基于双向网络的PSI/SI信息获取机制的设计与实现

李 爽，朱晓松

(1.河北建材职业技术学院，河北秦皇岛066000;2.河北广电网络集团秦皇岛有限公司，河北秦皇岛066000)

随着互联网机顶盒的发展与普及，人们获得内容的渠道更加丰富。面对海量的内容和优质产品体验的互联网机顶盒，传统有线电视受到了巨大的冲击与挑战。有线电视行业不得不做出改变，而改善用户体验是其中重要的方面。传统的有线电视DVB的搜台及EPG更新机制基于广播网，搜台和频道更新缓慢常常被人诟病，并且EPG信息的更新不及时的情况时有发生。当前，有线电视从网络到终端双向化逐渐普及，具备了通过双向网下发PSI/SI信息的基础。因此，有线运营商在机顶盒方案选型中应充分考虑双向网给有线电视业务带来的便捷。本文以秦皇岛广电网络的应用为例，阐述一种依靠双向网络获得PSI/SI信息的方法。

1 传统EPG信息获取的弊端

EPG(电子节目指南)主要由频道信息(PSI)和节目信息(SDT)组成。前者通过机顶盒搜台获得，包括频道所在的频点信息、SID和音视频的ID及其他特定信息(如节目排序、分类、音量补偿等私有功能定义)。后者特指节目预告信息，机顶盒一直监测并自动更新。一般来讲，传统的机顶盒有自动搜台、单频点搜台和全频段搜台3种方式，其中最常用的为自动搜台。对于自动搜台，机顶盒在出厂时，往往预设一个初始频点(Main Frenquency)，或称主频点，机顶盒根据主频点的物理参数(频点、符号率、调制方式)，调用TUNER锁该频点，并获得NIT(Network Information Table)和BAT信息。根据NIT的描述获得节目频点信息和节目SID，并到各个频点逐一验证并获得机顶盒播放节目所需的频点信息、SID和音视频ID，如图1所示。结合BAT中描述的特定信息实现一些如节目排序、分类等私有功能［1］。可以看到，机顶盒在搜台过程中，多次出现锁频-解析(根据频道的多少大概10～30次)的过程，这也是搜台过程中占用时间最多的部分，整个搜台过程往往需要2～3 min。

图1 机顶盒自动搜台基本流程

2 基于双向网络EPG信息获取机制

2．1 设计思路

有线网络及终端的双向化为EPG信息的交互获取提供了基础条件。在功能上，通过中心架设EPG服务器，并配置Config文件，集中向终端提供频道信息和节目信息。终端定期和不定期地与EPG服务器对比版本号，从而获得频道信息和节目信息。在可靠性方面，当终端双向网络条件丧失时，终端能够通过传统的DVB方式即广播网仍可以继续获得EPG信息。

在服务器的稳定性方面，通过双向网络提供EPG服务Portal服务器采用主备设计，基于Keepalived+HA实现。传统的EPG服务器则采用ASI输出，用码流切换器进行主备切换。

机顶盒获得IP EPG信息或DVB EPG信息二者互不影响，分别存储在机顶盒中两个区域中供展示调用。

2．2 信息传递流程

PSI/SI信息的发布和获取在双向网络畅通(盒端到服务端正常获得信息)和单向网络即广播网时，分别采取不同的处理流程，如图2、图3所示。

1)机顶盒双向网络正常

(1)通过CMS内容管理系统配置频道信息，导入编辑好的PSI/SI信息表(Excel格式)、EPG服务器中的EPG信息表(xm l或txt)导入至CMS服务器中。

(2)CMS服务器将导入的PSI/SI信息表和EPG节目列表发给PORTAL服务器，由HA检测主备PORTAL服务器。

(3)机顶盒向PORTAL服务器请求数据。

图2 双向网络信息传递流程

图3 单向网络信息传递流程

(4)PORTAL服务器返回数据请求，并发送数据。在实际应用中Portal服务器也同时向其他类型终端提供服务。

2)机顶盒双向网络异常

(1)EPG服务器与ChinaEPG节目单平台对接，自动获取节目信息。ChinaEPG无法提供的地方节目单则通过手动方式导入EPG服务器。另外，频道信息也通过EPG服务器配置并下发。

(2)EPG服务器将PSI/SI信息以ASI或IP方式输出给服务器。若为IP输出则采用Keepalive进行主备监控切换，若为ASI输出则采用码流切换器进行主备监控切换。

