视接收设备不仅包含了解调，信道解码，解复用和信源解码等数字电视的核道解码，解复用和信源解码等数字电视的核心技术，还要具有条件接收控制，交互操作，心技术，还要具有条件接收控制，交互操作，增值业务服务和多媒体用户数据处理等功能，增值业务服务和多媒体用户数据处理等功能，因此，数字电视接收设备是一个比较复杂的因此，数字电视接收设备是一个比较复杂的系统。系统。 数字电视接收设备可以分为数字电视接数字

2、电视接收设备可以分为数字电视接收机，数字电视机顶盒及电视显示器三大类。收机，数字电视机顶盒及电视显示器三大类。 机顶盒的概念从广义上说是以电视机为机顶盒的概念从广义上说是以电视机为显示终端的信息接收和处理设备，目前在市显示终端的信息接收和处理设备，目前在市场上有接收数字电视的机顶盒和接入场上有接收数字电视的机顶盒和接入InternetInternet的的WebTVWebTV机顶盒。机顶盒。 根据信号传输介质的不同，数字电视机根据信号传输介质的不同，数字电视机顶盒可分为：数字卫星电视机顶盒、数字地顶盒可分为：数字卫星电视机顶盒、数字地面电视机顶盒和数字有线电视机顶盒。下面面电视机顶盒和数字有线电

3、视机顶盒。下面主要介绍数字有线电视机顶盒。主要介绍数字有线电视机顶盒。 数字有线电视机顶盒不仅可以接收数字数字有线电视机顶盒不仅可以接收数字有线电视广播信号和模拟有线电视广播信号，有线电视广播信号和模拟有线电视广播信号，还可以进行数据广播，还可以进行数据广播，InternetInternet接入，视频接入，视频点播及点播及IPIP电话等业务。电话等业务。 普及型机顶盒主要功能为：支持基本的普及型机顶盒主要功能为：支持基本的数字视音频和数字音频广播接收，条件接收数字视音频和数字音频广播接收，条件接收系统，基本电子节目指南以及软件在线更新系统，基本电子节目指南以及软件在线更新等功能。等功能。 11

4、.1.1数字电视机顶盒类型数字电视机顶盒类型 机顶盒包括硬件和软件两部分。机顶盒包括硬件和软件两部分。 硬件系统提供数字电视机顶盒的硬件平硬件系统提供数字电视机顶盒的硬件平台，实现电视信号的接收和视音频的解码。台，实现电视信号的接收和视音频的解码。软件系统提供操作界面的实现、数据广播业软件系统提供操作界面的实现、数据广播业务的实现，以及机顶盒和务的实现，以及机顶盒和InternetInternet的互联等。的互联等。 有线电视机顶盒系统构成如图有线电视机顶盒系统构成如图11-111-1所示。所示。 11.1.2有线电视机顶盒结构有线电视机顶盒结构 机顶盒由高频头调谐器、解调器、信源机顶盒由高频

5、头调谐器、解调器、信源解复用器、解复用器、MPEG-2MPEG-2解码器、视频处理器、音解码器、视频处理器、音频频D/AD/A、嵌入式、嵌入式CPUCPU系统和外围接口、条件接系统和外围接口、条件接收模块等组成。具有交互功能的机顶盒则需收模块等组成。具有交互功能的机顶盒则需要回传通道。要回传通道。 1. 1.硬件系统硬件系统 在数字电视技术中，软件技术占有重要在数字电视技术中，软件技术占有重要的位置。除了视音频的解码由硬件实现外，的位置。除了视音频的解码由硬件实现外，包括电视内容的重现、操作界面的实现、数包括电视内容的重现、操作界面的实现、数据广播业务的实现，直至机顶盒和个人计算据广播业务的实

6、现，直至机顶盒和个人计算机的互联以及和机的互联以及和InternetInternet的互联都需要由软的互联都需要由软件来实现。数字机顶盒软件系统结构如图件来实现。数字机顶盒软件系统结构如图11-11-2 2所示。所示。 2. 2. 数字电视机顶盒软件系统数字电视机顶盒软件系统可见软件系统结构将其分为四层：可见软件系统结构将其分为四层： 在数字电视广播上，不仅能够实现传统在数字电视广播上，不仅能够实现传统的电视广播业务，还可以衍生出多种增值业的电视广播业务，还可以衍生出多种增值业务，如付费电视、视频点播和网上游戏等。务，如付费电视、视频点播和网上游戏等。 为了确保这些新业务的实现，不仅需要为了确

