數(shù)字電視廣播原理與應(yīng)用11

1、第11章數(shù)字電視接收與業(yè)務(wù)信息 數(shù)字電視機(jī)頂盒11.1數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)信息（SI）11.2電子節(jié)目指南（EPG）11.31 數(shù)字電視接收設(shè)備不僅包含了解調(diào)，信道解碼，解復(fù)用和信源解碼等數(shù)字電視的核心技術(shù)，還要具有條件接收控制，交互操作，增值業(yè)務(wù)服務(wù)和多媒體用戶數(shù)據(jù)處理等功能，因此，數(shù)字電視接收設(shè)備是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)。 數(shù)字電視接收設(shè)備可以分為數(shù)字電視接收機(jī)，數(shù)字電視機(jī)頂盒及電視顯示器三大類。 211.1數(shù)字電視機(jī)頂盒 11.1.1數(shù)字電視機(jī)頂盒類型11.1.2有線電視機(jī)頂盒結(jié)構(gòu)11.1.3數(shù)字電視廣播CA系統(tǒng)基本構(gòu)成11.1.4同密和多密模式3 機(jī)頂盒的概念從廣義上說是以電視機(jī)為顯示

2、終端的信息接收和處理設(shè)備，目前在市場上有接收數(shù)字電視的機(jī)頂盒和接入Internet的WebTV機(jī)頂盒。 根據(jù)信號傳輸介質(zhì)的不同，數(shù)字電視機(jī)頂盒可分為：數(shù)字衛(wèi)星電視機(jī)頂盒、數(shù)字地面電視機(jī)頂盒和數(shù)字有線電視機(jī)頂盒。下面主要介紹數(shù)字有線電視機(jī)頂盒。4 數(shù)字有線電視機(jī)頂盒不僅可以接收數(shù)字有線電視廣播信號和模擬有線電視廣播信號，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)廣播，Internet接入，視頻點(diǎn)播及IP電話等業(yè)務(wù)。 普及型機(jī)頂盒主要功能為：支持基本的數(shù)字視音頻和數(shù)字音頻廣播接收，條件接收系統(tǒng)，基本電子節(jié)目指南以及軟件在線更新等功能。 11.1.1數(shù)字電視機(jī)頂盒類型5 機(jī)頂盒包括硬件和軟件兩部分。 硬件系統(tǒng)提供數(shù)字電視機(jī)頂盒

3、的硬件平臺，實(shí)現(xiàn)電視信號的接收和視音頻的解碼。軟件系統(tǒng)提供操作界面的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，以及機(jī)頂盒和Internet的互聯(lián)等。 有線電視機(jī)頂盒系統(tǒng)構(gòu)成如圖11-1所示。 11.1.2有線電視機(jī)頂盒結(jié)構(gòu)6圖11-1 有線電視機(jī)頂盒構(gòu)成框圖7 機(jī)頂盒由高頻頭調(diào)諧器、解調(diào)器、信源解復(fù)用器、MPEG-2解碼器、視頻處理器、音頻D/A、嵌入式CPU系統(tǒng)和外圍接口、條件接收模塊等組成。具有交互功能的機(jī)頂盒則需要回傳通道。 8（1）調(diào)諧和解調(diào)（2）解復(fù)用（3）解壓縮（4）視音頻信號處理與接口（5）模擬視音頻信號接收（6）線纜調(diào)制解調(diào)器(Cable Modem)（7）CPU系統(tǒng)（8）加解擾模塊1.硬件系

4、統(tǒng)9 在數(shù)字電視技術(shù)中，軟件技術(shù)占有重要的位置。除了視音頻的解碼由硬件實(shí)現(xiàn)外，包括電視內(nèi)容的重現(xiàn)、操作界面的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，直至機(jī)頂盒和個人計(jì)算機(jī)的互聯(lián)以及和Internet的互聯(lián)都需要由軟件來實(shí)現(xiàn)。數(shù)字機(jī)頂盒軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖11-2所示。 2. 數(shù)字電視機(jī)頂盒軟件系統(tǒng)10圖11-2 機(jī)頂盒軟件系統(tǒng)構(gòu)成11可見軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將其分為四層：（1）硬件驅(qū)動層軟件（2）實(shí)時操作系統(tǒng)（3）中間件(Middleware)（4）應(yīng)用軟件12 在數(shù)字電視廣播上，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)的電視廣播業(yè)務(wù)，還可以衍生出多種增值業(yè)務(wù)，如付費(fèi)電視、視頻點(diǎn)播和網(wǎng)上游戲等。 為了確保這些新業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，不僅需要有一個安全可

