DVB-S多業(yè)務(wù)數據廣播系統的設計與實(shí)現
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l 引言
歐洲ETSI協(xié)會(huì )制定的數字電視廣播DVB系列標準(DVB-T/C/S)不僅可傳送數字電視業(yè)務(wù)，還可提供數據廣播業(yè)務(wù)[1-2]。DVB數據廣播標準定義了7種數據廣播方式，但此協(xié)議只規定了數據廣播的下3層協(xié)議，并沒(méi)有規定應用層數據業(yè)務(wù)是如何封裝的。實(shí)際應用中存在著(zhù)各種類(lèi)型的數據業(yè)務(wù)，包括流媒體業(yè)務(wù)、文件業(yè)務(wù)、互動(dòng)信息等，對于這些應用，各公司和廠(chǎng)商都定義了自己的業(yè)務(wù)傳輸協(xié)議。目前的應用協(xié)議及實(shí)現主要側重于特定業(yè)務(wù)的應用，而不是針對于各種業(yè)務(wù)的綜合設計與實(shí)現。
2 系統架構設計
2.1業(yè)務(wù)載體
為支持各種用戶(hù)業(yè)務(wù)，提高系統的擴展性，系統將用戶(hù)應用分成以下4種業(yè)務(wù)載體：
1)數字電視：以TS流形式傳輸的數字電視，包括高清數字電視和標清數字電視;
2)流媒體：用IP來(lái)承載的實(shí)時(shí)音視頻流業(yè)務(wù);
3)文件業(yè)務(wù)：以文件形式播發(fā)的業(yè)務(wù)，例如教學(xué)課件、圖書(shū)、文檔等;
4)消息業(yè)務(wù)：消息指不采用文件形式，直接傳輸數據內容的數據業(yè)務(wù)，例如即時(shí)通信、天氣預報、政府公報，股票信息等。
這4種業(yè)務(wù)構成了系統最基本的業(yè)務(wù)載體，用戶(hù)的各種業(yè)務(wù)都可以用這些業(yè)務(wù)載體來(lái)承載。
2.2 系統架構
整個(gè)衛星廣播系統組成如圖1所示，包括數據廣播中心、衛星傳輸系統和用戶(hù)接收終端。數字電視、流媒體、文件數據、消息數據等各種類(lèi)型的數據在數據廣播中心完成接入、匯集、封裝及復用。復用后的信號進(jìn)入衛星傳輸系統完成調制、上變頻、功率放大，此時(shí)的射頻信號通過(guò)衛星轉發(fā)器轉發(fā)供用戶(hù)接收終端完成接收及處理。
2.3系統協(xié)議棧
系統協(xié)議棧如圖2所示。數字電視業(yè)務(wù)直接通過(guò)MPEG一2定義的TS包傳輸;由于廣播是點(diǎn)到多點(diǎn)的單向傳輸，流媒體、文件及消息都通過(guò)UDP/IP協(xié)議進(jìn)行傳輸，IP包通過(guò)多協(xié)議封裝(MPE)封裝到TS包中。流媒體在UDP層之上，需要RTP/RTCP/RTSP等控制協(xié)議保證音視頻流的服務(wù)質(zhì)量。在UDP層之上，根據不同的業(yè)務(wù)載體定義業(yè)務(wù)載體傳輸協(xié)議。
2.4業(yè)務(wù)載體傳輸協(xié)議
接收端的用戶(hù)必須能夠識別信道上傳輸各種媒體和數據信息，并下載所需信息，這就要業(yè)務(wù)載體傳輸協(xié)議來(lái)提供上述功能。業(yè)務(wù)載體傳輸協(xié)議包括以下幾個(gè)部分：
1)MPEG-PSI[3]：是MPEG定義的協(xié)議，用于解析信道上傳輸的數字電視節目信息，包括信道上的節目數、各節目的音頻和視頻的PID、音視頻所采用的編碼方式等;
2)數據業(yè)務(wù)公共頻道：給出了信道所傳輸業(yè)務(wù)的相關(guān)信息，例如某個(gè)文件傳輸的PID，IP和端口(Port)、文件名、文件大小等，接收模塊獲取這些信息之后去相應的位置獲取文件;
3)文件傳輸協(xié)議：給出文件業(yè)務(wù)的傳輸格式; 4)消息傳輸協(xié)議：給出消息業(yè)務(wù)的傳輸格式。
業(yè)務(wù)載體傳輸協(xié)議格式參考了DVB-SI的協(xié)議格式，采用表(Table)的方式，以段(Section)為基本傳輸單位。一個(gè)表由多個(gè)段組成，每一段開(kāi)始都有共同字段[1]，標準的DVB-SI段幀頭結構為
其中：Table_ID為表唯一的ID號;Section-syntax-indicator為此數據域固定設為l;Section-length為此段的長(cháng)度;Version-number為此表的版本號;Section-number為當前段的編號;Last-section-number為一個(gè)表中最后一個(gè)段的編號;Current-next-indicator為表示當前的表是否有效。
3 協(xié)議設計
3.1數據業(yè)務(wù)公共頻道設計
接收端在接收數據時(shí)，通過(guò)公共頻道獲知當前信道中傳輸數據的預報信息及定位信息，從而從信道中解出其所需要的數據，其功能類(lèi)似于MPEG一2標準中的PAT表。系統中的信息定位方法采用4級定位：TS流中的PID、廣播IP地址、廣播端口(Port)和Service_ID。在一個(gè)PID中可能傳有多個(gè)IP的數據，而相同IP的數據包的目的端口不一樣，傳輸的內容也就不一樣。對于各種業(yè)務(wù)，每個(gè)文件都有一個(gè)File_lD，每個(gè)消息通道都有一個(gè)Mes-sage_ID，每個(gè)流媒體都有一個(gè)stream_ID，這些ID統稱(chēng)為Service_ID。圖3給出了數據業(yè)務(wù)的分級定位結構，將一個(gè)(PID，IP，Port，Service_ID)組合稱(chēng)為一個(gè)業(yè)務(wù)通道[4]。
公共頻道的PID，IP，Port是已知的，接收端通過(guò)固定通道接收公共頻道信息。公共頻道協(xié)議的幀格式為
Data-type給出了業(yè)務(wù)的類(lèi)型(文件業(yè)務(wù)、消息業(yè)務(wù)和流媒體業(yè)務(wù))。PID，Broadcast_IP和Broadcast-Port分別給出了承載業(yè)務(wù)的PID，IP地址和端口。Service-name給出了業(yè)務(wù)的名稱(chēng)。描述符Descriptors()給出了與業(yè)務(wù)相關(guān)的其他信息，例如，文件業(yè)務(wù)還需要文件大小、文件類(lèi)型、版本號等信息。CRC一32為段的CRC校驗。
用戶(hù)在收到公共頻道數據后，從中解析出當前信道中的數據廣播內容，按(PID，IP，Poit，Seivice_jD去定位其所需要的數據并解析。
3.2文件傳輸協(xié)議
在文件傳輸協(xié)議中，為提高文件接收的成功率，發(fā)射端把文件拆分成文件塊進(jìn)行傳輸。每個(gè)文件塊都有唯一的編號，表示此文件塊在文件中的位置。同時(shí)為每一個(gè)文件塊加上頭和尾形成一個(gè)文件包，以此包為單位進(jìn)行傳輸。圖4顯示了文件拆分和打包過(guò)程。
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