7、保这些新业务的实现，不仅需要有一个安全可控的综合管理业务平台，更重有一个安全可控的综合管理业务平台，更重要的是要有一个安全、开放的条件接收要的是要有一个安全、开放的条件接收（conditional accessconditional access）系统，简称为）系统，简称为CACA系系统。统。 11.1.3数字电视广播数字电视广播CA系统基本构成系统基本构成 CA CA系统包括系统管理，网络技术，加解系统包括系统管理，网络技术，加解扰技术，加解密技术，复用技术，调制技术，扰技术，加解密技术，复用技术，调制技术，机顶盒技术及智能卡技术等，是一个综合的机顶盒技术及智能卡技术等，是一个综合的系统。系

8、统。CACA系统同时也涉及用户管理、节目管系统同时也涉及用户管理、节目管理、收费管理等数据库方面的应用技术。理、收费管理等数据库方面的应用技术。 数字电视广播中的数字电视广播中的CACA系统结构如图系统结构如图11-311-3所示。所示。 CA CA系统采用多重密钥传送机制将控制字系统采用多重密钥传送机制将控制字安全地传送到经过授权的客户端。安全地传送到经过授权的客户端。 主要对用户和智能卡进行管理，包括管主要对用户和智能卡进行管理，包括管理和编辑用户信息，所有客户端的地址号、理和编辑用户信息，所有客户端的地址号、智能卡号、证书和用户设备信息，同时还处智能卡号、证书和用户设备信息，同时还处理用

9、户的节目预定信息、用户授权信息、财理用户的节目预定信息、用户授权信息、财务信息等，并将这些信息转换成务信息等，并将这些信息转换成EMMEMM信息。信息。 1. 1.用户管理系统用户管理系统加扰（加扰（ScrambleScramble）是）是CACA系统的重要组成部分。系统的重要组成部分。 2. 2.加扰加扰3.3.控制字（控制字（CWCW）发生器）发生器4. 4.业务密钥（业务密钥（SKSK）5. 5.个人分配密钥个人分配密钥 (PDK)(PDK)6. 6.授权控制信息发生器授权控制信息发生器(ECMG)(ECMG)7. 7.授权管理信息发生器授权管理信息发生器(EMMG)(EMMG)8. 8

10、.解扰过程解扰过程 在数字电视广播中，在网络中采用同一在数字电视广播中，在网络中采用同一种条件接收系统是不符合开放的市场需要的。种条件接收系统是不符合开放的市场需要的。为了使网络中的为了使网络中的CACA系统具有良好的开放性，系统具有良好的开放性，DVBDVB组织制定了两大类组织制定了两大类CACA工作模式：一类是同工作模式：一类是同密（密（SimulcryptSimulcrypt）工作模式，主要规定了条）工作模式，主要规定了条件接收系统和件接收系统和MPEG-2MPEG-2压缩、复用系统之间的压缩、复用系统之间的接口规范；另一类是多密（接口规范；另一类是多密（MulticryptMultic

11、rypt）工）工作模式，规定了机顶盒与作模式，规定了机顶盒与CACA模块之间的接口，模块之间的接口，即通用接口（即通用接口（Common InterfaceCommon Interface）。）。 11.1.4同密和多密模式同密和多密模式 DVB DVB对此规定了通用的加扰算法。支持同对此规定了通用的加扰算法。支持同密标准的密标准的CACA系统结构如图系统结构如图11-411-4所示。所示。 1. 1.同密模式（同密模式（SimulcryptSimulcrypt）机卡分离机顶盒框图如图机卡分离机顶盒框图如图11-511-5所示。所示。 2. 2. 多密模式多密模式1. 1.数字电视广播系统模式

12、数字电视广播系统模式 数字电视广播系统的定义主要包括：地数字电视广播系统的定义主要包括：地面广播、有线电视广播和卫星广播系统。一面广播、有线电视广播和卫星广播系统。一个典型的数字电视广播系统框图如图个典型的数字电视广播系统框图如图11-611-6所所示。示。 其中，复用流定义为：将一路或多路业其中，复用流定义为：将一路或多路业务的所有数据合成一路物理通道内的一个码务的所有数据合成一路物理通道内的一个码流。流。 11.2.1数字电视广播系统中的业务信息数字电视广播系统中的业务信息定义定义 网络定义为：可以传送一组网络定义为：可以传送一组MPEG-2MPEG-2传送传送流（流（TSTS）的一个传输

