【摘要】：提出了幾種利用CATV和PSTN的VOD多媒體數字機頂盒實現雙向通信藝完成電子節目導游的設計方案 ,并對各種方案的優缺點進行了詳細的討論。最后介紹了所采用方案的實現方法　　

 　1 　引言

　　隨著3C技術的發展 ,傳統單向傳輸的模擬電視將逐步被市場淘汰 ,取而代之的將是寬帶網絡、信息共享和電視娛樂結合的產物 ———數字電視 ,而有線電視機頂盒（DVB -  C）正是傳統模擬電視機向數字電視機過　渡期間最好的解決產品 ,它使模擬電視和數字電視廣播網兼容 ,提供完整的交互式多媒體應用 ,如視頻點（VOD）、電視商務、互動游戲、Internet 接入等。

　　目前，CATV網絡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網絡的VOD視頻點播等各種增值業務的開發提供了最基本的條件。但當前還存在 一個相當關鍵的技術問題：從CATV網絡到用戶的“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，最現實的辦法是利用現有的HFC網絡。

　　一方面，HFC網絡具有高達750 MHz的帶寬及單向和雙向傳輸能力， 為多媒體業務的開展提供了充足的條件，而且它可以靈活地支 持交互式和廣播業務，即同時支持模擬和數字信號的傳輸，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務，實現數據、語音及視頻服務的真正集成。目 前HFC接入技術中，普遍捎昧街只窘餼霾唄裕閡皇腔詰ハ虻腍FC接入，當上行業 務量很有限時，是一種非常有效而且經濟的解決方案（因為原來的有線電視網的結構不需要 升級）；二是基于雙向的HFC網絡，采用這種方案必須對原有的有線電視網絡進行雙向升級 改造 。就本系統而言，它的上行數據量很少，而下行數據量較大，故采用第一種 解決策略。由于它不需要再進行額外的網絡線路敷設，同時用戶端和前端設備的價格也相 對低廉，是目前可行的最為經濟的寬帶接入方案。

    數字電視是將模擬電視信號轉換成數字信號，然后進行各種功能的處理、傳輸、記錄和控制的系統。作為已經在全國范圍內開展的信息服務，數字電視融合了計算機、多媒體、通信網絡等技術。機頂盒用于在數字電視系統中將數字信號轉變為模擬電視可以接收的信號，它是數字電視的過渡性產品。本文以數字電視機頂盒開發項目為基礎，研究了數字電視系統所涉及到的相關理論和關鍵技術，包括數字電視系統工作原理、MPEG-2系統層結構分析、MPEG-2與DVB的業務信息等。本文還介紹了所開發的機頂盒的軟硬件總體結構，軟件開發環境和調試方法。并詳細討論了在HMD2003開發平臺上使用Keil 51編譯環境實現用戶接口子系統的方法和過程。

　　2 系統概述

　　本系統是利用PSTN和CATV的通用信道來完成電子節目的導播的。首先，VOD中心把構造好的 電子菜單，通過CATV通用信道進行廣播，告訴用戶中心現有的節目資源以及目前的網絡狀態 信息。用戶的機頂盒從CATV的通用信道上接收該電子菜單，對其解碼并顯示在電視機上。然 后， 用戶利用機頂盒（SUB）經 PSTN 向中心系統的通信服務器發出服務請求，要求使用VOD及其 他 多媒體信息服務。

　　由于通信服務器具有公用電話網的雙向接口，當通信服務器收到請求 后，會立即將信息通知中心系統的管理服務器，管理服務器得到用戶的地理信息、口令、權 限以及用戶請求服務的內容等信息后，進行用戶的身份驗證。如果用戶是合法的，則根據點 播類型分配下行信道，同時通知視頻服務器通過該下行信道向該機頂盒發送用戶所請求的信 息，用戶的機頂盒在收到允許點播、所分配到的信道、頻點等控制信息后，自動切換到該頻 點上接收節目信息，解碼并顯示在電視機上。中心系統在提供該服務的同時，開始按既定 的計費標準對該服務進行計費。

