基于雙向網絡的PSI/SI信息獲取機制的設計與實現

李 爽，朱曉松

(1.河北建材職業技術學院，河北秦皇島066000;2.河北廣電網絡集團秦皇島有限公司，河北秦皇島066000)

隨著互聯網機頂盒的發展與普及，人們獲得內容的渠道更加豐富。面對海量的內容和優質產品體驗的互聯網機頂盒，傳統有線電視受到了巨大的沖擊與挑戰。有線電視行業不得不做出改變，而改善用戶體驗是其中重要的方面。傳統的有線電視DVB的搜臺及EPG更新機制基于廣播網，搜臺和頻道更新緩慢常常被人詬病，并且EPG信息的更新不及時的情況時有發生。當前，有線電視從網絡到終端雙向化逐漸普及，具備了通過雙向網下發PSI/SI信息的基礎。因此，有線運營商在機頂盒方案選型中應充分考慮雙向網給有線電視業務帶來的便捷。本文以秦皇島廣電網絡的應用為例，闡述一種依靠雙向網絡獲得PSI/SI信息的方法。

1 傳統EPG信息獲取的弊端

EPG(電子節目指南)主要由頻道信息(PSI)和節目信息(SDT)組成。前者通過機頂盒搜臺獲得，包括頻道所在的頻點信息、SID和音視頻的ID及其他特定信息(如節目排序、分類、音量補償等私有功能定義)。后者特指節目預告信息，機頂盒一直監測并自動更新。一般來講，傳統的機頂盒有自動搜臺、單頻點搜臺和全頻段搜臺3種方式，其中最常用的為自動搜臺。對于自動搜臺，機頂盒在出廠時，往往預設一個初始頻點(Main Frenquency)，或稱主頻點，機頂盒根據主頻點的物理參數(頻點、符號率、調制方式)，調用TUNER鎖該頻點，并獲得NIT(Network Information Table)和BAT信息。根據NIT的描述獲得節目頻點信息和節目SID，并到各個頻點逐一驗證并獲得機頂盒播放節目所需的頻點信息、SID和音視頻ID，如圖1所示。結合BAT中描述的特定信息實現一些如節目排序、分類等私有功能［1］。可以看到，機頂盒在搜臺過程中，多次出現鎖頻-解析(根據頻道的多少大概10～30次)的過程，這也是搜臺過程中占用時間最多的部分，整個搜臺過程往往需要2～3 min。

圖1 機頂盒自動搜臺基本流程

2 基于雙向網絡EPG信息獲取機制

2．1 設計思路

有線網絡及終端的雙向化為EPG信息的交互獲取提供了基礎條件。在功能上，通過中心架設EPG服務器，并配置Config文件，集中向終端提供頻道信息和節目信息。終端定期和不定期地與EPG服務器對比版本號，從而獲得頻道信息和節目信息。在可靠性方面，當終端雙向網絡條件喪失時，終端能夠通過傳統的DVB方式即廣播網仍可以繼續獲得EPG信息。

在服務器的穩定性方面，通過雙向網絡提供EPG服務Portal服務器采用主備設計，基于Keepalived+HA實現。傳統的EPG服務器則采用ASI輸出，用碼流切換器進行主備切換。

機頂盒獲得IP EPG信息或DVB EPG信息二者互不影響，分別存儲在機頂盒中兩個區域中供展示調用。

2．2 信息傳遞流程

PSI/SI信息的發布和獲取在雙向網絡暢通(盒端到服務端正常獲得信息)和單向網絡即廣播網時，分別采取不同的處理流程，如圖2、圖3所示。

1)機頂盒雙向網絡正常

(1)通過CMS內容管理系統配置頻道信息，導入編輯好的PSI/SI信息表(Excel格式)、EPG服務器中的EPG信息表(xm l或txt)導入至CMS服務器中。

(2)CMS服務器將導入的PSI/SI信息表和EPG節目列表發給PORTAL服務器，由HA檢測主備PORTAL服務器。

(3)機頂盒向PORTAL服務器請求數據。

圖2 雙向網絡信息傳遞流程

圖3 單向網絡信息傳遞流程

(4)PORTAL服務器返回數據請求，并發送數據。在實際應用中Portal服務器也同時向其他類型終端提供服務。

2)機頂盒雙向網絡異常

(1)EPG服務器與ChinaEPG節目單平臺對接，自動獲取節目信息。ChinaEPG無法提供的地方節目單則通過手動方式導入EPG服務器。另外，頻道信息也通過EPG服務器配置并下發。

(2)EPG服務器將PSI/SI信息以ASI或IP方式輸出給服務器。若為IP輸出則采用Keepalive進行主備監控切換，若為ASI輸出則采用碼流切換器進行主備監控切換。

