【提 要】本文提出了“數(shù)字多媒體廣播平臺”作為DVB數(shù)字廣播完整解決方案，并對解決方案中所涉及到的要害技術(shù)進行了探討。

　　【要害詞】DVB TS碼流 復(fù)用 數(shù)字廣播

　　1　概 述

　　隨著廣播電視技術(shù)數(shù)字化步伐的加快，數(shù)字廣播平臺作為數(shù)字廣播的基礎(chǔ)，成為一個巨大的潛在市場，各個設(shè)備廠商也因此對數(shù)字廣播平臺的系統(tǒng)解決方案倍加關(guān)注。作為快速成長的DVB設(shè)備開發(fā)廠商，我們對數(shù)字廣播平臺做了長時間的跟蹤和研究，綜合各家之長，提出了“數(shù)字多媒體廣播平臺”（DMBP）這樣一個完整的數(shù)字廣潘平臺解決方案，并投入很大力量進行了相應(yīng)的研發(fā)工作。下面就我們的數(shù)字多媒體廣播平臺的方案和實現(xiàn)路徑進行討論。

　　2　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　數(shù)字多媒體廣播系統(tǒng)是一個結(jié)構(gòu)龐大的系統(tǒng)，一個比較完整的數(shù)字多媒體廣播系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中的下半部分是針對實時節(jié)目源的，而上半部分是針對靜態(tài)源的，它們是獨立的兩個子系統(tǒng)。本文主要對靜態(tài)源子系統(tǒng)做具體討論。



圖

　　2.1　以太網(wǎng)

　　以太網(wǎng)是前端設(shè)備信息交換及數(shù)據(jù)傳輸通道，由于傳輸?shù)呢撦d比較大，采用100M網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。數(shù)據(jù)服務(wù)器所需要的數(shù)據(jù)，及播控服務(wù)器所需的視／音頻流都經(jīng)過以太網(wǎng)傳輸。

　　2.2　播控服務(wù)器

　　此設(shè)備是整個系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，它的功能是按照節(jié)目治理服務(wù)器提供的所要播出的節(jié)目信息，對指定的視頻素材和數(shù)據(jù)服務(wù)器輸出的數(shù)據(jù)TS進行復(fù)用、播出。它通過以太網(wǎng)訪問磁盤陣列讀取靜態(tài)視頻數(shù)據(jù)，同時接收數(shù)據(jù)服務(wù)器傳送過來的數(shù)據(jù)TS流，數(shù)據(jù)TS可以通過以太網(wǎng)傳送到播控服務(wù)器，也可以通過播放卡，以ASI形式傳送給播控服務(wù)器的接收卡。在復(fù)用播出過程中，完成PCR抖動的校正、流量控制、SI／PSI信息的插入。

　　2.3　數(shù)據(jù)服務(wù)器（DVB網(wǎng)關(guān)）

　　數(shù)據(jù)服務(wù)器是整個系統(tǒng)的另外一個核心設(shè)備。它根據(jù)節(jié)目治理工作站提供的節(jié)目信息的數(shù)據(jù)部分完成對數(shù)據(jù)的TS流封裝，把各種形式的數(shù)據(jù)打成TS流包。它的源可以是磁盤中的文件，也可以是動態(tài)的ip數(shù)據(jù)報和動態(tài)的證券信息。起碼應(yīng)該支持多協(xié)議封裝（Multi-PRotocol Encapsulation）和DSM－CC數(shù)據(jù)輪播的格式，它的輸出應(yīng)該是一個獨立的TS流，應(yīng)該有完整的PSI/SI 信息。輸出支持兩種形式的輸山，一是播放卡的ASI接口輸出，一是以太網(wǎng)輸出。同時完成根據(jù)分配的帶寬對數(shù)據(jù)流量的控制。

　　2.4　素材治理工作站

　　素材治理工作站負責(zé)對磁盤陣列的素材進行治理。包括對素材文件的增加、刪除、分類、搜索、屬性設(shè)置等，同時還應(yīng)該有編輯、瀏覽、生成素材的能力，對于視頻素材應(yīng)該與TS碼流非線性編輯配合使用，強調(diào)界面的友好和易用性。

　　2．5　節(jié)目治理工作站

　　節(jié)目治理工作站負責(zé)根據(jù)即將播出的內(nèi)容，對節(jié)目中的素材進行編排，生成播出節(jié)目信息及節(jié)目指南信息。播出節(jié)目信息傳送給播控服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，由播控服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器根據(jù)播出節(jié)目信息確定即將播出的視頻素材和數(shù)據(jù)素材。另外，節(jié)目治理也應(yīng)該指出一些實時數(shù)據(jù)源的播出信息。

