CN100461823C - 数字电视网络中的单播寻址系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字电视网络中的单播寻址系统及方法，所述方法包括：向机顶盒发送单播数据，前端设备一侧对所述单播数据的接收设备地址进行变换处理，再将经过变换的接收设备地址保存在单播数据段头的保留字节位置；机顶盒一侧将所述单播数据段头与预置的数据进行运算，再根据所述运算结果判断所述单播数据是否为当前设备的单播数据，如果是，输出所述单播数据，否则，丢弃所述单播数据。本发明还提供一种数字电视网络中的单播寻址系统。利用本发明能够在大量轮播数据中快速过滤出本机的单播数据，而且不耗用机顶盒资源，同时前端设备发送大容量数据不受现有机顶盒处理能力限制。

Description

数字电视网络中的单播寻址系统及方法

技术领域

本发明涉及数字电视网络业务领域，尤其涉及一种数字电视网络中的单播寻址系统及方法。

背景技术

单播就是向指定的接收设备地址一方发送数据，它是相对广播而言的。数字电视单播服务是将数据发送到指定的数字电视机顶盒的服务，其中发送的数据包括消息、命令和业务数据等。数字电视单播服务是数字电视网络增值业务的重要组成部分。

参照图1，图1是现有技术的系统组网图，所述系统包括前端设备、传输网络和机顶盒，其中，前端设备包括轮播服务器、复用器、加扰器和调制器。在单向网络中，前端设备的轮播服务器按照数字视频广播(DVB)协议将单播数据封装到一个或多个段(Section)中，再将单播数据和电视节目内容一起组成传输流(TS，Transport Stream)并在各个频点上轮播，所述轮播就是使用一定的频率带宽在一段时间内循环播出传输流，机顶盒再从传输流(TS)中找出接收设备地址为本机地址的单播数据，并显示在电视机上。其中，传输流(TS)就是数字比特流，它是承载服务的通道，传输到用户时一个传输流即对应一个频点。一个网络中可以有多个传输流，一个传输流可以有多个数字电视服务。

参照图2，图2是现有技术的段结构示意图，段包括段头(Section header)和负载(Section payload)，段头用于保存段的基本信息，长度固定；负载用于保存单播数据信息，长度可变，但是最大不超过4KB，接收设备地址存放在负载中。

基于上述段结构，现有技术的实现方式是：机顶盒每接收到一条单播数据都会通过软件方式从段负载中解析出接收设备地址，并与本机地址作比较。由于该现有技术采用纯软件的过滤方式，所述接收设备地址需从段负载中解析得出，进而降低了单播数据过滤的效率，并且也需耗用较多的中央处理器(CPU)资源，因此上述现有技术不能从大量轮播数据中快速找出本机的单播数据；并且，在轮播数据量很大的情况下，频繁的软件调用会大量消耗机顶盒的资源，甚至还会导致机顶盒死机；最后，受现有的机顶盒处理能力的限制，前端设备无法发送大容量的轮播数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数字电视网络中的单播寻址系统及方法，本发明能够在海量轮播数据中快速过滤出本机的单播数据。

为解决上述技术问题，本发明提供一种数字电视网络中的单播寻址系统，该系统是这样实现的：

一种数字电视网络中的单播寻址系统，该系统包括前端设备和机顶盒，前端设备一侧增加地址变换模块，地址变换模块用于对向机顶盒发送的单播数据中的接收设备地址进行变换，再将经过变换的接收设备地址存储于单播数据段头的保留字节位置；

机顶盒一侧增加地址过滤模块，地址过滤模块用于将所述单播数据段头与预置的数据进行运算，再判断所述单播数据是当前设备的单播数据时输出所述单播数据。

其中，所述地址变换模块根据循环冗余码校验(CRC)、压缩或加密算法来变换处理接收设备地址。

其中，所述地址变换模块根据数字视频广播(DVB)协议用单播数据段头的保留字节存储经过变换的接收设备地址。

其中，所述地址变换模块内置或外置于前端设备的轮播服务器。

其中，所述地址过滤模块采用独立逻辑器件方式来过滤单播数据。

其中，机顶盒还包括上层软件模块，所述上层软件模块用于从地址过滤模块输出的单播数据段负载中解析出接收设备地址，再将接收设备地址与当前设备地址比较，获取与当前设备地址相同的单播数据。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种数字电视网络中的单播寻址方法，该方法包括以下步骤：

