一種有線數字電視機頂盒遠程喚醒實現方法

劉春江，郭沛宇，劉 斌，李曉鳴，劉海濤

（1.國家新聞出版廣電總局 廣播科學研究院，北京 100866；2.國家新聞出版廣電總局 西安監測臺，陜西 西安 710000）

應急廣播關系到人民群眾的生命安全，必須確保應急廣播信息快速、準確地傳遞到人民群眾當中，如何全天候、全時段地將應急廣播系統發布的應急預警信息及時地向受眾進行展示，是應急預警信息發布過程中的重要一環。有線數字電視已經覆蓋了90%以上的城市家庭，是人們獲得信息的最主要途徑，是應急廣播的主要途徑之一[1]。經過多年的針對性研究和技術積累，目前已經有多種基于數字電視尤其是有線數字電視進行應急廣播的實現方式和技術模式[2-5]，但是考慮到節能降耗等方面的問題，大多數有線數字電視機頂盒處于待機狀態時，其調諧器模塊（Tuner）、解調模塊和核心處理器芯片均處于待機甚至是切斷供電的狀態，將無法響應來自前端系統發出的遠程喚醒信號，從而啟動應急廣播相關的處理流程。因此，如何以較低的成本盡量少改動甚至不改動機頂盒的硬件結構，并且只增加極少量功耗的情況下實現對數字電視機頂盒的遠程喚醒功能，是基于有線數字電視進行應急廣播研究中必須要解決的一個重要技術難題。

1 “真待機”與“假待機”

有線數字電視機頂盒的待機工作狀態有“真待機”與“假待機”兩種，“假待機”指的是機頂盒待機時，主芯片運行于比較節能的工作狀態，機頂盒的調諧器模塊和主芯片內解復用模塊處于通電可以工作的狀態。此時，前端系統發來的信息，經機頂盒內部的調諧器解調成TS流，機頂盒的主處理器還處于運行狀態，因此 TS流仍可以被CPU解復用，并分析出TS流中的應急廣播信息內容，這樣在需要喚醒機頂盒或要求機頂盒做指定性動作時，直接在TS流的應急廣播表中添加指令和描述信息就可以了。“假待機”狀態的遠程喚醒技術實現簡單，是當前所有機頂盒廠家都能支持的方式，也是當前很多文章中談到的待機狀態終端遠程喚醒的實現方式，前端系統和終端設備在硬件上都無需做任何改動，只需要升級軟件程序添加應急廣播信息解析功能即可，但此時機頂盒還是處于較高的功耗狀態，與時下節能減排的要求不符。

“真待機”工作狀態指的是通過使用單片機將機頂盒的CPU和調諧器等大多數模塊的供電切斷或使其全部處于待機狀態，此時整個機頂盒的待機功耗一般小于2 W或者1 W，系統中最少可只保留單片機和紅外接收器工作。“真待機”時，由于機頂盒的主處理器，或主處理器內的相關模塊，如解復用模塊，是處于非工作狀態的，因此機頂盒就不能解析TS流中的內容信息，這樣機頂盒就不能接收到前端發來的喚醒信息，無法響應前端系統發出的遠程喚醒信號，從而無法啟動應急廣播工作流程，發揮應急廣播終端的相關作用。

2 二次遠程喚醒實現方法

經與調諧器生產廠家和有線數字電視機頂盒生產廠家多次交流討論，并經過針對性調查研究，提出一種二次喚醒的技術實現方式。初次喚醒是將機頂盒的調諧器和解調解碼模塊等由斷電或待機狀態喚醒至工作狀態；第二次喚醒是由處于工作狀態的機頂盒各模塊進行解復用和解析TS流等工作，通過判斷TS流中是否攜帶有需要本機頂盒終端進行相應的應急廣播指令和內容最終實現應急廣播所需的各種功能。

有線數字電視機頂盒的基本結構如圖1所示。狀態，由核心處理器進行解復用和解析TS流，判斷TS流中是否有應急廣播指令和應急廣播內容，進而解析應急廣播表，并顯示應急廣播表中的應急消息數據內容，或根據需要切換至應急廣播詳情頻道，從而完整地實現從終端遠程喚醒到播出應急消息的全部相關工作。其工作流程如圖2所示。

