（通信与信息系统专业论文）cmmb数据广播推送业务前端系统设计与实现.pdf

c m m b 数据广播推送业务前端系统设计与实现 摘要 信息推送技术是指通过一定的技术标准或协议，从信息源或信息 制作商那里获取信息，通过固定的频道向用户发送信息的新型的信息 传播系统。它是根据用户对信息的需求，有针对性和目的性地将用户 所需信息主动送达用户。信息推送技术改变了信息访问的方式，将用 户搜寻信息变为有目的地接收信息。 随着手机电视技术的不断推广和发展，人们对手机电视的需求不 仅仅停留在对声音、视频节目的需要，而是需要获取更多的信息。数 据广播是传统声音和视频以外新的移动多媒体广播业务。数据广播系 统能够为用户带来更多的图像、文本、数据下载等业务。 本文提出的基于c m m b 的广播式推送业务是基于c m m b 广播 信道，利用信息推送技术推送图文、音视频等数据业务内容到用户终 端。该推送业务属于c m m b 的数据广播业务，是在基本电视、广播 服务的基础上根据不同消费需求以主动推动方式向用户提供的文件 类增值服务。 推送业务具有以下主要特点：前端主动推送，无需终端用户发出 请求，对于推送到终端的内容，用户可有选择地进行接收或过滤；传 送及保存过程自动完成，无需用户参与，用户可离线使用，反复使用； 对于已推送并存储到终端的内容，用户可立即使用，不必再等待较长 的下载过程。特别是对于文件尺寸较大的内容，推送方式对用户体验 的改善更为明显；前端在推送内容时，可有效调度推送的时间，结合 预约下载使广播网络的带宽得到有效利用。 论文介绍了推送技术和移动多媒体广播的相关知识，研究分析了 c m m b 系统。在较详细的分析了推送业务系统的整体结构后对推送 业务前端系统进行了详细设计。文章重点介绍了前端系统的设计和实 现，通过对c m m b 数据广播协议的分析，制定了文件推送策略，设 计了推送业务指南和推送业务流程。 关键词c m m b 数据广播手机电视推送业务条件接收 d e s i g na n di m p l e 匝n t a t i o no f f r o n te n do fd a i ap u s hs y s t e m b a s e e do nc m m b a bs t r a c t i n f o r m a t i o np u s ht e c h n o l o g yi st h em e a nt h r o u g hc e r t a i nt e c h n i c a l s t a n d a r d so r , p r o t o c o l st og e td a t af r o mi n f o r m a t i o ns o u r c e s ，t h e ns e n dt o u s e r st h r o u g hr e g u l a rc h a n n e l s t h i si n f o r m a t i o nd i s s e m i n a t i o ns y s t e mi s b a s e do nt h en e e d so fu s e r s ，t a r g e t e da n dp u r p o s e dt op u s ht h er e q u i r e d i n f o r m a t i o nt ot h eu s e r s i n f o r m a t i o np u s ht e c h n o l o g yh a sc h a n g e dt h e w a yo fa c c e s s i n gt oi n f o r m a t i o nf r o ms e a r c ht or e c e i v e 晰t ht h ep r o m o t i o na n dd e v e l o p m e n to fm o b i l et vt e c h n o l o g y , p e o p l e sd e m a n df o rm o b i l et vh a si n c r e a s e dd r a s t i c a l l y , t h e ya r en o t s a t i s f i e dw i t hj u s ta u d i oo rv i d e op r o g r a m s d a t ab r o a d c a s t i n gi san e w m o b i l em u l t i m e d i ab r o a d c a s t i n gb u s i n e s sb e s i d e st h et r a d i t i o n a la u d i o a n dv i d e os e r v i c e d a t ab r o a d c a s t i n gs y s t e mc a l lp r o v i d eu s e r sm o r e s e r v i c e s ，l i k ei m a g e s ，t e x t ，d a t