何普生1，陳侃松1，蔣碧波1，趙筑雨2，邵 沖1，陳 珂1

（1.湖北大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430062；2.貴州黔馳信息股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550002）

引 言

近年來(lái)，數(shù)字電視技術(shù)日新月異，用戶對(duì)機(jī)頂盒的功能需求越來(lái)越多樣和復(fù)雜，軟件也需要進(jìn)行不斷的更新和升級(jí)。歐洲數(shù)字視頻廣播DVB（Digital Video Broadcasting）標(biāo)準(zhǔn)專門制定了系統(tǒng)軟件升級(jí)（System Software Update，SSU）技術(shù)規(guī)范，在數(shù)字電視領(lǐng)域，它通常被稱為 OTA（Over The Air， 空中升級(jí)）。

OTA 空中升級(jí)是指用戶終端可以直接通過(guò)信號(hào)通道的接收下載方式在機(jī)頂盒上進(jìn)行軟件的更新和升級(jí)。整個(gè)升級(jí)過(guò)程無(wú)需借助外部設(shè)備完成，只要保證終端設(shè)備能夠正常接收到信號(hào)，就可以方便快捷的完成系統(tǒng)軟件的更新和升級(jí)過(guò)程， 這種方式極大降低了DVB 升級(jí)業(yè)務(wù)的復(fù)雜度。

1 OTA功能概述

1.1 OTA技術(shù)規(guī)范

OTA 升級(jí)過(guò)程中，需要把待升級(jí)數(shù)據(jù)復(fù)用到普通的音視頻流中，待升級(jí)數(shù)據(jù)在復(fù)用后的 TS 流中的格式可以根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的要求進(jìn)行封裝。機(jī)頂盒終端接收到TS 流后，通過(guò)解析 NIT（Network Information Table， 網(wǎng)絡(luò)信息表），SDT

（Service Description Table，業(yè)務(wù)描述信息表），BAT（Bouquet Association Table，業(yè)務(wù)群信息表）等相關(guān)表來(lái)獲取升級(jí)信息。

OTA 的 控 制 信 息 存 放 在 DSI（Download Server Initiate Message， 下載服務(wù)器初始信息）和 DII（Download Information Indication Message，下載信息標(biāo)識(shí)信息）中，升級(jí)數(shù)據(jù)則存放在DDB（Download Data Block Message，下載數(shù)據(jù)塊信息）中。OTA 的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，先將下載數(shù)據(jù)（Download Data）和控制數(shù)據(jù)（Download Control data）封裝成DSM-CC 消息，然后將消息數(shù)據(jù)封裝成Section，所有的 Section 數(shù)據(jù)又按照DVB 規(guī)范定義的格式組成TS 包，最后復(fù)用到 TS 流中， 對(duì)于數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)則利用數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)傳輸。

1.2 DSM-CC協(xié)議

在OTA 數(shù)據(jù)的處理上，DVB 標(biāo)準(zhǔn)制定了 DSM-CC 規(guī)范（Digital Storage Media Command and Control，數(shù)字存儲(chǔ)媒體命令和控制擴(kuò)展協(xié)議），ISO/IEC 13818-6 標(biāo)準(zhǔn)有對(duì)此規(guī)范作詳細(xì)說(shuō)明。DSM-CC 是為在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下傳送多媒體寬帶業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)的ISO/IEC 標(biāo)準(zhǔn)，特別適合廣播電視網(wǎng)絡(luò)。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

機(jī)頂盒首先會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的頻點(diǎn)參數(shù)鎖定信號(hào)，然后設(shè)置升級(jí)數(shù)據(jù)流的 PID（Packet Identifier，包標(biāo)識(shí)符），table_id，通過(guò)Filter 過(guò)濾數(shù)據(jù)，獲取DSI，DII，DDB 信息。有效OTA 升級(jí)數(shù)據(jù)下載完成后進(jìn)行組包，組包完畢且數(shù)據(jù)校驗(yàn)無(wú)誤后， 需要將整個(gè)BIN 文件數(shù)據(jù)暫存到內(nèi)存中，然后根據(jù)文件模塊類型的不同，燒寫到對(duì)應(yīng)模塊在Flash上的存儲(chǔ)地址空間，完成整個(gè)升級(jí)過(guò)程。

2.1 OTA升級(jí)TS流數(shù)據(jù)格式

DVB 標(biāo)準(zhǔn)中，TS 流是分包發(fā)送的，每一個(gè)TS packet 長(zhǎng)度為188 （B 還有192 B 和204 B 的包），包的結(jié)構(gòu)為，包頭為4 B，負(fù)載為184 B。TS 流的解析方式是從PID 為 0 的TS packet 內(nèi)， 解析出PAT 表，然后根據(jù) PAT 表找到各個(gè)節(jié)目的PID。解碼器根據(jù)PMT 表的ES 流（Elementary Streams，基本碼流）的PID，區(qū)分不同的 TS packet，并按不同的ES 流進(jìn)行解碼。

OTA 升級(jí)TS 流數(shù)據(jù)格式需要按照DVB 標(biāo)準(zhǔn)中的定義進(jìn)行封裝，這里定義了section 的長(zhǎng)度為 1 KB，因?yàn)槊恳粋€(gè)TS packet 長(zhǎng)度為 188 B，所以每個(gè) section 必須由 N 個(gè)TS packet 組成。

