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基于DVBC的文件广播系统发送端软件设计论文
基于DVB-C的文件广播系统发送端软件设计
摘要：
为解决在互联网迅速发展中产生的“宽带瓶颈”与“信息垃圾”等问题，实现资源的有效利用，作者提出了一种利用基于DVB-C的广播网络平台来发送文件的思想。
论文研究了文件广播系统的实现原理，分析了统一内容定位技术，给出了该系统在VC++6.0平台上的实现方案。
由UCL标准框架确定文件信息标引元素，运用Access生成文件信息标引数据库，采用ADO技术访问并管理文件信息标引数据库，在MFC环境下调用由蓝拓扑公司生产的MPEG-2传输流发送卡的接口函数编写和调试程序。
完成了发送端软件的设计，实现了服务器端循环发送文件的功能，并与客户端进行调试，完成了文件的选择接收和存储。
实验结果表明，文中提出的基于DVB-C的文件广播系统实现方案是可行的。
关键词：
DVB-C；文件广播；UCL；ADO技术
TheSoftwareDesignationofSendingBasedontheDocumentaryBroadcastingSystemofDVB-C
Abstract:
InordertoresolvetheproblemswhicharebroughtbyrapidlydevelopmentofInternet,suchasbandwidthbottleneck,informationgarbageandsoon,implementtheuseofresourceeffectively,theauthorproposesasortofdocumentarybroadcastingsystembasedonDVB-Ctosendfiles.Thisthesisstudiestheimplementaltheoryofdocumentsbroadcastingsystem,andanalyzesthetechnologyofuniformcontentlocator,andthenpresentstheschemeforthissystemontheplatformoftheVC++6.0.TheauthorsetsthedocumentaryinformationindexingbytheUCLstandardframeandusestheAccesstobuildinformationindexingdatabase,adoptstechnologyofADOtovisitandmanageinformationindexingdatabase,thenundertheenvironmentofMFCcallstheAPIfunctionofMPEG-2transportstreamsendcarddesignedbyBLUETOPCorporationtocodeanddebugtheprogram,completesthedesignationofsoftwareofthesendingend.Finallythisthesiscompletesthedesignationofimplementscyclesendingofserver.Anddebugwiththeclientsuccessfully,completethechoosereceiveandrestoreintheclient.ItisworkablefortheschemebasedontheDocumentaryBroadcastingSystemofDVB-C,whichisprovedintheexperiment.
Keywords:
DVB-C,documentbroadcasting,UCL,ADOmethod
第1章绪论1
1.1研究背景1
1.2国内外研究现状1
1.3选题目的及意义1
1.4主要研究内容2
第2章缩比实验系统3
2.1实验系统的硬件构架3
2.2硬件构架中各设备介绍6
2.2.1发送卡介绍6
2.2.2调制解调器介绍6
第3章UCL简介8
3.1UCL的定义8
3.2UCL研究8
3.3UCL元数据规范框架9
第4章缩比实验开发平台及技术规范10
4.1VisualC++6.0开发环境10
4.2MFC简介10
4.3线程介绍10
4.4使用ADO访问数据库12
4.4.1Access数据库的基本概念12
4.4.2ADO简介12
