一种有线数字电视机顶盒远程唤醒实现方法

刘春江 郭沛宇 李晓鸣

（国家新闻出版广电总局广播科学研究院，北京，100866）

【摘要】基于数字电视尤其是有线数字电视进行应急广播的相关技术获得很大进展，其技术实现模式和系统也日益受到相关科研和应用部门的重视，但目前大多数电视机顶盒日常待机时调谐器和解调解码等模块都处于待机甚至断电状态，无法响应前端系统发出的远程唤醒信号，从而无法启动应急广播相关流程，提出了一种低成本低功耗的有线数字电视机顶盒的远程二次唤醒实现方法，很好的解决了作为应急广播终端的电视机顶盒远程唤醒和启动的问题。【关键词】应急广播 有线数字电视机顶盒 低成本低功耗 二次远程唤醒

1.引言

应急广播关系到人民群众的生命安全，必须确保应急广播信息快速的、准确无误的传递到人民群众当中， 如何全天候、全时段地将应急广播系统发布的应急预警信息及时地向受众进行展示，是应急预警信息发布过程中的重要一环。有线数字电视已经覆盖了90%以上的城市家庭，是人们获得信息的最主要途径,是应急广播的主要途径之一(1)。经过多年的针对性研究和技术积累，目前已经有多种基于数字电视尤其是有线数字电视进行应急广播的实现方式和技术模式(2)~（5），但是考虑到节能降耗等方面的问题，大多数有线数字电视机顶盒处于待机状态时，其Tuner、解调模块和核心处理器芯片均处于待机甚至是切断供电的状态，将无法响应来自前端系统发出的远程唤醒信号从而启动应急广播相关的处理流程，因此，如何以较低的成本尽量少改动甚至不改动机顶盒的硬件结构并且只增加极少量功耗的情况下，实现对数字电视机顶盒的远程唤醒功能，是基于有线数字电视进行应急广播研究中必须要解决的一个重要技术难题。

2 “真待机”与“假待机”

有线数字电视机顶盒的待机工作状态有“真待机”与“假待机”两种，"假待机"指的是机顶盒待机时，主芯片运行于比较节能的工作状态，机顶盒的调谐器模块（Tuner）和主芯片内解复用模块还是处于通电可以工作的状态。此时，前端系统发来的信息，经机顶盒内部的调谐器解调成TS流，机顶盒的主处理器还处于运行状态，因此 TS流仍可以被 CPU解复用，并分析出TS流中的应急广播信息内容，这样在需要唤醒机顶盒或要求机顶盒做指定性动作时，直接在TS流的应急广播表中添加指令和描述信息就可以了。"假待机"状态的远程唤醒技术实现简单，是当前所有机顶盒厂家都能支持的方式，也是当前很多文章中谈到的待机状态终端远程唤醒的实现方式，前端系统和终端设备在硬件上都无需做任何改动，只需要升级软件程序添加应急广播信息解析功能即可，但此时机顶盒还是处于比较高的功耗状态，与时下节能减排的要求不符。“真待机”工作状态指的是通过使用单片机将机顶盒的CPU和调谐器等大多数模块的供电切断或使其全部处于待机状态，此时整个机顶盒的待机功耗一般小于2W或者1W,系统中最少可只保留单片机和红外接收器工作。"真待机"时，由于机顶盒的主处理器，或主处理器内的相关模块，如解复用模块，是处于非工作状态的，因此机顶盒就不能解析 TS流中的内容信息，这样机顶盒就不能接收到前端发来的唤醒信息，无法响应前端系统发出的远程唤醒信号，从而无法启动应急广播工作流程，发挥应急广播终端的相关作用。

3.二次远程唤醒实现方法

经与调谐器生产厂家和有线数字电视机顶盒生产厂家多次交流讨论，并经过针对性调查研究，提出一种二次唤醒的技术实现方式，初次唤醒是将机顶盒的调谐器和解调解码模块等由断电或待机状态唤醒至工作状态；第二次唤醒是由处于工作状态的机顶盒各模块进行解复用和解析TS流等工作，通过判断TS流中是否携带有需要本机顶盒终端进行相应的应急广播指令和内容最终实现应急广播所需各种功能。有线数字电视机顶盒的基本结构如图1所示：

