CN102137280A - 发射信息的方法、接收处理方法、前端及收发系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发射信息的方法、接收处理方法、前端及收发系统。一种发射信息的方法，包括如下步骤：分组步骤：对将要发送的数据分组为实时数据组和常规数据组，分别对分组后的数据进行优化处理；预处理步骤：对所述实时数据组的数据进行RAID分组；对所述常规数据组的数据进行拆包处理；动态带宽步骤：在不超过总带宽限制的前提下，采用动态带宽分配技术，根据数据的分组性质和数据大小，调整各分组的发送速度，以保持相应的频率带宽利用；及，数据发送步骤：地面数字电视前端系统发射数据。

Description

发射信息的方法、接收处理方法、前端及收发系统

技术领域

本发明涉及一种发射信息的方法、接收处理方法，数字电视网络发射前端及收发系统，尤其涉及一种利用数字电视网络发射信息的方法、接收处理方法，数字电视网络发射前端及收发系统。

背景技术

地面数字电视网络具有投入少，建设快，低能耗等特点，仅需几个发射站组建一张单频网就可覆盖全市大部分地区，并且是唯一在高速移动状态下，实现高清品质的音视频节目广播的通信技术。同时地面数字电视具有“极高的下行带宽”、“一点对无限”的优点，除了在无线业务上可实现无成本扩容外，还在公共安全广播（食品、卫生）、发送紧急通知、重大事件广播方面具有超简捷、超快速（秒级）、低成本等优势，这些都是其他无线通信技术所无法企及的。

中国最新的地面数字电视传输标准DTMB比原有欧标DVB-T系统在覆盖范围、抗干扰能力、接收性能、系统稳定性等方面有着明显提高，其核心采用 mQAM/QPSK的时域同步正交频分复用调制技术和最新的LDPC前向纠错编码技术，因而可以更加可靠地支持更多的无线多媒体业务。从2008年8个奥运城市的布网试点开始，预计到2010年将在300多个城市完成地面数字电视的覆盖，地面数字电视产业将逐渐步入一个高速发展的成长期，潜力巨大。预计到2015年，将有超过5000万支持地面数字电视业务的移动终端。因此利用地面数字电视广播技术来传输证券信息等业务，可实现低成本、低能耗和大范围的移动覆盖，具有很好的市场应用前景。

现有的数字电视传输的方式如图6所示，待发送的文件被分割成若干个包，再有由MPE（Multi-Protocol Encapsulation，多协议封装）封装处理后，以恒定的带宽发送。

目前制约地面数字电视业务发展有2个最主要的瓶颈：

1、频率资源受限。一直以来国内可以分配给地面数字电视的频段仅限于174MHz到230MHz的VHF频段和474MHz到858MHz的UHF频段。虽然目前看来，这些频率资源对地面数字电视似乎还比较充裕，但是由于模拟电视的存在占用了大量的频段，使得目前部署地面数字电视的城市一般只有1个或2个可供使用的频段。

2、带宽浪费严重。数字电视编码技术的效率低下、不合理的数据业务播送方式等已有的地面数字电视频率带宽资源的浪费严重，再加上单向传输移动接收的误码对实时数据业务的严重影响，以致要在地面数字电视领域开展高附加值的数据业务服务所能获取的带宽十分有限，如何提高频带的利用效率，是关系到未来地面数字电视增值业务能否良性发展的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在数字电视网络总体带宽有限的前提下，在某些数据量较大的时候，更好的实现实时的单向的发射信息的方法、接收处理方法，发射前端及系统。