4.4.3ADO技术实现15
4.5文件操作方法简介15
4.6发送卡的API函数介绍17
第5章缩比实验系统实现19
5.1缩比实验系统设计总流程19
5.2缩比实验系统实现过程20
5.2.1建立数据库并确定标引信息20
5.3.2应用程序框架的建立21
5.3.3显示数据库信息和管理数据库信息的实现26
5.3.4主程序的编写27
第6章缩比实验调试与问题分析分析28
6.1信息的语义标引显示与修改28
6.2发送文件端软件调试29
6.3缩比实验调试结果29
6.4缩比实验调试问题与分析30
结论31
致谢32
参考文献33
附录34
附录1ADO技术实现34
附录2数据库文件内容35
附录3显示数据库信息，与管理数据库信息的重要程序代码35
附录4采用线程方法编写的主程序的部分主要代码38
第1章绪论
1.1研究背景
互联网的诸多优势使其迅速发展壮大，发展到现在不可避免地呈现出带宽瓶颈和信息垃圾两大问题。
相比之下，广播网有较宽的频带，覆盖面较广，但突出的问题是用户收看节目受节目时间表限制。
如果能将两网取长补短，则会有更广阔的应用前景。
1.2国内外研究现状
在国外，目前，美国、欧洲和日本各自形成三种不同的数字电视标准。
美国的标准是ATSC；欧洲的标准是DVB；日本的标准是ISDB。
DVB数字广播传输系统利用了包括卫星、有线、地面等所有通用电视广播传输媒体。
它们分别对应的DVB标准为DVB-S、DVB-C、DVB-T等，特别是DVB-S、DVB-C标准已成为事实上的国际标准。
在国内，数据广播系统作为一数据通信方式不断向前发展，从最初的VBI、QPSK到现在的DVB-C；传输速率不断的提高（VBI200K、QPSK1.5M、DVB38M）；传输内容发生改变，从最初的文本信息，到现在的网站、多媒体及音视频信息。
同时通过其发展过程中不断的营运及市场的检验，证明数据广播是数据通信的一个重要手段。
由中国工程院李幼平院士所提出的“统一内容定位”（UniformContentLocator）在数据广播网络平台（如有线电视HFC网）及IP交互网络平台（如因特网）上实现信息资源组织管理的创新技术理念，实现网络信息资源的“个性化按内容主动服务”。
DVB技术作为目前数据广播的最高技术，通过不断的技术创新及市场发展，将推动数据广播产业更加辉煌。
1.3选题目的及意义
虽然当代因特网的迅猛发展，以及全球普及，它逐渐成为了目前最大的信息资源宝库和最主要的信息交流渠道。
然而，不得指出的是因特网的信息资源的特点却是量大而无序，并且是随着访问人数的增加，网络带宽的瓶颈效应和安全性问题愈加突出。
基于因特网所暴露出来的问题，随着有线电视网的发展，DVB-C协议的完善，得到了解决。
有线电视网的核心技术采用的是多电平正交幅度调制（64QAM），8MHz的频带能容纳38.5Mbit/s的有效负荷；它频带宽、信道容量大、传输率高，并能很好的实现各种图像、语音、音乐、文字、数据的传输，而成为多媒体综合信息网的极好通道。
这对于网络表现出来的杂乱无序、瓶颈效应和安全性问题都能完善的给出正确答案。
通过该课题可以了解到当今的网络资源的使用情况；了解对文本进行语义标引的技术以及掌握基于VC++的编程能力；了解如何搭建基于DVB-C的实验网络平台；掌握蓝拓扑DVB-C数据发送卡的安装与使用方法；以及进行VC++软件开发的API函数的调用方法；熟悉QAM调制器的参数设置方法；掌握网络的连线方法；熟悉MPEG-2/DVB-C等相关的通信协议等。
1.4主要研究内容
针对现在互联网信息量和用户量的不断增大，网络的带宽瓶颈和安全性问题日益突出，研究利用数据广播方式传输文件，采用UCL标引技术，最终来实现一个文件广播系统。
设计并编写一套软件系统，实现网页文件的标引、发送、传输。
以及在发送端将信息进行组织、标引。
该实验采用的是缩比实验，它对硬件要求较少，只需两台计算机，一台装发送卡作为发送端，一台装接收卡作为接受端，并且能够较快运行VC++6.0的PC机，通过发送卡与接收卡、DVB-C的QAM组成的系统就能实现该实验。
介绍并行数据广播系统的的分析，缩比实验的设计方案、具体实现过程，文件的传输、文件标引信息数据库的管理。
论文的章节安排如下：
·第二章介绍缩比实验系统。
·第三章对UCL知识进行了一些简单介绍。
·第四章介绍缩比实验开发平台及技术规范。
·第五章介绍缩比实验系统实现。
·第六章介绍实验系统调试与问题分析。
第2章缩比实验系统
