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論 文 專 利 著 作 項 目 ZigBee 與 Uwb動態 技術FAQ
 
                 一種基于CMMB的藍牙實現方法的研究

                        金純 湯芳劍 萬寶紅 韓智斌 楊帆
                              重慶郵電大學
摘要:本文概述了當前手機電視的主要方法,提出了一種新的基于中國移動多媒體廣播的收看電視節目方法。該方法充分利用了藍牙無線傳輸的特性,通過中國移動多媒體廣播/藍牙網關,在藍牙手機上收看中國移動多媒體廣播平臺播送的電視節目,從而達到收看電視節目的目的。
關鍵詞:手機電視,藍牙,中國移動多媒體廣播

該論文發表于《廣播與電視技術》2008年第35卷第8期
國際標準刊號:ISSN 1002-4522

1 引言
手機電視是指通過移動通信網絡或數字廣播網絡,以點對點或點對多點的傳輸方式,在具有操作系統和視頻功能的智能手機上觀看電視的服務。目前,手機電視業務的實現方式主要有三種。第一是基于移動網絡實現,它是在移動蜂窩網絡上,利用流媒體技術,傳輸多媒體音視頻信號的技術。第二是基于衛星網絡實現,它將數字視音頻信號通過衛星進行廣播,由便攜終端實現移動接收。第三種是基于地面數字廣播網實現,它將數字電視和移動電話技術整合,通過在手機終端上安裝數字電視接收模塊,使用戶不經過移動通信網絡就可以直接獲得數字電視信號。我國廣電總局是采用第二種方式,利用了我國自主研發的CMMB(對應于歐洲的DVB-H)系統。
市場研究公司IE Market Research(IEMR)最新發表的題為"2008年一季度移動預測:2007-2010年中國市場"的研究報告的要點包括:中國移動用戶數量未來幾年將繼續快速增長。到2010年,中國手機用戶數量將從2007年的5.40億增長到7.38億,F在中國手機用戶超過5億,手機電視市場潛力巨大。但是一個巨大的問題是目前眾多的手機沒有解碼CMMB的功能,如何找到一個解決方案使這些手機或者其中相當一部分手機可以接收CMMB廣播數據或視頻信息成為CMMB推廣的一個極具價值的課題。
《2007-2008年中國藍牙手機及配件市場研究年度報告》中指出,2007年中國藍牙手機市場繼續保持快速增長,在整個手機市場中,藍牙手機的市場份額已經接近35%。隨著技術的發展和用戶的需求,各大通訊設備制造商相繼把藍牙作為手機的一種標準配置,因此未來幾年擁有藍牙手機人群將高速增長。由此可見,中國的藍牙手機數量非常巨大。要是可以利用現有藍牙手機來達到收看電視的目的,這樣可以不用大量更換終端就可以實現手機上收看CMMB平臺播送的手機電視。要實現上述目的有兩種解決方案:第一種是在藍牙發射基站上增加CMMB接收模塊(這種可以安裝在公共場合例如機場、火車站等地方);第二種是利用CMMB接收模塊與藍牙模塊組成一個小型的像USB設備的轉換網關(這種可以隨身攜帶在使用者身上)。這二種方案實際上就是通過CMMB接收模塊和藍牙模塊組成的CMMB/Bluetooth網關,利用現有藍牙手機收看廣播電視,圖1為收看廣播電視途徑中接收終端的結構圖。
接收終端的結構圖
圖1接收終端的結構圖
2 CMMB的研究
CMMB系統結構如圖2所示:
CMMB系統結構圖
圖2? CMMB系統結構圖
CMMB是英文China Mobile Multimedia Broadcasting (中國移動多媒體廣播)的簡稱。它是國內自主研發的第一套面向手機、PDA、MP3、MP4、數碼相機、筆記本電腦多種移動終端的系統,利用大功率S波段衛星信號覆蓋全國,在地面增補轉發器,同頻、同時、同內容地轉發衛星信號,以補點衛星信號覆蓋盲區,同時用無線移動通信網絡構建回傳通道,組成單向廣播和雙向交互相結合的移動多媒體廣播網絡,支持25套電視節目和30套廣播節目。CMMB目前是唯一被國家廣電總局頒布為行業標準的自主知識產權移動多媒體廣播標準。CMMB主要技術特點有:采用基于時隙的幀結構支持終端省電;采用OFDM調制技術支持移動接收和單頻組網;采用LDPC編碼和深度交織提高接收性能;采用信標實現快速同步;采用邏輯信道技術實現業務的靈活組合。在具體技術及業務上具有成本低、資費低;信號傳輸速度快;視頻業務與數據業務豐富等特點,能為消費者提供價廉物美的手機電視服務并滿足絕大部分消費者的需求。廣電借助衛星通信,能極好地解決手機電視信號流暢的問題,加上廣電旗下的電影,電視,廣播載體,具有豐富的手機電視內容資源,控制著中國的傳播載體,又是2008年奧運會的直播機構。
