金 純 ，王 曉 ，何音建 ，盛 謙

（1.重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065；2.重慶廣電手持電視有限公司，重慶 401121；3.重慶有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司，重慶 400051）

1 引言

利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實時信息通信成為近些年來出現(xiàn)的一種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括即時通信、視頻會議，IP語音技術(shù)（VoIP）等。然而在國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)的普及遠(yuǎn)不如廣電網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)來進(jìn)行的可視電話在很多地區(qū)都無法實現(xiàn)。

筆者基于SIP和數(shù)字電視點對點協(xié)議（TVPP）[1-2]，提出了一個通過廣電網(wǎng)來實現(xiàn)可視電話的設(shè)計方案?；诂F(xiàn)有的有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行寬帶接入，在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行通話，通話時運用互聯(lián)網(wǎng)語音傳輸協(xié)議。利用電視機(jī)作為可視電話的顯示屏幕，用遙控器來撥打電話，在有電話來臨時，用戶能夠?qū)?shù)字電視節(jié)目切換到通話狀態(tài)，實現(xiàn)打電話和看電視兩不誤。這一方案，同樣可以應(yīng)用在即時通信和視頻會議等領(lǐng)域[3]。

2 系統(tǒng)設(shè)計

基于數(shù)字電視的可視電話方案以TVPP協(xié)議作為支撐，它完成了數(shù)字電視間數(shù)據(jù)的點對點雙向傳輸，其TVMMS （Television′s Multimedia Message Service System）系統(tǒng)進(jìn)行的統(tǒng)一編尋址保證了用戶能夠準(zhǔn)確地找到通信對方，在業(yè)務(wù)上實現(xiàn)了與電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的橋接，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在CAM中，圖像通過鏡頭生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面，然后轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號，送到數(shù)字信號處理芯片中加工處理，再通過USB接口傳輸?shù)剿{(lán)牙接入設(shè)備。

遙控器同時具有藍(lán)牙和紅外兩種遙控功能。它是學(xué)習(xí)型的，能夠?qū)⒔^大多數(shù)遙控器和機(jī)頂盒上的功能拷貝到自己的按鍵上，并實現(xiàn)相應(yīng)的功能。利用它，不僅可以遙控數(shù)字電視，還可以打接可視電話、發(fā)送互動短信。

藍(lán)牙電纜調(diào)制解調(diào)器帶有藍(lán)牙功能，可以接收藍(lán)牙遙控器發(fā)送的數(shù)據(jù)。遙控器通過它可把數(shù)據(jù)傳到廣電網(wǎng)上的數(shù)字電視，還可以經(jīng)過網(wǎng)關(guān)與電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的用戶實現(xiàn)互通[4]。

對于終端用戶來說，只需擁有一套低價的通話設(shè)備（包括遙控器、信號自動切換設(shè)備、藍(lán)牙接入設(shè)備和攝像頭等），按動遙控器即可完成可視通話及相關(guān)的各種服務(wù)。終端用戶間直接利用TVPP協(xié)議在廣電網(wǎng)之間實現(xiàn)可視電話的情況如圖2所示。

當(dāng)用戶A準(zhǔn)備向被叫用戶B撥打電話時，首先打開電視機(jī)、Cable Modem、話筒、攝像頭之類的設(shè)備，然后Cable Modem向所在主叫視頻服務(wù)器A發(fā)送撥號請求，這個過程和普通打電話是一樣的。之后主叫視頻服務(wù)器A在收到請求后先由CA系統(tǒng)確認(rèn)用戶信息，包括撥打電話的用戶是否合法、能否使用此項功能等，主叫視頻服務(wù)器A然后判斷是否還有空余的通道可以給主叫用戶A使用，并返回信號，如果都正常，通道也有空閑，主叫用戶A就被允許撥打?qū)Ψ教柎a，主叫視頻服務(wù)器A收到撥號的號碼后根據(jù)號碼地址查詢數(shù)據(jù)庫，找到此號碼所屬的視頻服務(wù)器，然后向其發(fā)送請求通信。被叫視頻服務(wù)器B收到信號后也同樣先確認(rèn)用戶信息，判斷是否還有空閑的通道讓被叫用戶B通信，接著向主叫服務(wù)器A返回信號。如果主叫服務(wù)器A和被叫服務(wù)器B都確認(rèn)通信沒有問題，兩用戶間的傳輸通道就建立好了，主叫用戶A的藍(lán)牙Cable Modem就會將話筒和攝像頭采集到的圖像發(fā)送到所屬的主叫服務(wù)器A上，通過主叫服務(wù)器A和被叫服務(wù)器B間的中轉(zhuǎn)，主叫用戶A的信號就到了被叫服務(wù)器B中，然后被叫服務(wù)器B對信號進(jìn)行加擾、加密、復(fù)用等處理后將其送入QAM調(diào)制模塊，調(diào)制成RF信號，并通過混合器與普通的電視節(jié)目信號混合，混合器輸出最終的信號通過HFC網(wǎng)絡(luò)以廣播模式向被叫用戶B發(fā)送。被叫用戶B的用戶單元在CA系統(tǒng)的控制下自動確認(rèn)來自主叫用戶A的信號是否合法，如合法則對主叫用戶A傳來的信號進(jìn)行解碼輸出，這樣被叫用戶B就能在電視機(jī)上收到用戶A發(fā)送過來的圖像和語音信號。主叫用戶A接收被叫用戶B的信號過程同理[5-7]。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 實現(xiàn)原理