一种发射信息的方法，包括如下步骤：

分组步骤：对将要发送的数据分组为实时数据组和常规数据组，分别对分组后的数据进行优化处理；

预处理步骤：对所述实时数据组的数据进行RAID分组；对所述常规数据组的数据进行拆包处理；

动态带宽步骤：在不超过总带宽限制的前提下，采用动态带宽分配技术，根据数据的分组性质和数据大小，调整各分组的发送速度，以保持相应的频率带宽利用；及，

数据发送步骤：地面数字电视前端系统发射数据。

相应的，对所述的发射信息的方法所发射数据的接收处理方法，包括如下步骤：

接收步骤：一种数字电视终端接收由所述地面数字电视前端系统所发射数据；

处理步骤：所述数字电视终端分别对所述实时数据组的数据和所述常规数据组进行相应的还原处理。

相应的，一种数字电视前端，包括：数据源模块、数据甄别分组模块、分组压缩模块、RAID处理模块、循环冗余校验模块、动态带宽分配模块，和发射模块；

所述数据源模块所提供的待传输数据，由所述数据甄别分组模块分组为实时数据组和常规数据组和实时数据组，所述实时数据组的数据由所述RAID处理模块处理，然后发送到所述动态带宽分配模块，所述常规数据组的数据发送到循环冗余校验模块处理后，然后发送到所述动态带宽分配模块，所述动态带宽分配模块根据其输入的数据及传输需求，动态调整所输出的信息，再由所述发射模块发送。

相应的，一种收发系统，包括：数字电视前端，和利用数字电视网络单向传输终端；

所述数字电视前端包括：数据源模块、数据甄别分组模块、分组压缩模块、RAID处理模块、循环冗余校验模块、动态带宽分配模块，和发射模块；所述数据源模块所提供的待传输数据，由所述数据甄别分组模块分组为实时数据组和常规数据组和实时数据组，交由所述分组压缩模块处理后，所述实时数据组的数据由所述RAID处理模块处理，然后发送到所述动态带宽分配模块，所述常规数据组的数据发送到循环冗余校验模块处理后，然后发送到所述动态带宽分配模块，所述动态带宽分配模块根据其输入的数据及传输需求，动态调整所输出的信息，再由所述发射模块发送；

所述利用数字电视网络单向传输终端包括：用于接收所述发射模块所发射信息的接收模块，和用于处理并还原所述接收模块所接收信息的数据处理模块。

其中，RAID是“Redundant Array of Independent Disk”的缩写，中文意思是独立冗余磁盘阵列。RAID分组是指对数据按独立冗余磁盘阵列方式进行分组。

与现有技术相比，采用上述技术方案的优点在于，在数字电视网络总体带宽有限的前提下，在某些数据量较大的时候，更好的实现实时的单向的收发信息。

例如，利用单向地面数字电视网络来实时传输证券信息，证券交易在时间上分布不均匀，业务高峰期，交易繁忙，而其余大部分时段交易负荷相对较轻。而且单向广播网络最大的缺陷是无双向交互，为保证用户能够得到所有的证券信息，必须将所有数据全部推送给用户，既能保证实时交易数据的快速传递，又能保证用户能够获取所有相关的证券信息。利用现有技术的单向的地面数字电视网络，在交易频繁，数据量增大的时候，活跃的市场交易导致单位时间产生的证券交易数据以几何级数增加。这些数据以消息的形式传输，现有交易数据交换协议也没有充分考虑地面数字电视网络低带宽广播这种手段，导致其带宽更加紧张，是无法满足交易数据的实时的需要。

采用上述方案采用数字电视网络传输，在传送数据之前，先根据传输的要求对所要传输的数据信息进行分类，并根据分类进行相应的处理，以便利用有限的带宽优先传输、更好的传输实时数据。而且，在传输数据之前对实时数据组进行RAID处理，不仅能保证在带宽有限的前提下，尽量高质量的实时传输数据，并便于后继接收后进行实时的还原处理。

在证券信息的传输中，对大量小文件先合并再压缩后拆成固定大小的包进行传送，这种方法可以有效降低小文件在IP包转换过程中的必备的固定协议信息所占用的比例，提高带宽有效利用率。

根据证券信息的特点，对数据类型分组，采用不同的保护方式同时并行播送，并根据优先级在总带宽不变的情况下动态分配各组的发送带宽，既满足交易数据的实时性要求，又能满足常规数据的传输要求。