A、向机顶盒发送单播数据，前端设备一侧对所述单播数据的接收设备地址进行变换处理，再将经过变换的接收设备地址保存在单播数据段头的保留字节位置；

B、机顶盒一侧将所述单播数据段头与预置的数据进行运算，再根据所述运算结果判断所述单播数据是否为当前设备的单播数据，如果是，输出所述单播数据，否则，丢弃所述单播数据。

其中，步骤A中是采用循环冗余码校验(CRC)、压缩或加密算法来变换处理接收设备地址。

其中，步骤A中按照数字视频广播(DVB)协议将经过变换的接收设备地址保存在单播数据段头的保留字节位置。

其中，步骤B中采用独立逻辑器件方式过滤单播数据。

其中，步骤B之后进一步包括：

机顶盒一侧从所述单播数据段负载中解析出接收设备地址，再将接收设备地址与当前设备地址进行比较是否一致，如果是，输出与当前设备地址相同的单播数据，否则丢弃所述单播数据。

以上技术方案可以看出，本发明提供了一种数字电视网络中的单播寻址系统及方法，本发明具有以下有益效果：

首先，由于本发明在前端设备一侧增加地址变换模块，该模块对单播数据段中的接收设备地址进行变换并将结果存储于单播数据段头的保留字节位置，进而使得在机顶盒一侧增加的地址过滤模块可根据所述单播数据段头与预置掩码的运算结果实现对单播数据的过滤，与现有技术中采用软件方式从段负载中解析所述接收设备地址并与本机地址比较的方法相比，本发明中地址过滤模块从单播数据段头中获取经过变换的接收设备地址的速度更快，进而提高了单播数据的过滤效率，因此本发明可以在海量轮播数据中快速过滤出属于本机的单播数据。

进一步地，由于本发明将经过变换的接收设备地址存储于单播数据段头，进而本发明可采用独立逻辑器件通过硬件的方式对单播数据段头进行过滤操作，由于此类器件是独立于机顶盒中央处理器(CPU)的底层硬件设备，因此本发明在过滤单播数据时不占用中央处理器(CPU)资源，同时由于独立逻辑器件能以百兆比特每秒的速率进行过滤，因此过滤速率远大于上层软件模块过滤方式。

进一步地，由于上述技术方案地址过滤模块用内置于机顶盒的底层硬件设备来实现独立逻辑器件的单播数据过滤功能，例如可编程传输接口(PTI，Programmable transport interface)，而目前多数普通机顶盒都具有可编程传输接口(PTI)，故本发明可以普遍应用于现有的普通机顶盒，而且成本低廉。

进一步地，由于上述技术方案采用循环冗余码校验(CRC)、压缩或加密算法来变换处理接收设备地址，再根据数字视频广播(DVB)协议将经过变换的接收设备地址存储在单播数据段头的保留字节位置，从而使前端设备不再受现有的机顶盒处理能力的限制，并且可以发送大容量的轮播数据。

最后，由于上述技术方案中首先是地址过滤模块采用逻辑器件对单播数据进行过滤，之后可进一步由上层软件模块采用现有软件过滤方式对所述单播数据进行过滤，从而提高了机顶盒对单播数据过滤提取的准确性。

附图说明

图1现有技术的系统组网图；

图2现有技术的段结构示意图；

图3实现本发明的一种组网图；

图4本发明的段结构示意图；

图5本发明系统的具体实施例框图；

图6本发明的地址过滤模块在机顶盒中位置示意图；

图7本发明的方法流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种数字电视网络中的单播寻址系统及方法，参照图3，图3是实现本发明的一种组网图，与现有技术的系统组网图进行比较，本发明对数字电视的单播服务架构的改进体现在两个方面：

一、在前端设备一侧增加用于地址变换的逻辑模块，前端设备的地址变换模块采用软件方式实现，该模块根据数字电视传输协议簇如数字视频广播(DVB)协议，将单播数据封装在一个或多个段中，并在单播数据段头的保留字节位置增加若干字节的数据，该数据用于保存经过变换的接收设备地址信息。由于完整的地址信息一般比较冗长，而段头的长度有限，故不适合把原始的地址信息完全存放在段头。本发明通过使用一定的变换算法来处理接收设备地址，要求变换效率高，变换结果长度较小，并且不同的原始地址信息经过变换能够产生不同的结果，这样就可以在段头中保存经过变换的接收设备地址信息，以便机顶盒通过硬件方式过滤。

二、在机顶盒一侧增加用于地址过滤的模块，该模块使用独立的硬件设备实现，目前多数机顶盒都具有独立于中央处理器(CPU)的底层硬件设备，这类设备能够以百兆比特每秒的速率进行过滤。

