DAB复用重配置时STI帧重配原理及实现方法

沈向辉，孟祁

(中国传媒大学，广播电视数字化教育部工程研究中心，北京 100024)

DAB复用重配置时STI帧重配原理及实现方法

沈向辉，孟祁

(中国传媒大学，广播电视数字化教育部工程研究中心，北京 100024)

本文阐述了在数字声音广播DAB复用重配置时，STI(业务传输接口)帧重配置的原理、过程以及STI-D(LI)帧结构，并给出了STI-D(LI)帧重配置的软件实现方法。

DAB复用重配置；复合结构信息；业务提供商；STI；STI-C；STI-D(LI)

1 引言

DAB复用器是DAB网的集中输入接口，它将所有要在DAB网中传输的各种业务组合起来，作为一个唯一的数据流再进行信道编码、调制、发射。DAB传输帧中数据被分配到三种信道：同步信道、快速信息信道(FIC)和主业务信道(MSC)。FIC由多个快速信息块(FIB)构成，在每个FIB中可以传送多个快速信息组(FIG)。FIC中传送复合结构信息(MCI)，MCI用于描述当前及下一个复用配置，复用重配置等信息，信号群中的子信道、业务和业务成分都是由MCI管理的。MCI包括以下信息：

——各个子信道的位置、大小和保护程度。即公共交织帧(CIF)的哪些容量单位(CU)分配给哪一个子信道，该子信道采取何种差错保护方式，保护等级如何。

——每个子信道的数据传输方式(流模式或包模式)；

——何种业务成分在哪个子信道中传送以及在必要时它们备有什么样的包地址；

——何种业务成分属于何种业务。

在DAB复用中，任何改变影响到了MCI都需要执行重配置。因此任何业务提供商(Service Provider，简称SP)修改其所拥有的业务组织结构时，都会导致复用重配置。DAB复用重配置时必须保证：

——任何业务提供商的新配置不能影响其它共享DAB复用的业务提供商；

——新的配置必须符合DAB标准；

——新配置的MCI信息必须在重配置之前传输；

——重配置必须在恰当的时刻执行。

复用重配置时业务提供商需要正确地修改其提供给DAB复用器的STI数据流，即STI-D数据帧。

2 STI重配置

多路DAB是非常灵活的，它允许以如下方式动态改变复用路数：

——业务可以从多路DAB中加入或删除；

——业务成分可以从业务中加入或删除；

——分配给业务成分的比特率可以变化。

这些改变既影响复用配置信息MCI，也影响主业务信道MSC的组织结构。对MSC的影响如下：

——子信道可以从传输帧中加入或删除；

——子信道的大小可以因数据率或保护等级的改变而改变；

——子信道在CIF中的位置可以改变。

2.1 多路DAB的配置管理

多路DAB是由一系列的业务组成的，每种业务成分在MSC子信道或快速信息数据信道(FIDC)中传输。业务成分由一个或多个业务提供商提供。

MCI有任何改变，多路DAB都需执行重配。由于多路DAB重配置过程的约束，重配置操作的管理由信号群提供商(Ensemble Provider)负责。

2.2 STI重配置过程

多路DAB重配置过程必须满足业务提供商的要求和信号群提供商的管理。这个过程涉及到：

——定义新配置

——选择重配置发生时刻

——发出重配置的请求

——执行重配置

2.2.1 定义新配置

新配置必须预先通知信号群提供商。可以使用STI-C(LI)来定义配置信息或者由业务提供商与信号群提供商协商定义。

2.2.2 选择重配置发生时刻

许多时候，业务提供商可以在不知道准确重配时刻的情况下要求重配，但有一些情况，业务提供商会在接近一个特定时刻的帧的时候要求重配，这个时刻与业务成份的内容有关。计数器信息可以用来获取STI-D(LI)中相关数据与准确的传输标准时间之间的关系。业务提供商根据相关数据进入收集网络的时间能计算出在DAB网络中传输的总时间。相应地，业务提供商若支持这种特性就可以使用STI-D(LI)时间戳设置在DAB网络中总的传输时间。

