基于DVB数字电视平台的应用

基于DVB数字电视平台的应用姜岩河海大学计算机及信息工程学院，南京（210098）E-mail：Jiangyan130@摘要：本文介绍了DVB-C系统的数据传输流、数据封装方式，通过改造有线电视前端，提供NVOD准视频点播、图文数据服务，实现单位内部基于数字电视平台的应用。

关键词：DVB，MPEG-2传输流，PSI，数据封装，数据轮播1.引言近年来，随着信息技术的高速发展，计算机网、广电网、电信网三网合一的趋势越来越迫切，数字技术在改变人们生活的同时，也给广电领域带来了巨大的变革，一种新型数字媒体——数字电视，逐步为业内所关注。

数字电视是从电视信号的采集、编辑、传播、接收整个广播链路全部数字化的电视广播系统。

数字电视是电视技术、通信技术和计算机技术的综合产物。

数字电视的主要优点：1.数字电视具有较强的抗干扰能力，它的抗干扰性能优于模拟信号。

2.数字电视具有较好的图像质量。

数字电视采用MPEG-2视频编码标准，图像像素可达720×576，其显示清晰度得到明显提高。

3.数字电视提高了频谱利用率。

一套PAL制式模拟电视信号占用8MHZ带宽，而8MHZ带宽内可传送6~8套数字电视节目，从而极大地提高了频谱利用率。

针对数字电视的快速发展，我国制定了符合国情的数字电视发展时间表，到2010年将全面实行数字电视。

数字电视有先进的加解扰技术，内容更容易加密，更加适合军队特殊的需要，而且在现有的有线网络基础上稍加改造就可以实现。

本文由此提出一个基于DVB-C 的军事应用平台。

2.DVB标准目前国际上主要有三种数字电视标准：美国的ATSC、欧洲的DVB和日本的ISDB；我国卫星数字电视、有线数字电视采用的是欧洲的DVB-S、DVB-C标准[1]。

欧洲的DVB标准：1．视频编码、音频编码、系统复用均采用MPEG-2标准；2．根据传输媒体的不同分为：卫星数字电视DVB-S、有线数字电视DVB-C、地面数字电视DVB-T；3．信道编码和调制：信道编码采用R-S码（204.188），有线电视网中的数字调制方式为QAM。

2.1 MPEG-2标准数据流格式MPEG（Moving Picture Expert Group活动图像专家组）是运动图像和声音的数字编码标准。

它是标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）制订的。

实际上MPEG是一个标准系列，有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7。

MPEG-2标准是由MPEG开发的第二个标准，按计划于1994年11月正式确定为国际标准。

DVB-C以MPEG-2中传送流（Transport Stream，TS）的格式进行数据传输。

由于MPEG-2传送比特流是一种数据包结构，所以可以很方便地加入适当信息，把各种不同的业务，如图像、声音和数据业务结合在一起。

MPEG-2传送流是DVB信道最基本的传输单元，MPEG-2传送流的包长为188字节，由包头和净荷两部分组成，其中包头为固定的4字节，分别用于时钟同步、传送错误指示器、有效负载起始指示器、传送优先级、包标号（PID）、传送加密控制、扩展字段控制、连续计数器和可选的扩展字段，另184字节为净荷[2]。

MPEG-2传送流的速率可以固定不变也可以变化，数据结构如图1所示首部有效负载首部有效负载图1 TS流数据结构图其中，首部数据结构如图2同步字节：8 传送错误指示器：1有效负载起始指示器：1传送优先级：1PID13传送加密控制：2扩展字段控制：2连续计数器：4图2 TS数据流中首部数据结构图各字节表示的含义：同步字节标志传送包的开始；传送错误指示器标志包中是否有错；有效负载起始指示器指示节目原始流PES数据包或节目特殊信息（PSI）的起始是否出现在该包中；传送优先级标志包的优先级；PID标记和区分各节目或节目特殊信息；传送加密控制说明加密的类型；扩展字段控制字段标志扩展字段是否存在；连续计数器表明有效负载的顺序。

可选的扩展字段中包括了对较高层次的解码功能有用的相关信息，如节目参考时钟（PCR）等字段。

首部之后是有效负载部分，它可以是节目原始流（PES）包的内容、PSI 部分及私用数据等。

节目特殊信息（PSI）包括使解码器能进行节目多路解调的所有MPEG-2规格化数据和私用数据，它对于多路节目的解调是必不可少的。

在传送流中，PSI被分为4类表结构：节目关联表（PAT）、节目映射表（PMT）、网络信息表（NIT）、条件访问表（CAT），它们将被分段插入传送流包中2.2 数据封装方式[3]数据管道数据管道通过DVB广播通道提供一种简单异步的、端到端的数据广播业务，它在MPEG-2的TS流中直接封装数据并进行数据广播传输，数据的分片和重组以及数据的属性描述在DVB的数据广播标准中没有具体规定，它由应用程序自己来定义。

数据流数据流方式可以提供一种面向流的、端到端的数据广播业务，在DVB的兼容网络中，它可以通过异步或者同步的方式进行传输。

在数据广播规范中，数据流的业务数据封装在PES包中。

异步的数据流传输时不需要码流内和码流间的时间同步信息。

同步数据流被定义为有时间需求的码流，前后包的数据有时间间隔周期。

当接收方对输出速率要求比较精确的时候，需要用同步数据流。

多协议封装多协议封装提供了一种使用DVB网络的MPEG-2传输流传输数据网络协议的机制。

多协议封装对IP数据的传输进行了优化设计，同时也能够传输其他网络协议数据。

由于DVB网络的广播特性，因此保证数据的安全就很重要。

使用封装机制就可以支持对数据包加密，支持对MAC地址动态的改变，从而保证数据的安全。

数据轮播数据轮播是允许服务器端通过周期性地传输数据模块到用户端的一种传输机制，数据轮播中的数据模块是重复循环广播的，如果客户端希望接收数据轮播中的特定或指定模块，只需要等待模块广播时到达即可。

