学    院  软件与微电子学院    
姓    名                
工程领域       软件工程       
第一导师                  
第二导师                      
报告日期        2015年3月    
研 究 生 院

研究生学位论文选题报告的要求

一、 论文选题
1．论文选题应直接来源于生产实际或者具有明确的应用背景和实用价值，可以是一个完整的工程设计项目或技术改造项目，可以是技术攻关研究课题，也可以是新I艺、新设备、新材料、新产品的研制与开发。
2．论文选题应有一定的技术难度、先进性和工作量，能体现作者综合运用科学理论、方法和技术手段解决工程实际问题的能力。
3．论文形式可以是工程设计、研究论文、技术改造或工程管理。无论是那一种论文形式，论文都应至少有局部深入的理论分析。
4．正式开题之前，工程硕士生在广泛阅读中外文献资料的基础上，深入了解拟选课题的国内外研究动态，把握所选课题的目的、意义和预期结果，明确课题I作的设想、方法和研究路径。
5．工程硕士生所在单位应为工程硕士生的学位论文提供必要的时间和实验条件等方面的保证。
6. 在规定的时间内，由所在学院确定第一导师和聘请校外指导教师（即第二导师） 。学生应认真填写论文选题报告表，并向评议小组作选题报告。报告通过后，由指导教师组织论文开题并填写论文选题报告评议表。评议未通过者重新开题，若第二次选题报告未通过者，则按有关规定终止学籍。第二导师应参与指导学位论文工作的全过程。
7．选题报告应在入学后的两年半内完成。如有不能按期完成者，应及时向学院提出延期报告。
8.  论文研究如果涉及保密内容，必须同时向学校提出保密申请，并及时办理保密手续，过期不予办理。办理时间须在论文计划表中填写清楚 。
二 、 填表注意事项
选题报告会应以学术活动的方式公开进行。本表可以打印或用钢笔认真填写，若不够填写时，可另加附页。

西北工业大学
工程硕士学位论文选题报告表
                           2015年 3月3 日
论文题目 一种数字电视中的云EPG系统
论文类型
（请在有关项目下作√记号） 工程设计 研究论文 技术改造 工程管理
    
1 国内外研究动态
    电视机的发展经历了由模拟到数字，低清到高清的过程[1]。因模拟电视固有的缺陷，它正悄悄地退出历史舞台。
    模拟电视从信号的产生、传输和处理都是以模拟方式实现的。由于模拟电视的理论和技术存在着很多缺陷，易受干扰、大面积闪烁、清晰度低等问题一直困扰着传统的模拟电视。上个世纪90年代，德国数字电视接收机的问世揭开了数字电视的帷幕[2]。
    数字电视从信源开始，将图像、声音采用二进制编码，经过压缩、纠错和调制后发送和传输。接收端将收到的数字信号转变为模拟音视频信号后，发送给显像管和扬声器。数字电视不仅有着清晰的画面，高质量的音效，还拥有和用户互动通信的功能。
    数字电视一体机是通过内置高频头来直接收看高清节目，避免了信号在传输、转换中的损耗，实现了高清信号的“全程数字化”。当收到高清节目时，用户打开电视机就可以直接收看节目。
    相比传统的模拟电视，数字电视表现出以下优点:
    1、频带的利用率比较高。每套节目占用的频带相对较窄，同等带宽的通道可以传输更多的数字节目。
    2、具备很强的抗干扰能力。由于不会产生噪声积累，因此数字电视信号常用在远距离传输上。
    3、图像清晰，音质较高。数字电视信号经过压缩、调制后，在高质量广播上还可以实现多样化。
    数字取代模拟己是大势所趋，加上我国对高清电视的大力推广，全国近四亿台模拟电视必须向数字电视转换，越来越多的家庭开始采用“模拟电视机+数字机顶盒”来收看数字电视节目。
1.1国外研究动态
    目前全球主要存在着三种数字电视标准，即:欧洲DVB、美国ATSC和口本ISDB。来自35个国家和地区的200多个成员组成的DVB组织，是目前最大的数字电视标准制定组织。1995年后，该组织陆续颁布了DVB-S, DVB-C, DVB-T等标准。我国采用了欧洲的DVB标准，美国和南美部分国家则使用美国的ATSC标准，只有口本在国内使用了自己制定的ISDB标准。
