數(shù)字電視中PSI、SI表功能及在機頂盒上的實現(xiàn)過程

郭耀

摘 要：本文主要介紹數(shù)字電視中PSI/SI表的組成（PAT、PMT、CAT、NIT、SDT、EIT、BAT等）以及對應(yīng)各部分的主要功能，同時將對這些表如何在數(shù)字電視機終端頂盒上產(chǎn)生相應(yīng)作用進行闡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電視；PSI/SI；機頂盒

1 縮寫全稱及中文釋義

縮寫詞 全稱 中文意思

MPEG Motion Picture Experts Group 運動圖象專家組

DVB Digital Video Broadcasting 數(shù)字視頻廣播

PSI Program Specific Information 節(jié)目說明信息

SI Service Information 業(yè)務(wù)信息

CAT Conditional Access Table 條件接收表

PAT Program Association Table 節(jié)目關(guān)聯(lián)表

PMT Program Map Table 節(jié)目映射表

EIT Event Information Table 事件信息表

NIT Network Information Table 網(wǎng)絡(luò)信息表

SDT Service Description Table 業(yè)務(wù)描述表

2 背景知識及基本概念介紹

在數(shù)字電視中，所有視頻、音頻、文字、圖片等經(jīng)數(shù)字化處理后都變成了數(shù)據(jù)，并按照MPEG-2的標準打包，形成固定長度（188個字節(jié)）的傳送包（TS包的長度固定，一般是188字節(jié)。如果在這種TS包的尾部加入16字節(jié)的RS糾錯碼，則包長為204字節(jié)），然后將這些數(shù)據(jù)包進行復(fù)用，形成傳送碼流（TS）。

通常由多個節(jié)目及業(yè)務(wù)復(fù)用組成的一個TS（TransportStream傳輸流）流對應(yīng)一個8MHz帶寬的頻道。而傳輸流是MPEG-2規(guī)范的系統(tǒng)層提出的、對多路節(jié)目進行復(fù)用的兩種方案之一，它主要針對非可靠信道的傳輸（另一種方案——節(jié)目流是針對可靠信道的傳輸而提出的），比如衛(wèi)星信道、微波信道和CATV信道。

傳輸流的形成過程可以用下圖來說明。組成節(jié)目的視頻流和音頻流經(jīng)過基礎(chǔ)流編碼器之后，形成基本流，每一路視頻流或音頻流對應(yīng)一路基本流。基本流經(jīng)過打包，形成PES包流。每一個PES包都有流標識、用于視、音頻解碼和播放同步的時戳。PES包和其它的數(shù)據(jù)、控制信息經(jīng)過復(fù)用器，形成TS包。每一個TS包都有一個包標識PID，同一基礎(chǔ)流對應(yīng)的TS包，PID的值相同。TS流就是通過對各個基礎(chǔ)流分配不同的PID號來唯一的標識各個不同的基礎(chǔ)流、信息表和其它數(shù)據(jù)。在TS流中有兩種標識符，一種是包標識符，一種是表標識符。具有相同PID的不同信息表由表標識符TABLEID來區(qū)分，在接收端通過查這些特定的PID來找到它們。

數(shù)字電視機頂盒中為了找到需要的碼流，識別不同的業(yè)務(wù)信息，在TS流中必須加入一些引導(dǎo)信息，也就是上圖的相關(guān)數(shù)據(jù)和控制信息。為此，在MPEG-2中，專門定義了PSI信息，其作用是從一個攜帶多個節(jié)目的某一個TS流中正確找到特定的節(jié)目。

在MPEG-2標準中定義的PSI表，是對單一TS流的描述。由于系統(tǒng)通常存在多個TS流，為了引導(dǎo)數(shù)字電視用戶能在TS流中快速地找出自己需要的業(yè)務(wù)，DVB對MPEG-2的PSI進行了擴充，在PSI四個表的基礎(chǔ)上再增加了九個表，形成SI。SI是對整個系統(tǒng)所有TS流的描述，在符合MPEG-2的TS傳輸流中插入DVB標準定義的業(yè)務(wù)信息，使機頂盒的綜合接收解碼器可以從TS流中提取出節(jié)目提供商播出節(jié)目的列表和播出參數(shù)，以直觀的形式顯示給數(shù)字電視用戶，使得用戶可以方便地接收、選擇數(shù)字電視節(jié)目。