ad o w n l o a d i n g t h i sp a p e rg i v e sad e s i g no fi n f o r m a t i o np u s hs y s t e mb a s e do n c m m b ，t h i ss y s t e mc a np u s hg r a p h i c ，a u d i oa n dv i d e oc o n t e n ta n do t h e r d a t as e r v i c e st ou s e r st h r o u g hc m m b b r o a d c a s t i n gc h a n n e l t h i si sa v a l u e - a d d e ds e r v i c et h a tp r o v i d e sd a t ab a s e do nc o n s u m e rd e m a n d t h i si n f o r m a t i o np u s h s y s t e m h a s f o l l o w i n gm a i n f e a t u r e s ： f r o n t e n di n i t i a t i v e ，w i t h o u tt h ee n d u s e rr e q u e s t sf o rp u s hc o n t e n t ；t h e u s e rc a nc h o o s et or e c e i v eo rf i l t e r ；a u t o m a t i c a l l yt r a n s m i s s i o na n d s t o r a g ew i t h o u tu s e ri n v o l v e m e n t ，s u p p o r to f f l i n eu s ea n dr e u s e ；t h e u s e rc a l li m m e d i a t e l ya c c e s st h ec o n t e n tt h a th a sb e e np u s h e da n ds t o r e d ； i m p r o v et h eu s e re x p e r i e n c e ，e s p e c i a l l yf o rl a r g ef i l e ；b r o a d c a s tn e t w o r k b a n d w i d t hh a sb e e nu s e de f f e c t i v e l y t h i s p a p e r i n t r o d u c e st h e k n o w l e d g e o fi n f o r m a t i o n p u s h t e c h n o l o g ya n dm o b i l em u l t i m e d i ab r o a d c a s t i n gt e c h n o l o g y , g i v e st h e d e t a i l e da n a l y s i so ft h ec m m b s y s t e m t h e nt h i sp a p e rg i v e st h eo v e r a l l s t r u c t u r eo ft h ei n f o r m a t i o np u s hs y s t e m t h ea r t i c l ef o c u s e so nt h e d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ff r o n t - e n ds y s t e m k e yw o r d sc m m bd a t ab r o a d c a s t i n gm o b i l et v p u s hs e r v i c e c o n d i t i o n a la c c e s s 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论 本人签名： 处，本人承担一切相关责任。 日期：丝全乏丛。! 兰 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文- 不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：圣丞企壑 日期： 2 1 1 2 ：堕! ! 兰 导师签名： 日期： 北京邮电大学工学硕上论文 1 1 课题研究的背景 1 1 1 信息推送技术 第一章绪论 信息推送最早由p o i n t c a s tn e t w o r k 公司于1 9 9 6 年提出。该公司通过与一 些媒体公司的合作，利用自己的推送软件通过因特网向读者发送预先打包好的新 闻、经济、体育和其他信息，如c n n 、纽约时报、生活时尚等信息会在预选的 频道中循环播出。