圖2“真待機”狀態機頂盒應急廣播工作流程示意圖

其中的單片機MCU用于響應遙控器的紅外操作指令以及協調其他各部分的工作等，即使機頂盒待機時，MCU也一直處于工作狀態，其功耗大約在100～200 mW，機頂盒待機時，MCU直接切斷Tuner部分的供電或者是將Tuner置于standby工作狀態，核心處理器和解調部分（有的機頂盒方案解調部分也由核心處理器完成）處于待機狀態。Tuner部分正常工作時的功耗大約為800 mW～1 W，從恢復供電到完成鎖頻并將射頻信號轉換為中頻大約需要250 ms，由于機頂盒核心處理器的啟動時間遠遠不止這個時間，所以這個延遲對于機頂盒的使用是沒有影響的。

初次喚醒的方法為定時啟動調諧器，讀取并判斷特定頻點信號的信號接收強度RSSI，通過RSSI的取值范圍判斷前端系統是否通過該特定頻點發出遠程喚醒信號。比如由MCU自行計時，每隔10 s啟動調諧器一次，啟動調諧器后，鎖定特定頻點檢測是否有信號，因為有無信號其RSSI值是不同的，由MCU獲取RSSI的數值，若在400 ms時間（Tuner從恢復供電或從standby狀態到正常工作的時間只需要250 ms左右）段內，讀取的RSSI值表明沒有遠程喚醒指令，則將調諧器恢復至standby狀態，重新進入下一個10 s的等待時間；若讀取的RSSI值表明有遠程喚醒信號，則啟動解調部分和解復用解碼核心處理器等模塊開始工作，完成初次喚醒，進入到第二次喚醒

3 優點分析及結論

采用上述二次遠程喚醒機制，若每隔10 s啟動一次解調器，利用400 ms時間讀取RSSI值進行前端是否發出遠程喚醒信號的話，則有線數字電視機頂盒終端只在原來待機功耗的基礎上增加了800/25（＜40 mW）的功耗，其最大的優點在于不需要對機頂盒硬件結構和電路做改動，主要是通過修改軟件程序實現遠程喚醒和應急廣播功能。

同時，由于有線數字機頂盒的調諧器鎖頻范圍通常超過有線數字電視機頂盒的日常使用頻點頻率，因此可以選擇一個低于有線數字電視頻點但高于調諧器鎖頻下限的空閑頻點，作為發送應急廣播初次遠程喚醒信號的工作頻點，不會占用有線數字電視的頻點資源，也容易為有線數字電視運營商所接收和采用，與其他“真待機”狀態下的終端遠程喚醒機制，具有低成本、低功耗、易普及使用的優點。

基于本文提出的二次遠程喚醒技術實現機制，有線數字電視機頂盒廠家已完成樣機產品的試制開發工作，通過搭建測試實驗環境，開發前端應急廣播功能軟件，利用節目播發頻點和喚醒頻點進行了一系列實驗測試，實驗測試結果如表1所示。

通過實驗測試，實現了預期的遠程喚醒和應急廣播相關功能，獲得非常好的應用測試效果，具備較大的應用推廣價值，不失為解決有線數字電視機頂盒“真待機”狀態下遠程喚醒技術難題的一種優秀實現方法和解決方案。

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[1]趙舒，宋亮亮，基于數字電視廣播業務的應急廣播實現方案[J].有線電視技術，2012（12）：31-36.

表1 二次喚醒實驗測試結果表

[2]佘新平.基于有線數字電視終端的應急廣播系統探討[J].電視技術，2013，37（22）：40-42.

[3]虞捷，楊淑江.應急廣播預警系統在數字電視中的應用與實現[J].中國有線電視，2012（11）：1291-1293.

[4]李小雨，陳德林，饒豐.數字電視系統中緊急廣播插入方法研究[J].廣播與電視技術，2011（12）：31-33.

[5]李玉環，王天瑜.緊急廣播應用示范中通過有線數字電視網發布緊急廣播消息的技術實現方式探討[J].衛星與網絡，2012（12）：41-43.