　　2.6　磁盤陣列

　　磁盤陣列用來存儲節(jié)目素材，其容量應(yīng)該可以根據(jù)實際的應(yīng)用進行擴充，而且還應(yīng)該可以高速訪問。另外，數(shù)據(jù)素材和視頻素材存在于共同的磁盤陣列或者分別存儲，可以進一步考慮。

　　2.7　WEB服務(wù)器

　　WEB服務(wù)器向數(shù)據(jù)服務(wù)器提供所需要的實時IP數(shù)據(jù)報。

　　2．8　PC加接收卡終端

　　這種終端針對計算機用戶，用戶通過個人計算機觀看電視節(jié)目，瀏覽數(shù)據(jù)廣播信息。它應(yīng)該具備根據(jù)用戶密碼解擾的功能。

　　2．9　用戶治理工作站

　　用戶治理工作站與CA有條件接收系統(tǒng)密切相關(guān)，在這里不做闡述。

　　2．10　機頂盒終端

　　機頂盒的功能可以做得非常強大，一個很重要的發(fā)展方向是支持MHP中間件。我們?nèi)绾蝸砗蜋C顧盒廠商合作，來支持我們的前端，是很重要和很現(xiàn)實的問題。

　　2．11　DVB—C的發(fā)送卡和接收卡

　　發(fā)送卡和接收卡是TS流傳播的媒介，前端系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)服務(wù)器和播控服務(wù)器的TS流的傳送以及PC加接收卡終端需要這些卡。在前端的接收卡和發(fā)送卡：ASI接口，碼流速率應(yīng)該達到40M 左右，另外有WINDOWS2000的驅(qū)動；在終端應(yīng)是同軸電纜接口，有QAM解調(diào)功能。


　　2.12　CA系統(tǒng)

　　CA完成對指定輸出節(jié)目的加擾，產(chǎn)生EMM、ECM信息。假如沒有CA系統(tǒng)，那么多媒體廣播系統(tǒng)就不是一個完整的系統(tǒng)。

　　3 實 現(xiàn)

　　3.1 概述

　　如前所述的數(shù)字多媒體廣播平臺是一個非常龐大的系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的所有設(shè)備很難全部由一個公司完成，比如CA系統(tǒng)和機頂盒這些設(shè)備一般由專業(yè)廠商研制，可以把它們做得很深入。實現(xiàn)數(shù)字多媒體廣播平臺的比較可行的做法是，研發(fā)本公司最為擅長、最為要害的設(shè)備，相關(guān)的設(shè)備通過集成和定制完成。平臺中，前端、CA、機頂盒終端、個人計算機終端有很密切的聯(lián)系，如何來集成或定制CA和機頂盒來支持平臺的工作，需要怎樣的合作形式，在研發(fā)前都應(yīng)該有一個明確的熟悉和規(guī)劃。由于這是一個比較龐大的系統(tǒng)，假如把研發(fā)的工作全面鋪開，從人力上說，會需要更多的人參與進去；從時間上說，這個研制周期會拖得相當(dāng)長。鑒于目前情況，根據(jù)筆者的理解，可以先根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計出針對性強、結(jié)構(gòu)相對簡單、能獨立使用的系統(tǒng)，作為系列產(chǎn)品中的一種來推廣，等這些小的系統(tǒng)比較成熟之后，做一定的修改組成最后一個完整的數(shù)字多媒體廣播系統(tǒng)。根據(jù)這一設(shè)想，提出以下幾個既相關(guān)又相對獨立的系統(tǒng)。

　　3.2主要設(shè)備的技術(shù)目標(biāo)及要害技術(shù)

　　3.2.1播控服務(wù)器

　　播控服務(wù)器在視頻廣播系統(tǒng)中可以稱為視頻服務(wù)器。它應(yīng)該有以下的指標(biāo)和功能：①與節(jié)目治理系統(tǒng)的接口，按照節(jié)目治理系統(tǒng)編輯的節(jié)目信息文件來安排播出內(nèi)容；②多路統(tǒng)計復(fù)用；③PSI/SI信息的自動生成和插入；④支持動態(tài)的數(shù)據(jù)TS流的輸入，與硬盤視頻流復(fù)用；⑤與有條件接收系統(tǒng)的接口；⑥電子節(jié)目單的生成和插入；⑦輸出DVB－ASI，能實現(xiàn)小間隔連續(xù)可調(diào)；⑧字幕的插入。下面有幾個問題需要討論。