上述技术方案不仅适用于证券信息的传输，也适合用在地面单向数字电视网络中的其他增值业务信息传输，如提高海量小文件的传送效率，提高超大文件的传输可靠性。

优选的，所述RAID分组选择采用RAID 5方式。

将RAID 5的存储技术应用于传输领域，将并行的存储和读写技术改为串行的传输和接收方法，在增加1/n（假定采用n+1的RAID 5技术）额外传输流量的情况下，可大幅提高抵抗在传输过程中的瞬发丢包的成功性，并实现在丢掉一块数据的情况下只需单轮接收即可恢复该组数据，提高接收速度。

而且，采用RAID 5的数据处理技术和先拆包后以包为单位而非以文件为单位相结合的纠错保护技术，这种方法可大幅提高单轮接收和两轮接收的成功率。

优选的，所述分组步骤中，所述优化处理包括：对数据组合后再压缩，产生若干个压缩后的联合文件，每个压缩文件的大小不超过预设值。

进一步的，所述预设值为1Mb。

优选的，所述预处理步骤中，对所述实时数据组的联合文件拆解成子包，并将上述子包分为N组数据，并产生第“N+1”组校验数据，上述每组数据都附加有索引信息，其中，N为自然数。

优选的，所述预处理步骤中，对所述常规数据组的联合文件拆解成子包，并对上述子包进行循环冗余校验，并将校验后的数据附加于该子包数据。

优选的，所述常规数据组的数据类型包括：常变数据、非常变数据，和固定数据。

附图说明

图1是本发明收发系统一种实施例的结构示意图；

图2是本发明收发系统另一种实施例的结构示意图；

图3是本发明发射信息的方法和接收处理方法一种实施例的流程示意图；

图4是本发明另一实施例中数字电视前端发射信息的工作流程；

图5是本发明另一实施例中数字电视终端接收处理信息的工作流程；

图6是现有技术数字电视发射信息的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：

如图1所示，一种收发系统，包括：数字电视前端100，和利用数字电视网络单向传输终端200。

结合图2所示，其中，所述数字电视前端100包括：数据源模块110、数据甄别分组模块120、分组压缩模块130、RAID处理模块140、循环冗余校验模块150、动态带宽分配模块160，和发射模块170。

所述数据源模块110所提供的待传输数据，由所述数据甄别分组模块120分组为实时数据组和常规数据组和实时数据组，交由所述分组压缩模块130处理后，所述实时数据组的数据由所述RAID处理模块140处理，然后发送到所述动态带宽分配模块160，所述常规数据组的数据发送到循环冗余校验模块150处理后，然后发送到所述动态带宽分配模块160，所述动态带宽分配模块160根据其输入的数据及传输需求，动态调整所输出的信息，再由所述发射模块170发送。

所述利用数字电视网络单向传输终端200包括：用于接收所述发射模块所发射信息的接收模块210，和用于处理并还原所述接收模块210所接收信息的数据处理模块220。

如图3所示，证券信息数据首先进行如下处理：

分组步骤：对将要发送的数据分组为实时数据组和常规数据组，分别对分组后的数据进行优化处理；

预处理步骤：对所述实时数据组的数据进行RAID分组；对所述常规数据组的数据进行拆包处理；

动态带宽步骤：在不超过总带宽限制的前提下，采用动态带宽分配技术，根据数据的分组性质和数据大小，调整各分组的发送速度，以保持相应的频率带宽利用；及，

数据发送步骤：地面数字电视前端系统发射数据。

然后，利用数字电视网络单向传输终端200接收所发射的信息，进行如下处理：

接收步骤：数字电视终端接收由所述地面数字电视前端系统所发射数据；

处理步骤：所述数字电视终端分别对所述实时数据组的数据和所述常规数据组进行相应的还原处理。

其中，所述分组步骤中，所述优化处理包括：对数据组合后再压缩，产生若干个压缩后的联合文件，每个压缩文件的大小不超过预设值。

优选的，所述预设值为1Mb。

所述预处理步骤中，对所述实时数据组的联合文件拆解成子包，并将上述子包分为N组数据，并产生第“N+1”组校验数据，上述每组数据都附加有索引信息，其中，N为自然数。

所述预处理步骤中，对所述常规数据组的联合文件拆解成子包，并对上述子包进行循环冗余校验，并将校验后的数据附加于该子包数据。

所述常规数据组的数据类型包括：常变数据、非常变数据，和固定数据。

在另一实施例中，对证券信息数据的全自动智能分类、版本标记、优先级分配、播送带宽分配的方法；通过该方法处理，可以保证实时交易证券信息的最优传递，也能分配到一定带宽用以传送非实时数据，并加以版本标记信息，使终端可以识别判断是否需要接收，以到达省电的目的。

