數字電視中PSI、SI表功能及在機頂盒上的實現過程

郭耀

摘 要：本文主要介紹數字電視中PSI/SI表的組成（PAT、PMT、CAT、NIT、SDT、EIT、BAT等）以及對應各部分的主要功能，同時將對這些表如何在數字電視機終端頂盒上產生相應作用進行闡述。

關鍵詞：數字電視；PSI/SI；機頂盒

1 縮寫全稱及中文釋義

縮寫詞 全稱 中文意思

MPEG Motion Picture Experts Group 運動圖象專家組

DVB Digital Video Broadcasting 數字視頻廣播

PSI Program Specific Information 節目說明信息

SI Service Information 業務信息

CAT Conditional Access Table 條件接收表

PAT Program Association Table 節目關聯表

PMT Program Map Table 節目映射表

EIT Event Information Table 事件信息表

NIT Network Information Table 網絡信息表

SDT Service Description Table 業務描述表

2 背景知識及基本概念介紹

在數字電視中，所有視頻、音頻、文字、圖片等經數字化處理后都變成了數據，并按照MPEG-2的標準打包，形成固定長度（188個字節）的傳送包（TS包的長度固定，一般是188字節。如果在這種TS包的尾部加入16字節的RS糾錯碼，則包長為204字節），然后將這些數據包進行復用，形成傳送碼流（TS）。

通常由多個節目及業務復用組成的一個TS（TransportStream傳輸流）流對應一個8MHz帶寬的頻道。而傳輸流是MPEG-2規范的系統層提出的、對多路節目進行復用的兩種方案之一，它主要針對非可靠信道的傳輸（另一種方案——節目流是針對可靠信道的傳輸而提出的），比如衛星信道、微波信道和CATV信道。

傳輸流的形成過程可以用下圖來說明。組成節目的視頻流和音頻流經過基礎流編碼器之后，形成基本流，每一路視頻流或音頻流對應一路基本流。基本流經過打包，形成PES包流。每一個PES包都有流標識、用于視、音頻解碼和播放同步的時戳。PES包和其它的數據、控制信息經過復用器，形成TS包。每一個TS包都有一個包標識PID，同一基礎流對應的TS包，PID的值相同。TS流就是通過對各個基礎流分配不同的PID號來唯一的標識各個不同的基礎流、信息表和其它數據。在TS流中有兩種標識符，一種是包標識符，一種是表標識符。具有相同PID的不同信息表由表標識符TABLEID來區分，在接收端通過查這些特定的PID來找到它們。

數字電視機頂盒中為了找到需要的碼流，識別不同的業務信息，在TS流中必須加入一些引導信息，也就是上圖的相關數據和控制信息。為此，在MPEG-2中，專門定義了PSI信息，其作用是從一個攜帶多個節目的某一個TS流中正確找到特定的節目。

在MPEG-2標準中定義的PSI表，是對單一TS流的描述。由于系統通常存在多個TS流，為了引導數字電視用戶能在TS流中快速地找出自己需要的業務，DVB對MPEG-2的PSI進行了擴充，在PSI四個表的基礎上再增加了九個表，形成SI。SI是對整個系統所有TS流的描述，在符合MPEG-2的TS傳輸流中插入DVB標準定義的業務信息，使機頂盒的綜合接收解碼器可以從TS流中提取出節目提供商播出節目的列表和播出參數，以直觀的形式顯示給數字電視用戶，使得用戶可以方便地接收、選擇數字電視節目。

2.1 PSI/SI表組成及相應功能

PSI表包括節目關聯表（PAT）、條件接收表（CAT）、節目映射表（PMT）和網絡信息表（NIT）組成，這些表在復用時通過復用器插入到TS流中，并用特定的PID（包標識符）進行標識。SI包括業務描述表（SDT）、事件信息表（EIT）、時間和日期表（TDT）、時間偏移表（TOT）、業務群關聯表（BAT）和運行狀態表（RST）、填充表（ST）、選擇信息表（SIT）、間斷信息表（DIT）等表信息。SI中的各表在實際使用中并不都需要傳送，其中NIT、SDT、EIT、TDT是必需傳送的，其它表則按照需要進行選擇傳送。當機頂盒要要接收某一個指定節目時，PSI表首先從節目關聯表（PAT）中取得這個節目的節目映射表（PMT）的PID值，然后從TS流中找出與此PID值相對應的節目映射表（PMT），從這個節目映射表中獲得構成這個節目的基本碼流的PID值，根據這個PID值濾出相應的視頻、音頻和數據等基本碼流，解碼后復原為原始信號，刪除含有其余PID的傳送包。下面重點介紹比較重要的幾個組成表。

⑴PMT（Program Map Table）。上面提到過，在節目發送端，一個節目（用program_number標識）可以由音頻流、視頻流組成，視、音頻流經過處理，形成TS包之后，對應的TS包便帶上了PID信息。不同的視、音頻流對應的PID值不同。PMT描述了當前TS流中節目的視、音頻PES流和PCR 的PID，PMT的個數等于當前TS流中節目的個數。通過PMT，可以從MPEG II傳輸流中提取指定節目的基本流并予以解碼重放。