　　（1）PCR校正

　　對于視頻TS流，多路復(fù)用成一路后，原來的PCR已經(jīng)不能精確地表示當(dāng)前的節(jié)目參考時鐘，出現(xiàn)了擾動，所以在復(fù)用過程中必須對PCR的擾動進行重新調(diào)整。對于靜態(tài)的視頻碼流的PCR調(diào)整與動態(tài)碼流的PCR調(diào)整有很大區(qū)別又有密切聯(lián)系。對于靜態(tài)的視頻碼流，調(diào)整的方法是把存儲于硬盤陣列中的TS流文件假設(shè)成沒有PCR擾動的實時TS流輸入，然后根據(jù)碼流中的PCR和間隔可以計算出實時碼率，也就可以求出每一個包“到達”的時刻。同時在復(fù)用時必須知道此包“離開”的時刻，這時就可以對擾動進行校正。所以在實現(xiàn)時軟件必須時刻記錄當(dāng)前每路輸入流和輸出流的實際碼率和碼流數(shù)據(jù)流量，在這個基礎(chǔ)之上，算出當(dāng)前每路碼流的當(dāng)前時刻，根據(jù)輸入碼流與輸出碼流的時刻差來適時地插入空包和調(diào)整輸出的PCR。

　?。?）離線復(fù)用與播出的關(guān)系

　　對于以靜態(tài)TS流為源的視頻播出服務(wù)器，必須討論的是離線復(fù)用和播出的關(guān)系問題。一些廠商在實現(xiàn)過程中采用先做離線復(fù)用，把復(fù)用后的碼流存儲，然后再通過播出軟件播出。在早期由于機器速度問題和讀盤延時沒有解決之前是一個比較省力的選擇。但是現(xiàn)在看來，完全可以與播出模塊實時通信，把復(fù)用后的TS流傳送出去，而把復(fù)用后的TS流放到硬盤基本上沒有任何好處，且浪費巨大的存儲空間。可以考慮離線復(fù)用與播出是分為一個進程中的兩個線程，還是分別為兩個獨立的程序。假如做到一個進程中操作起來會簡便一些，但是分開的好處是兩個功能模塊比較獨立，這樣軟件的結(jié)構(gòu)比較清楚，另外在進行程序修改升級時也比較方便。當(dāng)前的離線復(fù)用與播出分別有兩個進程實現(xiàn)。作為例子，我們在研發(fā)過程中，復(fù)用與播出通過共享內(nèi)存的方式實現(xiàn)通信，共享內(nèi)存大小設(shè)置為：1024k字節(jié)，前32個字節(jié)作為信息標(biāo)識字節(jié)。其中第一個字節(jié)是表示當(dāng)前通信狀態(tài)：0x00，表示正常的通信狀態(tài)，當(dāng)共享內(nèi)存區(qū)有5120個數(shù)據(jù)包后，播出軟件就把數(shù)據(jù)送出；0x80，表示不管當(dāng)前共享內(nèi)存中有多少數(shù)據(jù)包，都要把它們送到發(fā)送卡上去，但是播出線程并不推出；0xff，復(fù)用程序會結(jié)束復(fù)用，播出把當(dāng)前的共享內(nèi)存中的有效數(shù)據(jù)包送出，同時結(jié)束播出。第2字節(jié)表示共享內(nèi)存中有效數(shù)據(jù)包數(shù)目的低8位，第3字節(jié)表示共享內(nèi)存中有效數(shù)據(jù)包數(shù)目的高8位。

　　（3）節(jié)目信息文件

　　復(fù)用程序是根據(jù)節(jié)目信息文件所編排的節(jié)目內(nèi)容和順序?qū)λ夭倪M行復(fù)用的，節(jié)目信息文件應(yīng)該由節(jié)目治理軟件生成，它包含節(jié)目的構(gòu)成和素材編排以及每個素材的基本信息，如播出長度、文件長度、碼流格式（包長）、內(nèi)容簡單描述等信息。節(jié)目信息文件可以是一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫，也可以是一個自定義的文本文件，節(jié)目信息文件可以由節(jié)目治理軟件來生成，也應(yīng)該在必要的時候由手工生成。節(jié)目信息文件的定義一定要考慮可擴展性，以后對節(jié)目信息的添加不會導(dǎo)致重新定義文件格式。另外，節(jié)目信息文件也是EPG信息生成的基礎(chǔ)。