参照图4，图4是本发明的段结构示意图，段包括段头(Section header)和负载(Section payload)，段头用于保存段的基本信息，长度固定，另外，本发明在单播数据段头的保留字节位置还增加若干字节的数据，该数据用于保存经过变换的接收设备地址信息；负载用于保存单播数据信息，长度可变，但是最大不超过4KB，同时允许在负载中保存接收设备地址的完整信息。

本发明提供了一种数字电视网络中的单播寻址系统，该系统的基本思想是：系统包括前端设备和机顶盒，所述前端设备用于将单播数据和电视节目内容组成传输流，所述机顶盒用于从传输流中找出接收设备地址为当前设备地址的单播数据，前端设备一侧增加地址变换模块，用于对向机顶盒发送的单播数据中的接收设备地址进行变换，再将经过变换的接收设备地址存储于单播数据段头的保留字节位置；机顶盒一侧增加地址过滤模块，地址过滤模块用于将所述单播数据段头与预置的掩码进行运算，再判断所述单播数据是否是当前设备的单播数据，如果是则输出所述单播数据。

根据上述系统的基本思想，下面再结合附图对本发明系统的技术方案进行详细描述。

参照图5，图5是本发明系统的具体实施框图，所述系统包括：前端设备500，用于将单播数据和电视节目内容一起组成传输流(TS)；传输网络501，用于传输数据给用户接收终端；机顶盒502，用于从传输流(TS)中找出接收设备地址为本机地址的单播数据，并显示在用户接收终端上，例如用户接收终端为电视机。

其中，前端设备500包括：轮播服务器503，用于将单播数据和电视节目内容一起组成传输流(TS)，并在各个频点上轮播；复用器504，用于将传输流(TS)组成复合数据传输流；加扰器505，用于对所述复合数据传输流进行加扰；调制器506，用于对加扰后的传输流(TS)进行调制输出中频信号。

轮播服务器503一侧增加地址变换模块507，用于对接收设备地址进行变换处理，由于完整的接收设备地址信息一般比较冗长，而段头的长度有限，故不适合把原始的接收设备地址信息完全存放在段头，因此该模块采用一定的变换算法如循环冗余码校验(CRC)、加密或压缩等算法来变换处理接收设备地址信息，然后根据数字电视传输协议簇如数字视频广播(DVB)协议在单播数据段头的保留字节位置增加若干字节的数据，该数据用于保存经过变换的接收设备地址信息，再通过传输流通道将单播数据发送到网络中。其中，循环冗余校验(CRC)算法是本发明通常采用的算法，所述循环冗余校验算法是：该算法在校验一个数据段时，设置不同的变量存放校验值和中间结果，然后依次从缓冲区中取数据段的每一个字节，经过运算，就可以从参数表中获得相应的校验值，直到此数据段被校验完。

当单播数据到达机顶盒502后，机顶盒502一侧增加的地址过滤模块508对到达机顶盒的单播数据进行过滤，由于该单播数据段头包含了经过变换的接收设备地址信息，因而地址过滤模块508将段头和在器件中预先设置的数据进行逻辑运算，其中，上述预置的数据可以是掩码。接着再根据运算结果过滤出当前设备的单播数据，再将所述单播数据转交给机顶盒的上层软件模块，否则，直接丢弃所述单播数据，结束流程。由于本发明在采用变换算法对接收设备地址进行变换时不能完全保证变换的接收设备地址就是本机的原始接收设备地址变换得到，可能存在如下现象，比如将几个不同的接收设备地址进行变换，但经过变换的接收设备地址完全一致，但是这种可能性概率也非常低，为了保证机顶盒对单播数据过滤提取的准确性，故需要上层软件模块对地址过滤模块过滤出的当前设备的单播数据进行再次过滤；如果有变换算法对接收设备地址进行变换时能够完全保证变换的接收设备地址就是本机的原始接收设备地址变换得到，则不需要上层软件模块对地址过滤模块过滤出的当前设备的单播数据进行再次过滤。

其中，上层软件模块过滤当前设备的单播数据包括：机顶盒502收到地址过滤模块508的单播数据，机顶盒502的上层软件模块从单播数据的负载中解析出完整的接收设备地址信息，再比较接收设备地址与当前设备地址是否一致，如果是，机顶盒502找到接收设备地址为当前设备地址的单播数据，否则，丢弃所述单播数据。另外，本发明系统的地址过滤模块508是用独立逻辑器件来实现，而目前多数普通机顶盒都具有独立于中央处理器(CPU)的底层硬件设备，所述底层硬件设备可以实现上述独立逻辑器件的过滤功能，例如可编程传输接口(PTI)，详细位置可参照图6，多数普通机顶盒都具有可编程传输接口(PTI)，该接口可用于对传输流数据进行过滤处理。同时这类底层硬件设备能够以百兆比特每秒的速率进行数据过滤，效率远大于上层软件模块过滤方式。