電視機(jī)可以同時接收音視頻信號，而且在收看電視的同時可以接聽電話，實現(xiàn)電視和電話的自動切換。而且，由于充分使用了有線電視網(wǎng)絡(luò)，使HFC網(wǎng)絡(luò)的帶寬優(yōu)勢得到體現(xiàn)，且廣電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)互通，終端用戶之間不僅在廣電網(wǎng)之間可以實現(xiàn)可視電話，在廣電網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)之間也可以實現(xiàn)可視電話。

可視通信功能和STB功能的啟動和切換流程具體步驟如下：

1）STB開機(jī)時，系統(tǒng)成功初始化。

2）主應(yīng)用進(jìn)程等待用戶指令，包括用戶發(fā)起呼叫或者用戶接受來呼的指令、用戶使用STB基本功能的指令和用戶關(guān)機(jī)指令。如果檢測到用戶發(fā)起呼叫或者用戶接受來呼的指令則執(zhí)行步驟3），如果檢測到用戶使用STB基本功能的指令則執(zhí)行步驟5），如果檢測到關(guān)機(jī)指令則執(zhí)行步驟8）。

3）啟動可視通信功能模塊后，執(zhí)行步驟4）。

4）使用可視通信功能，當(dāng)前功能使用完畢時執(zhí)行步驟 2）。

5）啟動STB基本功能模塊后，執(zhí)行步驟6）。

6）使用數(shù)字電視或VoD功能，同時等待用戶發(fā)起呼叫或者用戶接受來呼的指令，如果收到用戶發(fā)起呼叫或者用戶接受來呼的指令則執(zhí)行步驟7），否則，當(dāng)前功能使用完畢時執(zhí)行步驟2）。

7）切換到可視通信功能模塊后，執(zhí)行步驟4）。

8）系統(tǒng)反初始化，主應(yīng)用進(jìn)程結(jié)束。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

本方案的關(guān)鍵技術(shù)包括電視機(jī)的編尋址、用戶號碼解析及路由、無縫切換、基礎(chǔ)元數(shù)據(jù)系統(tǒng)等。

1）電視機(jī)編尋址

通信雙方要準(zhǔn)確找到對方就必須得讓通信雙方有一個地址，就像目前的電話號碼一樣。利用TVPP協(xié)議，其核心系統(tǒng)TVMMS能夠?qū)?shù)字電視機(jī)屏幕進(jìn)行編尋址，解決了目前傳統(tǒng)的電視機(jī)還不能進(jìn)行編尋址的問題。

數(shù)字電視機(jī)頂盒智能卡（IC卡）含有唯一的十進(jìn)制編號。該編號可用于SMS（Subscriber Management System）和CAS（Conditional Access System）對STB 進(jìn)行尋址、授權(quán)等。

同時，TVMMS網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器也實行統(tǒng)一編號，0500～9999的全號段分配給各TVMMS網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器，而0000～0499作為保留號段。這些號段的具體分配辦法由國家廣播電影電視總局統(tǒng)一制定。用戶終端的識別號（ID）則是由TVMMS網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器編號與機(jī)頂盒智能卡編號兩者組合而成，形成11位的號碼長度，這也是為符合人們的使用習(xí)慣。識別號位數(shù)采用與手機(jī)號位數(shù)一致，而且該識別號與用戶終端具有一一映射的關(guān)系。其中TVMMS網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器編號位于高地址位，智能卡編號位于低地址位。例如，某TVMMS網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器編號是“1000”，機(jī)頂盒智能卡編號是 “3344556”，那么該用戶終端的 ID 為“10003344556”。

對用戶終端的具體尋址過程，首先是通過前4位數(shù)字，即TVMMS網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器編號，確定用戶終端所在的TVMMS網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器，再由TVMMS網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器根據(jù)后7位數(shù)字即機(jī)頂盒智能卡編號唯一確定目的終端地址。

2）用戶號碼解析及路由

號碼解析實質(zhì)上就是號碼的映射，在數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行點對點的號碼解析。TVMMS系統(tǒng)的TVMMS網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器收到消息并檢查地址信息，判斷目的接收者是否位于管轄之內(nèi)，再進(jìn)行相應(yīng)的操作，接收者在正確接收后要發(fā)送應(yīng)答消息。

3）無縫切換

這里的無縫切換是指數(shù)字電視與可視電話音視頻間的無縫切換，它能夠保證用戶在通話時不掉線，而且聲音和視頻圖像的質(zhì)量不受到影響。

語音信號是通過遙控器輸入輸出的，視頻信號是通過攝像頭輸入電視機(jī)輸出的，因而在傳輸時音視頻信號要分開，進(jìn)行異步傳輸；電視信號都是在電視機(jī)上輸出的，進(jìn)行的是同步傳輸。因而進(jìn)行切換時不僅要進(jìn)行音視頻的切換，還要進(jìn)行可視電話信號和數(shù)字電視信號之間的切換。

4）基礎(chǔ)元數(shù)據(jù)系統(tǒng)

基礎(chǔ)元數(shù)據(jù)系統(tǒng)作為可視電話業(yè)務(wù)的后臺支撐，用于搜集終端設(shè)備用戶數(shù)據(jù)，以支撐計費、管理、控制等營運平臺。

4 小結(jié)

隨著廣電網(wǎng)絡(luò)雙向化改造的逐步完成，充分利用現(xiàn)有的有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)造一個全國性的可視電話網(wǎng)絡(luò)，可為人們提供新的可視電話方式，推動國家的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程。并且，該可視電話使用的不是傳統(tǒng)的固定電話網(wǎng)，其資源更為廉價，能為用戶節(jié)約很多話費。筆者所設(shè)計的基于數(shù)字電視的可視電話，實現(xiàn)了廣播電視網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)在業(yè)務(wù)層面上的互聯(lián)互通，對“三網(wǎng)融合”也具有一定的推動作用。

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