13、系统。例如：某个有线）的一个传输系统。例如：某个有线电视系统中的所有数字频道。电视系统中的所有数字频道。 业务信息定义为：业务信息定义为： 用于描述传送系统、用于描述传送系统、业务内容和广播数据流的计划业务内容和广播数据流的计划/ /时间表等的数时间表等的数据。它包括据。它包括MPEG-2MPEG-2的的PSIPSI信息及独立定义的扩信息及独立定义的扩展部分。展部分。 为了便于编码控制，在数字电视广播的为了便于编码控制，在数字电视广播的业务信息中把所传送的业务分为业务群、业业务信息中把所传送的业务分为业务群、业务、节目、事件和组件。其定义为务、节目、事件和组件。其定义为 业务群（业务群（bou

14、quetbouquet）：业务群是由同一业）：业务群是由同一业务提供商在市场中提供的一系列业务的集合。务提供商在市场中提供的一系列业务的集合。 业务业务(service) (service) ：是在广播者的控制下：是在广播者的控制下按照时间表分步广播的一系列节目的集合。按照时间表分步广播的一系列节目的集合。2. 2.业务群结构业务群结构 节目（节目（programmeprogramme）：是由广播者提供的）：是由广播者提供的一个或多个连续的事件的集合。例如：新闻一个或多个连续的事件的集合。例如：新闻广播，娱乐广播。广播，娱乐广播。 事件（事件（eventevent）：是由一组给定了起始时）：是

15、由一组给定了起始时间和结束时间、属于同一业务的组件的集合。间和结束时间、属于同一业务的组件的集合。例如：一场足球比赛的半场、新闻快报或娱例如：一场足球比赛的半场、新闻快报或娱乐表演的一部分。乐表演的一部分。 组件组件(Component)(Component)：是共同构成事件的一：是共同构成事件的一个或多个实体。例如：视频、音频、图文等。个或多个实体。例如：视频、音频、图文等。 数字视频广播中的业务信息包括两大部数字视频广播中的业务信息包括两大部分：第一部分是由分：第一部分是由MPEG-2MPEG-2定义的节目特定信定义的节目特定信息（息（PSIPSI）；第二部分是由）；第二部分是由SISI标

16、准定义的业务标准定义的业务信息。业务信息的总体框图如图信息。业务信息的总体框图如图11-711-7所示。所示。 11.2.2业务信息（业务信息（SI）的总体结构）的总体结构 在在MPEG-2MPEG-2系统标准中定义了节目特定信系统标准中定义了节目特定信息（息（Program specific informationProgram specific information，PSIPSI），），PSIPSI信息主要由以下几种类型的表构成。信息主要由以下几种类型的表构成。11.2.3MPEG-2定义的节目特定信息定义的节目特定信息（PSI） 而在实际数字电视广播的应用中，业务而在实际数字电视广播的

17、应用中，业务信息不仅要提供现行复用流的信息，还需要信息不仅要提供现行复用流的信息，还需要提供其他复用流中的业务和事件信息。提供其他复用流中的业务和事件信息。 11.2.4SI标准定义的业务信息标准定义的业务信息 SI SI标准定义了这些信息的编码。标准定义了这些信息的编码。SISI标准标准定义的业务信息主要由以下九个表构成：定义的业务信息主要由以下九个表构成： 1.1.业务群关联表（业务群关联表（Bouquet Association Bouquet Association TableTable，BATBAT） 2.2.业务描述表（业务描述表（Service Description Servi

18、ce Description TableTable，SDTSDT） 3.3.事件信息表（事件信息表（Event Information Event Information TableTable，EITEIT） 4. 4.运行状态表（运行状态表（Running Status TableRunning Status Table，RSTRST） 5.5.时间和日期表（时间和日期表（Time and Date TableTime and Date Table，TDTTDT） 6.6.时间偏移表（时间偏移表（Time Offset TableTime Offset Table，TOTTOT） 7. 7.

19、填充表填充表(Stuffing Table(Stuffing Table，ST) ST) 8. 8.选择信息表（选择信息表（Selection Information Selection Information TableTable，SITSIT） 9.9.间断信息表（间断信息表（Discontinuity Discontinuity Information TableInformation Table，DITDIT） 在在SISI信息中，表（信息中，表（tabletable）是一种概念性）是一种概念性的机制，它是对业务信息的一种结构性的描的机制，它是对业务信息的一种结构性的描述。在实际应用中

20、各种业务信息表被分成一述。在实际应用中各种业务信息表被分成一个或若干个段表示，然后插入到个或若干个段表示，然后插入到TSTS包中。包中。 11.2.5业务信息表的传输业务信息表的传输1. 1. 段（段（SectionSection）2. 2.段到传送包（段到传送包（TSTS）的映射）的映射3.3.包识别符（包识别符（PIDPID） 表表11-111-1列出了用于传送业务信息段的列出了用于传送业务信息段的TSTS包的包的PIDPID值。值。 4. SI4. SI信息的重复传送及加扰规定信息的重复传送及加扰规定 1. 1.描述符可能应用的位置描述符可能应用的位置 表表11-211-2列出了列出了S