由上述可知，本实施例是本发明系统的较佳实施方式，本实施例的地址变换模块507是增加在轮播服务器503一侧，同样地，地址变换模块507也可增加在复用器504、加扰器505或调制器506一侧，但是复用器504、加扰器505或调制器506都与具体数字电视业务无关，这会导致它们的任务加重；并且地址变换模块507可内置或外置于轮播服务器503等前端设备500中。同时，由上述实施例可知，地址过滤模块508是内置于机顶盒502中，并且采用独立逻辑器件方式来实现，当然地址过滤模块508也可以外置于机顶502中，但是需要改变机顶盒502的硬件部分，故地址过滤模块508外置于机顶盒502并不是本发明推荐的实施方式，然而本发明对该实施方式并不予以排除；另外，在本实施例中上层软件模块是内嵌于机顶盒502中，本发明也不排除上层软件模块外置于机顶盒502方式。

本发明还提供了一种数字电视网络中的单播寻址方法，该方法的基本思想是：前端设备的地址变换模块使用变换算法来处理接收设备地址，并将变换的接收设备地址写入单播数据段头的保留字节位置，再通过传输流通道将数据发送到网络中，当单播数据到达机顶盒时，首先由地址过滤模块进行过滤处理，该器件将段头与事先写入器件的掩码进行逻辑运算，再根据运算结果判断该数据是否属于当前设备的单播数据，如果所述单播数据属于当前设备的单播数据，则转交给上层软件模块处理，否则丢弃所述单播数据。

根据上述方法的基本思想，实现本发明方法的一种实施方式是所述地址变换模块增加在前端设备的轮播服务器一侧，所述地址过滤模块增加在机顶盒一侧，其中，地址过滤模块采用独立逻辑器件方式过滤单播数据，而目前多数普通机顶盒都具有独立于中央处理器(CPU)的底层硬件设备，所述底层硬件设备可以实现上述独立逻辑器件的过滤功能，例如可编程传输接口(PTI)，多数普通机顶盒都具有可编程传输接口(PTI)，该接口可用于对传输流数据进行过滤处理。同时这类底层硬件设备能够以百兆比特每秒的速率进行数据过滤，效率远大于上层软件过滤方式。

下面结合图7对本发明方法的具体技术方案进行描述描述，该方法包括以下步骤：

步骤S1、系统管理员向指定机顶盒发送单播数据。例如，单播数据的内容是“您的定购已到期！”，接收设备地址以机顶盒IC卡号表示：99880123。

步骤S2～步骤S4、轮播服务器接收并处理系统管理员向机顶盒发送的单播数据，轮播服务器一侧的地址变换模块根据数字电视传输协议簇如数字视频广播(DVB)协议，将数据封装到段格式中，由于完整的接收设备地址信息一般比较冗长，而段头的长度有限，故不适合把原始的接收设备地址信息完全存放在段头，因此采用一定变换算法来处理接收设备地址，如采用循环冗余码校验(CRC)、加密或压缩等变换算法来处理机顶盒IC卡号。然后地址变换模块根据数字视频广播(DVB)协议将经过变换的接收设备地址信息写入单播数据的段头保留字节位置。其中，循环冗余校验(CRC)算法是本发明通常采用的算法，所述循环冗余校验算法是：该算法在校验一个数据段时，设置不同的变量存放校验值和中间结果，然后依次从缓冲区中取数据段的每一个字节，经过运算，就可以从参数表中获得相应的校验值，直到此数据段被校验完。

步骤S5、传输流通道再将单播数据发送到传输网络中。

步骤S6、机顶盒一侧的地址过滤模块对到达机顶盒的单播数据进行过滤处理。

步骤S7～步骤S9、由于段头包含了经过变换的接收设备地址，地址过滤模块将段头和在器件中预先设置的数据进行逻辑运算，其中，上述预置的数据可以是掩码。接着再根据逻辑运算结果判断该数据是否属于当前设备的单播数据，如果是，单播数据符合过滤条件，地址过滤模块再将所述单播数据转交给机顶盒的上层软件模块，否则，直接丢弃单播数据，结束流程。由于本发明在采用变换算法对接收设备地址进行变换时不能完全保证变换的接收设备地址就是本机的原始接收设备地址变换得到，可能存在如下现象，比如将几个不同的接收设备地址进行变换，但经过变换的接收设备地址完全一致，但是这种可能性概率也非常低，为了保证机顶盒对单播数据过滤提取的准确性，故需要上层软件模块对地址过滤模块过滤出的当前设备的单播数据进行再次过滤；如果有变换算法对接收设备地址进行变换时能够完全保证变换的接收设备地址就是本机的原始接收设备地址变换得到，则不需要上层软件模块对地址过滤模块过滤出的当前设备的单播数据进行再次过滤。