5、控的綜合管理業(yè)務(wù)平臺，更重要的是要有一個安全、開放的條件接收（conditional access）系統(tǒng)，簡稱為CA系統(tǒng)。 11.1.3數(shù)字電視廣播CA系統(tǒng)基本構(gòu)成13 CA系統(tǒng)包括系統(tǒng)管理，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，加解擾技術(shù)，加解密技術(shù)，復(fù)用技術(shù)，調(diào)制技術(shù)，機(jī)頂盒技術(shù)及智能卡技術(shù)等，是一個綜合的系統(tǒng)。CA系統(tǒng)同時也涉及用戶管理、節(jié)目管理、收費(fèi)管理等數(shù)據(jù)庫方面的應(yīng)用技術(shù)。 數(shù)字電視廣播中的CA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖11-3所示。 14圖11-3 數(shù)字電視廣播CA系統(tǒng)框圖15 CA系統(tǒng)采用多重密鑰傳送機(jī)制將控制字安全地傳送到經(jīng)過授權(quán)的客戶端。 16 主要對用戶和智能卡進(jìn)行管理，包括管理和編輯用戶信息，所有客戶端的地址號

6、、智能卡號、證書和用戶設(shè)備信息，同時還處理用戶的節(jié)目預(yù)定信息、用戶授權(quán)信息、財(cái)務(wù)信息等，并將這些信息轉(zhuǎn)換成EMM信息。 1.用戶管理系統(tǒng)17加擾（Scramble）是CA系統(tǒng)的重要組成部分。 2.加擾183.控制字（CW）發(fā)生器4.業(yè)務(wù)密鑰（SK）5.個人分配密鑰 (PDK)6.授權(quán)控制信息發(fā)生器(ECMG)7.授權(quán)管理信息發(fā)生器(EMMG)8.解擾過程 19 在數(shù)字電視廣播中，在網(wǎng)絡(luò)中采用同一種條件接收系統(tǒng)是不符合開放的市場需要的。為了使網(wǎng)絡(luò)中的CA系統(tǒng)具有良好的開放性，DVB組織制定了兩大類CA工作模式：一類是同密（Simulcrypt）工作模式，主要規(guī)定了條件接收系統(tǒng)和MPEG-2壓縮、

7、復(fù)用系統(tǒng)之間的接口規(guī)范；另一類是多密（Multicrypt）工作模式，規(guī)定了機(jī)頂盒與CA模塊之間的接口，即通用接口（Common Interface）。 11.1.4同密和多密模式20 DVB對此規(guī)定了通用的加擾算法。支持同密標(biāo)準(zhǔn)的CA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖11-4所示。 1.同密模式（Simulcrypt）21圖11-4同密模式的CA系統(tǒng)框圖22機(jī)卡分離機(jī)頂盒框圖如圖11-5所示。 2. 多密模式23圖11-5 機(jī)卡分離機(jī)頂盒框圖2411.2.1數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)信息定義11.2.2業(yè)務(wù)信息（SI）的總體結(jié)構(gòu)11.2.3MPEG-2定義的節(jié)目特定信息（PSI）11.2.4SI標(biāo)準(zhǔn)定義的業(yè)務(wù)信息1

8、1.2.5業(yè)務(wù)信息表的傳輸11.2.6描述符（descriptor）11.2數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)信息（SI）251.數(shù)字電視廣播系統(tǒng)模式 數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的定義主要包括：地面廣播、有線電視廣播和衛(wèi)星廣播系統(tǒng)。一個典型的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)框圖如圖11-6所示。 其中，復(fù)用流定義為：將一路或多路業(yè)務(wù)的所有數(shù)據(jù)合成一路物理通道內(nèi)的一個碼流。 11.2.1數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)信息定義26圖11-6 數(shù)字電視廣播系統(tǒng)框圖27 網(wǎng)絡(luò)定義為：可以傳送一組MPEG-2傳送流（TS）的一個傳輸系統(tǒng)。例如：某個有線電視系統(tǒng)中的所有數(shù)字頻道。 業(yè)務(wù)信息定義為： 用于描述傳送系統(tǒng)、業(yè)務(wù)內(nèi)容和廣播數(shù)據(jù)流的計(jì)劃/時