    由于各国使用的标准不同，因此数字电视在各国的发展状况也不相同。完成了数字电视标准制订并实现了商用播出的美国，在努力发展地面广播，卫星、有线传输的基础上，积极推进高清数字电视业务(HDTV)。 2011年6月，约7550万美国家庭至少拥有一台高清数字电视[4]。2012年4月，超过五分之一的美国家庭可以通过家用电视连接互联网[5]。经过多年的发展，美国的数字电视己经得到全面发展。
    1996年欧洲开始播出数字电视的卫星广播，由于欧洲采取了更为积极有效的服务措施，其互动电视用户在规模上己经超越了美国。在数字电视的研究上进展很快的口本，通过卫星覆盖的方式推广基于ISDB的高清电视业务，东京、大阪等地早在2003年就己经开始了地面数字电视播出。
2011年7月24口，口本结束了长达58年的模拟信号电视转播，2011年3月，由于地震和海啸的影响，重灾区的数字信号转播被迫延迟[6]。2012年4月1口凌晨，岩手、宫城、福岛等3处受灾地区正式宣布停播模拟信号，成为亚洲第一个实现数字信号转播的国家[8].
    EPG(Electronic Program Guide，电子节目指南)，在数字电视发展较早的美国和欧州得到了广泛的应用。在数字电视的各类业务中，由于EPG的点击率最高，因此它逐渐成为一个迅速发展的行业。在这个行业中出现了如NDS集团，美国TVGuide等一批专业的云EPG系统开发公司。
    2011年，北美出现了IPGs ( Interactive program guides，互动节目指南，也称为EPG)，它通常是在列表中显示频道名称、节目名称及节目播出的时间等信息。
    2011年，西欧约5900万的电视家庭(占总家庭数的36070)配备了云EPG系统。其中英国拥有最为发达的EPG市场，2010年，英国96%的电视家庭使用了云EPG系统[8].
    近几年IPTV发展迅猛，它提供的各种业务索引及导航都需要通过云EPG系统来完成，EPG实际上就是IPTV的一个门户系统。云EPG系统的界面与Web页面类似，在EPG界面上一般都提供各类菜单、按钮、链接等可供用户选择节目时直接点击的组件;EPG的界面上也可以包含各类供用户浏览的动态或静态的多媒体内容[8].
    IP机顶盒与EPG服务器通过HTTP协议交换数据。作为客户端的IP机顶盒所请求的数据在URL中体现。IPTV EPG可以获取节目列表，EPG服务器所发布的影片列表和影片介绍等具体信息。实际上，EPG己经成为数字电视的重要标志，是观众进入数字电视和IPTV的门户。
1.2国内研究动态
    在多年跟踪和研究国际数字电视技术之后，我国在1989年成立了HDTV研究专家组，在1998年又研制了HDTV系统，并于次年完成了转播试验。
    2002年我国正式播出有线数字电视信号。2005年省级以上电视台基本上实现了采、编、播全程数字化，卫星和光缆干线也基本上实现了数字化传输，全国(包括各省)上星节目停止模拟播出，正式播出地面数字电视。2010年底，国内数字电视用户的市场规模己经达到11450万户，2015年国家广电总局将全面停止模拟电视信号传输，预计数字电视用户市场规模将达3.66亿户左右[9]，同时我国将全面实现数字化。
    因经济发展不平衡，我国的数字电视发展势必经过三个阶段，即机顶盒、标清电视和高清电视。由于我国有线电视广播网技术相对成熟，有线数字机顶盒己经在很多城市和地区得到了较大范围的推广和普及。电子节目指南(EPG)是机顶盒的重要组成部分，它为用户提供了一个非常友好的界面，为用户查看频道近期将要播放的节目提供了方便[10]。现阶段，我国大部分地区主要采用普通有线数字电视机顶盒，IPTV还处于起步阶段。部分电视台、运营商和机顶盒生产厂商曾开发过一些云EPG系统，但主要针对某一网络或某一特定的机顶盒，缺乏广泛的适用性。
    目前，国内电视台主要采用了算通、佳创和天柏等公司开发的云EPG系统，在使用的过程中出现了很多问题:
    1.标准支持问题:由于对SI标准的理解有偏差，因而很多厂家在封装SI信息流上出现很多不符合标准的情况，有些甚至按照私有数据格式去播发SI数据。这种混乱的状况直接影响了我国数字电视的推广和发展，所以开发一款严格遵循DVB标准的云EPG系统是非常有必要的。
    2.数据封装、播发问题:许多厂家的云EPG系统播出不稳定，机顶盒终端不能在有效的时间内捕捉到有用的数据包，导致无法正常接收云EPG数据[10].