2.1 PSI/SI表組成及相應(yīng)功能

PSI表包括節(jié)目關(guān)聯(lián)表（PAT）、條件接收表（CAT）、節(jié)目映射表（PMT）和網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT）組成，這些表在復(fù)用時通過復(fù)用器插入到TS流中，并用特定的PID（包標識符）進行標識。SI包括業(yè)務(wù)描述表（SDT）、事件信息表（EIT）、時間和日期表（TDT）、時間偏移表（TOT）、業(yè)務(wù)群關(guān)聯(lián)表（BAT）和運行狀態(tài)表（RST）、填充表（ST）、選擇信息表（SIT）、間斷信息表（DIT）等表信息。SI中的各表在實際使用中并不都需要傳送，其中NIT、SDT、EIT、TDT是必需傳送的，其它表則按照需要進行選擇傳送。當(dāng)機頂盒要要接收某一個指定節(jié)目時，PSI表首先從節(jié)目關(guān)聯(lián)表（PAT）中取得這個節(jié)目的節(jié)目映射表（PMT）的PID值，然后從TS流中找出與此PID值相對應(yīng)的節(jié)目映射表（PMT），從這個節(jié)目映射表中獲得構(gòu)成這個節(jié)目的基本碼流的PID值，根據(jù)這個PID值濾出相應(yīng)的視頻、音頻和數(shù)據(jù)等基本碼流，解碼后復(fù)原為原始信號，刪除含有其余PID的傳送包。下面重點介紹比較重要的幾個組成表。

⑴PMT（Program Map Table）。上面提到過，在節(jié)目發(fā)送端，一個節(jié)目（用program_number標識）可以由音頻流、視頻流組成，視、音頻流經(jīng)過處理，形成TS包之后，對應(yīng)的TS包便帶上了PID信息。不同的視、音頻流對應(yīng)的PID值不同。PMT描述了當(dāng)前TS流中節(jié)目的視、音頻PES流和PCR 的PID，PMT的個數(shù)等于當(dāng)前TS流中節(jié)目的個數(shù)。通過PMT，可以從MPEG II傳輸流中提取指定節(jié)目的基本流并予以解碼重放。

⑵PAT（Program Association Table）。要保證TS流能正常接收，在該流中至少有一個完整有效的PAT。節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT包括該TS流中的所有節(jié)目映射表即每個節(jié)目的PMT（節(jié)目映射表）PID，傳輸流ID等。PAT表規(guī)定使用PID = 0的TS包來傳送，它列出了所屬TS流中所有節(jié)目的編號，以及各編號節(jié)目所對應(yīng)的PMT的PID。根據(jù)列出的PID，接收端就可以獲得所有的PMT表。在PAT的表循環(huán)中，一般有一個program_number值為0的循環(huán)，該循環(huán)中包含了NIT表的PID的信息；其它的循環(huán)中都是一個節(jié)目對應(yīng)PMT的PID。如果要收看的節(jié)目屬于條件接收節(jié)目，接收端還必須提取PSI中的條件接收表，利用其中的信息對被加擾的節(jié)目進行解擾。

⑶CAT（Conditional Access Table）。CAT表針對具體CA系統(tǒng)中的用戶的授權(quán)情況，含有標識具體CA系統(tǒng)的CA_System_ID和用于獲取授權(quán)管理信息EMM的索引EMM_Pid，通過這兩項內(nèi)容就可以獲得用戶所在CA系統(tǒng)的EMM信息。用戶端的條件接收過程就是從讀取卡內(nèi)的CA_System_ID開始的，獲取相應(yīng)的EMM，ECM后，解密解擾的工作就按與發(fā)送端相逆的順序開始了。CAT表使用PID=0x0001的TS包來傳送，而條件接收節(jié)目在編碼的時候，相應(yīng)CA系統(tǒng)的EMM（entitled management message）或ECM（entitled control message）信息也同時通過TS包發(fā)出。

⑷NIT（Network Information Table）。NIT表包括該數(shù)字電視網(wǎng)中的所有的傳輸流的物理傳輸網(wǎng)信息，包含節(jié)目的頻道調(diào)諧參數(shù)、頻率、符號率等，這些信息使得接收機可以按照用戶的選擇以很少的延時或無延時地改變頻道、調(diào)諧參數(shù)，正確地解碼出TS。NIT傳輸與復(fù)用器/傳輸流（TS）的物理結(jié)構(gòu)有關(guān)的信息，以及網(wǎng)絡(luò)本身的特點。在MPEG II中，NIT屬于私有表，傳送NIT的TS包的PID可以在0x0010～0x1FFF之間選擇，因此，PAT表中專門有一個program_number=0的循環(huán)用于指示傳送NIT的TS包的PID；在DVB中對NIT作了進一步的定義，并且規(guī)定，NIT信息必須使用PID=0x0010的TS包傳送，這樣，接收NIT時就不需要從PAT中查找其PID，而直接去PID=0x0010的TS包中接收即可。

