【摘要】：提出了幾種利用CATV和PSTN的VOD多媒體數(shù)字機(jī)頂盒實(shí)現(xiàn)雙向通信藝完成電子節(jié)目導(dǎo)游的設(shè)計(jì)方案 ,并對(duì)各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的討論。最后介紹了所采用方案的實(shí)現(xiàn)方法　　

 　1 　引言

　　隨著3C技術(shù)的發(fā)展 ,傳統(tǒng)單向傳輸?shù)哪M電視將逐步被市場淘汰 ,取而代之的將是寬帶網(wǎng)絡(luò)、信息共享和電視娛樂結(jié)合的產(chǎn)物 ———數(shù)字電視 ,而有線電視機(jī)頂盒（DVB -  C）正是傳統(tǒng)模擬電視機(jī)向數(shù)字電視機(jī)過　渡期間最好的解決產(chǎn)品 ,它使模擬電視和數(shù)字電視廣播網(wǎng)兼容 ,提供完整的交互式多媒體應(yīng)用 ,如視頻點(diǎn)（VOD）、電視商務(wù)、互動(dòng)游戲、Internet 接入等。

　　目前，CATV網(wǎng)絡(luò)在我國的各大中城市都已基本建成，有線電視的普及率較高，這就 為基于CA TV網(wǎng)絡(luò)的VOD視頻點(diǎn)播等各種增值業(yè)務(wù)的開發(fā)提供了最基本的條件。但當(dāng)前還存在 一個(gè)相當(dāng)關(guān)鍵的技術(shù)問題：從CATV網(wǎng)絡(luò)到用戶的“最后1 km”是否可以采用光纜與用戶直接相連呢？

　　研究表明，這樣做投資太大，最現(xiàn)實(shí)的辦法是利用現(xiàn)有的HFC網(wǎng)絡(luò)。

　　一方面，HFC網(wǎng)絡(luò)具有高達(dá)750 MHz的帶寬及單向和雙向傳輸能力， 為多媒體業(yè)務(wù)的開展提供了充足的條件，而且它可以靈活地支 持交互式和廣播業(yè)務(wù)，即同時(shí)支持模擬和數(shù)字信號(hào)的傳輸，這是其他接入方式所無法具備的 ；

　　另一方面，HFC寬帶接入能夠支持多種業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音及視頻服務(wù)的真正集成。目 前HFC接入技術(shù)中，普遍捎昧街只窘餼霾唄裕閡皇腔詰ハ虻腍FC接入，當(dāng)上行業(yè) 務(wù)量很有限時(shí)，是一種非常有效而且經(jīng)濟(jì)的解決方案（因?yàn)樵瓉淼挠芯€電視網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不需要 升級(jí)）；二是基于雙向的HFC網(wǎng)絡(luò)，采用這種方案必須對(duì)原有的有線電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向升級(jí) 改造 。就本系統(tǒng)而言，它的上行數(shù)據(jù)量很少，而下行數(shù)據(jù)量較大，故采用第一種 解決策略。由于它不需要再進(jìn)行額外的網(wǎng)絡(luò)線路敷設(shè)，同時(shí)用戶端和前端設(shè)備的價(jià)格也相 對(duì)低廉，是目前可行的最為經(jīng)濟(jì)的寬帶接入方案。

    數(shù)字電視是將模擬電視信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行各種功能的處理、傳輸、記錄和控制的系統(tǒng)。作為已經(jīng)在全國范圍內(nèi)開展的信息服務(wù)，數(shù)字電視融合了計(jì)算機(jī)、多媒體、通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。機(jī)頂盒用于在數(shù)字電視系統(tǒng)中將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電視可以接收的信號(hào)，它是數(shù)字電視的過渡性產(chǎn)品。本文以數(shù)字電視機(jī)頂盒開發(fā)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，研究了數(shù)字電視系統(tǒng)所涉及到的相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù)，包括數(shù)字電視系統(tǒng)工作原理、MPEG-2系統(tǒng)層結(jié)構(gòu)分析、MPEG-2與DVB的業(yè)務(wù)信息等。本文還介紹了所開發(fā)的機(jī)頂盒的軟硬件總體結(jié)構(gòu)，軟件開發(fā)環(huán)境和調(diào)試方法。并詳細(xì)討論了在HMD2003開發(fā)平臺(tái)上使用Keil 51編譯環(huán)境實(shí)現(xiàn)用戶接口子系統(tǒng)的方法和過程。