中國移動多媒體廣播系統行業標準,規定了在廣播業務頻率范圍內,移動多媒體廣播系統廣播信道傳輸信號的幀結構、信道編碼和調制,該標準適用于30MHz到3000MHz頻率范圍內的廣播業務頻率,通過衛星和/或地面無線發射電視、廣播、數據信息等多媒體信號的廣播系統,可以實現全國漫游,傳輸技術采用STiMi技術。
CMMB廣播信道幀結構如圖3所示:CMMB傳輸幀長度為1秒,劃分為40個時隙,每個時隙具有相同的結構,包括信標和53個OFDM符號,每個廣播業務占用一個或幾個時隙,利于時隙開關支持終端節電設計。信標包括發射機標識信號以及2個相同的同步信號。發射機標識信號是偽隨機信號,用于標識不同發射機 ;同步信號為頻帶受限的偽隨機信號,用于快速獲取同步。每個時隙采用相同的結構:1個發射機標識信號:用于鑒別信號來源;2個同步信號:用于快速同步和輔助信道估計;53個OFDM符號:承載數據。
廣播信道幀結構圖
圖3 廣播信道幀結構圖
3 藍牙技術的簡介
藍牙是一個開放性的、短距離無線通信技術標準,它可以用于在較小的范圍內通過無線連接的方式實現固定設備以及移動設備之間的網絡互連,可以在各種數字設備之間實現靈活、安全、低成本、小功耗的話音和數據通信。藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此它特別適用于小型的移動通信設備。
藍牙中的關鍵技術:(1)跳頻技術。藍牙的載頻選用全球通用的2.4GHz ISM頻段,由于2.4GHz的頻段是對所有無線電系統都開放的頻段,采用跳頻擴頻技術是避免干擾的一項有效措施。(2)微微網和分散網。藍牙根據網絡的概念提供點對點的無線連接。在任意一個有效通信范圍內,所有設備的地位都是平等的。(3)安全性。藍牙技術的無線傳輸特性使它非常容易受到攻擊,因此安全機制在藍牙技術中顯得尤為重要。雖然藍牙系統所采用的跳頻技術已經提供了一定的安全保障,但是藍牙系統仍然需要鏈路層和應用層的安全管理。(4)糾錯技術。在藍牙中定義了三種糾錯機制:1/3碼率FEC、2/3碼率FEC和ARQ機制。在數據凈載荷使用FEC的目的是降低重傳的次數,然而在一些錯誤見地的環境,FEC將帶來不必要的開銷,降低系統的吞吐量。因此藍牙定義了多種分組,以靈活地使用FEC。
4 CMMB/Bluetooth網關的設計
(1)CMMB/Bluetooth網關的硬件設計
CMMB/Bluetooth網關由于安裝到人的身上或者在機場等公共場所,且用電池供電,要求其體積要小,因此電池的容量不可能很大。為達到這方面的要求,我們希望用一顆AAA電池完成此項工作。無線通訊需要電池提供足夠大的電流,耗電量大,所以低功耗設計成為網關設計的重點和難點。CMMB模塊部分我們采用創毅視訊公司的IF101芯片,藍牙模塊部分我們采用CSR公司的BC419143B芯片,此芯片符合最新的藍牙3.0版本。兩個芯片之間的通信通過RS232串口通信,其中BC419143B是這個系統中關鍵的部分,因為網關的管理程序可以寫在BC419143B芯片當中。CMMB/Bluetooth網關的硬件框圖如圖4所示。
CMMB/藍牙網關的硬件結構框圖
圖4 CMMB/藍牙網關的硬件結構框圖
(2)CMMB/Bluetooth網關的軟件設計
1)協議模型分析
CMMB/Bluetooth網關主要針對無線通信中兩種不同標準之間的相互通信,藍牙手機與CMMB/Bluetooth網關的數據交換遵從藍牙局域網協議中DT(數據終端)與LAP(局域網訪問點)的數據交換。藍牙的射頻、基帶、LMP和L2CAP是OSI的第一、二層。藍牙RFCOM是對GSM TS 07.10的藍牙適配;藍牙SDP是藍牙服務發現協議。CMMB/Bluetooth管理層是藍牙初始化、配置和連接管理期間使用執行過程的管理實體。