业务提供商需在配置信息中设置数据帧数(Data Frame Count ，简称DFCT)和协调世界时(Coordinated Universal Time ，简称UTC)如下：

——DFCT在配置开始时给出数据帧数；

——UTC在最近的一秒给出新配置开始的时间；

信号群提供商需解析如下两个域：

——DFCT给出的新配置生效的数据帧数；

——UTC给出的新配置开始时正负一秒的时间。

2.2.3 请求重配置

重配置可以由任何业务提供商发起或由信号群提供商发起。

当一个业务提供商发出重配置请求时，信号群提供商需第一时间核对被请求的新配置是否已被定义，转换业务提供商的DFCT为重配置发生时的CIF数。如果在这个CIF的重配置被允许了，信号群提供商就要校验新配置在没有干扰其它业务提供商的业务情况下的可行性(例如：是否拥有所需的资源，包括MSC和FIC的容量)。

如果所有这些标准都满足了，信号群提供商就接受重配置。

2.2.4 执行重配置

实施重配置时 ，STI-D(LI)数据流可能会有以下改变：

—— STI-D(LI)流的数量改变；

——已存在的STI-D(LI)流的大小发生变化。

STI-D(LI)流的数量仅在发生重配置的时刻被改变。已存在的STI-D(LI)流改变的时间要根据流的类型确定，规则如下：

——MSC子信道流以完全子信道的方式携带数据。仅仅对于长度的改变需在STI-D(LI)上进行精确的更改。在MSC包模式流中改变业务成分但不改变STL的重配置对于STI-D(LI)是没有作用的。

——MSC子信道贡献流与其它业务提供商的类似的流以下行实体方式联合形成一种全子信道。流长度的改变可以随时发生。内容必须反应出当前配置的成分。

——FIC FIG流与其它业务提供商的类似的流以下行实体的方式联合形成FIC。流长度的改变可以随时发生。内容必须反应出当前配置的成分。

——使用异步插入式的FIC FIB流与其它业务提供商的类似的流以下行实体的方式联合形成FIC。流长度的改变可以随时发生。内容必须反应出当前配置的成分。

——使用同步插入方式的FIC FIB流由FIB栅格来管理，并且不会受配置的影响。内容必须反应出当前配置的成分。

因此，只有MSC子信道流需要与重配置时刻配合。重配置时刻由DFCT控制。若新配置的第一帧出现在DFCT=R帧，则应用如下规则：

——MSC子信道流与STI-D(LI)在DFCT=R帧时联合(加入子信道)；

——MSC子信道流与STI-D(LI)在DFCT=R-15帧时分离(减少子信道)；

——MSC子信道流在DFCT=R时增加大小(原子信道变大)；

——MSC子信道流在DFCT=R-15时减少大小(原子信道变小)。

STI-D(LI) 帧中流长度域(Stream Length，简称STL)应在指定的帧发生改变。流特征域(Stream Character，简称ISTC)应在DFCT=R时发生改变。

3 STI-D(LI)帧重配置实现方法

3.1 STI-D(LI)帧结构

STI-D(LI)层是STI数据部分的逻辑定义，它是由逻辑帧组成的。逻辑帧包含了一个状态(status)域和一个数据域，状态域给出了协作网络质量的信息，在STI的其他物理层都有可能改变状态域的值。数据域所包含的信息对于STI的所有物理层来说是透明的，在无差错传输过程中其他层不能改变其内容。