　?。?）PID的分配

　　考慮到節(jié)目素材的不同來源，在被編排到同一節(jié)目的不同的節(jié)目素材的PTD很可能是不同的，而不同的節(jié)目中的素材的PID有可能相同，所以必須對復(fù)用后的TS中PID重新設(shè)置。目前是按照一定的規(guī)律設(shè)置固定的PID；第一套節(jié)目PMT－PID為0x100，視頻PID為0x111，音頻PID為0xll2，PCR－PID為0xlll；第二套節(jié)目PMT－PID為0x200，視頻PID 為0x211，音頻PID 為0x212，PCR－PIC為0x211……，這種設(shè)置方式可以支持31套節(jié)目。在將來可以考慮答應(yīng)用戶在一定范國內(nèi)自由設(shè)置PID，設(shè)置PID的工作在節(jié)目治理軟件中完成。

　?。?）復(fù)用過程中的流量控制

　　復(fù)用過程中的流量控制主要保證素材碼流按照其原始的碼流碼率均勻地流進復(fù)合TS流中，同時均勻插入空包。當(dāng)前的做法是，每一套節(jié)目以及輸出碼流都有一個時間標(biāo)記，在復(fù)用過程中根據(jù)隨時計算的碼率可以得出每一套節(jié)目和輸出碼流的時間標(biāo)記值，比較每一套節(jié)目與輸出碼流的時間標(biāo)記。當(dāng)某一套節(jié)目的時間標(biāo)記小于輸出碼流的時間標(biāo)記，則讀入這一套節(jié)目素材的一個TS包，假如所有的節(jié)目的時間標(biāo)記都大于輸出碼流的時間標(biāo)記，則插入空包。

　　（6）PSI/SI的插入以及于CA的關(guān)系

　　當(dāng)前的PSI的插入策略是，當(dāng)?shù)谝惶坠?jié)目的PAT到來時，換成復(fù)用后的PAT，而各路的PMT 來時，把原來的PMT 換成復(fù)用后各套節(jié)目的PMT，這種方法不用單獨為插入PAT來計時，比較方便。缺點是假如第一套節(jié)目先于其它套節(jié)目結(jié)束，則在第一套節(jié)目結(jié)束之后無法重新搜索節(jié)目?？梢愿淖兎椒ǎ裀AT的插入改為計時插入。在需要加擾的情況下，TS流中需要CAT表的插入，而且PMT表中應(yīng)該有 CA—Descriptor。插入CAT表和修改PMT應(yīng)該是由復(fù)用完成還是應(yīng)該由CA系統(tǒng)完成（應(yīng)該是空包替換，否則會導(dǎo)致視頻流的PCR抖動）。另外，ECM和EMM信息的插入是由復(fù)用來完成，還是預(yù)留帶寬，也就是有一定比例的空包，然后由CA 系統(tǒng)把部分空包替換成ECM和 EMM。我認為這些有關(guān)CA的工作由CA系統(tǒng)來做比較合理，但是這需要明確當(dāng)前CA系統(tǒng)的工作模式，是否能按所設(shè)想的那樣做。所以，必須明確我們集成什么樣的CA系統(tǒng)。


　　3．2．2數(shù)據(jù)服務(wù)器（DVB網(wǎng)關(guān)）

　　數(shù)據(jù)服務(wù)器主要職責(zé)是把各種類型的數(shù)據(jù)封裝成TS包。它應(yīng)該有以下的指標(biāo)和功能：①與節(jié)目治理軟件的接口。接收節(jié)目治理軟件生成的節(jié)目信息文件，并根據(jù)節(jié)目信息文件對數(shù)據(jù)部分的描述，對數(shù)據(jù)素材進行數(shù)據(jù)封裝并復(fù)用成復(fù)合TS流；②支持多協(xié)議封裝（Multi－Protocol Encapsulation）和對象／數(shù)據(jù)輪播（Object／Data Carousel）；③數(shù)據(jù)源可以是靜態(tài)的數(shù)據(jù)文件，也可以是 IP數(shù)據(jù)包；④PSI／SI信息；⑤電子節(jié)目單；⑥與CA的接口；⑦支持DVB－ASI輸出，以太網(wǎng)輸出（可以討論確定是否需要）。