步骤S10～步骤S12、上层软件模块从转交单播数据的负载中解析出完整的接收设备地址信息，再比较接收设备地址与当前设备地址是否一致，如果是，机顶盒找到接收设备地址为当前设备地址的单播数据，否则，丢弃所述单播数据，结束流程。

由上述可知，本实施例是本发明方法的较佳实施方式，地址变换模块除增加在前端设备的轮播服务器一侧外，还可增加在前端设备的复用器、加扰器或调制器一侧，但是复用器、加扰器或调制器与具体数字电视业务无关，这会导致它们的任务加重，并且地址变换模块可以采取内置或外置的方式增加在前端设备一侧。同时，由上述实施例可知，地址过滤模块是内置于机顶盒中，并且采用独立逻辑器件方式来实现，当然地址过滤模块也可以外置于机顶盒中，但是需要改变机顶盒的硬件部分，故而地址过滤模块外置于机顶盒并不是本发明推荐的实施方式，然而本发明对该实施方式并不予以排除；另外，在本实施例中上层软件模块是内嵌于机顶盒中，本发明也不排除上层软件模块外置于机顶盒方式。

以上对本发明所提供的一种数字电视网络中的单播寻址系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种数字电视网络中的单播寻址系统，该系统包括前端设备和机顶盒，其特征在于，

前端设备一侧增加地址变换模块，地址变换模块用于对向机顶盒发送的单播数据中的接收设备地址进行变换，再将经过变换的接收设备地址存储于单播数据段头的保留字节位置；

机顶盒一侧增加地址过滤模块，地址过滤模块用于将所述单播数据段头与预置的数据进行运算，再判断所述单播数据是否是当前设备的单播数据，如果是则输出所述单播数据。

2.如权利要求1所述的数字电视网络中的单播寻址系统，其特征在于，所述地址变换模块根据循环冗余码校验CRC、压缩或加密算法来变换处理接收设备地址。

3.如权利要求1所述的数字电视网络中的单播寻址系统，其特征在于，所述地址变换模块根据数字视频广播DVB协议用单播数据段头的保留字节存储经过变换的接收设备地址。

4.如权利要求3所述的数字电视网络中的单播寻址系统，其特征在于，所述地址变换模块内置或外置于前端设备的轮播服务器。

5.如权利要求1所述的数字电视网络中的单播寻址系统，其特征在于，所述地址过滤模块包括独立逻辑器件，所述独立逻辑器件用于过滤单播数据。

6.如权利要求1所述的数字电视网络中的单播寻址系统，其特征在于，机顶盒还包括上层软件模块，所述上层软件模块用于从地址过滤模块输出的单播数据段负载中解析出接收设备地址，再将接收设备地址与当前设备地址比较，获取与当前设备地址相同的单播数据。

7.一种数字电视网络中的单播寻址方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、向机顶盒发送单播数据，前端设备一侧对所述单播数据的接收设备地址进行变换处理，再将经过变换的接收设备地址保存在单播数据段头的保留字节位置；

B、机顶盒一侧将所述单播数据段头与预置的数据进行运算，再根据所述运算结果判断所述单播数据是否为当前设备的单播数据，如果是，输出所述单播数据，否则，丢弃所述单播数据。

8.如权利要求7所述的数字电视网络中的单播寻址方法，其特征在于，步骤A中是采用循环冗余码校验CRC、压缩或加密算法来变换处理接收设备地址。

9.如权利要求7所述的数字电视网络中的单播寻址方法，其特征在于，步骤A中按照数字视频广播DVB协议将经过变换的接收设备地址保存在单播数据段头的保留字节位置。

10.如权利要求7所述的数字电视网络中的单播寻址方法，其特征在于，步骤B中采用独立逻辑器件方式过滤单播数据。

11.如权利要求7或10所述的数字电视网络中的单播寻址方法，其特征在于，步骤B中在判断得到所述单播数据为当前设备的单播数据之后进一步包括：

机顶盒一侧从所述单播数据段负载中解析出接收设备地址，再将接收设备地址与当前设备地址进行比较是否一致，如果是，则输出与当前设备地址相同的单播数据，否则丢弃所述单播数据。

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