2.1实验系统的硬件构架
在我们这次的课题设计中，采用的实验平台是由缩比的硬件结构连接组成，结构如图2-1。
图2-1缩比的硬件结构DVB-C的实验网络平台的基本搭建图
在图2-1中，信源服务器用插在其电脑PCI插槽上的发送卡及其接口函数完成DVB网关所做的工作以及TS流的产生和发送，以及对其他网页文件传送流分组的复用。
在这个实验系统中，计算机是用作服务器端，是一个存放发送文件的播控服务器。
这里压缩后产生的TS码流是一个长度定义为188个字节长的传输码流如图2-2。
包头
适配区域
有用数据
图2-2TS码流的结构
每个传输码流的前4个字节为包头（Header），包头后面就是需要传送的有用的信息，包括音频、视频、或数据信息，这里是就是调用对文件操作函数所提取的文件的信息。
通常是184个字节长度，有时在有用信息（UsefulData）中插入一段适配区域（AdaptationField），用于补充长度不完整的传输流，在我们这个课题中采用的是0来补充不完整的TS包，或者放置解码时钟（PCR）。
传输流的字头是是传输流的关键，其结构如图2-3。
同步字节8bit
1
1
1
PID13bit
2
1
1
4bit
图2-3TS码流包头的结构
每个TS码流的包头是有由32个比特组成，包头中每个结构的含义如表2-1所列。
表2-1TS码流的32比特各自代表的意思
比特数
代号
含义
8
Sync-byte
同步字节
1
Ei
传输差错指示
1
Pusi
有效负载起始指示器
1
Tpr
传送优先级
13
Pid
节目号
2
Xcr-flags
传送加密控制
1
Af
适配区域标识
1
Pf
有效负荷标识
4
Cc
连续计数器
在这个32个比特中，需要指出的是13位的PID码特别重要，它是辨别码流信息性质的关键。
分组首部各字段语义解释如下[11]：
（1）同步字节值固定为‘01000111’（0x47），用于分组同步。
它与像PID那样按规律产生的字段的值的选择应避免竞争的发生。
（2）传送错误指示器为1比特标志位。
当置为1时表明在相关的传送分组中至少有一个不可纠正的错误位。
此标志应由传送层之外的实体置‘1’。
当被置‘1’后，在错误被纠正之前不能重置为‘0’。
（3）有效负载起始指示器为1比特标志位，用来指示传送流分组带有PES分组或PSI数据时的情况。
当传送流分组的有效负载带有PES分组数据时，该指示器具有以下特性：
‘1’表明传送流分组的有效负载将以PES分组的第一个字节开始；‘0’表明在传送流的开始不是PES分组。
当该指示器置为‘1’时，在所有传送流分组中有且仅有一个PES分组开始。
当传送流分组的有效负载带有PSI数据时，该指示器具有以下性质：
如果传送流分组带有一个PSI部分的第一个字节，它的值被置‘1’，表明传送流分组的第一个字节带有指针字段（pointer_field）；如果传送流分组不带有一个PSI部分的第一个字节，它的值被置‘0’，表明在有效负载中没有指针字段。
当为空分组时，该指示器应置为‘0’。
对于空分组，该指示器应置‘0’。
对于只带有私用数据的传送流分组，对此比特的含义没有定义。
（4）传送优先级为1比特指示器，当被置为‘1’时，表明相关的分组比其它具有相同PID但此位没有被置‘1’的分组有更高优先级。
传送机制可根据此位确定在一个原始流中数据的优先级。
根据不同的应用，此优先级字段的编码可以不考虑PID，或者仅在一个PID内编码。
此字段可能被通道特殊编码器或解码器修改。
（5）PID13位字段，指示存储于分组有效负载中数据的类型。
PID值0x0000为程序关联表保留，而0x0001为条件访问表保留。
PID值0x0000～0x000F保留，0x1FFFF为空分组保留。
（6）传送加密控制2位字段，用来指示传送流分组有效负载的加密模式。
传送流分组首部包括适应字段，不应被加密。
在空分组时，该字段的值置为‘00’。
加密控制值如表2-2所示。
表2-2加密控制值
取值
描述
00
未加密
01
用户定义
10
用户定义
11
用户定义
（7）适配区域标识是一个可变长的域，提供基本比特流解码所需的同步及时序等功能，以及编辑节目所需的各种机制，语法定义在ISO/IEC13818-1中有详细描述。
（8）有效负载是来自PES分组、PSI部分，以及不在这些结构中的私有数据的连续字节，空分组的PID为0x1FFF。
该负载可以赋任何值。
本论文研究的系统中，有效负载的数据是私有数据，数据类型由PID标识。