⑵PAT（Program Association Table）。要保證TS流能正常接收，在該流中至少有一個完整有效的PAT。節目關聯表PAT包括該TS流中的所有節目映射表即每個節目的PMT（節目映射表）PID，傳輸流ID等。PAT表規定使用PID = 0的TS包來傳送，它列出了所屬TS流中所有節目的編號，以及各編號節目所對應的PMT的PID。根據列出的PID，接收端就可以獲得所有的PMT表。在PAT的表循環中，一般有一個program_number值為0的循環，該循環中包含了NIT表的PID的信息；其它的循環中都是一個節目對應PMT的PID。如果要收看的節目屬于條件接收節目，接收端還必須提取PSI中的條件接收表，利用其中的信息對被加擾的節目進行解擾。

⑶CAT（Conditional Access Table）。CAT表針對具體CA系統中的用戶的授權情況，含有標識具體CA系統的CA_System_ID和用于獲取授權管理信息EMM的索引EMM_Pid，通過這兩項內容就可以獲得用戶所在CA系統的EMM信息。用戶端的條件接收過程就是從讀取卡內的CA_System_ID開始的，獲取相應的EMM，ECM后，解密解擾的工作就按與發送端相逆的順序開始了。CAT表使用PID=0x0001的TS包來傳送，而條件接收節目在編碼的時候，相應CA系統的EMM（entitled management message）或ECM（entitled control message）信息也同時通過TS包發出。

⑷NIT（Network Information Table）。NIT表包括該數字電視網中的所有的傳輸流的物理傳輸網信息，包含節目的頻道調諧參數、頻率、符號率等，這些信息使得接收機可以按照用戶的選擇以很少的延時或無延時地改變頻道、調諧參數，正確地解碼出TS。NIT傳輸與復用器/傳輸流（TS）的物理結構有關的信息，以及網絡本身的特點。在MPEG II中，NIT屬于私有表，傳送NIT的TS包的PID可以在0x0010～0x1FFF之間選擇，因此，PAT表中專門有一個program_number=0的循環用于指示傳送NIT的TS包的PID；在DVB中對NIT作了進一步的定義，并且規定，NIT信息必須使用PID=0x0010的TS包傳送，這樣，接收NIT時就不需要從PAT中查找其PID，而直接去PID=0x0010的TS包中接收即可。

⑸SDT（Service Description Table）。業務描述表（SDT）它包含了當前傳輸流和其他傳輸流的業務信息，比如當前傳輸流ID，當前傳輸流中包含的節目名稱，節目類型等。SDT表使用PID=0x0011的TS包傳送。

⑹EIT（Event Information Table）。事件信息表（EIT）它包含了與事件或節目相關的數據，EIT是生成EPG的主要表。包括每個節目的當前播出的節目名稱、播出開始時間、播出時間段、父母控制級別等信息和下一個播出節目相關信息。EIT表描述由 [ original_network_id， ts_id， service_id ] 所標識的service中的event信息，對于每一個service，都有一個EIT子表和它對應。一個EIT表循環結構的對應于service中的event，當event的數目大于1時，這些event按照起始時間的先后順序排列。EIT表使用PID=0x0012的TS包傳送。

2.2 PSI/SI表解析及功能在機頂盒終端實現過程

數字電視接收終端設備從同軸電纜、衛星微波地面微波信號中接收到信號，輸入到終端設備中，進行相應的解調和解碼，得到TS碼流，利用接收端中的EPG應用程序，將TS碼流中的SI信息或數據轉盤中的相應信息提取出來，生成電子節目菜單信息，供用戶使用。實際應用中EPG接收端的實現按照如下步驟進行：⑴輸入頻率、符號率、調制方式鎖定頻道。⑵根據NIT表的PID取得NIT表，解析并保存。⑶從NIT表中的第一個descriptor循環中取得network-name-descriptor，得到網絡名稱，這個網絡名稱一般描述的是網絡運營商的名稱，可以在屏幕上顯示，也可以根據需要顯示。從NIT表中的第二個descriptor循環中取得當前網絡所管理的頻道資源信息表cable-delivery-system-descriptor，從中可以得到所有幾個頻道的關鍵字段值frequency（頻率）、modulation（調制方式）、symbol-rate（符號率）。至此，網絡信息資源已全部獲得，這是非常關鍵的一步。⑷根據上述網絡信息，建立一個循環，各自鎖定不同的頻道。⑸在已鎖定的頻道下，接收PSI/SI信息表中的PAT、PMT、SDT表，完成所有節目信息的收集，包括以下內容：第一共有多少頻道；第二每個頻道下有多少套可供播放的節目；第三每個節目的名稱，相關PCR-PID，V-PID，A-PID等。根據以上信息組織菜單，就可以實現節目的播放了。⑹最后接收EIT表，通過循環，在一個物理頻道上可以取得所有的節目時間表和內容，包括1天、1周、1個月、2個月的節目預告。⑺在接收端機頂盒上形成完整的EPG并顯示。

3 小結

通過在數字電視中插入PSI/SI信息，數字電視用戶能夠方便、快捷地搜索和查詢到所有傳輸的節目名稱、節目分類、一周節目內容和具體播放時間等信息，并且隨自己的喜好在數字電視接收設備上預定節目，從而實現電子節目指南。

[參考文獻]

[1]趙堅勇.數字電視技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2004.

[2]數字電視國家工程實驗室.數字電視前端系統.科學出版社，2012.