CMMB/Bluetooth網關數據包及傳輸格式。對發送到藍牙手機的數據來說,在CMMB/Bluetooth網關它需經過以下處理:從CMMB設備接收到的數據→去掉物理層頭的廣播數據分組→去掉MAC層頭的廣播數據分組→去掉網絡層頭的廣播數據分組→添加L2CAP頭的藍牙分組→添加物理層頭的藍牙分組。
數據處理。數據處理主要解決兩個問題:分組處理和地址處理。
分組處理。藍牙分組從物理層傳輸到L2CAP層完全遵循藍牙協議規范的規定,對藍牙分組而言,在L2CAP層,如果分組過大,則需要對分組進行分割和重組。要將來自一個網絡的一個主機設備的應用程序的報文發送到另一個網絡的另一個主機設備,網關中的協議轉換功能單元(管理層)就要將報文進行封裝和拆裝。網關把它從發送方接收到的分組進行拆裝,去掉數據首部,提取出有效的數據信息,再把該有效數據信息進行封裝成目的方協議的分組格式,根據目的地址和接口把數據發送到目的接收方。藍牙與CMMB分組格式的轉換是:網關通過射頻單元CMMB設備(藍牙設備)接收到CMMB分組(藍牙分組)對其進行拆裝,去掉分組頭和分組尾,提取出其中的有用信息(凈載荷),再按照藍牙分組格式進行封裝,添加分組頭和分組尾,通過射頻單元發送給藍牙手機。
地址處理。地址處理中,每一個與網關建立連接的藍牙手機將與網關中的一個端口綁定在一起。這樣,就可以通過網關的地址和端口號來唯一地標識該藍牙手機。當藍牙手機和CMMB接收模塊交換信息時,網關就負責藍牙通信協議和廣播數據協議之間的轉換工作。從而使藍牙手機和CMMB接收模塊透明地進行數據交換。地址映射可使用靜態或動態映射兩種方法。靜態映射是創建一個表,將一個邏輯地址與物理地址關聯起來,該表存儲在每一個設備上。每當物理地址發生變化,這個表就必須更新,比較麻煩。動態映射是當設備知道兩個地址(邏輯地址或物理地址)中的一個時,就可使用協議將另一個地址找出來。通常使用動態映射的兩個協議來解析地址。
2)CMMB/Bluetooth網關主程序的功能
CMMB/Bluetooth網關主程序是CMMB/Bluetooth網絡的極為重要的一個組成部分,網關程序的性能如何將對整個系統能否很好的滿足網絡需求產生決定性的影響,所以網關的程序設計工作比較復雜。在我們的系統中網關主要實現注冊、服務發現、連接、數據收發和注銷這幾個功能。如圖5所示:
CMMB/Bluetooth網關主程序功能圖
圖5 CMMB/Bluetooth網關主程序功能圖
注冊過程:當藍牙手機進入CMMB/Bluetooth網絡當中時,藍牙手機必須向CMMB/Bluetooth網關進行注冊登記和鑒權。
服務發現:當藍牙手機加入到CMMB/Bluetooth網絡中之后,它自己是作為客戶機,而CMMB/Bluetooth網關作為服務器。通過服務發現協議(SDP),它搜索網絡服務器(CMMB/Bluetooth網關)所能提供的服務及其屬性。在本設計中,首要的目的是能夠找到網絡中的藍牙手機,也就是通過CMMB/Bluetooth網關所提供的服務,使藍牙手機能夠發現CMMB/Bluetooth網關,反過來CMMB/Bluetooth網關也能找到藍牙手機。
連接過程:連接過程是藍牙手機和CMMB/Bluetooth網關之間的連接過程,藍牙手機和藍牙手機之間的連接遵循自己的規范。
數據收發:數據收發過程包括藍牙手機數據收發過程和CMMB/Bluetooth網關中的串口的數據收發過程。使用CodeWarriorC/C++集成開發環境。該部分程序的主要目的是將廣播數據數據收集起來放置于CMMB/Bluetooth網關的數據緩沖池,并不斷刷新發送到藍牙手機。
注銷過程:當手機要求離開CMMB/Bluetooth網絡,則注銷過程就產生。注銷過程分為正常注銷和非正常注銷。非正常注銷是指手機由于掉電或通訊距離超出其通信范圍以及由于設備的非正常損壞所造成的注銷。
5 結束語
目前,手機電視業務越來越受到消費者的歡迎,然而,要體驗手機電視服務需要大面積的更換手機終端,這在一定程度上造成浪費,也會影響手機電視業務的推廣,F在中國市場擁有大量的藍牙手機, CMMB/Bluetooth網關的出現,就可以實現利用現有藍牙手機收看CMMB平臺播放的電視節目的愿望,可以看出CMMB/Bluetooth網關將對手機電視服務產生很大的推動作用,也會帶來很好的經濟效益,本文提出的方法將會有廣闊的市場應用前景。

