一种适用于卫星电视直播的用户区域化管理方法*

赵 欢，司华奇，李宗元

（1.东方红卫星移动通信有限公司，重庆 401120；2.老挝亚太卫星有限公司，老挝 万象 01000）

0 引言

当前世界上在轨并仍处于商业运营中的绝大部分同步轨道通信卫星往往都搭载了多种类型的电信业务，以追逐转发器资源的最大化利用及商业利润为目标。相较于用户数量与转发器带宽资源直接相关，且容量通常有限的VSAT类卫星通信业务，属于单向广播、信号开放接收的DTH电视广播业务在用户容量上具有无法比拟的优势。对于卫星运营商而言，DTH广播业务由于在信号覆盖范围内用户数基本不受任何限制，与营收规模基本固定的卫星转发器租赁业务相比，DTH业务的开展情况往往是卫星运营成败的重要标志。

然而另一方面，DTH的上述优势在特定情况下也会为其业务的拓展带来不可忽视的挑战。世界上少数几个卫星应用行业发达、幅员辽阔的大国（如我国与美国），其人口与市场规模已足够独立支撑DTH商业运营，由于国内主流意识形态与文化相对统一，DTH无论节目内容还是用户服务往往都可采取标准化、大规模的形式，较少考虑地区特色。而在面积狭小，人口较少的国家，尤其是经济相对落后的广大第三世界，DTH的商业运营通常会依赖于（甚至高度依赖于）多个国家和地区业务的同时开展。此种情况下，不同国家的DTH受众对于电视收看“众口难调”的问题会显得较为突出（例如，各国受众往往都希望本国语种的节目排序最前）。此外，由于DTH电视广播天然具有的文化宣传作用，各国出于政治等因素考虑还可能对广电行业作出严格限制（如地理位置相邻但关系紧张的两国，往往会互相禁止播出对方的电视节目），在DTH信号客观存在且无法屏蔽的情况下，利用其他技术手段加以限制是实现这一硬性需求，从而保障DTH运营不受非技术性因素干扰的唯一可行解决方案。

此外，近年来由于传统广电行业面临着与互联网等新兴行业的竞争，也提出了若干新的发展构思，如将传统的电视“受众”转变为“用户”角色，在播出节目的基础上，推广各类增值业务，实现精细化运营的目标[1]。DTH广播虽然受限于卫星信号单向广播的限制，但仍有部分与商业运营密切相关的增值业务，如ESG广告推送，OSD信息下发等，同样可能面临同样的区域化管理问题。而最早于20世纪90年代提出的DVB协议栈中对此类应用场景考虑较少，至今尚无较好的解决方案。

本文基于作者所领导的老挝1号卫星DTH运营技术团队的实践，提出了一种适用于DTH电视广播运营的用户区域化管理规则，较好地解决了DTH用户区域化管理与差异化服务的问题，并已在老挝1号卫星搭载的DTH运营中得到了实际应用。

1 研究背景

根据公开资料，针对卫星电视（以及涵盖范围更广的数字电视）的用户区域化管理，早期的DVB标准与近年来发表的若干文献都有所提及。

1.1 DVB标准定义

DVB协议栈中已定义了逻辑频道号的功能（Logic Channel Number,LCN），针对欧洲地区的数字电视用户实现区域化管理功能。

DVB Nordig标准[2]中LCN v1定义为插入在NIT表中的私有描述符，以0x83为标识符（LCN v2改为0x87），生成算法如下：

根据上述定义，LCN描述符规定了业务（以SID业务号为标志）在用户端是否可见（visible_service_flag标志位为0时不可见），以及呈现的排列顺序，逻辑顺序号并未严格约束为连续数字。LCN v2在此基础上做了一定修改，增加了运营商与运营国家的对应标准，但主要内容保持一致。

Nordig标准定义的LCN是较为成熟的规范，在北欧地区也早已得到应用，但也存在一定局限性。根据其定义，每个实际的网络中（对应一个NIT表）仅允许使用一次，即在正常情况下，一家运营商只给出一种LCN排序。Nordig标准中考虑了多家运营商信号覆盖同一区域的情况，并规定了解决办法：用户初次安装终端，可接收的信号中如包含多个Network ID时，必须选择一个首选网络及其对应的LCN排序（其后可手动选择其他网络）。该方案由于无法实现更复杂的多种不同排序功能。对于同一运营商，多个用户群体的场景显然并不适用。此外，标准LCN定义中对隐藏节目的限制不够严格，即使visible_service_flag为0，也仅仅意味着在逻辑排序中不可见，用户可通过遥控器手动输入SID业务号或直接关闭LCN功能，仍可查看隐藏节目。最后，LCN仅规定了频道排序，其他增值业务无法直接利用。