　　3 EPG的設計和實現方法

　　機頂盒是用戶和外界交互的橋梁，機頂盒上行發出用戶的服務請求并接收中心系統的 控制信息和經過壓縮的節目信息，然后對這些MPEG傳輸流解碼并送至用戶的電視機。要完成 EP G導游，機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 了當天中心系統提供的各種節目，節目按服務類型來組織編排（各服務類型下可以有子服 務類型。電子菜單生成后經壓縮成為MPEG傳 輸 流，然后通過CATV蹬通用信道進行廣播（電子菜單最終壓縮成MPEG傳輸流是為了適合于在 網絡中傳輸）。

　　電子菜單的設計涉及到兩個方面：①節目是按服務類型來組織編排的，各服務類型 下又有子服務類型，形成了菜單的樹型結構，樹的最末端才是節目。要能正確地對用 戶進行導游，必須能按用戶的請求進行菜單頁面的跳轉。②樹的每一項的顯示信 息必須正確，尤其是節目的顯示名稱和節目的實際名稱要一致。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，菜單跳轉表的生成和菜單頁面及外觀特性的設置。 下面將基于這兩個方面提出幾種設計方案。

　　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更換底圖或插 播廣告的優點，但也存在許多不足之處，例如，采用這種方案，菜單的數據量比較大，在通 用信道上傳輸時，如果服務器以固定速率發送菜單信息，菜單的接收時間比較長，菜單之間 的切換就變慢。當然也可以用增加通用信道的數量來解決這個問題，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、每一項分別疊加各 自的底圖，在每一菜單項的底圖上嵌入相應菜單項的文字信息，按菜單的頁號、項號保存菜 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據量，當服務器以固定速 率發送菜單信息時，菜單的接收時間短，菜單之間的切換延遲時間也相對較短，在改善了性 能的同時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，菜單底圖要么沒有，要么就只能放在機頂盒內，不能隨時更新，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是處在系統和用戶交互的最前端， 在能正確完成電子節目導游的同時，響應速度也是一個很重要的因素。為了有更快的響應速 度，可以采用第3種方案——漢字內碼。

　　方案三：采用漢字內碼來實現。在STB中預置一個常用漢字的小字庫。STB在收到菜單的鏈表 文件和菜單信息后，根據這些信息和預置的小字庫，自動生成導游菜單。采用這種方案制作 菜單，數據量更小。例如，24點陣的1 000個漢字，只有72 k，300個漢字只有21 k，100個 漢字 僅僅只有7 k。而在100個漢字的情況下，采用bmp格式，數據量就有32 k之多，采用MPEG格 式 則更多。由此可見－采用內碼方式生成菜單時，會大大縮短接收菜單的時間，顯然也將 大幅度提高菜單切換的響應速度。但另一方面，由于STB中預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 在菜單中的可能性。這種情況就會造成漢字內碼產生誤碼，從而導致菜單不能正確顯示 這些漢字。

　　比較上述3種方案，考慮到用戶對菜單的基本需求，如接收菜單的時間、菜單切換的響應速 度、菜單的外觀特性以及系統運行的實際環境，本系統采用了后兩種方案。當然，采用不同 的菜單格式，對機頂盒的軟硬件也提出了不同的要求。下面就對這兩種方案的實現進行簡要 介紹。

　　生成菜單跳轉表：首先，根據前臺節目管理員的節目安排，從數據庫相關的表中讀取節目和 服 務類型，并按服務類型進行歸類，即把節目安排表中屬于同一服務類型下的節目歸為一類， 并賦予層次關系，從而建立菜單的樹型結構，并寫入菜單表以覆蓋原有的菜單。菜單表中有 菜單編號的字段，使用菜單編號作為確定節目源的唯一標識。

　　菜單制作：菜單編輯員進行菜單編輯時，還須為制作菜單提供一個操作平臺。菜單 編輯包括菜單字體及其顏色，菜單底圖（如廣告、風景畫等）及菜單的預覽。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。