接着，微软公司、网景公司和许多厂家也纷纷推出各具特点的 “推送 型软件及配套产品。至此用户的网上浏览不再是盲目的点击，而是像面 对广播电视一样选择频道、有目的地进行阅读和选择。我国的第一个推送技术产 品名为“资讯天使”( w e ba n g e l ) ，它使用智能化、集中式的信息预采集机制，可 以准确、可靠、及时、全面地自动跟踪，并将用户需要的、事先预定的资讯传送 给用户，实现了分类收集i n t e r n e t 网上信息并主动将信息推向用户的功斛l 】。 什么是信息推送技术呢? 举例来讲，电视台每天播放电视节目，观众打开 电视就可收看电视节目，并可随时选台，这就是推送；手机用户每天以短信方式 收到的天气预报、股票信息等定时发送，也是推送。简单地说，信息推送技术就 是把信息自动地送到用户面前的技术，即实现“信息找用户 。 所谓“信息推送”就是网络公司通过一定的技术标准或协议，从网上的信息 源或信息制作商那里获取信息，通过固定的频道向用户发送信息的新型的信息传 播系统。它是根据用户对信息的需求，有针对性和目的性地将用户所需信息主动 送达用户。其基本工作流程：用户填写订阅单，其中包括用户个人档案、所需信 息类型以及需要推送的时间等相关内容，并提交给信息提供商；然后信息提供商 按用户的订阅单收集相关信息，并由p u s h 服务器推送给用户，客户部件获取信 息完毕后告知用户可读取信息。用户获取内容的渠道，包括可以直接将信息源中 的信息本身送给用户，也可以只将有关信息的目录或索引通知发送给用户，由用 户根据通知去查询相应的信息。 信息推送技术改变了信息访问的方式，将用户搜寻信息变为有目的地接收信 北京邮电大学_ t 学硕士论文 息。这不仅改变了信息流动的方向，而且通过信息流量的减少降低了网络的负载。 其特点如下：灵活的用户设置，内容定制文件，无缝连接，持久文件传输，有效 利用带宽，新旧内容自然衔接，通知方式灵活，安全性好，对有用的信息进行分 类和管理，以固定的信息频道进行播发，能极大地提高信息开发利用的程度和管 理的力度。 1 1 2 移动多媒体广播 移动多媒体广播俗称手机电视，是指面向手机、p d a 、g p s 、m p 4 、数码相机、 笔记本电脑等小屏幕便携手持终端以及车载电视等移动终端提供的多媒体广播， 包括视频广播业务、音频广播业务、数据广播业务和相关互动业务。 广电总局颁布的广电行业标准c m m b ( 中国移动多媒体广播) 是我国自主 研发的、具有完全自主知识产权的移动多媒体广播标准，c m m b 标准通过卫星 和地面无线广播方式，能够满足人们在小屏幕、小尺寸、便携的手持类终端如手 机、p d a 、m p 3 、m p 4 、数码相机、笔记本电脑以及车载、船载便携移动终端设 备上随时随地接收新闻、资讯、娱乐等电视节目的需求。 广电总局在2 0 0 6 年1 0 月发布了c m m b 标准的第一部分( 广播信道帧结构、 信道编码和调制) ，2 0 0 6 年1 1 月发布了c m m b 标准的第二部分( 复用) ，2 0 0 7 年8 月发布了c m m b 标准的第三部分( 电子业务指南) ，2 0 0 7 年1 1 月发布了 c m m b 标准的第四部分( 紧急广播) ，2 0 0 8 年1 月发布了c m m b 标准的第五 部分( 数据广播) ，c m m b 标准体系越来越完善。广电总局还将分期、分批推 出c m m b 标准的其余部分，如：分发信道帧结构、信道编码和调制、视频、音 频、双向业务信令、回传信道传输协议、交通信息和导航、电子邮件、卫星地球 站发射系统技术要求、卫星技术要求、地面增补转发系统及网络监控协议、网络 监控系统技术要求、加密和授权、用户管理、用户服务体系、计费管理、终端功 能、性能和配置、终端软件应用编程接口等。 s t i m i 技术作为c m m b 标准核心部分的信道传输技术，是针对我国幅员辽 阔、传输环境复杂、东西部区域发展不平衡、用户众多和业务需求多样化的国情 而设计的卫星覆盖与地面覆盖相结合的移动多媒体广播无线信道传输技术， s t i m i 技术利用s 波段大功率直播卫星信号覆盖全国范围，结合地面增补转发网 同时同频同内容转发卫星信号，补点覆盖卫星信号覆盖盲区，针对城市楼群遮挡 区域，通过信号转发进行优化增补覆盖，组成s 波段大功率直播卫星覆盖为主、 地面增补转发网覆盖为辅、单向广播和双向交互相结合、星网相结合、天地一体、 统一标准、全国全程全网覆盖、全国漫游的移动多媒体广播网络，移动终端可以 2 北京邮电大学工学硕士论文 同时接收卫星信号和地面信号，卫星和地面信号不会互相干扰，而是互相增补。 音视频编解码标准a v s 是我国具有自主知识产权的音视频国标，属于先进的第 二代信源编解码标准，a v s 的音视频压缩效率比第一代标准m p e g 2 提高了一 倍，采用a v s 的系统承载和传输节目的能力可提高一倍。a v s 也是国际标准的 备选标准，a v s 不仅在性能上与最新国际标准相当或更高，而且比国际标准更 精简，芯片和产品实现复杂度比最新国际标准约低3 0 。a v s 的专利费仅为1 元人民币，a v s 已经具备大规模商业化应用的条件。