1.2 其他私有协议

根据公开文献，国内关于数字电视的区域化管理也已有若干尝试。常见的一种思路是利用CA授权系统的区域划分功能实现，如刘翔等[3]提出了通过CA系统的区域控制功能，以授权包的形式实现广告增值业务投放的区域化管理；王宁强等[4]则利用了CA系统的功能提出了简单的区域码规则，实现了小范围的数字电视智能卡区域化管理。梁高华[5]也探讨了在地面有线电视网络中，通过多个网络ID定义并搭配调制解调器/带阻滤波器的形式直接过滤特定频点的物理信号，实现用户的区域化管理。上述方法的局限性也比较明显，一是依赖于某个特定的子系统功能（CA分系统），在数字电视运营中存在CA同密时，技术标准难以统一；二是仅适用于地面数字电视的特定应用场合（适用于DVB-C有线电视中过滤射频信号的方式显然无法大规模应用于信号开放接收的DTH卫星电视应用场景）；三是仅考虑了部分区域化管理功能，在实际应用中不足以完全满足运营的要求。

2 区域化管理规则的基础定义

本文提出的用户区域化管理规则主要考虑了以下因素：

适用于数字电视运营的各类业务，覆盖完整性较强；

不依赖物理信道等有明显限制的指标，可广泛适用；

复杂度与开销不超出合理范围。

2.1 用户区域定义

本规则在代码中使用了一个8位变量表征国家与地区，其取值范围为0x00～0xFF，前4位为国家代码（0～F），后4位为各国家中对应的地区代码（0～F），即理论上最多可支持16*16=256个不同的区域定义。根据通信协议中的常见做法，二进制全0与全1的地址往往留作特殊用途，本规则也遵循这一惯例，将国家代码0与F，以及每个国家下属的区域代码0与F留作特殊用途。最终提出的国家与区域代码如图1所示：

图1 国家与区域代码定义（示例）

因此，最终可使用的区域数量为14*14=196个，用户端的机顶盒中间件将携带对应的区域代码，数字电视运营中的节目排序、OSD消息下发，广告增值业务与OTA空中升级都可遵循该区域化管理规则进行。图2所示为机顶盒终端实际显示的画面。

图2 机顶盒终端区域码（示例）

2.2 LCN定义的扩展

显然，节目排序是区域化管理中关注度与实现要求最高的功能。本规则在Nordig LCN v1定义中做了以下扩充：

将标准的LCN由单层for循环扩充为2层。第一层循环为定义区域数量及描述符总长度，region_cnt为目前实际使用（正在播发）的区域数量。由于每个区域下都会定义排序列表，本描述符总长度显然超出255字节，descriptor_length变量由标准LCN规则的8位扩充至24位，表征本描述符的总长度最多可支持224字节。第二层循环为每个区域下的节目排序，即每个区域下生成一个逻辑排序，基本沿用标准LCN规范，增加1个change_flag标志变量，其用处后面会提到。

3 区域化管理规则的应用

作为面向大规模正式商业应用的排序规则，在实现基础功能的基础上，还需要考虑实际应用中出现的各种状况与约束条件，追求在功能实现与成本代价两方面达到较好的平衡点。

3.1 基础应用-节目排序

根据本规则设计的区域码定义，前端EPG播发的NIT表中将携带本描述符，包括播发的排序区域及各区域中对应的节目排序数据；机顶盒终端的中间件内置区域代码与相应的判定机制，搜索NIT时必须搜索到符合其接收规则的数据后，才能显示节目。图3为DTH前端EPG分系统针对不同区域的节目排序编辑界面，图4为对应区域的机顶盒终端实际接收并显示的节目排序。

图3 EPG前端区域化节目排序编辑界面

图4 不同区域机顶盒显示的节目排序

3.2 节目排序更新的触发

在传统的DTH或其他广电运营中，前端EPG节目排序数据有所变更后，往往可直接采用NIT版本号+1的方式，直接触发用户机顶盒更新节目列表。但在本规则考虑的应用场景中，由于存在多个区域的用户，若仅仅是部分区域的节目排序有所变化，触发全网用户同时更新显然是不合理的做法，本规则引入change_flag标志位的作用便在于改善这一机制。

change_flag的规则为，EPG前端编辑完节目列表保存时，系统自动校验所有区域的节目排序数据是否有变化，有则将该区域的标志位置1，机顶盒终端接收EPG数据时则要求双重校验，只有当NIT版本号+1与本区域的change_flag为1同时满足时。才触发节目列表更新，否则不触发节目搜索。下一次编辑节目列表并保存时，如某区域的排序数据无变化，则该区域的change_flag恢复置0。

3.3 特殊区域码与优先级

如上所述，区域定义中保留了不少用作特殊用途的区域，其应用与优先级如下：

区域码0x00：优先级最高，当EPG播发的数据中含有此区域码时，网内所有机顶盒终端无法显示任何节目（无论其他数据是否播发），通常仅用于出现紧急状况，需要临时停止全网节目广播的场景；

每个国家对应的区域0（如国家1对应0x10）：优先级第二，定义与0x00类似，即播发此区域数据时，对应该国家的机顶盒不显示任何节目，通常用于特殊情况（如商务纠纷或政治事件）下暂停某个国家广播业务的场景；