数据轮播标准建立在DSM-CC DATA CAROUSEL 标准之上，同一个轮播内的数据以MODULE的形式组织，MODULE被分割成BLOCK，然后作为DSM-CC中DOWNLOAD DATA MESSAGES的负载进行消息传输。

数据广播内一组逻辑相关的MODULE可以组织在一起形成模块组（GROUP），模块组又可以进一步组织成超级组（SUPER GROUP）。

每个模块的信息以及模块之间的组织关系由DSM-CC中的DOWNLOAD SERVER INITIATE（DSI），DOWNLOAD INFO INDICATION（DII）等下载控制消息提供[4]。

对象轮播DSM-CC对象轮播使结构化对象组的传输更为容易，它采用目录对象、文件对象和流对象从广播的服务端传输给广播的接收端。

实际的目录和内容位于服务器中，服务器按照对象轮播协议不断地向MPEG-2流中插入对象。

3. 应用实例利用现有的有线网络，我们依据DVB-C标准，在标准硬件有机集成的基础上，开发了一套针对性强，结构简单、高度集成、管理便捷、低成本的有线电视数字化系统。

3.1 系统结构示意图图3 系统结构示意图整个系统的核心是播出管理控制子系统，它负责将内容采集制作子系统制作好的数据，转换成视频服务器接受的视频流文件，控制视频服务器播发这些数据。

同时，还要加载控制信息。

1、制订播出计划，选用播出频道、时段、播出内容等；2、生成传输文件，将前端制作好的数据，做成符合约定的文件，同数字演播中心的播出系统转换成传输流（TS）文件；3、实时处理正在播出的视频流文件与最新形成的文件切换问题，保证连续性。

3.2视频点播业务系统采用NVOD准视频点播，利用现有的HFC（Hybrid Fiber Coaxial光纤同轴电缆混合网）实现单向数据传送。

实现NVOD也有几种不同的方式：一种是利用视频服务器将一个数字电视节目在几个数字通道中延时播放，使用户在点播该节目时可以等待一段时间后完整地观看该节目；另一种是利用其他网络作为上行通道返回用户点播信息，然后通过用户管理系统提交给视频服务器，在指定空闲频道播放点播节目。

本系统采用第一种方式实现，用户通过机顶盒接收，提供的视频点点播业务有：1．军事题材军事演习视频资料、训练视频资料、会议资料、外军动态、我军动态等一系列军事题材的视频资料；2．休闲娱乐提供一些影视咨询、国内外电影、电视剧，丰富业余文化生活。

3.3图文数据业务按照数据轮播的标准制订一套自己的数据文件，根据DSM_CC标准和DVB标准将这些文件和目录结构打成符合MPEG-2标准的TS包，交给播出控制系统，制成TS流，并将它们和其他电视节目复用成一个完整的TS流，并通过硬件发送设备发送出去。

经调制播出，在机顶盒端解调并按规范定义的数据格式解释，以指定的页面为第一个页面，还原成画面，送到电视屏幕，当用户通过机顶盒的遥控选择后，机顶盒则从解调的数据中找出相应的页面并解释输出。

提供的图文信息业务：1．天天新闻提供最新的社会新闻、科技新闻、财经新闻、娱乐新闻以及内部新闻等；2．天气预报提供地区天气预报、海区天气、海浪等情况；3．电子办公任务计划、执行任务情况、完成任务情况、军事训练情况等；3．电子布告板最新公告、通知、军队政策、法规等；4. 结束语本文所提出的方案具采用DVB-C标准，传输信号质量高；提供多种点播方式，满足军队营区内的需要；基于现有的HFC网络，不需改造，投资少，运营便捷。

由此可见，该方案在技术上具有先进性，同时在工程上也是可行的，是目前在小范围网络里开展视频数据点播业务的一种较好的选择。

有线电视数字化业务管理系统具有高度集成、结构简易、管理便捷的特点。

解决了中小型有线电视网实现数字化播出所面临的资金不足、技术力量薄弱等问题，下一步对数字电视加解扰、加解密进行研究，在现系统中再加入加解扰、加解密技术会更加适应军队的特殊需要，可以在更广泛的范围内推广。

参考文献[1] 邹林华数字电视标准概况中国标准化 2001.9[2] 于治楼，王永军，张娴静 DVB系统传输多媒体数据的实现方法电视技术 2001年第11期[3] DVB specification for data broadcasting (DVB-DATA). ETSI Standard EN 301 192-1999[4] 王琳DVB数据广播在数字电视业务中的应用科技信息The Application of Digital TV Based on DVB SystemJiang YanComputer and Information Engineering College of HoHai University，Nanjing (210098)AbstractThis paper introduces data transport stream and Data-encapsulation mode of DVB-C system ,by change the front of the catv network, the application system provide NVOD(Near Video On Demand) and Teletext Data services in some department.Keywords：DVB，MPEG-2 transport stream，PSI，data encapsulation，data carousel作者简介：姜岩，男，1979年生，硕士研究生，专业计算机应用。