i p t v 、地面数字电视、手 机电视都是a v s 的主要应用领域，c m m b 技术体系已经决定优先采用a v s ，基 于a v s 的手机电视终端产品在2 0 0 8 年已大规模面市。 c m m b 系统采用卫星广播和地面无线广播方式实现移动多媒体广播业务， 目前c m m b 系统只能单向传播内容，不能和手机用户形成互动，但c m m b 系 统并非只可单向接收，也可以实现回传和互动。c m m b 系统可以采用广播式下 传+ 移动通信回传的模式，利用电信移动通信网络构建回传信道实现交互，带移 动通信模块的c m m b 终端借助移动通信网络将用户反馈信息上传。但c m m b 系统的回传技术并非只有移动通信模式，例如w i r e l e s sl a n 就是一种非移动通 信模式的回传技术。 c m m b 具有以下技术特点： ( 1 ) 可提供数字广播电视节目、综合信息和紧急广播服务，实现卫星传输与地 面网络相结合的无缝协同覆盖，支持公共服务。 ( 2 ) 支持手机、p d a 、m p 3 、m p 4 、数码相机、笔记本电脑以及在汽车、火车、 轮船、飞机上的小型接收终端，接收视频、音频、数据等多媒体业务。 ( 3 ) 采用具有自主知识产权的移动多媒体广播电视技术，系统可运营、可维护、 可管理，具备广播式、双向式服务功能，可根据运营要求逐步扩展。 ( 4 ) 支持中央和地方相结合的运营体系，具备加密授权控制管理体系，支持统 一标准和统一运营，支持用户全国漫游。 ( 5 ) 系统安全可靠，具有安全防范能力，具有良好的可扩展性，能够适应移动多 媒体广播电视技术和业务的发展要求。 c m m b 商机巨大，产业化发展前景广阔。2 0 0 8 年全国手机电视用户数达到 5 2 2 0 万户，市场规模约为1 3 亿元，2 0 1 0 年全国手机电视用户数将达到9 7 5 0 万户，市场规模将达到2 4 亿元。 广电总局在2 0 0 7 年成立了具体运营与管理c m m b 业务的中广卫星移动广 播有限公司，并将在中广卫星移动广播有限公司基础上成立一家新的股份公司， 股东既包括中央和地方广电机构，还包括非广电系统的单位和厂商，新公司在全 国将建立多个分公司，实现c m m b 业务的全国性运营与管理。目前c m m b 已 北京邮电大学工学硕：t 论文 经在技术、资金、内容、芯片和终端等方面做好了产业化发展的准备，c m m b 产业链正处于加速完善阶段。 c m m b 已被列为“十一五 国家科技支撑规划重点项目，该项目实施年限 为3 年，从2 0 0 8 年至2 0 1 0 年，由广电总局科技司具体组织实施，向相关企业 公开招标。目前，c m m b 工作组的成员单位已经超过9 0 家，涵盖广电机构、科 研机构以及生产制造企业。c m m b 标准已经吸引了大量c m m b 产业链各环节企 业参与进来，上游企业包括c m m b 研发和c m m b 芯片厂商，中间环节企业包 括c m m b 调制器、c m m b 复用设备、c m m b 激励器、c m m b 发射机、c m m b 测试仪器、c m m b 配套设备等厂商，下游企业包括c m m b 终端接收设备厂商。 支持c m m b 标准的信道解码芯片i f l0 1 于2 0 0 7 年研发成功，i f l0 1 芯片在灵 敏度、功耗、体积、成本等各项性能指标上都能够满足商用要求并优于国外同类 技术。随着c m m b 调制器、c m m b 复用设备、c m m b 激励器、c m m b 发射机、 c m m b 测试仪器、c m m b 配套设备以及基于i f l0 1 芯片的手机、p d a 、m p 4 、 笔记本电脑等c m m b 终端接收设备的研发成功并投入商业化运营，表明c m m b 产业链各环节已经成功打通、实质聚合并初具规模，目前c m m b 产业链已经基 本成熟，c m m b 已经具备产业化发展的条件。在2 0 0 8 年3 月的c c b n 展会上， 基于广电行业c m m b 标准的手机电视全线设备产品悉数亮相，其中c m m b 终 端接收设备产品展出多种国内外知名品牌的手机、m p 4 和笔记本电脑等。 广电总局于2 0 0 7 年已经在6 个奥运城市北京、青岛、沈阳、上海、秦皇岛、 天津加上深圳、广州共8 个城市部署开通了c m m b 发射站，进行了c m m b 试 验网或运营网铺设、覆盖试验、端到端测试和c m m b 业务开通工作。2 0 0 7 年广 电总局在北京建立的c m m b 单频网利用中央电视塔完成了开播试验，所发射的 c m m b 信号覆盖效果良好，抗多径干扰、多普勒频移等性能优良，基于c m m b 芯片的手机完成了信道解调和复用功能开路接收测试，c m m b 手机能够在移动 中较好地接收与播放实时节目，画面流畅、音质优美。2 0 0 7 年1 0 月，c m m b 试验网利用青岛电视塔和上海东方明珠电视塔成功发射了c m m b 信号。