(3)復用器將數據發送給調制器，并最后以RF信號混合至廣播網。

(4)通過HFC網絡對機頂盒進行數據傳遞。

2．3 數據的定義

IP數據包括頻道信息、節目預告信息、Config配置表4部分。其中，頻道信息采用.xls的表格進行描述，表格的定義如表1所示。節目預告信息的導入與傳統EPG服務器的導入一樣，仍然采用*.xml或*.txt格式文件。Config配置表(見表2)中描述了以上兩類信息的更新時間、版本號、版本監聽周期等，版本號是頻道信息和節目預告信息是否更新的唯一參照依據。

2．4 監聽機制

當雙向網絡正常時，機頂盒默認采用IP監聽方式。機頂盒在第一次IP搜臺時獲得初始Config配置表，并以此時Config配置表版本號作為初始版本。每間隔一段時間(網絡配置中下發的監聽周期時間((1+本機序列號后兩位%))，機頂盒主動向Protal服務器Config配置表對比版本號。若版本號發生變化，則Config配置文件中描述的所有信息，均自動更新。當雙向網絡異常時，機頂盒則采用傳統廣播網的EPG監聽方式，如NIT表和SDT表監聽。監聽范圍只限視頻正在播放的時候，包括主Lancher小視頻、直播電視、電視列表。

表1 頻道信息結構定義

表2 Config配置表

2．5 機頂盒業務流程說明

機頂盒的信息獲取流程主要包括如下3種情況:

1)出廠狀態的節目搜索(見圖4)

流程簡述:(1)節目為空并且雙向網絡正常時，機頂盒默認采用IP方式進行搜臺，雙向網絡異常則采用傳統廣播網方式搜臺。(2)若開機后節目不為空，機頂盒則進入頻道信息和節目信息更新監聽流程，見圖5。

圖4 開機節目搜索過程

圖5 頻道信息和節目信息更新監聽流程

2)頻道信息和節目信息監聽更新流程

流程簡述:(1)機頂盒在開機時，首先通過雙向網絡獲得Config配置文件;(2)獲得成功則機頂盒進行IP監聽流程，更新過程中網絡異常則跳轉到調用機頂盒中傳統EPG信息數據庫，開始進行NIT和SDT監聽［2］;(3)獲得失敗則調用機頂盒中傳統EPG信息數據庫，并進行NIT和SDT監聽(監聽方式詳見2.4節)。

3)頻道和節目信息呈現流程(見圖6)

圖6 頻道和節目信息呈現

流程簡述:(1)機頂盒開機判斷IP獲得配置文件是否成功;(2)獲得配置文件成功，則調用IP主數據庫顯示頻道和節目信息;(3)獲得配置文件失敗，則調用傳統EPG數據庫，若數據庫為空，則進行DVB搜臺。

3 效果測試

在近5 000用戶網絡內進行測試，在服務端，基于Keepalived+HA技術的兩臺Portal服務器實現了負載均衡和高可用［3］。如圖7所示，當Config配置文件版本號變化后，用戶向Portal服務器的訪問達到峰值。集中更新過后，趨于平緩。集中更新時間大約30 min，峰值帶寬占用70 Mbit/s(見圖8)。在終端，自動搜索節目的時間從120 s縮短到11 s。搜臺完成后，頻道信息和節目信息的更新在后臺完成，前臺感覺不到更新過程，徹底避免了運營過程中因頻道信息(頻道排序、頻道名稱、頻道分類、SID等)變化需用戶端重新搜臺的問題。另外，Portal服務器同時向移動終端視頻服務提供EPG信息，實現了多屏視頻業務統一Portal。在實際應用過程中發現，當每次節目預告信息更新后的一段時間內，終端集中訪問Portal服務器導致了網絡帶寬的占用突然增加。當終端大規模部署時，網絡將承受較大的壓力，因此，在信息的更新機制上還需要采用終端分組更新的方式進行改善。

圖7 HAProxy Statistics Report(截圖)

圖8 IP-EPG信息出口帶寬占用情況(截圖)

4 結束語

可以看到，基于IP的PSI/SI信息更新效果遠遠好于傳統的DVB更新機制，它明顯改善了用戶體驗，提高了有線電視產品的競爭力。當前，隨著網絡的發展，視頻業務雙向化已成為現實，有線電視業務最終將逐漸在雙向網絡上承載，在機頂盒PSI/SI信息更新機制上的探索也是有線電視業務逐漸雙向化的一種嘗試。

［1］陳渙經，王振強.數字電視機頂盒接收PSI/SI信息的過程及EPG的實現［J］.有線電視技術，2013(15):62-65.

［2］王楠楠.Android數字電視機頂盒前端參數變化檢測［D］.天津:天津大學，2014.

［3］博客園.haproxy+keepalived實現高可用負載均衡［EB/OL］.［2015-04-10］.http://www.cnblogs.com/dkblog/archive/2011/07/06/2098949.html.