　　（1）多協(xié)議封裝與對象／數(shù)據(jù)輪播

　　多協(xié)議封裝可以完成對IP數(shù)據(jù)報的TS流轉(zhuǎn)換，它在進行TS打包時，是把IP數(shù)據(jù)報放進一個與TS專用段兼容的數(shù)據(jù)段中。數(shù)據(jù)輪播是基于DSM－CC協(xié)議的，這是十分豐富也比較復(fù)雜的協(xié)議。利用這種協(xié)議傳輸，所有的數(shù)據(jù)、控制命令都是以消息形式（Message）存在的方式。對于廣播方式，只有兩種類型的消息從前端到后端：ControlDown和DataDown。對于多協(xié)議封裝和輪播，實現(xiàn)過程中的 SI／PSI的安排比較類似，以數(shù)據(jù)輪播為例。SDT或 EIT中插入data－broadcast－descpritor，且在這個描述符的selector- byte字段中包含data－carousel-Info-strUCture結(jié)構(gòu)。在描述數(shù)據(jù)輪播的PMT中，ESPID給出包含多協(xié)議封裝數(shù)據(jù)的TS包的PID值。SDT中data-broadcast-descriptor中的 cormponent tag 字段與 PMT 中stream＿identifier＿descriptor（位于 ES-info- length之后）的component-tag相同。

　　（2）流量控制

　　數(shù)據(jù)服務(wù)器的流量控制與播控服務(wù)器的流量控制不同，它不用像對視頻TS流那樣實時計算流的碼率，而是根據(jù)事先分配好的帶寬均勻地把各種TS流穿插輸入。假如實際的數(shù)據(jù)碼率之和小于輸出碼率，則需要插入空包?？瞻牟迦肟梢杂绍浖硗瓿桑部梢杂刹コ隹▉硗瓿?。

　?。?）數(shù)據(jù)服務(wù)器與播控服務(wù)器的關(guān)系

　　在視頻播出系統(tǒng)和數(shù)據(jù)播出系統(tǒng)中。播控服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器直接輸出TS流，二者沒有任何關(guān)系；但是在完整的數(shù)字多媒體廣播系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)服務(wù)器輸出的TS流是要給播控服務(wù)器的，播控服務(wù)器在把數(shù)據(jù)TS 流與視頻TS流再復(fù)用成復(fù)合TS流，然后再進入QAM調(diào)制。所以，對于數(shù)據(jù)服務(wù)器來說就有兩種不同的輸出模式：①直接進入QAM，針對于數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)；②進入播控服務(wù)器，針對于完整的數(shù)字多媒體廣播系統(tǒng)。對于第一種情況，輸出可以就是通過播出卡的ASI接口輸出。對于第二種情況，可以通過播出卡的ASI接口與播控服務(wù)器的接收卡相連接，或者通過以太網(wǎng)向播控服務(wù)器輸出。

　　3．2．3節(jié)目治理和素材治理

　　節(jié)目治理軟件是前端用于編排節(jié)目的工具，具備以下指標(biāo)和功能：（1）對節(jié)目素材數(shù)據(jù)庫檢索；（2）編排節(jié)同：安排要播出多少套節(jié)目，每一套節(jié)目的內(nèi)容（素材），為每一套節(jié)目設(shè)置屬性，包括PMT－PID，基礎(chǔ)流PID，以及PCR－PID等；（3）為輸出為多協(xié)議封裝的數(shù)據(jù)設(shè)置地址；（4）生成節(jié)目信息文件；（5）EPG的編輯和生成；（6）與播控服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器通信；（7）對素材的預(yù)瀏覽。 　　素材治理用于對素材的治理、編輯和簡單編輯。具體來說：（1）素材數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建和修改；（2）素材瀏覽；（3）素材分類；（4）素材錄制；（5）素材編輯。

　　素材治理與節(jié)目治理都屬于治理類型的軟件，由操作員直接面對，應(yīng)該有一個易用的圖形化操作界面，支持如拖放等功能。在實際實現(xiàn)中，對于較小的系統(tǒng)可以考慮把這兩系統(tǒng)合成一個軟件。在互為獨立的兩個軟件時，素材治理軟件對素材數(shù)據(jù)庫進行各種操作，而節(jié)目治理軟件只是對素材數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容查詢?yōu)g覽，不能修改數(shù)據(jù)庫。對于這兩個治理軟件的開發(fā)，由丁沒有涉及到低層的一些東西，傾向于快速開發(fā)工具加上數(shù)據(jù)庫的模式。

　　4　結(jié)束語

　　數(shù)字多媒體廣播系統(tǒng)是比較龐雜的系統(tǒng)，涉及到的東西比較多，加之?dāng)?shù)字廣播也處在成熟的過程之中，有許多地方需要改進完善。近年來，國內(nèi)許多廠商在數(shù)字廣播方面加大了投入，我相信在今后不久時間內(nèi)，肯定會有更加完善、更符合中國實際情況的數(shù)字廣播方案提出并實現(xiàn)。