　　2 系統(tǒng)概述

　　本系統(tǒng)是利用PSTN和CATV的通用信道來完成電子節(jié)目的導(dǎo)播的。首先，VOD中心把構(gòu)造好的 電子菜單，通過CATV通用信道進(jìn)行廣播，告訴用戶中心現(xiàn)有的節(jié)目資源以及目前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) 信息。用戶的機(jī)頂盒從CATV的通用信道上接收該電子菜單，對(duì)其解碼并顯示在電視機(jī)上。然 后， 用戶利用機(jī)頂盒（SUB）經(jīng) PSTN 向中心系統(tǒng)的通信服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求，要求使用VOD及其 他 多媒體信息服務(wù)。

　　由于通信服務(wù)器具有公用電話網(wǎng)的雙向接口，當(dāng)通信服務(wù)器收到請(qǐng)求 后，會(huì)立即將信息通知中心系統(tǒng)的管理服務(wù)器，管理服務(wù)器得到用戶的地理信息、口令、權(quán) 限以及用戶請(qǐng)求服務(wù)的內(nèi)容等信息后，進(jìn)行用戶的身份驗(yàn)證。如果用戶是合法的，則根據(jù)點(diǎn) 播類型分配下行信道，同時(shí)通知視頻服務(wù)器通過該下行信道向該機(jī)頂盒發(fā)送用戶所請(qǐng)求的信 息，用戶的機(jī)頂盒在收到允許點(diǎn)播、所分配到的信道、頻點(diǎn)等控制信息后，自動(dòng)切換到該頻 點(diǎn)上接收節(jié)目信息，解碼并顯示在電視機(jī)上。中心系統(tǒng)在提供該服務(wù)的同時(shí)，開始按既定 的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該服務(wù)進(jìn)行計(jì)費(fèi)。

　　3 EPG的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法

　　機(jī)頂盒是用戶和外界交互的橋梁，機(jī)頂盒上行發(fā)出用戶的服務(wù)請(qǐng)求并接收中心系統(tǒng)的 控制信息和經(jīng)過壓縮的節(jié)目信息，然后對(duì)這些MPEG傳輸流解碼并送至用戶的電視機(jī)。要完成 EP G導(dǎo)游，機(jī)頂盒必須首先接收電子菜單并把它顯示在用戶的終端上。該電子菜單顯示 了當(dāng)天中心系統(tǒng)提供的各種節(jié)目，節(jié)目按服務(wù)類型來組織編排（各服務(wù)類型下可以有子服 務(wù)類型。電子菜單生成后經(jīng)壓縮成為MPEG傳 輸 流，然后通過CATV蹬通用信道進(jìn)行廣播（電子菜單最終壓縮成MPEG傳輸流是為了適合于在 網(wǎng)絡(luò)中傳輸）。

　　電子菜單的設(shè)計(jì)涉及到兩個(gè)方面：①節(jié)目是按服務(wù)類型來組織編排的，各服務(wù)類型 下又有子服務(wù)類型，形成了菜單的樹型結(jié)構(gòu)，樹的最末端才是節(jié)目。要能正確地對(duì)用 戶進(jìn)行導(dǎo)游，必須能按用戶的請(qǐng)求進(jìn)行菜單頁面的跳轉(zhuǎn)。②樹的每一項(xiàng)的顯示信 息必須正確，尤其是節(jié)目的顯示名稱和節(jié)目的實(shí)際名稱要一致。另外，還有字體及其顏 色等外觀特 性。由此可見，電子菜單可分為兩部分，菜單跳轉(zhuǎn)表的生成和菜單頁面及外觀特性的設(shè)置。 下面將基于這兩個(gè)方面提出幾種設(shè)計(jì)方案。

　　方案一：選用MPEG格式的文件序列來保存。用MPEG 幀序列表示具有隨時(shí)更換底圖或插 播廣告的優(yōu)點(diǎn)，但也存在許多不足之處，例如，采用這種方案，菜單的數(shù)據(jù)量比較大，在通 用信道上傳輸時(shí)，如果服務(wù)器以固定速率發(fā)送菜單信息，菜單的接收時(shí)間比較長，菜單之間 的切換就變慢。當(dāng)然也可以用增加通用信道的數(shù)量來解決這個(gè)問題，但這樣就降低了信道的 利用率。