9、間表等的數(shù)據(jù)。它包括MPEG-2的PSI信息及獨(dú)立定義的擴(kuò)展部分。 28 為了便于編碼控制，在數(shù)字電視廣播的業(yè)務(wù)信息中把所傳送的業(yè)務(wù)分為業(yè)務(wù)群、業(yè)務(wù)、節(jié)目、事件和組件。其定義為 業(yè)務(wù)群（bouquet）：業(yè)務(wù)群是由同一業(yè)務(wù)提供商在市場中提供的一系列業(yè)務(wù)的集合。 業(yè)務(wù)(service) ：是在廣播者的控制下按照時間表分步廣播的一系列節(jié)目的集合。2.業(yè)務(wù)群結(jié)構(gòu)29 節(jié)目（programme）：是由廣播者提供的一個或多個連續(xù)的事件的集合。例如：新聞廣播，娛樂廣播。 事件（event）：是由一組給定了起始時間和結(jié)束時間、屬于同一業(yè)務(wù)的組件的集合。例如：一場足球比賽的半場、新聞快報(bào)或娛樂表演的一部分。

10、組件(Component)：是共同構(gòu)成事件的一個或多個實(shí)體。例如：視頻、音頻、圖文等。30 數(shù)字視頻廣播中的業(yè)務(wù)信息包括兩大部分：第一部分是由MPEG-2定義的節(jié)目特定信息（PSI）；第二部分是由SI標(biāo)準(zhǔn)定義的業(yè)務(wù)信息。業(yè)務(wù)信息的總體框圖如圖11-7所示。 11.2.2業(yè)務(wù)信息（SI）的總體結(jié)構(gòu)31圖11-7 業(yè)務(wù)信息（SI）總體結(jié)構(gòu)圖32 在MPEG-2系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中定義了節(jié)目特定信息（Program specific information，PSI），PSI信息主要由以下幾種類型的表構(gòu)成。 （1）節(jié)目關(guān)聯(lián)表（Program Association Table，PAT） （2）節(jié)目映射表（Pro

11、gram Map Table，PMT）11.2.3MPEG-2定義的節(jié)目特定信息（PSI）33 （3）條件接收表（Conditional Access Table，CAT） （4）網(wǎng)絡(luò)信息表（Nerwork Information Table，NIT） （5）傳送流描述表（Transport Stream Description Table，TSDT） （6） 專用段(private_section) （7） 描述符 （Descripter） 34 而在實(shí)際數(shù)字電視廣播的應(yīng)用中，業(yè)務(wù)信息不僅要提供現(xiàn)行復(fù)用流的信息，還需要提供其他復(fù)用流中的業(yè)務(wù)和事件信息。 11.2.4SI標(biāo)準(zhǔn)定義的業(yè)務(wù)信息35

12、 SI標(biāo)準(zhǔn)定義了這些信息的編碼。SI標(biāo)準(zhǔn)定義的業(yè)務(wù)信息主要由以下九個表構(gòu)成： 1.業(yè)務(wù)群關(guān)聯(lián)表（Bouquet Association Table，BAT） 2.業(yè)務(wù)描述表（Service Description Table，SDT） 3.事件信息表（Event Information Table，EIT）36 4.運(yùn)行狀態(tài)表（Running Status Table，RST） 5.時間和日期表（Time and Date Table，TDT） 6.時間偏移表（Time Offset Table，TOT）37 7.填充表(Stuffing Table，ST) 8.選擇信息表（Selection

13、 Information Table，SIT） 9.間斷信息表（Discontinuity Information Table，DIT）38 在SI信息中，表（table）是一種概念性的機(jī)制，它是對業(yè)務(wù)信息的一種結(jié)構(gòu)性的描述。在實(shí)際應(yīng)用中各種業(yè)務(wù)信息表被分成一個或若干個段表示，然后插入到TS包中。 11.2.5業(yè)務(wù)信息表的傳輸391. 段（Section）2.段到傳送包（TS）的映射3.包識別符（PID） 表11-1列出了用于傳送業(yè)務(wù)信息段的TS包的PID值。 40表11-1 業(yè)務(wù)信息的PID分配414. SI信息的重復(fù)傳送及加擾規(guī)定 421.描述符可能應(yīng)用的位置 表11-2列出了SI標(biāo)準(zhǔn)中定