（9）连续计数器4位字段，随着每一个具有相同PID的传送流分组而增加，当它达到最大值后又回复到0。
如果适应字段控制值为‘00’或‘10’，则不应增加。
在传送流中，复制的分组可能被做为两个连续的具有相同PID的传送分组送出。
复制的分组和原分组有着相同的连续计数器值，而适应字段控制值应为‘01’或‘11’。
除去程序参考时钟字段有效值（如果有的话）将被重新编码外，在复制的分组中，原分组中每一个字节都被拷贝。
在一个特定的传送流中那些具有相同PID的分组的连续计数器值是连续的，或者与前一个相同PID的分组差1时，或者在遇到“不增加”条件（适应控制字段值为‘00’或‘10’，或上面所描述的复制分组）时，及在‘非连续指示器’为‘1’时，连续计数器将不连续。
空分组的此字段无定义。
2.2硬件构架中各设备介绍
在我们这个实验系统中，采用的设备有：
计算机，蓝拓扑公司生产的蓝拓扑MPEG-2传输流数据发送卡，基于DVB-C的调制解调器，下面依次介绍各设备。
2.2.1发送卡介绍
蓝拓扑MPEG-2传输流数据发送卡是一种基于计算机内部的PCI插卡。
该类型的发送卡提供完备的API接口函数，是DVB设备理想的硬件开发平台。
该种发送卡可以将计算机中的MPEG-2传输流数据以指定的码率发送给各种数字视频设备。
输出接口为ASI异步串行口和SPI同步并行口，支持188、204字节包发送，并支持数据包格式之间的转换，ASI接口支持突发和连续两种模式，支持外部字节时钟输入/输出，它所提供应用程序接口（API函数），用户可以进行二次开发。
2.2.2调制解调器介绍
实验系统中所用到的QAM是一种基于DVB-C的正交幅度调制器。
如图2-4为我们我们这个课题所用到的数字调制器。
图2-4课题中所用到的数字调制器
下面对QAM知识作一些简要介绍。
正交幅度调制（QAM）是一种矢量调制，它将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号，然后将符号的I、Q分量（对应复平面的实部和虚部）采用幅度调制，分别对应调制在相互正交（时域正交）的两个载波（coswt和sinwt）上。
这样与幅度调制（AM）相比，其频谱利用率提高1倍。
QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率，目前QAM最高已达到1024QAM（1024个样点）。
样点数目越多，其传输效率越高，例如具有16个样点的16-QAM信号，每个样点表示一种矢量状态，16-QAM有16态，每4位二进制数规定了16态中的一态，16-QAM中规定了16种载波和相位的组合，16-QAM的每个符号和周期传送4比特。
QAM调制主要用在有线数字视频广播和宽带接入等通信系统方面。
QAM调制方式的多媒体高速宽带数据广播系统采用DVB-C有线数字视频广播标准，代表着数字化发展方向，有16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM之分，数字越大，频带利用率越高，但同时抗干扰能力也随之降低。
假设在一个8MHz的模拟频道内，设用64QAM的调制方式，调制效率为6bit/band，余弦滚降系数为0.15，则最大可传送的比特率为：
调制效率×模拟带宽÷（1＋余弦滚降系数）
＝6×8MHz÷1.15＝41.7Mbps（2-1）
这样，采用64QAM调制方式，可在传统的8MHz模拟频道带宽上传输约40Mbps数据流，可在一个标准PAL通道上传输4~8套数字电视节目，它的末端用户可以是计算机，也可以是带数字机顶盒的电视机。
QAM在安全授权方面比QPSK调制方式更可靠，完全能满足海量信息传输的需要，其传输速率更高，通道还可优化。
第3章UCL简介
3.1UCL的定义
目前普遍采用的方式是将信息空间视为“按地址定位”的空间，确切地说，是按信息“存储源地址”定位的空间。
如今在Internet上广泛上应用URL（UniformRessourceLocator：
统一资源定位器）就是如此，而不是真正的“资源定位”。
UCL（UniformCotentLocator）统一内容定位是网络信息资源描述结构。
UCL的目的是解决网络信息资源的发现、查找、识别、控制和管理问题。
UCL技术能够在信源制作阶段对资源内容按照预先设定的标准进行自动分类并贴上标签，用语言表达对内容的要求，建立以人为本的网络空间信息模型，通过筛选机制（用户访问某类信息的频度或用户的定制自动向用户提供相关的信息内容），从而改变用户查找网页或者文件的信息获取方式，实现个性化的服务，并极大地节省用户用于查找内容的时间。