采用先分类组合压缩，再拆分成子包，并对每个子包按照实时、非实时数据采用不同的纠错冗余处理方式。证券信息原始文件没有编码压缩，同时存在大量碎小文件，单独按单个或原始文件非常浪费带宽资源，本发明方法先动态合并证券信息文件，并采用先进的压缩算法Lzma（Lempel-Ziv-Markov chain Algorithm）进行压缩后，再统一拆成固定大小的包进行处理。

针对证券信息数据的特点，采用两种不同的数据保护纠错方式。

对实时数据按每个包进行RAID校验传输处理，将应用于磁盘冗余阵列的数据备份技术应用到传输纠错领域中。每个包分成N组数据，并通过异或产生第“N+1”组数据，并按顺序分时传送。通过该方法，可实现对单向地面数字电视网络中突发脉冲干扰造成的较大数据误码进行纠错，在节省带宽同时保证实时数据接收的及时性和抗干扰性。对非实时数据采用常用的冗余校验容错方式。

对证券信息的IP-OVER-DVB播发软件设计上，采用对多种类型数据同时发送、同一类型数据顺序发送、带宽动态调整的方式进行。在占用中带宽不变的情况下，按数据的优先级不同分配不同带宽，在不同时间段主动调整数据类型播发优先级。

播发的数据经过DTMB或DVB-T的地面数字电视前端系统的复用器、激励器、功率放大器后进行广播发射。

终端经过调谐器、信道解调芯片后接收到下行的证券数据信息，从TS流层解析出IP层数据后，根据前端算法的逆运算进行数据还原，并提供给上层应用。遇到数据无法纠错，在接收下一轮广播时，以包为单位，进行补包处理。

在单向地面数字电视广播中，每个城市目前只有1到2个可使用的频点，为了达到较为理想高速移动接收性能，每个频点其有效带宽负荷一般在20多Mbps，其中大部分带宽用以传送移动数字电视业务，对于增值数据业务服务，能分配到的带宽只有的2~3Mbps，而单项业务的传输带宽一般限定在几百Kbps以内，如果要通过不采取优化方式，直接单向广播证券数据信息，在100%的无传输误码情况下，终端需要几十分钟才能收到所有的数据；而实际情况中，地面数字电视移动接收环境的复杂性，决定了传输中必然会有误码丢包的情况，终端甚至需要几个小时的时间才能完全接收所有的数据，完全不具备实用性。因此，本发明提供了一套科学的利用地面数字电视单向网络传输股票信息的方法，既能保证实时交易数据的快速传递，又能保证用户能够获取所有相关的证券信息，其具体实施如下：

在另一实施例中，前端数据和终端数据接收还原，具体实施步骤如下：

前端数据处理阶段：

1、对证券信息数据文件进行分组，分为实时数据、非实时数据，对非实时数据类型又分为常变数据、非常变数据、固定数据。

2、分组后的数据文件按文件进行组合后再压缩，产生多个压缩后的联合文件，文件大小控制在1Mb以内。

3、对联合文件进行分割拆包处理。拆包是为了保证终端可以对丢失包通过补包机制，迅速恢复该联合文件，而不必需要二次发送中要接收所有包才能恢复文件以及避免再次接收中的二次丢包。每个子包都包含有相关的索引信息，接收端用以将其组合成原始的联合文件。