广电总 局还完成了针对国内3 2 4 个城市的c m m b 频率规划，全国范围内的大规模 c m m b 建网在2 0 0 8 年启动，正式启动c m m b 商业化运营工作，加快c m m b 产业化发展进程，以实现c m m b 产业化发展的既定目标【2 】。 4 北京邮电大学工学硕士论文 1 2 课题研究的意义 当今社会，已有的四大传媒，报纸、广播、电视和互联网都难以承担满足未 来信息发展个性化需求的重任。当代理想的文化传媒应该具备两个条件：是承 受得起用户数目的自由增长，二是支持对每一个用户实现个性化按需服务。 传统广播( 广播和电视) 具有能够承受用户数目自由增长的优点，但由于广 播方式是按照时间表播送内容，用户缺乏选择时间的自由，而且在既定时间内， 可供选择的内容种类也是很有限的，不可能满足全社会千差万别的个性化需求。 第四媒体互联网的出现给人们提供了全新的文化共享理念和信息交换方式， 互联网使人们可以自由选择时间、地址和内容。这种“各献所知，各取所需 的 文化工具使全球为之振奋。但是，随着音视频信息内容的比重不断加大，用户数 目的不断增加，造成带宽不够分配。必然出现带宽瓶颈网路拥堵。以扩充网络设 备作为解决“网路塞车的方法是以高成本为代价的。由此引起信息提供商和用 户成本的增加，将极大地阻碍互联网的发展和文化传播的进步。因此，要实现全 社会的信息化，必须从原理上解决带宽瓶颈问题。 互联网支持“按需服务不支持“用户增长”，广播网支持“用户增长”不 支持“按需服务 。究其原因是两种传播方式的带宽分配原则不同，导致互联网 和广播网存在结构性的差异。互联网将带宽分配给用户，广播网将带宽分配给内 容。带宽分配是服从总量守恒原则，分配给用户则用户数目受限，分配给内容则 内容种类受限。 重新构思文化共享结构成为信息产业追求的目标之一。李幼平院士在长期关 注信息产业和数据广播事业发展的过程中，提出了“重新定义的数据广播就是第 五媒体 的概念。第五媒体要实现取长补短，在保留广播网支持用户数目自由增 长的优势基础上，采用先进的存储技术，整合各种信息内容，包括已有的信息资 源作为信源，通过数字化广播信道，把内容整体推送到用户，用户通过终端自由 取用，满足按需服务。他认为：“第五媒体是一种新生的文化共享结构，既支持 个性化的按需服务，又支持用户数目的自由增长，它的父系是互联网，母系是广 播电视网。第五媒体继承了前两种传媒的长处，又避免了各自的短处，是一种全 新的文化工具。 移动多媒体广播推送业务是在基本音视频、数据广播服务的基础上根据用户 北京邮电大学工学硕士论文 不同消费需求向用户提供推送式多媒体广播的增值业务。提供的服务主要由两方 面构成，一是经营类的音视频广播定制推送业务，主要有新闻、体育、财经、娱 乐、影视、少儿等音、视频广播节目以及股票信息、交通导航、天气预报、医疗 等综合信息；二是经营类的音、视频点播推送服务，利用系统闲置时间将用户点 播的音、视频广播节目推送到用户终端。移动多媒体广播推送业务能满足人民群 众多方面、多层次、多样化的精神文明文化需要。 现代人忙碌的生活使人难得像从前一样有充足的时间安然的收看电视节目， 于是各类移动电视应运而生，移动多媒体技术的出现，更实现了随时随地通过多 种移动终端收看电视的技术难题，但是问题随之而来，由于节目播出时间的固定， 人们总会因为各种原因错过自己喜欢的节目，造成了有时间的时候看到的是没兴 趣的节目，感兴趣的节目又没时间看，移动多媒体推送业务解决了这一问题。只 要用户定制了某个节目，既可以通过移动终端随时随地收看到这个节目。 移动多媒体推送业务针对的客户群体是生活节奏快的现代都市人，这个群体 有着对精神文化生活的高需求，却很难在恰好的时间去收看自己感兴趣的节目。 c m m b 推送业务是移动多媒体推送业务的主要形式之一，c m m b 是广电总局大 力支持的全国运营型移动多媒体广播，为移动人群和移动终端提供全方位的视 频、音频和综合信息服务。是现有广电网络的延伸和补充，是广电网络的重要组 成部分。随着c m m b 全国覆盖网络的完善、视频业务与数据业务的丰富以及视频 点播、电子商务等增值业务的开展，用户的收视消费习惯也发生了改变，从单纯 的收视者变为积极的参与者。 通过调查我们可以看出增值业务的开展改变了用户的电视消费习惯以及用 户对于增值业务的需求。推送业务是对传统广播电视节目的补充和扩展，方便用 户随时收看，极大的满足了用户多样化、个性化的需求。 根据我国信息产业部2 0 0 8 年7 月2 4 日数据显示，截至2 0 0 8 年6 月中国移 动用户已达到6 0 1 亿。中移动董事长王建宙预测未来几年内全国移动用户将迅 速达到8 亿，移动用户市场的饱和量将在8 1 0 亿之间。根据中移动的研究分析， 以及意大利h 3 g 等运营商经验，认为手机电视用户的饱和系数为移动用户的2 5 ，即未来手机电视用户最终大约稳定在2 5 亿左右。因为手机的互动性、实时 性等特点，手机电视用户是推送业务的主要用户群。随着推送点播节目内容的不 断丰富、业务的不断完善，将会有越来越多的手机电视用户收看推送节目。 6 北京邮电人学工学硕士论文 1 3 论文的组织结构 本文的主要工作是研究了中国移动多媒体广播c m m b 标准和数据广播等技 术原理，提出了通过移动多媒体广播数据广播技术进行多媒体信息推送的技术方 案，并对基于c m m b 的广播式信息推送系统进行了总体设计。