基于UCL的播存電視終端研究與設計

薛炳青

(濱州職業學院，山東濱州256603)

為實現數字廣播的個性化服務而提出的播存電視理念是一種全新的信息共享架構，它可以用低成本方式，解決無沖突的網絡共享和電視“按需服務”的互動化問題［1］。為實現數據的有效傳輸和存儲，播存電視系統可分為源端的內容管理、傳輸通道管理和終端的存儲管理3個部分。其中，播存電視終端是一種智能體，可完成信息的獲取與存儲、個性化分析、主動服務等任務。本文利用UCL技術，從播存電視系統終端的信息內容理解與存儲角度開展了具體的理論和實驗研究工作。

1 播存電視終端實現方案

1.1 播存電視系統的實驗室系統構建

播存電視終端有多種表現形式，如帶有存儲能力的數據廣播的機頂盒、與Internet雙向互聯的固定計算機、具有移動計算能力的個人數字助理等，都是播存電視終端的理想載體。

本文在實驗室構建的有線電視廣播網平臺上進行縮比實驗研究，終端選擇帶有DVB－C接收卡的計算機作為TS 流的接收端，如圖1 所示［2］。

圖1 播存電視系統實驗平臺

1.2 數據傳輸模型設計

數據傳輸模型的建立與實施是整個實驗研究的基礎，為了實現數據的有效傳輸與數據傳輸速率的合理控制，制定了基于如圖2所示網絡傳輸協議堆棧的數據傳輸模型，每一層分別負責不同的功能［3］。

圖2 網絡傳輸協議堆棧

1)物理鏈路層：包括操作系統中的設備驅動程序、計算機中對應的網絡接口卡(廣播網采用Bluetop DVB－C有線數據接收卡V2.0)與在實驗室構建的物理網絡傳輸平臺，該層主要負責處理各種物理接口細節。

2)數據鏈路層：主要負責定義TS流的封裝與解析機制，終端根據源端的UCL標引框架和數據封裝機制，進行UCL語義解析、數據解析和數據流控制等。

3)數據信息應用層：該層負責處理特定的信息數據應用，如UCL信息管理，文件存儲與管理、人機交互、基于UCL的智能代理等。

2 基于UCL的數據解析與數據過濾機制

UCL是整個系統的靈魂，它負責全面的數據傳輸和信息管理工作［4］。UCL信息在客戶終端承載了兩個主要任務，應用層的信息主動服務和數據鏈路層的數據流控制。UCL在應用層的應用主要體現在節目單的生成、用戶興趣圖譜統計、智能代理與主動服務等方面。接收端對海量的TS分組進行過濾接收的目的是為了減輕接收終端對系統運算速度與存儲空間的巨大壓力，合理地釋放系統資源，因此數據流控制的任務在數據鏈路層進行。

2.1 應用層的UCL數據解析

由于源端對UCL信息采取UCL－α映射方式，將全部節目的UCL信息組織在一起，按照TS_PACKET_UCL數據結構封裝成MPEG－2傳輸流，通過固定的PID(PID=0x41)來標識和傳輸［5－6］。因此終端的UCL數據解析是接收PID為0x41的TS流，并分析其中的數據結構，提取每個節目的UCL信息，根據源端數字電視的UCL標引框架進行解析并存入數據庫，形成UCL信息表，為終端的數據鏈路層的數據過濾和文件管理提供服務，TS_PACKET_UCL數據結構體如下：

實驗過程中采用DVB－C有線數據接收卡(由北京藍拓撲電子技術有限公司開發研制)及其相應的開發接口函數。在接收數據之前，首先要初始化數據接收卡，然后進行調諧參數的設置，包括PID及頻率、符號率、調制模式等參數的設置，完成QAM解調和信道解碼。

2.2 數據鏈路層的UCL解析

數據鏈路層的UCL語義解析是指在數據接收的過程中，把從傳輸信道中獲取的TS包按照TS_PACKET數據結構進行解析，并對其中的UCL－γ二進制碼組的具體含義進行分析［5－6］，為數據下載提供服務。TS_PACKET數據結構定義如下：

實驗中設計的UCL編碼為1BYTE(BYTE packet)，主要用來增加傳輸的可靠性，確定此TS包的順序，為數據區(char TsContent［183］)定位相應的存儲位置。

2.3 數據過濾機制設計

通過應用層的UCL語義解析，終端可形成節目表，通過人機交互界面可向用戶顯示節目單，用戶可根據節目單中的節目信息選擇自己感興趣的節目，形成基于UCL的過濾表，過濾表用于存儲用戶感興趣的節目的相關信息。終端接收到的TS包，按照TS_PACKET數據結構進行解析，提取PID信息，若PID在過濾表中則判斷為用戶需要，提取其中的UCL－γ代碼，將該包中的有效負載根據存儲至本地相應位置，否則丟棄此包，實現TS包的選擇性處理［7］。基于UCL的數據過濾機制如圖3所示，基于UCL的過濾表字段如表1所示。

表1 基于UCL的過濾表字段

2.4 數據處理設計

在DVB－C環境下，終端系統設計中對數據流的處理是數據過濾策略的重點，其數據處理過程如圖4所示。

3 實驗研究

3.1 接收卡調諧

接收卡調諧參數的配置為：頻率395 MHz，符號率6 875 kbit/s，調制模式采用64QAM。將與源端預定的17個PID的值添加之后，進行調諧。在實驗過程中，發送端采用并播機制發送，接收數據率基本上和發送數據率相同，傳輸通道的數據流峰值約為30.72 Mbit/s，未出現丟包、錯包情況。

3.2 數據解析、恢復和呈現

圖5為終端的人機交互界面，顯示了節目單、詳細的UCL信息列表，以及本地硬盤中下載的節目信息，下載完畢的節目可通過嵌入的Media Player 9.0插件進行觀看。

圖5 數據的解析、恢復和呈現

4 總結

本文從理論與實驗方面對基于UCL的播存電視終端系統進行了研究，取得了階段性的成果。但播存電視終端是一種智能體，本設計從其信息理解與存儲角度進行了研究，在功能性上僅達到了其基本的性能，未考慮對用戶行為的主動學習、用戶整理磁盤文件自動整理等個性化的信息服務功能，以及實時節目播放問題，因此還有很多需要完善和研究的地方。

［1］李幼平.IPTV 引發的較量［J］. 中國傳媒科技，2006，15(5)：40－43.

［2］ETSI TR 101 202，Digital video broadcasting(DVB);implementation guidelines for data broadcasting［S］.2003.

［3］ETSI EN 301 192，digital video broadcasting(DVB);DVB specification for data broadcasting［S］.1999.

［4］馬建國.具有內容標引的信息共享技術［D］.成都：電子科技大學，2004.

［5］薛炳青.基于UCL的數字電視并播實驗平臺設計［J］.電視技術，2011，35(21)：14－17.

［6］馬建國，刑玲，李幼平，等.數據廣播中的UCL標引與傳輸機制［J］.電子學報，2004，32(10)：1621－1624.

［7］ISO/IEC 13818－1，Generic coding of moving pictures and associated audio information－part1：systems［S］.2000.