參考文獻
[1]戚晨皓,陳亮,吳樂南.數字移動多媒體廣播新進展及關鍵技術[J].電視技術,2007.
[2]金純,占軍.藍牙/802.11網關的研究[J].通信技術,2004.
[3]羅祖秋,金純,陳峰,宋懷波.基于藍牙和ZigBee技術的可穿戴網絡設計[J]. 電子技術應用,2006.
[4]陶濤,梁毅斌,宋揮師,陳文,白棟.移動多媒體廣播技術STiMi介紹[J].現代電視技術,2007.
[5]國家廣播電影電視總局.GY/T 220.1-2006,移動多媒體廣播第一部分:廣播信道幀結構、信道編碼和調制[S].2006.
[6]國家廣播電影電視總局.GY/T 220.2—2006,移動多媒體廣播第二部分:復用[S].2006.

作者簡介:
金純:(1966- ) 男,籍貫重慶,美國伊利諾伊大學計算機專業博士,重慶郵電大學教授,碩士研究生導師,研究方向:通信網。曾任美國微軟資深軟件工程師與項目主管,參與過 Oracle 、 SQL Server 、 Hotmail等大型項目并因在Hotmail項目中表現杰出獲比爾·蓋茨親授獎牌,主持開發了國內第一套藍牙開發平臺、藍牙網關、藍牙通用無線接口模塊、藍牙耳機等系列產品,參與863項目:基于"藍牙"技術的工業現場設備、監控網絡及其關鍵技術研究,現有專著包括《藍牙技術》、《802.11b無線局域網》、《無線網絡安全》,現為重慶藍牙無線技術研究所所長。
湯芳劍:(1985- )男,籍貫江西,重慶郵電大學通信與信息系統專業碩士研究生,研究方向個人通信。

 

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