　　方案二：用位圖（bmp）格式來保存電子菜單。即在菜單的每一頁、每一項(xiàng)分別疊加各 自的底圖，在每一菜單項(xiàng)的底圖上嵌入相應(yīng)菜單項(xiàng)的文字信息，按菜單的頁號(hào)、項(xiàng)號(hào)保存菜 單。用位圖格式的方法表示菜單可以大幅度壓縮位圖至很小的數(shù)據(jù)量，當(dāng)服務(wù)器以固定速 率發(fā)送菜單信息時(shí)，菜單的接收時(shí)間短，菜單之間的切換延遲時(shí)間也相對(duì)較短，在改善了性 能的同時(shí)又提高了信道的利用率，這是MPEG幀序列格式所不具有的。但美中不足的是，采用 位圖格式時(shí)，菜單底圖要么沒有，要么就只能放在機(jī)頂盒內(nèi)，不能隨時(shí)更新，插播廣告 不方便。

　　菜單頁面用 MPEG 幀序列和位圖格式表示各有利弊。EPG是處在系統(tǒng)和用戶交互的最前端， 在能正確完成電子節(jié)目導(dǎo)游的同時(shí)，響應(yīng)速度也是一個(gè)很重要的因素。為了有更快的響應(yīng)速 度，可以采用第3種方案——漢字內(nèi)碼。

　　方案三：采用漢字內(nèi)碼來實(shí)現(xiàn)。在STB中預(yù)置一個(gè)常用漢字的小字庫。STB在收到菜單的鏈表 文件和菜單信息后，根據(jù)這些信息和預(yù)置的小字庫，自動(dòng)生成導(dǎo)游菜單。采用這種方案制作 菜單，數(shù)據(jù)量更小。例如，24點(diǎn)陣的1 000個(gè)漢字，只有72 k，300個(gè)漢字只有21 k，100個(gè) 漢字 僅僅只有7 k。而在100個(gè)漢字的情況下，采用bmp格式，數(shù)據(jù)量就有32 k之多，采用MPEG格 式 則更多。由此可見－采用內(nèi)碼方式生成菜單時(shí)，會(huì)大大縮短接收菜單的時(shí)間，顯然也將 大幅度提高菜單切換的響應(yīng)速度。但另一方面，由于STB中預(yù)置的小字庫只包含部分常用的 漢字，雖然菜單本身的漢字量不大，但必然還存在某些小字庫中沒有包含的不常用漢字出現(xiàn) 在菜單中的可能性。這種情況就會(huì)造成漢字內(nèi)碼產(chǎn)生誤碼，從而導(dǎo)致菜單不能正確顯示 這些漢字。

　　比較上述3種方案，考慮到用戶對(duì)菜單的基本需求，如接收菜單的時(shí)間、菜單切換的響應(yīng)速 度、菜單的外觀特性以及系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際環(huán)境，本系統(tǒng)采用了后兩種方案。當(dāng)然，采用不同 的菜單格式，對(duì)機(jī)頂盒的軟硬件也提出了不同的要求。下面就對(duì)這兩種方案的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行簡要 介紹。

　　生成菜單跳轉(zhuǎn)表：首先，根據(jù)前臺(tái)節(jié)目管理員的節(jié)目安排，從數(shù)據(jù)庫相關(guān)的表中讀取節(jié)目和 服 務(wù)類型，并按服務(wù)類型進(jìn)行歸類，即把節(jié)目安排表中屬于同一服務(wù)類型下的節(jié)目歸為一類， 并賦予層次關(guān)系，從而建立菜單的樹型結(jié)構(gòu)，并寫入菜單表以覆蓋原有的菜單。菜單表中有 菜單編號(hào)的字段，使用菜單編號(hào)作為確定節(jié)目源的唯一標(biāo)識(shí)。

　　菜單制作：菜單編輯員進(jìn)行菜單編輯時(shí)，還須為制作菜單提供一個(gè)操作平臺(tái)。菜單 編輯包括菜單字體及其顏色，菜單底圖（如廣告、風(fēng)景畫等）及菜單的預(yù)覽。菜單編輯員 可以按自己的喜好選擇各種字體，疊加各種菜單底圖，以提高菜單的美觀性，增強(qiáng)菜單的視 覺效果。菜單編輯員編輯好菜單后，可以按不同的格式生成菜單頁面。