2.2 終端設(shè)備軟件設(shè)計(jì)

終端設(shè)備軟件的實(shí)現(xiàn)主要包括數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)組包模塊、交互信息處理模塊、Flash 寫入模塊等幾個(gè)部分。終端設(shè)備軟件的實(shí)現(xiàn)流程見(jiàn)圖 1。

圖1 終端設(shè)備軟件實(shí)現(xiàn)流程圖

數(shù)據(jù)解析模塊 ：機(jī)頂盒成功鎖定信號(hào)且接收到節(jié)目后， 啟動(dòng)PAT 濾波，搜索 OTA 業(yè)務(wù)所在的頻點(diǎn)信息及業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)符， 得到OTA 業(yè)務(wù)所在PMT 的節(jié)目號(hào)，根據(jù)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)符與節(jié)目號(hào)匹配得到OTA 業(yè)務(wù)PMT 表的PID。對(duì)于數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)， 過(guò)濾 NIT 表分析其中描述符 descriptor_tag 為 0x43 的傳送系統(tǒng)描述符 satellite_delivery_system_descriptor，根據(jù)本機(jī)OUI（OrganizationUniqueIdentifier，升級(jí)業(yè)務(wù)廠家唯一標(biāo)識(shí)符），獲取升級(jí)數(shù)據(jù)基本流的PID。

根據(jù)DSI 信息，得到機(jī)頂盒 OUI 對(duì)應(yīng)的所有組，并存儲(chǔ)組所對(duì)應(yīng)的信息，包括組標(biāo)識(shí)符和組名。再根據(jù)組標(biāo)識(shí)符過(guò)濾 DII 信息，并保存該組所有的模塊信息，包括模塊標(biāo)識(shí)符， 模塊段數(shù)據(jù)大小，升級(jí)數(shù)據(jù)主次版本號(hào)和組名等。

數(shù)據(jù)組包模塊 ：在對(duì)升級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行組包過(guò)程中，首先會(huì)得到所下載的數(shù)據(jù)的版本號(hào)，然后和終端設(shè)備中的軟件版本號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)前機(jī)頂盒軟件版本號(hào)低于TS 流OTA 數(shù)據(jù)軟件版本號(hào)時(shí)，則會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新，否則中斷數(shù)據(jù)下載過(guò)程，結(jié)束OTA 升級(jí)。對(duì) TS 流的過(guò)濾是按 TS packet 進(jìn)行的，而我們的 TS section 長(zhǎng)度固定為 1 KB，也就是每個(gè)TS section 需要分成多個(gè)TS packet 進(jìn)行組包。

Filter 根據(jù) OTA 數(shù)據(jù)基本流的PID 過(guò)濾數(shù)據(jù)，循環(huán)查找TS 流，得到有效的OTA 數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的 TS packet。且在檢測(cè)過(guò)程中，若數(shù)據(jù)包丟失，則需要 Filter 再次進(jìn)行丟失包的濾取， 直到所有的DDB 數(shù)據(jù)全部下載完成。還需要根據(jù) OTA 升級(jí)TS 流的數(shù)據(jù)格式，去掉包頭和將BIN 文件打包成 TS 流時(shí)的增加的數(shù)據(jù)部分。組包完成后，需要把最終的 OTA 升級(jí)數(shù)據(jù)暫存于內(nèi)存中。

交互信息處理模塊 ：在整個(gè)數(shù)據(jù)下載和組包過(guò)程中，還必須完成人機(jī)交互。在此處通過(guò)消息機(jī)制去實(shí)現(xiàn)，如當(dāng)檢測(cè)到下載的數(shù)據(jù)的版本號(hào)低于當(dāng)前軟件的版本號(hào)，會(huì)向用戶界面發(fā)送一個(gè)版本號(hào)有誤的消息，用戶界面接收到這個(gè)消息后，再提示用戶。當(dāng)異常情況出現(xiàn)，如突然終端設(shè)備無(wú)信號(hào)時(shí)，發(fā)送用戶界面終止OTA 升級(jí)的消息，用戶界面接收到這個(gè)消息后， 作出終止OTA 升級(jí)的命令。

Flash寫入模塊 ：數(shù)據(jù)下載完成后是暫存于終端設(shè)備的內(nèi)存中的，需要將 OTA升級(jí)數(shù)據(jù)中用戶ID，數(shù)據(jù)大小等和終端設(shè)備存儲(chǔ)于Flash中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的比較。滿足升級(jí)條件后， 需要把下載得到的數(shù)據(jù)寫到Flash中，同時(shí)提示用戶升級(jí)過(guò)程開(kāi)始，以及升級(jí)數(shù)據(jù)完成的進(jìn)度。數(shù)據(jù)寫入成功后，會(huì)重新啟動(dòng)機(jī)頂盒，通過(guò)查看升級(jí)后的軟件相關(guān)信息，完成OTA升級(jí)成功的確認(rèn)。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)OTA 功能在機(jī)頂盒上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，對(duì) OTA 升級(jí)數(shù)據(jù)封裝格式也進(jìn)行了剖析。數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用，OTA 在線升級(jí)功能增加了用戶更新軟件的自由度，有利于數(shù)字電視業(yè)務(wù)更好的發(fā)展。

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