⑸SDT（Service Description Table）。業(yè)務(wù)描述表（SDT）它包含了當(dāng)前傳輸流和其他傳輸流的業(yè)務(wù)信息，比如當(dāng)前傳輸流ID，當(dāng)前傳輸流中包含的節(jié)目名稱，節(jié)目類型等。SDT表使用PID=0x0011的TS包傳送。

⑹EIT（Event Information Table）。事件信息表（EIT）它包含了與事件或節(jié)目相關(guān)的數(shù)據(jù)，EIT是生成EPG的主要表。包括每個節(jié)目的當(dāng)前播出的節(jié)目名稱、播出開始時間、播出時間段、父母控制級別等信息和下一個播出節(jié)目相關(guān)信息。EIT表描述由 [ original_network_id， ts_id， service_id ] 所標識的service中的event信息，對于每一個service，都有一個EIT子表和它對應(yīng)。一個EIT表循環(huán)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)于service中的event，當(dāng)event的數(shù)目大于1時，這些event按照起始時間的先后順序排列。EIT表使用PID=0x0012的TS包傳送。

2.2 PSI/SI表解析及功能在機頂盒終端實現(xiàn)過程

數(shù)字電視接收終端設(shè)備從同軸電纜、衛(wèi)星微波地面微波信號中接收到信號，輸入到終端設(shè)備中，進行相應(yīng)的解調(diào)和解碼，得到TS碼流，利用接收端中的EPG應(yīng)用程序，將TS碼流中的SI信息或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)盤中的相應(yīng)信息提取出來，生成電子節(jié)目菜單信息，供用戶使用。實際應(yīng)用中EPG接收端的實現(xiàn)按照如下步驟進行：⑴輸入頻率、符號率、調(diào)制方式鎖定頻道。⑵根據(jù)NIT表的PID取得NIT表，解析并保存。⑶從NIT表中的第一個descriptor循環(huán)中取得network-name-descriptor，得到網(wǎng)絡(luò)名稱，這個網(wǎng)絡(luò)名稱一般描述的是網(wǎng)絡(luò)運營商的名稱，可以在屏幕上顯示，也可以根據(jù)需要顯示。從NIT表中的第二個descriptor循環(huán)中取得當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)所管理的頻道資源信息表cable-delivery-system-descriptor，從中可以得到所有幾個頻道的關(guān)鍵字段值frequency（頻率）、modulation（調(diào)制方式）、symbol-rate（符號率）。至此，網(wǎng)絡(luò)信息資源已全部獲得，這是非常關(guān)鍵的一步。⑷根據(jù)上述網(wǎng)絡(luò)信息，建立一個循環(huán)，各自鎖定不同的頻道。⑸在已鎖定的頻道下，接收PSI/SI信息表中的PAT、PMT、SDT表，完成所有節(jié)目信息的收集，包括以下內(nèi)容：第一共有多少頻道；第二每個頻道下有多少套可供播放的節(jié)目；第三每個節(jié)目的名稱，相關(guān)PCR-PID，V-PID，A-PID等。根據(jù)以上信息組織菜單，就可以實現(xiàn)節(jié)目的播放了。⑹最后接收EIT表，通過循環(huán)，在一個物理頻道上可以取得所有的節(jié)目時間表和內(nèi)容，包括1天、1周、1個月、2個月的節(jié)目預(yù)告。⑺在接收端機頂盒上形成完整的EPG并顯示。

3 小結(jié)

通過在數(shù)字電視中插入PSI/SI信息，數(shù)字電視用戶能夠方便、快捷地搜索和查詢到所有傳輸?shù)墓?jié)目名稱、節(jié)目分類、一周節(jié)目內(nèi)容和具體播放時間等信息，并且隨自己的喜好在數(shù)字電視接收設(shè)備上預(yù)定節(jié)目，從而實現(xiàn)電子節(jié)目指南。

[參考文獻]

[1]趙堅勇.數(shù)字電視技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

[2]數(shù)字電視國家工程實驗室.數(shù)字電視前端系統(tǒng).科學(xué)出版社，2012.