对前端系统进行 了详细的设计实现，包括内容管理系统、运营支撑管理系统、条件接收系统、电 子业务指南、推送业务流程等，对数据文件的分发打包机制进行了详细研究。 第一章阐述了移动多媒体广播和信息推送技术发展的背景，论述了本文研究 的意义。 第二章对移动多媒体广播c m m b 的相关协议原理进行了详细分析，重点分 析了c m m b 的系统结构，电子业务指南的生成与传送机制，条件接收系统的原 理，数据广播协议特点并与d a b 数据广播进行了对比。 第三章对基于c m m b 的广播式推送系统进行了总体分析，提出了系统的设 计目标和原则以及业务功能需求，设计了系统的总体结构，对推送业务的前端系 统进行了详细的分析。 第四章是推送业务前端系统设计与实现，对前端系统各个模块进行了详细设 计，定义了推送业务指南规范，设计了详细的推送业务流程。 7 北京邮电大学工学硕上论文 第二章移动多媒体广播系统研究 数字化是一场全世界范围的新技术革命，是广播电视发展的必然趋势，随着 数字广播电视技术的发展，互联网技术和多媒体技术应用的不断创新，如何将电 视广播和移动通信技术与两者的业务更加紧密的结合在一起，已经成为目前发展 最快、最令人瞩目的领域，这意味着人们可以通过广播电视覆盖网开展移动多媒 体广播业务。 作为信息传播的一种新媒体形式，移动多媒体广播的最大优势就是支持移动 接收。在信号覆盖范围内，针对多种类型的移动终端，国际各标准组织或公司都 相继提出了系统方案，例如d v b h ，m e d i a f l o 等。我国于2 0 0 6 年提出了具有自 主知识产权的中国移动多媒体广播( c h i n am o b i l em u l t i m e d i ab r o a d c a s t i n g , c m m b ) 系统，规定了在广播业务频率范围内，移动多媒体广播系统广播信道传 输信号的帧结构、信道编码和调制与复用技术，该标准适用于3 0 m h z 至l j 3 0 0 0 m h z 频率范围内的广播业务频率，通过卫星或地面无线发射设备发射电视、广播、数 据信号等多媒体信号，可以实现全国漫游，传输技术采用s t i m i 技术。 本章主要介绍c m m b 的系统结构及相关技术标准，并对本论文关注的节目 集成与播出系统、条件接收系统、电子节目指南和数据广播等技术进行了详细的 介绍及对比分析。 2 1c m m b 标准系统结构 针对我国幅员辽阔及东部地区城市密集、用户众多、业务需求多样化的国情， c m m b 充分吸收国内外成熟技术和先进经验，利用大功率s 波段卫星覆盖全国 国土、利用地面覆盖网络进行城市人口密集区域有效覆盖、利用双向回传通道实 现交互，形成单向广播和双向互动相结合、中央和地方相结合的无缝覆盖的系统。 c m m b 系统主要由c m m b 卫星、s 波段网络和地面协同覆盖网络实现移动多 媒体广播信号覆盖。其中s 波段广播信道用于多媒体信号的直接广播，上行采用 k u 波段，下行采用s 波段。增补分发信道采用s 波段地面增补网，对卫星覆盖阴 影区信号转发覆盖，上行、下行均采用k u 波段。为使城市人口密集区域有效覆 盖移动多媒体广播信号，c m m b 系统采用u 波段地面无线发射点构建城市u 波 段地面覆盖网络。同时，在实现广播方式开展移动多媒体业务的基础上，利用地 北京邮电大学i 学硕士论文 面双向网络运步开展双向交互业务 卫星方面，采用s 波段卫星通过广播信道和分发信道实现全国范围的移动多 媒体广播信号覆盖；地面覆盖方面，采用s 波段地面增补网进行s 波段卫星覆 盖阴影区信号转发覆盖，采用u 波段地面覆盖同在城市人口密集区实现移动多 媒体广播信号覆盖。同时，在实现广播方式开展移动多媒体业务的基础上利用 地面职向网络逐步开展双向交互业务。移动多媒体广播系统总体架构如图2 1 所 ：二f = 铲、劂s 波段双g 月 s mm b ， 收终端 田2 - 1 移动多媒体广播总体泉构嘲 根据圈2 。1 所示移动多媒体广播系统总体架构，移动多媒体广播系统主要由 s 波段卫星覆盖网络和u 波段地面覆盖网络实现移动多媒体广播信号覆盖。s 波 段卫星网络广播信道用于直接接收，k u 波段上行，s 波段下行；分发信道用于 地面增补转发接收，k u 波段上行，k u 波段下行，由地面增补网络转发器转为s 波段发送到移动终端。为实现城市人口密集区域移动多媒体广播信号的有效覆 盖，采用u 波段地面无线发射构建城市u 波段地面覆盖网络。 移动终端在信号接收中，根据所处位置的信号情况及用户操作情况，可实现 如下四种信号接收，一是直接接收s 波段卫星信号；二是接收s 波段地面增补信 号；三是接收u 波段地面覆盖信号；四是接收u 波段地面覆盖同频转发信号。 措当、h _ l 京邮a 人半i 学ml _ 论z 21ic m m b 信道编码与调制技术 广电总局于2 0 0 6 年1 0 月发布了移动多媒体广播第1 部分：j 。