14、義的主要描述符，其中，*表示該描述符最有可能插入在該表中。標(biāo)簽（descriptor_tag）是一個8位字段，用于標(biāo)識不同的描述符。 11.2.6描述符（descriptor）43表11-2 描述符插入位置的主要內(nèi)容44表11-2 描述符插入位置的主要內(nèi)容 續(xù)表45表11-2 描述符插入位置的主要內(nèi)容 續(xù)表46 組件（Component）是構(gòu)成事件的基本單元，組件描述符用于標(biāo)識組件流如視頻、音頻或數(shù)據(jù)的類型，以及對基本流的描述。 2.組件描述符47 組件描述符中主要包括以下參數(shù)。 流內(nèi)容（stream_content）：由4比特位表示，給出了碼流的類型。例如，當(dāng)該值為1時表示該碼流是視頻，為2

15、時表示該碼流為音頻，為3時表示該碼流為數(shù)據(jù)。見表11-6。 組件類型（component_type）：由8比特位表示，給出視頻、音頻或數(shù)據(jù)組件的類型。見表11-3。48表11-3 流內(nèi)容和組件類型主要內(nèi)容流內(nèi)容49表11-3 流內(nèi)容和組件類型主要內(nèi)容流內(nèi)容 續(xù)表50 內(nèi)容描述符的目的是為事件提供清楚的信息描述，主要包括以下參數(shù)。 一級節(jié)目內(nèi)容分類content_nibble_level_1：它由4比特位表示。 二級節(jié)目內(nèi)容分類content_nibble_level_2：它由4比特位表示，給出了每個大類中的小類。如表11-4所示。3.內(nèi)容描述符51表11-4 節(jié)目內(nèi)容分類52表11-4 節(jié)目內(nèi)

16、容分類 續(xù)表53表11-4 節(jié)目內(nèi)容分類 續(xù)表54 有線傳輸系統(tǒng)描述符描述了有線電視傳輸系統(tǒng)的有關(guān)信息，主要包括以下參數(shù)。 頻率（frequency）：由32比特位表示，以MHz為單位給出頻率的值。4.有線傳送系統(tǒng)描述符55 前向糾錯外碼（FEC_outer）：由4比特位表示，給出了有線電視傳輸系統(tǒng)中信道編碼的前向糾錯外碼編碼方案。當(dāng)該值為0001時表示無FEC外碼、當(dāng)為0010時表示FEC外碼為：RS（204/188）。 調(diào)制方式（modulation）：由8比特位表示，給出了有線電視傳送系統(tǒng)的調(diào)制方式。如表11-5所示。56表11-5 有線調(diào)制方式57 符號率（symbol_rate）：由

17、28比特位表示，給出了系統(tǒng)傳輸符號率的值，單位為Msymbol/s。 前向糾錯內(nèi)碼 （FEC_inner）：由4比特位表示，給出了前向糾錯編碼（FEC）內(nèi)碼方案。 58表11-6 前向糾錯碼內(nèi)碼方案5911.3電子節(jié)目指南（EPG） EPG是用戶通過機(jī)頂盒收看電視節(jié)目和享受信息服務(wù)時所使用的導(dǎo)航菜單。 EPG可以分為兩大類：基本EPG和擴(kuò)展EPG。60 基本EPG指內(nèi)容和形式都比較簡單的電子節(jié)目指南，只有文本內(nèi)容，沒有圖片和視音頻內(nèi)容，主要包含以下基本功能。（1）節(jié)目預(yù)告（2）當(dāng)前播出節(jié)目瀏覽（3）節(jié)目附加信息（4）節(jié)目分類（5）節(jié)目預(yù)訂（6）家長分級控制1.基本EPG的功能61 EPG系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是一個比較復(fù)雜的工程性問題，概括起來主要有以下幾個關(guān)鍵技術(shù)：發(fā)端的SI數(shù)據(jù)的組織和生成，接收端SI數(shù)據(jù)的接收和解析，接收端SI數(shù)據(jù)庫的建立，EPG界面的顯示等。其中有些是用硬件實(shí)現(xiàn)的，如SI數(shù)據(jù)的接收和解析；有些則用軟件實(shí)現(xiàn)，如SI數(shù)據(jù)庫的建立和EPG界面的顯示。2.基本EPG的生成62 在使用SI信息生成EPG的方式中，信息來源