2 论文的理论意义、实用价值和社会经济效益
2.1论文的理论意义及实用价值
    随着数字信号处理技术、大规模集成电路、计算机和通信技术的迅速发展与结合，特别是MPEG-2标准的出台和数据压缩技术的迅猛发展，促使广播电视领域正面临着一场新的革命，进入了由模拟电视向数字电视跨越的时代。数字电视DTV(Digital Television)是一场信息产业的革命，无论从电视节目编播、节目制作、节目存储、信号传送，还是到信号接收都在向数字化方向高速发展，是整个电视广播产业链条的变革，被各国视为新世纪的战略技术。数字广播电视不仅提高了节目质量，具有高效传输、高质量画面伴音、高性能的抗干扰接收等优势；而且丰富了频道资源，增强了电视服务功能，可引入家庭购物、宽带Internet浏览、电子商务等新业务，实现多种业务的融和。随着数字电视广播技术的发展和普及，数字电视必将成为家庭信息获取、娱乐与消费的主要平台，将对于推动国民经济发展具有重要的意义。
2.2论文的社会经济效益
    我国数字电视市场的发展暂时还面临着很多问题，但值得高兴的是越来越多的企业已经认识到了数字电视市场所具有的巨大发展潜力和广阔发展前景，对其未来发展趋势也达成了较为统一的认识，相信会给整个数字电视市场带来更大的生机与活力。     
数字电视作为新的产业形态，正在形成全新的产业链,是一项大产业工程，需要产业链各环节紧密配合、高度协同，以开放的心态积极沟通交流，展开多角度、多层面、多范围的联合与协作，构建“多赢”的利益联结机制，促进数字电视产业链的建设不断发展和完善。数字电视的经营资源、增值业务、业务平台及经营方式；数字电视技术标准；政府扶持和数字电视商业模式，是促进数字电视产业链的建设不断发展和完善和关键。
通过以上数字电视业务、运营、网络改造及三网融合背景的分析，总体来看，前景当然看好。从两个方面来看：1、数字电视是发展趋势，市场空间巨大。三网融合之前，电视的数字化就一直在进行。电视终端也面临更新换代，这当然会给数字电视的发展带来新的发展机遇。2、融合多功能数字电视是未来发展重点。随着三网融合进程的逐步加快（2012年前完成试点，2013-2015年全面推广），满足人们上网、看电视、打视频电话需求的新一代数字电视是未来发展的趋势和商家考虑的重点，并将会逐渐普及。目前sony等公司已推出相关产品。随着人们消费水平的提高以及中高端数字电视价格的逐步下降，数字电视必定会走向平常百姓家。数字电视发展前景不言而喻。 
3 课题研究目标、研究内容及研究方法
3.1研究目标
    本课题中的云EPG系统的开发是项目中一个重要组成部分。在这个项目中，本研发团队实现云EPG数据的解析、存储和查询，并最终完成界面的显示。
    为满足客户的要求，研发的云EPG系统主要有以下几个特点:
    （1）界面非常友好，用户能够快速访问所有节目
    （2）提供一周节目预告功能和当前/后续节目指南。用户在收看节目的同时还可以查看当前播放的节目和即将播放的节目的起止时间和内容。
    （3）操作简单，用户可以对自己喜爱的节目进行预约。当预约节目开始播放时，系统会自动切换到预约的节目，无需手动操作。
数字电视在目前的平台上给用户提供了很多互动业务，这些业务也需要云EPG系统的SI表来描述。此外，对云EPG系统的开发不仅可以节约生产成本，还方便后期的维护，因此对云EPG系统的研发具有极其重要的意义。
3.2研究内容