21、ISI标准中定义的主要描述标准中定义的主要描述符，其中，符，其中，* *表示该描述符最有可能插入在该表示该描述符最有可能插入在该表中。标签（表中。标签（descriptor_tagdescriptor_tag）是一个）是一个8 8位字位字段，用于标识不同的描述符。段，用于标识不同的描述符。 11.2.6描述符（描述符（descriptor） 组件（组件（ComponentComponent）是构成事件的基本单）是构成事件的基本单元，组件描述符用于标识组件流如视频、音元，组件描述符用于标识组件流如视频、音频或数据的类型，以及对基本流的描述。频或数据的类型，以及对基本流的描述。 2. 2.组件描述

22、符组件描述符 组件描述符中主要包括以下参数。组件描述符中主要包括以下参数。 流内容（流内容（stream_contentstream_content）：由）：由4 4比特位比特位表示，给出了码流的类型。例如，当该值为表示，给出了码流的类型。例如，当该值为1 1时表示该码流是视频，为时表示该码流是视频，为2 2时表示该码流为音时表示该码流为音频，为频，为3 3时表示该码流为数据。见表时表示该码流为数据。见表11-611-6。 组件类型（组件类型（component_typecomponent_type）：由）：由8 8比特比特位表示，给出视频、音频或数据组件的类型。位表示，给出视频、音频或数据组

23、件的类型。见表见表11-311-3。 内容描述符的目的是为事件提供清楚的内容描述符的目的是为事件提供清楚的信息描述，主要包括以下参数。信息描述，主要包括以下参数。 一级节目内容分类一级节目内容分类content_nibble_level_1content_nibble_level_1：它由：它由4 4比特位表示。比特位表示。 二级节目内容分类二级节目内容分类content_nibble_level_2content_nibble_level_2：它由：它由4 4比特位表示，比特位表示，给出了每个大类中的小类。如表给出了每个大类中的小类。如表11-411-4所示。所示。3.3.内容描述符内容描述

24、符 有线传输系统描述符描述了有线电视传有线传输系统描述符描述了有线电视传输系统的有关信息，主要包括以下参数。输系统的有关信息，主要包括以下参数。 频率（频率（frequencyfrequency）：由）：由3232比特位表示，比特位表示，以以MHzMHz为单位给出频率的值。为单位给出频率的值。4. 4.有线传送系统描述符有线传送系统描述符 前向纠错外码（前向纠错外码（FEC_outerFEC_outer）：由）：由4 4比特比特位表示，给出了有线电视传输系统中信道编位表示，给出了有线电视传输系统中信道编码的前向纠错外码编码方案。当该值为码的前向纠错外码编码方案。当该值为00010001时表示无

25、时表示无FECFEC外码、当为外码、当为00100010时表示时表示FECFEC外码外码为：为：RSRS（204/188204/188）。）。 调制方式（调制方式（modulationmodulation）：由）：由8 8比特位表比特位表示，给出了有线电视传送系统的调制方式。示，给出了有线电视传送系统的调制方式。如表如表11-511-5所示。所示。 符号率（符号率（symbol_ratesymbol_rate）：由）：由2828比特位表比特位表示，给出了系统传输符号率的值，单位为示，给出了系统传输符号率的值，单位为Msymbol/sMsymbol/s。 前向纠错内码前向纠错内码 （FEC_in

26、nerFEC_inner）：由）：由4 4比特比特位表示，给出了前向纠错编码（位表示，给出了前向纠错编码（FECFEC）内码方）内码方案。案。 EPG EPG是用户通过机顶盒收看电视节目和享是用户通过机顶盒收看电视节目和享受信息服务时所使用的导航菜单。受信息服务时所使用的导航菜单。 EPGEPG可以分为两大类：基本可以分为两大类：基本EPGEPG和扩展和扩展EPGEPG。 基本基本EPGEPG指内容和形式都比较简单的电子指内容和形式都比较简单的电子节目指南，只有文本内容，没有图片和视音节目指南，只有文本内容，没有图片和视音频内容，主要包含以下基本功能。频内容，主要包含以下基本功能。（1 1）节目预告）节目预告（2 2）当前播出节目浏览）当前播出节目浏览（3 3）节目附加信息）节目附加信息（4 4）节目分类）节目分类（5 5）节目预订）节目预订（6