4、对实时数据类型的联合文件将其拆解后的子包分为N组，并利用异或产生第“N+1”组校验数据，每组都附加有索引信息，用以接收端识别。

5、对非实时数据产生的联合文件拆解后的子包进行循环冗余校验，并将校验后的数据附加在该子包数据后一起发送。

6、播发模块软件对4和5步骤中获的数据同时进行UDP的打包处理，在不超过总分配带宽限制的前提下，根据文件组别、优先级，控制每组数据的发送速度。

7、通过标准的IP-OVER-DVB的网关，可对6步骤广播的IP层并播码流分配不同的PID，转换成TS流层码流，并进入地面数字电视前端系统进行发射。

终端数据接收还原阶段：

终端指的是任何可接收DTMB或DVB-T的地面数字电视广播的各种终端，其接收软件处理流程如下：

1、对解调芯片送进来的TS流进行解复用，同时接收多组PID数据，并解析出IP层数据。

2、读取分析IP层数据中的文件版本的标记信息，与原版本做比较，如无最新文件，则停止接收进入休眠状态，并定时切换成工作状态监测有无新文件。

3、如有新文件，则进入接收状态，对顺序发送的以RAID容错的实时数据，接收到完整的N+1组数据后，将数据还原成子包；收齐所有的子包后，还原成原有的联合文件，并进行解压缩、恢复原始证券文件。如遇到严重数据丢失，则记录该包和所在的数据组，在下一轮广播中，进行补包和数据还原。

4、对循环冗余容错的非实时数据，直接按包进行校验和纠错，接收到完整的包数后，还原成原有的联合文件，并进行解压缩、恢复原始证券文件。如遇该包无法纠错，则在下一轮广播中，进行补包和数据还原。

如图4所示为在另一实施例中数字电视前端发射信息的工作流程，包括如下步骤：

1、将从证券交易所获取的所有数据，根据证券信息的特点，自动对证券信息进行数据分组并标记，将其分为交易期的实时数据、非实时数据，同时对非实时数据进行进一步分组，将其分为近期新产生变化的数据、常变数据、非常变数据（固定数据）三种，每种数据的发送优先级不同。实时数据的发送优先级最高，

2、对分组后的数据文件进行合并和最优化编码压缩处理，减少数据发送量。组合后文件的大小根据分配到的频段的有效带宽负荷来做合理安排，具体实施时建议不超过总分配带宽的2倍，以保证终端在几秒内即可更新多个实时数据文件。

3、对组合后的交易期内的实时数据进行N+1的RAID 5分组，每个组合文件分割成(      D1,D2,…,Dn)块数据，并产生Dp块校验数据，校验数据：

Dp=D1 xor D2 xor D3 … xor Dn

(D1,D2,D3 … Dn为数据块，Dp为校验数据块，xor为异或运算）

4、与用于存储的RAID 5技术（分布式奇偶校验的独立磁盘结构）上采取的多块数据同时并行存储和读取不同的是，本发明方法将对RAID 5异或校验后的数据块按顺序进行播送。

5、对RAID产生的数据块、不同分组的非实时数据组合文件按照各组内顺序同时并行进行拆包、标志和UDP组播处理。在该处理过程中有2个特征：

A、先拆成额定大小的数据包，并做标志，然后再进行组播。各类型数据间是同时并行进行处理。

B、在不超过总带宽限制的前提下，根据分组的优先级不同，自动调整各分组的发送速度，以保持最优的频率带宽利用。实时数据最优先发送，新变化的非实时数据次级优先，其他数据依次排序。在非交易期，自动优先传送新变化数据、当日证券信息，其他证券信息次之。

6、组播后的数据经过IP-OVER-DVB网关，用MPE封装转为DVB系统的TS传输流，并通过地面单向数字电视前端系统进行广播。

如图5所示，为在另一实施例中数字电视终端接收并处理信息的工作流程，包括如下步骤：

1、接收TS流并解复用，从MPE封装中解出并恢复原始的IP包数据。

2、如果包数据无法纠错则抛弃该包，继续接收下一个包

3、如果包数据完整，则按分组类型分别存储，同时加以总包数统计、包索引标记。

4、对非实时数据文件，如果收齐该文件所对应的所有包，则将其组合成拆分前的文件，并解压还原出其包含的所有原始文件。如在该轮中发生包丢失或无法纠错，则在下一轮中补齐接收所缺失部分的包，即可还原出原始文件。