3.2.1整个系统功能分为4层(网络，传输流，节目，事件)，分别对应于PSI/SI数据分层结构。
(1)网络层
一个数字电视的前端可以看成是一个网络，主要由网络的基本信息和描述符信息两部分组成。网络的基本信息包括网络标识、类型和名称。由于一般使用的网络是当前网络，故该软件支持的网络类型仅为当前网络，网络名称也就是网络服务商的名称。
描述符包括:链接描述符，多语言的网络描述符和网络的私有描述字等。
(2)传输流层
传输流部分包括传输流基本信息和描述符信息。传输流基本信息包括:传输流的标识(transport_id)原始网络号，传输流名称和传输流的类型。传输流标识主要用来唯一确定一个传输流，传输流的类型分为现行传输流和其他传输流，但是同一个网络中，只能存在一个现行传输流，而其他的传输流将视为其他传输流。
描述符信息包括:卫星传输系统描述符，有线传输系统描述符和地面传输系统描述符。
由于本软件主要是基于数字有线传输，故通常选择“有线传送系统描述符”，该描述符包含了该频点的频率、符号率和调制方式等重要信息。对于有线传送的调制方式一般都要选用64QAM的调制方式。
 (3)业务层
业务处于分层架构中的业务层，主要提供相关的业务信息。业务的基本信息中主要包括业务的标识、名称和类型，业务的运行状态以及业务的提供商。业务标识对应于节目编号，业务名称对应频道名称，业务提供商即该频道的提供者。
描述符为业务描述符。
(4)事件层
事件位于最底层，也是云EPG数据组成中最重要的部分。云EPG数据中的起止时间以及待播放节目名称都存在事件中。
事件的基本信息:包括了事件的名称，事件的标识，事件的开始时间，结束时间以及节目简介等。其中节目名称和节目简介都存储在短事件描符中，事件标识由1开始，每添加一个事件，事件标识就加1，节目简介属于可选项，可以有，也可以没有。当添加完一个事件后，可以选择继续添加下一个事件。
3.2.2 云EPG系统前端软件构架
中心数据库是云EPG系统的核心。从各模块与核心的关系来看，云EPG的前端可以分为数据生成和数据输出两部分。其中数据的生成主要对云EPG节目进行编排、导入以及对描述符进行插入;数据的输出包含了数据的导出和各种信息表的生成(即STG，Standard Table Generator，标准表生成器)等。云EPG系统前端软件构架如图1所示：

图1 云EPG前端系统的软件架构
3.2.3 云EPG系统终端的软件架构
云EPG终端系统软件设计分为四个主要模块:云EPG数据的提取模块，数据的存储模块，数据的查询模块以及界面的实现模块。
机顶盒应用程序启动后，首先将云EPG数据库中的原有数据和当前TS流中的数据进行比对，如果有更新，则提取新的SI数据，并将数据进行结构化处理后存入数据库;否则直接使用原有数据，最后通过调用OSD封装的控件将数据在界面上显示出来。
    （1）云EPG数据的提取模块
    该数据的提取解析包括对TS包的解复用和对PSI/SI各种信息表的解析。通常先采用解复用芯片对TS包进行解复用，并将解复用后的数据存储到相应的存储区，然后通过应用程序设置过滤参数(比如:PID, table_ id等参数)，最后调用读取接口从flash的相应位置提取数据。
   （2）数据的存储模块
在云EPG系统中，云EPG数据的存储模块占据着十分重要的地位，该数据库建立的好坏将直接影响数据的查询效率。云EPG数据的存储模块包括对解析出的云EPG数据进行结构化改造，还包括将云EPG查询关键字start time和获取云EPG信息的事件标识(event id)地址信息插入到二叉链表中。