STI-D(LI)所包含的逻辑帧的字节数是变化的，每个逻辑帧的长度是由数据长度(Data Length)域定义的。其帧结构如图1所示，每一帧包括以下几部分：

——1字节的状态域-STAT，由一个8比特的差错状态域ERR组成；

——数据域-D-LIDATA，包括：

①帧特征域-FC，8字节；

②流特征域-STC，可变长度；

③帧头结束域-EOH，4字节；

④主数据流域-MST，可变长度；

⑤帧结束域-EOF，4字节；

⑥时间戳域-TIST，4字节。

3.2 STI-D(LI)帧重配置软件实现

STI-D帧传输过程中接收到STI-C重配置信息，传输数据要进行相应变化。其软件实现方法如下：

——启动传输线程的同时启动重配置线程(重配置线程阻塞监听重配置发生信号量)。

——计算出重配置发生的帧号。

——设置重配置发生信号量为有效。

——传输线程：设置传输线程与重配置线程公有信号量，包括重配置帧的前1帧(R-1)指针、重配置帧的前15帧(R-15)指针和重配置帧的前16帧(R-16)指针，标识信号量准备好的信号量；截断第R-16帧的next域，以便重配置线程修改R-15到R-1帧(修改后重新链回)。

——重配置线程：

①监听重配置信号量；

②读配置文件参数，打包数据；

③成重配置的新帧的链表(单循环链表)，仿传输线程成帧链表过程；

④根据不同情况，修改原帧链表；

判断原各子信道变化情况，针对原各子信道不同变化情况进行如下处理：

•子信道变小时，将重配置前的15帧(R-15到R-1帧)对应子信道的数据置成新配置的数据(顺序包括：STL、DL、CRCH、ISTD和CRCST)。

•修改STL。从新帧链表中读出STL，将其写入原帧对应子信道对应位置。

•修改DL。读出当前帧中各子信道STL，作和，并按标准计算出DL。

•修改CRCST。定位待校验数据指针，调用CRC生成函数。

图1 STI-D(LI)24ms帧结构

图2 STI-D(LI)帧传输链表

•修改ISTD：

(A)计算出当前帧待修改子信道的STL(STL_i)和新帧中对应子信道STL(STL_Count)；

(B)计算第Count路前各STL和以定位数据源指针pSrc，计算第i路前各STL和以定位目标指针pDst，从数据源读出数据写入目标地址(读出新帧数据写入待修改帧)。

(C)将原帧中无效数据覆盖，将有效数据向前移，有效数据起点指针为pMoveSrc，被覆盖地址指针为pMoveDst。

•修改CRCST。定位待校验数据指针，调用CRC生成函数。

•子信道删除时，将重配置前的15帧(R-15到R-1帧)的对应子信道的STL置0即可；

•子信道变大、不变和新增子信道时都不进行处理；

先将重配置的前1帧断开，再将修改过的15帧(R-15到R-1帧)链回原链表。

——将新配置的链表链到原链表上。(传输起点设为第16帧，即重配置的前1帧要链到新链表的第16帧)；将链表指针指向新帧链表的第16帧，再将重配置的前1帧链到第16帧上。

图3 重配置时STI-D(LI)帧修改方法

4 结束语

DAB复用中，任何修改影响到了MCI都需要执行重配置，因此任何业务提供商修改其所拥有的业务组织结构，都会导致复用重配置。本文给出了DAB复用重配置时，来自业务提供商的STI-D(LI)数据帧相应的重配流程及软件实现方法。

[1]李栋. 数字声音广播[M]. 北京：北京广播学院出版社，2001.

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[5]谭浩强.C程序设计[M].清华大学出版社，1999.

Re-distributionPrincipleandImplementationofSTIFrameinDABMultiplexRe-configuration

SHEN Xiang-hui，MENG Qi

(ECDAV，Communication University of China ，Beijing 100024，China)

This article formulates the reconfiguration principle、processing and structure of STI (Service Transport Interface) frame during Digital Audio Broadcasting (DAB) multiplex re-configuration，and gives the software implementation of STI-D (LI) frame reconfiguration.

DAB multiplex re-configuration；multiplex configuration information；service provider；STI；STI-C；STI-D(LI)

2010-04-08

沈向辉(1982-)，女(汉族)，天津人，中国传媒大学助理研究员.E-mail：shen_xiang_hui10@sina.com。

TN911.7

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1673-4793(2013)02-0056-05

(责任编辑：龙学锋)