5、对实时数据，以块数据为恢复单位，如果该块对应的所有包已收齐则将该块数据恢复，如果发生丢包，则在下一轮继续接收补齐丢失的包。块数据存储的同时加以总块数统计、块索引标记。

6、如果块数据都已收齐，则将其组合成拆分前的文件，并解压还原出其保护的所有原始文件。如果只是丢失其中一块有效数据而同时接收到冗余块数据，采用如下方法进行数据恢复：

Dm=D1 xor D2 xor…xor Dm-1 xor Dm+1 xor... xor Dn xor Dp

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种发射信息的方法，其特征在于，包括如下步骤：

分组步骤：对将要发送的数据分组为实时数据组和常规数据组，分别对分组后的数据进行优化处理；

预处理步骤：对所述实时数据组的数据进行RAID分组；对所述常规数据组的数据进行拆包处理；

动态带宽步骤：在不超过总带宽限制的前提下，采用动态带宽分配技术，根据数据的分组性质和数据大小，调整各分组的发送速度，以保持相应的频率带宽利用；及，

数据发送步骤：地面数字电视前端系统发射数据。

2.如权利要求1所述的发射信息的方法，其特征在于，所述RAID分组选择采用RAID 5方式。

3.如权利要求1所述的发射信息的方法，其特征在于，所述分组步骤中，所述优化处理包括：对数据组合后再压缩，产生若干个压缩后的联合文件，每个压缩文件的大小不超过预设值。

4.如权利要求3所述的发射信息的方法，其特征在于，所述预设值为1Mb。

5.如权利要求3所述的发射信息的方法，其特征在于，所述预处理步骤中，对所述实时数据组的联合文件拆解成子包，并将上述子包分为N组数据，并产生第“N+1”组校验数据，上述每组数据都附加有索引信息，其中，N为自然数。

6.如权利要求3所述的发射信息的方法，其特征在于，所述预处理步骤中，对所述常规数据组的联合文件拆解成子包，并对上述子包进行循环冗余校验，并将校验后的数据附加于该子包数据。

7.如权利要求3所述的发射信息的方法，其特征在于，所述常规数据组的数据类型包括：常变数据、非常变数据，和固定数据。

8.对如权利要求1至7中任一权利要求所述的发射信息的方法所发射数据的接收处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收步骤：数字电视终端接收由所述地面数字电视前端系统所发射数据；

处理步骤：所述数字电视终端分别对所述实时数据组的数据和所述常规数据组进行相应的还原处理。

9.一种数字电视前端，其特征在于，包括：数据源模块、数据甄别分组模块、分组压缩模块、RAID处理模块、循环冗余校验模块、动态带宽分配模块，和发射模块；

所述数据源模块所提供的待传输数据，由所述数据甄别分组模块分组为实时数据组和常规数据组和实时数据组，所述实时数据组的数据由所述RAID处理模块处理，然后发送到所述动态带宽分配模块，所述常规数据组的数据发送到循环冗余校验模块处理后，然后发送到所述动态带宽分配模块，所述动态带宽分配模块根据其输入的数据及传输需求，动态调整所输出的信息，再由所述发射模块发送。

10.一种收发系统，其特征在于，包括：数字电视前端，和利用数字电视网络单向传输终端；

所述数字电视前端包括：数据源模块、数据甄别分组模块、分组压缩模块、RAID处理模块、循环冗余校验模块、动态带宽分配模块，和发射模块；所述数据源模块所提供的待传输数据，由所述数据甄别分组模块分组为实时数据组和常规数据组和实时数据组，交由所述分组压缩模块处理后，所述实时数据组的数据由所述RAID处理模块处理，然后发送到所述动态带宽分配模块，所述常规数据组的数据发送到循环冗余校验模块处理后，然后发送到所述动态带宽分配模块，所述动态带宽分配模块根据其输入的数据及传输需求，动态调整所输出的信息，再由所述发射模块发送；

所述利用数字电视网络单向传输终端包括：用于接收所述发射模块所发射信息的接收模块，和用于处理并还原所述接收模块所接收信息的数据处理模块。

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