一种优化的机顶盒电子节目指南系统设计

【摘 要】本文介绍了一种电子节目指南（EPG）系统在机顶盒上的优化设计方案。该方案的创新点在于针对简单EPG和高级EPG的特点设计不同的SI引擎流程，从而提高了各自执行效率；同时提出一种新的节目索引和节目信息两者分离的EPG数据库结构，这种结构便于应用层对数据库的查询以及数据库自身管理。
【关键词】EPG 数字电视 机顶盒 SI引擎

1 引言

电子节目指南(Electronic Program Guide，EPG) 作为数字电视特有的功能，它是在符合MPEG-2 (13818-1)的TS传输流中插入DVB标准定义的业务信息(Service Information，SI)，使机顶盒(Set-Top-Box)的综合接收解码器(IRD)可以从TS流中提取出节目提供商播出节目的列表和播出参数，以直观的形式显示给数字电视用户，使得用户可以方便地接收、选择数字电视节目。电子节目指南是个复杂的系统，它的实现除了取决于机顶盒的软硬件资源外，还和前端SI发表策略有关。本文从机顶盒研发的角度出发，给出一种优化的机顶盒电子节目指南实现方案。

2 系统总体结构

电子节目指南的基本功能包括两种：

1．简单EPG：显示当前和下一个节目信息

2．高级EPG：显示一周内所有节目信息

机顶盒处理EPG信息的流程为：机顶盒的解复用器工作通过寻找PAT表开始，PAT表的PID号为“0x00”。PAT给出了构成传送流中各个节目业务的PMT的PID，同时也给出了NIT的PID号。根据NIT和PMT的PID值及对应的Table ID值可以从流中解出相应的PMT、NIT、SDT、EIT等信息。机顶盒接收端的解析主要负责这些SI数据信息的重建。其中简单EPG信息存储在EIT P/F（present/following）表内，高级EPG信息存储在EIT schedule表内。

本文实例如图所示，是基于富士通SmartMPEG MB86H20/5为核心的硬件平台，Metaware及相关工具为软件开发平台，使用Nucleus实时操作系统。

    整个机顶盒的软件结构采用模块化结构，如图1所示。

图1 机顶盒EPG系统架构

3 具体模块实现

3.1  SI引擎

传统机顶盒的SI引擎对所有SI表（包括EIT P/F和EIT schedule）处理流程上是相同的。本文的优化处理在于：对于EIT P/F表和EIT schedule表在机顶盒终端的处理方式上区分对待。《数字广播业务信息规范（GY/Z174-2001）》中GY/Z174-2001NIT、BAT、SDT、EIT都被分成为一个或若干个段（section）表示，然后插入到TS包中。其中EIT P/F表有两个段（section），分别储存当前节目信息和下一个节目信息；EIT schedule表最多可以有32个节（segment），每一节可以存储一个频道的三个小时节目信息，且每节内最多可以有8个段（section）。简单EPG的信息量少，解析和存储的过程相对简单，但它的更新速度快，DVB中对前端EIT P/F表的传输间隔要求是2s；高级EPG的信息量大，解析和存储的过程复杂很多，但它的更新速度慢, DVB中对前端EIT schedule表的传输间隔要求是10s。本文针对两类不同的SI表接收要求设计不同的SI引擎解决方案。其中简单EPG的SI引擎流程如图2，高级EPG的SI引擎流程如图3。

图2  简单EPG的SI引擎流程

图3  高级EPG的SI引擎流程

当过滤器收到EIT表并调用中断处理函数时，简单EPG采用先关闭EIT P/F信道，并设置相关标志，等待后台轮询函数解析处理完该表以后再打开EIT P/F信道重新接收，即过滤器接收表的过程和后台轮询函数解析处理是串行处理的，这种机制能够实时处理当前的表，适合简单EPG信息量小、更新速度快的特点；高级EPG则不关闭信道，而是先解析表头，如果该段没有接收过，则将该段信息插入消息队列，等待后台轮询函数解析处理，即过滤器接收表的过程和后台轮询函数解析处理是并行处理的，这种机制能够保证过滤器收表过程连续而不被后台打断，适合高级EPG信息量大、前端连续发送的特点。

在EIT表版本更新方面，简单EPG收到当前和下一个节目信息以后，立即将过滤器设置成只接收新版本EIT P/F表，这样可以实时接收并更新简单EPG信息；对于高级EPG，由于信息量大且前端更新速度慢，所以在只在每次重新开机时接收最新版本的EIT表信息。

3.2 EPG数据库

传统机顶盒上的EPG数据库是单一的节目信息数据库，本文的优化处理在于：节目索引和节目详细信息分别建立数据库并彼此独立维护。其中节目索引数据库是按照频道－子表－段－节目的树状索引结构，如图4所示。其中段节点包含了它所属所有节目的id(参数event_id)，同时还包含了表示该段是否接收的参数sectavail。

图4 节目索引数据库的结构

这种树状索引数据库有三个优点：

1.         树状索引所有节目id，这样便于节目信息的查询和按时间排序

2.         记录某频道的EIT表所有段的接收情况，便于SI引擎在接收时判断该段是否已经接收

3.         索引结构便于节目信息数据库的管理，如删除某一个频道的所有高级EPG信息等

节目信息数据库则存储了每个节目的详细信息，包括节目名称、节目起始和终止时间、节目简介以及节目语言种类等。其中重要的参数是节目id，通过该参数节目索引数据库可以访问相应的节目信息数据库内容。

3.3 EPG应用程序

EPG应用程序主要功能是响应遥控器中相关的EPG按钮，并查询EPG数据库，将节目信息按照时间排序输出到OSD界面中。对于简单EPG，只需作当前和下一个节目的时间排序输出；而对于高级EPG，OSD界面中选中特定频道和特定日期以后，通过访问EPG数据库中的节目索引数据库，提取出指定频道的所有节目id，然后根据节目id在节目信息数据库中筛选出指定日期的节目，并按节目起始时间做冒泡排序，最后输出到OSD显示。

4 结论

本文介绍了机顶盒中EPG系统的架构，并就具体的功能模块介绍了优化方案。在SI引擎方面提出了针对简单EPG和高级EPG不同的流程，在EPG数据库方面提出了节目索引和节目信息分离的数据库结构。这种优化结构在实际的EPG码流测试中取得良好的效果。

参考文献

[1] 夏恺等. MPEG_2TS流分析模块及系统的设计和实现，微计算机信息，2005年第20期
[2] 陈德林. EPG前段SI发表和机顶盒终端收表策略，广播与电视技术，2005年第8期
[3] ETSI EN 300 468-2000, Digital Video broadcasting(DVB); Specification for Service Information(SI) in DVB systems.