播信道的 帧结构、信道编码和调制，醵标准规定了在3 0 m h z 到3 0 0 0 m h z 的频率范围内， 移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制技术。 移动多媒体广播系统带宽包括两个，。个是8 m h z 。一个是2 m h z ，采用的 信道传播技术是多载波的调制方式。在信道编码上采用了l d p c 编码和深度变织 以提高终端接收性能，可时为了针对一些更恶劣的情况，为了提高终端的接收效 果，附加了个r s 码。 噬，j i i j i 一一! j j 乜 一 j i i i i j ：i ：i j i ：! i i i ! ：! ：i ：三一一一一一一一一一 图2 - 2 移动多媒体广播帧姑构 4 1 如图2 。2 所示，c m m b 采用基于时隙的帧结构，传输帧长度为1 秒，划分 为4 0 个时隙。时隙长度为2 5 毫秒，每个时隙具有相同的帧结构，包括信标和 5 3 个o f d m 符号。在信标罩面包括了两个内容，一个是发射机的标议信号用 于鉴别笈射来源，另外包括了两个相同的同步信号，这可以应用于快速的获取同 步，使得存无线信道下能够快速的获取信号，5 3 个o f d m 符号负责承载业务数 据，如图2 - 3 所币。每个广播业务占用一个或多个时隙，利用时隙开芙支持终端 节电设刊。 * m # o f d m * 目o f d m * bo f d m b 图2 - 3 移动多媒体广播时隙结构h 】 c m m b 采用逻辑信道技术实现业务的曼活组合，逻辑信道分为两种种 北京邮电大学工学硕士论文 是控制信息的逻辑信道，另外一个是业务信息的逻辑信道。控制性逻辑信道参数 是固定的，这样使得控制逻辑信道获得最好的接收性能。不同的业务信道可以配 合多个时隙进行传输，这样就可以大大的省电。 ：t ；卜删ll s | t l i ol | s l “i | s l 删l 卜洲i l 士士l ii l 佰堪编码，调制、时睬分配 1，i ，上王ji ， ，上il 埘稿寸鼻时tt t- i i 簟时囊埘奠时一m , i 于膏时曩 i z3 5kk - 4 - ik 4 - 3雒 3 ， 图2 - 4 移动多媒体广播逻辑信道【4 】 广播信道的功能概况如图2 5 所示，首先是一个上层数据流，对该上层数据 流进行r s 编码和字节交织，然后进行l d p c 编码，之后插入连续导频最后到射 频。与其他一些传输系统的区别在于c m m b 的扰码在o f d m 调制之前，可以在 芯片实现上更加简单方便。 疆碱 莘努纠 墟竹 ；+拽酶+o f 嘲l 坷+成帕- - - 4 1 *射壤i 勺 耐 彤成垒授 图2 - 5 移动多媒体广播信道功能框图 4 】 c m m b 的字节交织和r s 码采用列入行出的方式，也就是说数字是列入然后 按照行进行编码。信道编码采用的是非常先进的高度结构化的l d p c 编码，码长 北京邮电大学工学硕士论文 的折中考虑是9 2 1 6 比特。经过实践验证该l d p c 码是一个非常低复杂度的码， 同时他的性能是一个非常优秀的信道编码。 在星座映射方面，针对移动多媒体广播的特性，采用了b p s k 、q p s k 、1 6 q a m 这三种映射码。这样可以对不同的广播网络，选用不同的编码，以便对广播网络 进行区分。在连续到导频上携带了1 6 比特的传输指示信息。这个信息是一个传 统传输的，使得控制信息能够得到正确的接收。 2 1 2c m m b 信道复用技术 广电总局于2 0 0 6 年1 1 月底发布了移动多媒体广播第2 部分：复用，在 1 2 月1 日开始正式实施。作为移动多媒体广播系统的一个重要环节，c m m b 复 用技术处于系统中的数据链路层，它主要完成音频、视频、数据、电子业务指南 等信息封装和排列，使其能够在移动多媒体广播信道上传送。 c m m b 复用作为数据链路层协议，与下层的物理层紧密结合，同时对其之 上的高层协议具有良好的支持特性。它完全匹配广播信道传输技术的时隙结构， 可实现对终端省电的支持，并且具有很好的应用灵活性和可扩展性，可以承载多 种音视频码流，支持灵活的数据业务，通过将关键的业务辅助信息和信道调度控 制信息放置在专用的高保护率信道中传输，能够很好适应无线传输恶劣环境，具 有很强的容错特性。 组成c m m b 复用协议的单元包括复用帧、复用子帧、视频段、音频段、数 据段。每个物理传输的广播信道帧由复用帧构成，多个复用子帧或者控制信息表 组成复用帧，复用子帧包括音频、视频和数据段。 c m m b 复用标准规定了移动多媒体广播系统中视频、音频、数据与控制信 息的复用帧结构。复用帧由复用帧头、复用净荷、填充三部分组成，其中复用帧 头主要描述c m m b 系统控制信息更新序号和所在复用帧中各子帧的参数信息， 复用净荷主要是由一个或多个子帧组成。 在一个广播信道帧中最多可以有4 0 个复用帧，根据其承载的内容不同，可 分为两种类型的复用帧，其中第一个复用帧( 帧标识= 0 ) 称为控制帧，其它复用 帧称之为业务帧。 控制帧的净荷为各类控制信息表，包括网络信息表、持续业务复用配置表、 持续业务配置表、短时间业务复用配置表、短时间业务配置表、e s g 基本描述 表、紧急广播，为终端提供各种相应的控制信息。 