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) 計算機與信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430062；2.貴州黔馳信息股份有限公司，貴州 貴陽 550002）

引 言

近年來，數(shù)字電視技術(shù)日新月異，用戶對機頂盒的功能需求越來越多樣和復(fù)雜，軟件也需要進(jìn)行不斷的更新和升級。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（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）。

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

1 OTA功能概述

1.1 OTA技術(shù)規(guī)范

OTA 升級過程中，需要把待升級數(shù)據(jù)復(fù)用到普通的音視頻流中，待升級數(shù)據(jù)在復(fù)用后的 TS 流中的格式可以根據(jù)運營商的要求進(jìn)行封裝。機頂盒終端接收到TS 流后，通過解析 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)表來獲取升級信息。

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)識信息）中，升級數(shù)據(jù)則存放在DDB（Download Data Block Message，下載數(shù)據(jù)塊信息）中。OTA 的實現(xiàn)過程中，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)字存儲媒體命令和控制擴展協(xié)議），ISO/IEC 13818-6 標(biāo)準(zhǔn)有對此規(guī)范作詳細(xì)說明。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)計與實現(xiàn)

機頂盒首先會根據(jù)預(yù)設(shè)的頻點參數(shù)鎖定信號，然后設(shè)置升級數(shù)據(jù)流的 PID（Packet Identifier，包標(biāo)識符），table_id，通過Filter 過濾數(shù)據(jù)，獲取DSI，DII，DDB 信息。有效OTA 升級數(shù)據(jù)下載完成后進(jìn)行組包，組包完畢且數(shù)據(jù)校驗無誤后， 需要將整個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，燒寫到對應(yīng)模塊在Flash上的存儲地址空間，完成整個升級過程。

2.1 OTA升級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TS packet 長度為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 的長度為 1 KB，因為每一個TS packet 長度為 188 B，所以每個 section 必須由 N 個TS packet 組成。

2.2 終端設(shè)備軟件設(shè)計

終端設(shè)備軟件的實現(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 寫入模塊等幾個部分。終端設(shè)備軟件的實現(xiàn)流程見圖 1。

圖1 終端設(shè)備軟件實現(xiàn)流程圖

數(shù)據(jù)解析模塊 ：機頂盒成功鎖定信號且接收到節(jié)目后， 啟動PAT 濾波，搜索 OTA 業(yè)務(wù)所在的頻點信息及業(yè)務(wù)標(biāo)識符， 得到OTA 業(yè)務(wù)所在PMT 的節(jié)目號，根據(jù)業(yè)務(wù)標(biāo)識符與節(jié)目號匹配得到OTA 業(yè)務(wù)PMT 表的PID。對于數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)， 過濾 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OUI（OrganizationUniqueIdentifier，升級業(yè)務(wù)廠家唯一標(biāo)識符），獲取升級數(shù)據(jù)基本流的PID。

根據(jù)DSI 信息，得到機頂盒 OUI 對應(yīng)的所有組，并存儲組所對應(yīng)的信息，包括組標(biāo)識符和組名。再根據(jù)組標(biāo)識符過濾 DII 信息，并保存該組所有的模塊信息，包括模塊標(biāo)識符， 模塊段數(shù)據(jù)大小，升級數(shù)據(jù)主次版本號和組名等。

數(shù)據(jù)組包模塊 ：在對升級數(shù)據(jù)進(jìn)行組包過程中，首先會得到所下載的數(shù)據(jù)的版本號，然后和終端設(shè)備中的軟件版本號進(jìn)行比較，當(dāng)前機頂盒軟件版本號低于TS 流OTA 數(shù)據(jù)軟件版本號時，則會進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新，否則中斷數(shù)據(jù)下載過程，結(jié)束OTA 升級。對 TS 流的過濾是按 TS packet 進(jìn)行的，而我們的 TS section 長度固定為 1 KB，也就是每個TS section 需要分成多個TS packet 進(jìn)行組包。

Filter 根據(jù) OTA 數(shù)據(jù)基本流的PID 過濾數(shù)據(jù)，循環(huán)查找TS 流，得到有效的OTA 數(shù)據(jù)對應(yīng)的 TS packet。且在檢測過程中，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TS 流的數(shù)據(jù)格式，去掉包頭和將BIN 文件打包成 TS 流時的增加的數(shù)據(jù)部分。組包完成后，需要把最終的 OTA 升級數(shù)據(jù)暫存于內(nèi)存中。

交互信息處理模塊 ：在整個數(shù)據(jù)下載和組包過程中，還必須完成人機交互。在此處通過消息機制去實現(xiàn)，如當(dāng)檢測到下載的數(shù)據(jù)的版本號低于當(dāng)前軟件的版本號，會向用戶界面發(fā)送一個版本號有誤的消息，用戶界面接收到這個消息后，再提示用戶。當(dāng)異常情況出現(xiàn)，如突然終端設(shè)備無信號時，發(fā)送用戶界面終止OTA 升級的消息，用戶界面接收到這個消息后， 作出終止OTA 升級的命令。

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升級數(shù)據(jù)中用戶ID，數(shù)據(jù)大小等和終端設(shè)備存儲于Flash中的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的比較。滿足升級條件后， 需要把下載得到的數(shù)據(jù)寫到Flash中，同時提示用戶升級過程開始，以及升級數(shù)據(jù)完成的進(jìn)度。數(shù)據(jù)寫入成功后，會重新啟動機頂盒，通過查看升級后的軟件相關(guān)信息，完成OTA升級成功的確認(rèn)。

3 結(jié) 語

本文對OTA 功能在機頂盒上的設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，對 OTA 升級數(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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