基于UCL的播存电视终端研究与设计

薛炳青

(滨州职业学院，山东滨州256603)

为实现数字广播的个性化服务而提出的播存电视理念是一种全新的信息共享架构，它可以用低成本方式，解决无冲突的网络共享和电视“按需服务”的互动化问题［1］。为实现数据的有效传输和存储，播存电视系统可分为源端的内容管理、传输通道管理和终端的存储管理3个部分。其中，播存电视终端是一种智能体，可完成信息的获取与存储、个性化分析、主动服务等任务。本文利用UCL技术，从播存电视系统终端的信息内容理解与存储角度开展了具体的理论和实验研究工作。

1 播存电视终端实现方案

1.1 播存电视系统的实验室系统构建

播存电视终端有多种表现形式，如带有存储能力的数据广播的机顶盒、与Internet双向互联的固定计算机、具有移动计算能力的个人数字助理等，都是播存电视终端的理想载体。

本文在实验室构建的有线电视广播网平台上进行缩比实验研究，终端选择带有DVB－C接收卡的计算机作为TS 流的接收端，如图1 所示［2］。

图1 播存电视系统实验平台

1.2 数据传输模型设计

数据传输模型的建立与实施是整个实验研究的基础，为了实现数据的有效传输与数据传输速率的合理控制，制定了基于如图2所示网络传输协议堆栈的数据传输模型，每一层分别负责不同的功能［3］。

图2 网络传输协议堆栈

1)物理链路层：包括操作系统中的设备驱动程序、计算机中对应的网络接口卡(广播网采用Bluetop DVB－C有线数据接收卡V2.0)与在实验室构建的物理网络传输平台，该层主要负责处理各种物理接口细节。

2)数据链路层：主要负责定义TS流的封装与解析机制，终端根据源端的UCL标引框架和数据封装机制，进行UCL语义解析、数据解析和数据流控制等。

3)数据信息应用层：该层负责处理特定的信息数据应用，如UCL信息管理，文件存储与管理、人机交互、基于UCL的智能代理等。

2 基于UCL的数据解析与数据过滤机制

UCL是整个系统的灵魂，它负责全面的数据传输和信息管理工作［4］。UCL信息在客户终端承载了两个主要任务，应用层的信息主动服务和数据链路层的数据流控制。UCL在应用层的应用主要体现在节目单的生成、用户兴趣图谱统计、智能代理与主动服务等方面。接收端对海量的TS分组进行过滤接收的目的是为了减轻接收终端对系统运算速度与存储空间的巨大压力，合理地释放系统资源，因此数据流控制的任务在数据链路层进行。

2.1 应用层的UCL数据解析

由于源端对UCL信息采取UCL－α映射方式，将全部节目的UCL信息组织在一起，按照TS_PACKET_UCL数据结构封装成MPEG－2传输流，通过固定的PID(PID=0x41)来标识和传输［5－6］。因此终端的UCL数据解析是接收PID为0x41的TS流，并分析其中的数据结构，提取每个节目的UCL信息，根据源端数字电视的UCL标引框架进行解析并存入数据库，形成UCL信息表，为终端的数据链路层的数据过滤和文件管理提供服务，TS_PACKET_UCL数据结构体如下：

实验过程中采用DVB－C有线数据接收卡(由北京蓝拓扑电子技术有限公司开发研制)及其相应的开发接口函数。在接收数据之前，首先要初始化数据接收卡，然后进行调谐参数的设置，包括PID及频率、符号率、调制模式等参数的设置，完成QAM解调和信道解码。

2.2 数据链路层的UCL解析

数据链路层的UCL语义解析是指在数据接收的过程中，把从传输信道中获取的TS包按照TS_PACKET数据结构进行解析，并对其中的UCL－γ二进制码组的具体含义进行分析［5－6］，为数据下载提供服务。TS_PACKET数据结构定义如下：

实验中设计的UCL编码为1BYTE(BYTE packet)，主要用来增加传输的可靠性，确定此TS包的顺序，为数据区(char TsContent［183］)定位相应的存储位置。

2.3 数据过滤机制设计

通过应用层的UCL语义解析，终端可形成节目表，通过人机交互界面可向用户显示节目单，用户可根据节目单中的节目信息选择自己感兴趣的节目，形成基于UCL的过滤表，过滤表用于存储用户感兴趣的节目的相关信息。终端接收到的TS包，按照TS_PACKET数据结构进行解析，提取PID信息，若PID在过滤表中则判断为用户需要，提取其中的UCL－γ代码，将该包中的有效负载根据存储至本地相应位置，否则丢弃此包，实现TS包的选择性处理［7］。基于UCL的数据过滤机制如图3所示，基于UCL的过滤表字段如表1所示。

表1 基于UCL的过滤表字段

2.4 数据处理设计

在DVB－C环境下，终端系统设计中对数据流的处理是数据过滤策略的重点，其数据处理过程如图4所示。

3 实验研究

3.1 接收卡调谐

接收卡调谐参数的配置为：频率395 MHz，符号率6 875 kbit/s，调制模式采用64QAM。将与源端预定的17个PID的值添加之后，进行调谐。在实验过程中，发送端采用并播机制发送，接收数据率基本上和发送数据率相同，传输通道的数据流峰值约为30.72 Mbit/s，未出现丢包、错包情况。

3.2 数据解析、恢复和呈现

图5为终端的人机交互界面，显示了节目单、详细的UCL信息列表，以及本地硬盘中下载的节目信息，下载完毕的节目可通过嵌入的Media Player 9.0插件进行观看。

图5 数据的解析、恢复和呈现

4 总结

本文从理论与实验方面对基于UCL的播存电视终端系统进行了研究，取得了阶段性的成果。但播存电视终端是一种智能体，本设计从其信息理解与存储角度进行了研究，在功能性上仅达到了其基本的性能，未考虑对用户行为的主动学习、用户整理磁盘文件自动整理等个性化的信息服务功能，以及实时节目播放问题，因此还有很多需要完善和研究的地方。

［1］李幼平.IPTV 引发的较量［J］. 中国传媒科技，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］马建国.具有内容标引的信息共享技术［D］.成都：电子科技大学，2004.

［5］薛炳青.基于UCL的数字电视并播实验平台设计［J］.电视技术，2011，35(21)：14－17.

［6］马建国，刑玲，李幼平，等.数据广播中的UCL标引与传输机制［J］.电子学报，2004，32(10)：1621－1624.

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