(3)复用器将数据发送给调制器，并最后以RF信号混合至广播网。

(4)通过HFC网络对机顶盒进行数据传递。

2．3 数据的定义

IP数据包括频道信息、节目预告信息、Config配置表4部分。其中，频道信息采用.xls的表格进行描述，表格的定义如表1所示。节目预告信息的导入与传统EPG服务器的导入一样，仍然采用*.xml或*.txt格式文件。Config配置表(见表2)中描述了以上两类信息的更新时间、版本号、版本监听周期等，版本号是频道信息和节目预告信息是否更新的唯一参照依据。

2．4 监听机制

当双向网络正常时，机顶盒默认采用IP监听方式。机顶盒在第一次IP搜台时获得初始Config配置表，并以此时Config配置表版本号作为初始版本。每间隔一段时间(网络配置中下发的监听周期时间((1+本机序列号后两位%))，机顶盒主动向Protal服务器Config配置表对比版本号。若版本号发生变化，则Config配置文件中描述的所有信息，均自动更新。当双向网络异常时，机顶盒则采用传统广播网的EPG监听方式，如NIT表和SDT表监听。监听范围只限视频正在播放的时候，包括主Lancher小视频、直播电视、电视列表。

表1 频道信息结构定义

表2 Config配置表

2．5 机顶盒业务流程说明

机顶盒的信息获取流程主要包括如下3种情况:

1)出厂状态的节目搜索(见图4)

流程简述:(1)节目为空并且双向网络正常时，机顶盒默认采用IP方式进行搜台，双向网络异常则采用传统广播网方式搜台。(2)若开机后节目不为空，机顶盒则进入频道信息和节目信息更新监听流程，见图5。

图4 开机节目搜索过程

图5 频道信息和节目信息更新监听流程

2)频道信息和节目信息监听更新流程

流程简述:(1)机顶盒在开机时，首先通过双向网络获得Config配置文件;(2)获得成功则机顶盒进行IP监听流程，更新过程中网络异常则跳转到调用机顶盒中传统EPG信息数据库，开始进行NIT和SDT监听［2］;(3)获得失败则调用机顶盒中传统EPG信息数据库，并进行NIT和SDT监听(监听方式详见2.4节)。

3)频道和节目信息呈现流程(见图6)

图6 频道和节目信息呈现

流程简述:(1)机顶盒开机判断IP获得配置文件是否成功;(2)获得配置文件成功，则调用IP主数据库显示频道和节目信息;(3)获得配置文件失败，则调用传统EPG数据库，若数据库为空，则进行DVB搜台。

3 效果测试

在近5 000用户网络内进行测试，在服务端，基于Keepalived+HA技术的两台Portal服务器实现了负载均衡和高可用［3］。如图7所示，当Config配置文件版本号变化后，用户向Portal服务器的访问达到峰值。集中更新过后，趋于平缓。集中更新时间大约30 min，峰值带宽占用70 Mbit/s(见图8)。在终端，自动搜索节目的时间从120 s缩短到11 s。搜台完成后，频道信息和节目信息的更新在后台完成，前台感觉不到更新过程，彻底避免了运营过程中因频道信息(频道排序、频道名称、频道分类、SID等)变化需用户端重新搜台的问题。另外，Portal服务器同时向移动终端视频服务提供EPG信息，实现了多屏视频业务统一Portal。在实际应用过程中发现，当每次节目预告信息更新后的一段时间内，终端集中访问Portal服务器导致了网络带宽的占用突然增加。当终端大规模部署时，网络将承受较大的压力，因此，在信息的更新机制上还需要采用终端分组更新的方式进行改善。

图7 HAProxy Statistics Report(截图)

图8 IP-EPG信息出口带宽占用情况(截图)

4 结束语

可以看到，基于IP的PSI/SI信息更新效果远远好于传统的DVB更新机制，它明显改善了用户体验，提高了有线电视产品的竞争力。当前，随着网络的发展，视频业务双向化已成为现实，有线电视业务最终将逐渐在双向网络上承载，在机顶盒PSI/SI信息更新机制上的探索也是有线电视业务逐渐双向化的一种尝试。

［1］陈涣经，王振强.数字电视机顶盒接收PSI/SI信息的过程及EPG的实现［J］.有线电视技术，2013(15):62-65.

［2］王楠楠.Android数字电视机顶盒前端参数变化检测［D］.天津:天津大学，2014.

［3］博客园.haproxy+keepalived实现高可用负载均衡［EB/OL］.［2015-04-10］.http://www.cnblogs.com/dkblog/archive/2011/07/06/2098949.html.