常规区域代码：前述常规运营中应用的区域代码；

区域广播代码（如国家1对应0x1F）：该类区域码对应的节目排序数据优先级低于常规区域，可用于测试终端产品。如国家1当前在售仅有0x11区域机顶盒，而希望测试0x12区域时，可播发0x1F区域排序，在售的0x11机顶盒由于优先级的关系，仍正常接收并处理0x11的对应数据，而0x12等区域的终端由于未播发对应区域的排序，则使用优先级较低的0x1F数据。此外，区域广播还可用于OSD消息播发；

区域码0xFF：对应全网广播，优先级最低。

3.4 增值业务的区域化管理

本规则由于定义时并未依赖数字电视前端某个具体的分系统实现其功能，因此具有较好的普适性，以下几种常见的应用都可以直接纳入本规则的范畴中。

3.4.1 OSD广播消息下发

显然，数字电视OSD消息的下发可直接套用本规则中的区域化机制。在老挝1号卫星电视的运营中，由于不同国家涉及到不同语言OSD消息的编辑与推送，区域化的管理应用意义尤其明显。当使用上层的BOSS业务支撑系统下发OSD时，考虑底层的CA系统功能设计各不相同，区域化管理的实现方式可考虑以下两种：CA已自带区域控制功能的，可与本规则内的区域定义做匹配映射处理，CA执行转发时直接过滤；如CA未包含此功能，可在BOSS端下发OSD时，约定消息的前若干字符为插入的区域码（如前3个字符），机顶盒接收并由中间件执行判定后，符合显示条件者，从第4个字符开始显示OSD正文。前者对终端基本无改动要求，后者则要求对在网机顶盒进行OTA软件升级增加此功能。

图5为DTH前端BOSS分系统的OSD消息编辑页面，常规的单用户OSD下发（根据卡号识别）不受此规则约束，当选择“Group OSD”下发时，则需要选择下发的区域代码。

图5 BOSS前端区域化OSD消息编辑页面

3.4.2 广告增值业务

同上，广告增值业务（无论是依赖于EPG的广告系统或独立的广告推送系统）也可以使用此功能，区域定义、判定与优先级可直接沿用。

3.4.3 OTA空中升级

机顶盒的中间件OTA升级也同样可以使用本区域码定义，以第四优先级的区域广播代码应用较多（由于不同国家的机顶盒软件涉及不同的语言和字符集定制，难以推出全网统一的公版，0xFF很少用到）。实践中还可作简化处理，直接为每个区域指定一个固定PID表征对应的OTA升级数据流。

4 区域化管理规则的优缺点分析

本文提出的规则在作者领导的老挝1号卫星DTH运营工作经过多轮测试与试运行后，目前已正式投入使用。根据收集的用户反馈，区域化管理功能的实现基本符合设计预期，本规则的优缺点也在实践中得到了总结。

4.1 本规则的优势分析

作者在设计阶段已充分考虑了前期运营反馈的问题与改进需求，设计的出发点便是提出一套完整的DTH数字电视运营支撑规则，因此，本规则的应用范围涵盖了数字电视所有常用的业务与功能需求。此外，本规则不依赖于具体的设备或软件系统，对用户端的影响也较小，在作者领导团队的实践中，仅需要对前期已发售的在网机顶盒做一次性的OTA软件升级；而后期升级扩容时（如引入新的CA供应商或与其他数字电视运营商开展合作），也可直接沿用本规则，对在网用户无影响。

4.2 局限性与不足

本规则在应用中发现的主要问题是节目排序的数据量过大，由于直接沿用了Nordig版本的LCN定义，节目排序数据长度是固定值。此种做法的好处是便于终端接收和判定数据的完整性，但播发数据量与节目和区域数量都将呈线性增长关系。例如，老挝1号卫星当前的DTH直播节目数已超过200，根据节目排序定义，每个节目在每个区域内需4字节的逻辑排序数据，即单个区域的节目排序数据量已超过1 KB，极限情况下，196个区域的节目排序总数据量将大于200 KB，远远超出单个业务网络NIT的常规数据量。在地面环路测试中，观察到机顶盒完整接收196个区域所有数据并完成检索排序的单次时间在10分钟以上，在实际运营中面对信道环境较差的卫星链路，耗时可能进一步增加，对用户而言是不可接受的，部分硬件配置较低或中间件开发不够完善的终端，搜索节目时还会出现死机等现象。此问题的改进思路一是在数据定义中参考DVB协议栈中另一分支NDS Group的做法，隐藏节目的数据定义直接省略，但此方法由于存在数据丢包的可能，在卫星电视应用中有一定风险；二是可考虑改进机顶盒终端的判定机制，如已接收完本区域可接收的最高优先级数据后，即停止后续其他数据的接收和解析。

5 结语

随着消费者需求水平的提升以及运营环境的变化，数字电视的区域化、精细化运营管理将是未来主要发展趋势。本文提出的数字电视用户区域化管理规则基于DVB协议栈中较为成熟的协议，并针对东南亚地区地缘政治与用户群体都较为复杂的应用场景提出修改，其功能较为完整，应用实践也表明其达到了设计预期目标，在其他国家和区域存在类似的应用场景时同样适用，同时还可为我国的广电行业工作者提供一定参考。