在信息空间（cyberspace）里，每一份多媒体文件都是一个多维矢量。
矢量的模量（长度）是文件字段数，矢量的方向取决于对文件内容进行精细定位的一组代码，即UCL代码。
UCL代码对文件内容的类别、主题、出处、时段、作者、关键词、分类代码等作出多维度的标引。
设UCL的向量表示为：
U=（u1,u2,,,un） （3-1）
上式中u1，u2,,,un；n是UCL的分量数，一般与被描述对象、应用领域、传输方式、用户终端形式有关。
为了区分UCL的描述对象与应用领域，可以定义应用于某些特定领域的UCL.如用于描述Web信息资源的Uw，用于描述远程教育资源（Education）的Ue，用于描述数字视频（Video）的Uv。
可以看出，URL只是UCL的一个分量。
3.2UCL研究
为了解决现有WWW存在的信息共享模式的困境——信道拥塞，中国工程院院士、中国工程物理研究院研究员李幼平院士等专家提出了“统一内容定位（UCL：
UniformContentLocator）”思想，试图通过建立一套完整的数据广播元数据（元数据是“关于数据的数据”，它反映数据广播信息内容的概貌）规范，并据此实现信息内容表示的标准化。
结合其提出的“存数据于家中”的新型信息共享结构——“广存结构”（广存结构的技术基础是以存储技术为手段，增强数据广播），打造一个全新的公众媒体信息传播媒体——“第五传媒”。
在“第五传媒”中，用户之间没有共享冲突，原理上不存在带宽拥塞，支持用户数量的自由增长，同时也将极大的改善现有的人网交互界面。
从工程技术层面来看，UCL是信息内容的高阶信息的实例化，是关于信息的信息，是沟通编者（编者用它标引信息资源）与读者（用户用它表达阅读意向）之间的工具，是解决接收端数据信息的快速选择、信息过滤、智能代理和信息主动服务的基础。
UCL是“信息爆炸时代”的“绿色卫士”，把浪费人们精力无关的信息拒之门外，节省人的注意力资源。
从“广存结构”的全局动态运作来看，UCL是贯穿全系统的信息管理机制。
3.3UCL元数据规范框架
UCL是“描述内容的内容”，由代码和文字两部分组成，代码部分供计算机识别。
UCL标准框架，如表3-1所示。
表3-1UCL标准框架表
大类
行业标准
语言
ISO639-2
栏目
自定义
创作者
自定义
标题
自定义
出版者
自定义
关键词
★1
日期
W3C-DTF
简介
自定义
类型
DCMITypeVocabulary
来源
★2
格式
IMT
URL
扩充
自定义
PID
MPEG-2
★1：
《中国主题词分类表》，《汉语主题词表》，《中国图书馆分类法》（第四版）；
★2：
WWW上的统一资源识别（URL）。
第4章缩比实验开发平台及技术规范
4.1VisualC++6.0开发环境
VisualC++6.0是一种可视化、面向对象的Windows开发语言，它具有易使用、通用和开发效率高的特点。
随着微软公司对它不断的改进及计算机本身在性能上的提高，使得VisualC++6.0越来越适合于一般的应用程序开发。
AppWizard（应用程序向导）是VC重要的组成部分，它可以把复杂的任务分解成几个简单的步骤，并且逐步提醒用户应该做什么，帮助用户生成各种风格的应用程序框架，辅助生成应用程序框架源代码的一种特殊的向导。
由于AppWizard生成的框架已是一个完整的可以运行的程序，用户需要做的只是在这个基础上进行修改并添加新的功能，从而在很大程度上减轻了编程的工作量。
4.2MFC简介
MFC（Microsoft基本类库，MicrosoftFoundationClassLibrary）是微软公司对庞大的标准Win32API函数的封装，提供了图形环境下应用程序的框架及创建应用程序的组建，通过VC的Wizard功能简化了Windows应用程序的编写工作。
MFC库提供了大量的基类供程序员根据不同的应用环境进行扩充，允许在编程过程中自定义和扩展应用程序中的类，可以处理许多标准的Windows编程任务，比如创建窗口、处理消息、添加菜单和对话框等。
4.3线程介绍
一般来说,我们把正在计算机中执行的程序叫做"进程"（Process）,而不将其称为程序（Program）。
所谓"线程"（Thread）,是"进程"中
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