1 2 北京邮电大学工学硕上论文 复用帧头 一 一一一 短 控 持 时短 制 续持 问时 复复 协 紧 f 表 网业续 业间 e 复 用用 协议复 急 。_ 更 络务业 务业 新 信 复 务 复务 s 复 用 下 帧帧 议最用帧 保序 息用配 用配 g 保 用子扩 _ c 起头 版低帧 广 参表配置更子 帧 展帧r 始 长 太 版 标 播留号配 置 新 留 帧 1 区参 c 号本识 指 数 提 更置 衷 置表 序数长数 码度 指m新表更 表 更 号 不一h u 序更新号度不 量更新 。号新序 指新 序 一 序号 序号 ； j 不 号 号 缓施 3 28 5562l32444444442 44 03 2 复复复 用用用 子子子 帧帧帧 23n 长长长 度度度 图2 - 6 移动多媒体广播复用帧结构【5 】 业务帧的净荷为一个或多个复用子帧( 最多1 5 个) ，每个复用子帧承载视音 频或数据信息，称之为业务，即每个复用子帧是一种业务应用，同一业务的音频 基本流、视频基本流和数据流封装在同一复用子帧中，业务复用帧就是多个业务 的集合。 每个复用帧由m fi d 唯一标识，m fi d 取值范围为o 3 9 ，其中m fi d 一 0 的复用帧用于承载控制信息，其它的复用帧用于承载业务。填充部分使用0 x f f 填充。 复用子帧由子帧头、视频段、音频段和数据段组成，其中子帧头包括了头长 度、起始播放时间、视频段长度、音频段长度、数据段长度、扩展区参数等。复 用子帧是业务承载的实体，每个复用子帧可以承载一个独立的电视广播数据业 务，复用子帧没有专用的标识进行区别，但每个业务具有自己唯一的标识，因此 c m m b 标准中定义了业务复用配置表将业务标识与复用子帧进行唯一关联，这 样用户可以通过业务标识唯一确定个复用子帧。 c m m b 复用技术针对移动多媒体广播环境的窄带通信设计，具有高效简洁 北京邮电大学t 学硕十论文 的特点，复杂度低，终端解复用简便，可有效节省终端功耗。c m m b 复用帧结 构设计灵活，可支持多种多媒体业务，如音频、视频、数据等。适应无线链路传 输，增加了控制信息传输的可靠性并确保控制信息的传输速率，每个广播信道帧 发送一次控制信息，它的周期发送机制更适合移动接收广播业务的需求，同时复 用帧的容量与广播信道的时隙容量同样为台阶变化，多个复用子帧的结构可以有 效利用物理层逻辑通道的传输容量。 c m m b 复用提供的是建立在信道纠错之上进一步容错的能力，它是对信道 纠错和误码保护的一种有益补充。它具有可变长的灵活设计，紧密耦合信道标准， 在复用帧、子帧头提供校验保护，并且具有下一帧关键参数设置，增加容错机制， 同时提供可变长的的灵活复用段结构，这些措施进一步增强了c m m b 复用的容 错能力。 c m m b 复用技术封装有两种模式供选择：模式l 和模式2 ，同一复用子帧 内数据必须采用相同模式封装。当使用模式l 封装时，对输入的音频流视频流 进行解析得到e s 流，并将具有相同时戳的e s 流封装在同一个音频单元视频单 元中；对输入的数据流，直接将有效数据净荷按类型封装在数据单元中。当使用 模式2 封装时，每个单元被分为一个或者多个复用块。每个复用块的净荷最大长 度为4 0 9 5 字节。 2 2 c m m b 电子业务指南 电子业务指南( e l e c t r i cs e r v i c eg u i d e ，e s g ) 是移动多媒体广播的业务导航 系统，主要用来描述提供给用户的所有业务信息。在系统中开展电子业务指南业 务，终端用户能够获得多媒体广播业务的相关信息，如业务名称、播放时间、内 容梗概等，从而实现快速检索和访问移动多媒体广播业务。 因此，电子业务指南被认为是移动多媒体广播系统的重要组成部分，2 0 0 7 年，广电总局正式颁布g y t2 2 0 3 2 0 0 7 移动多媒体广播第3 部分电子业 务指南，该标准规定了移动多媒体广播系统中的电子业务指南结构、数据定义、 封装和传输方式，这对于推动移动多媒体广播业务的开展非常重要。 移动多媒体广播的业务传输环境复杂、带宽有限，终端省电，且业务本身具 有强随机特性，c m m b 电子业务指南在充分考虑上述情况的基础上进行设计， 具有高效性、高灵活性及可扩展性等特点。c m m b 电子业务指南由基本描述信 息、数据信息和节目提示信息构成，如图2 7 所示。 1 4 北京邮电大学工学硕士论文 2 2 1e s g 基本描述信息 图2 7c m m b 电子业务指南构成 基本描述信息描述了数据信息在e s g 业务的分配情况、更新状态等，该信 息被封装在e s g 基本描述表( 见图2 8 ) 中经复用控制帧( m fi d = 0 ) 承载传 输。 44 图2 - 8e s g 基本描述表【6 1 终端接收e s g 时，将首先获取e s g 基本描述表( 标识号为0 x 0 6 ) ，利用 北京邮电大学t 学硕士论文 该表提供的相关信息获取e s g 业务，并通过更新状态及时发现e s g 业务更新。 其中：e s g 更新序号：表