   （3）数据的查询模块
由于云EPG数据库建立后，需要通过获取一些参数对其进行查询。对云EPG数据查询被封装在函数static void epgweek_fill_ data(struct control *list)接口中。该接口主要实现对EPG数据的获取，并调用回调函数epgmenu_schedule_callback，对获取的数据进行转换存储并显示。
（4）界面的实现模块
当用户在收看电视节目时，打开云EPG菜单，用户所见到的界面由内至外，可分为三层结构，依次是:背景层，视频层，OSD图形层。
 背景层:在没有电视节目和启动菜单时的屏幕图像。
 视频层:解码出来的活动图像，也就是用户正在收看的电视节目。
 图形层:是由应用程序控制，由CPU OSD单元进行处理而绘制的图形界面。
3.3关键技术
终端的软件技术在机顶盒的研发中占据着非常重要的地位。除对音视频信息的解码需要由硬件实现外，云EPG数据的提取、存储和查询，菜单界面和数据广播等业务的实现都需要由软件来完成。软件从上到下可分为应用层、中间层、驱动层和操作系统等四层结构，每一层都为它的上一层提供了接口程序，软件的架构如图2所示。

图2 机顶盒的软件结构
4 论文工作量的估计，论文所遇到的困难问题，拟采取的解决措施
4.1论文所遇到的困难和问题，拟采取的解决措施
    困难和问题：怎么实现云EPG数据的提取模块，数据的存储模块，数据的查询模块以及界面的实现模块。
    解决措施：机顶盒应用程序启动后，首先将云EPG数据库中的原有数据和当前TS流中的数据进行比对，如果有更新，则提取新的SI数据，并将数据进行结构化处理后存入数据库;否则直接使用原有数据，最后通过调用OSD封装的控件将数据在界面上显示出来。
    云EPG数据的解析:该解析包括了对TS包的解复用和对PSI/SI各种信息表的解析。通常先采用解复用芯片对TS包进行解复用，并将解复用后的数据存储到相应的存储区，然后通过应用程序设置过滤参数(比如:PID, table_ id等参数)，最后调用读取接口从flash的相应位置提取数据。
    云EPG数据的存储:先将过滤出的SI信息还原成表结构存储，再将结果交给SI数据存储模块加以处理，转化成符合要求的云EPG数据。
云EPG数据的查询:先从当前节目中获取云EPG的唯一标识和当前时间，再将当前时间和唯一标识作为查询关键字，找到对应的数据存储区提取所需的云EPG数据。
4.2论文工作的进度安排
1）文献阅读和科学调研（2015年01月—2015年03月）
对课题相关资料进行收集、优先阅读与本阶段工作重点有关的资料；完成开题报告；完成论文大纲；研究系统相关技术，探讨和论证云EPG系统的可行性。 
2）方案论证（ 2015年04月—2015年07月）
收集课题相关的研究资料；在大纲的范围内，结合有关资料，完成详细的论文提纲；结合云EPG系统的特点，建立一种数字电视中的云EPG系统。
3)设计或研究阶段(2015年08月—2015年12月)
进一步消化、整合前阶段收集到的资料；在前阶段详细提纲的基础上完成论文初稿；根据运营商的实际需求，结合相关开发技术，设计云EPG系统的总体架构，并对系统中的关键技术问题进行研究。
4)论文撰写(2016年01月—2016年03月)
完成所有硕士论文的撰写工作。