图1 机顶盒前端部分结构示意图

其中的单片机MCU用于响应遥控器的红外操作指令以及协调其他各部分的工作等，即使机顶盒待机时，MCU也一直处于工作状态，其功耗大约在100~200mw，机顶盒待机时，MCU直接切断tuner部分的供电或者是将Tuner置于standby工作状态，核心处理器和解调部分（有的机顶盒方案解调部分也由核心处理器完成）处于待机状态。Tuner部分正常工作时的功耗大约为800mw~1W，从恢复供电到完成锁频并将射频信号转换为中频大约需要250ms，由于机顶盒核心处理器的启动时间远远不止这个时间，所以这个延迟对于机顶盒的使用是没有影响的。初次唤醒的方法为定时启动调谐器，读取并判断特定频点信号的信号接收强度RSSI，通过RSSI值的取值范围判断前端系统是否通过该特定频点发出远程唤醒信号。比如由MCU自行计时，每隔十秒启动调谐器一次，启动调谐器后，锁定特定频点检测是否有信号，因为有无信号其RSSI值是不同的，由MCU获取RSSI的数值，若在400ms时间（Tuner从恢复供电或从standby状态到正常工作的时间只需要250ms左右）段内，读取的RSSI值表明没有远程唤醒指令，则将调谐器恢复至standby状态，重新进入下一个十秒的等待时间；若读取的RSSI值表明有远程唤醒信号，则启动解调部分和解复用解码核心处理器等模块开始工作，完成初次唤醒，进入到第二次唤醒状态，由核心处理器进行解复用和解析TS流，判断TS流中是否有应急广播指令和应急广播内容，进而解析应急广播表，并显示应急广播表中的应急消息数据内容，或根据需要切换至应急广播详情频道，从而完整的实现从终端远程唤醒到播出应急消息的全部相关工作。其工作流程如图2所示：

图2 “真待机”状态机顶盒应急广播工作流程示意图

4.优点分析及结论

采用上述二次远程唤醒机制，若每隔10秒启动一次解调器，利用400ms时间读取RSSI值进行前端是否发出远程唤醒信号的话，则有线数字电视机顶盒终端只在原来待机功耗的基础上增加了800/25 < 40mw 的功耗，其最大的优点在于不需要对机顶盒硬件结构和电路做改动，主要是通过修改软件程序实现远程唤醒和应急广播功能。同时，由于有线数字机顶盒的调谐器锁频范围通常超过有线数字电视机顶盒的日常使用频点频率，因此可以选择一个低于有线数字电视频点但高于调谐器锁频下限的空闲频点，作为发送应急广播初次远程唤醒信号的工作频点，不会占用有线数字电视的频点资源，也容易为有线数字电视运营商所接收和采用，与其他 “真待机”状态下的终端远程唤醒机制，具有低成本低功耗易普及使用的优点。基于本文提出的二次远程唤醒技术实现机制，有线数字电视机顶盒厂家已完成样机产品的试制开发工作，通过搭建测试实验环境，开发前端应急广播功能软件，利用节目播发频点和唤醒频点进行了一系列实验测试，实验测试结果如下表所示。

表1 二次唤醒实验测试结果表

序号	节目频点	唤醒信号频点	测试方法及条件	测试结果
1	610Mhz	100Mhz	节目频点不加应急广播表唤醒频点不加信号	Tuner每隔10S启动，解码器未启动，0.5S左右恢复待机；
2	610Mhz	100Mhz	节目频点不加应急广播表唤醒频点加入信号	Tuner隔10S启动，随后解码器启动，15S左右恢复待机；
3	610Mhz	100Mhz	节目频点加入应急广播表唤醒频点加入信号	Tuner隔10S启动，随后解码器启动，15S左后后播出应急广播音频。
4	490Mhz	80Mhz	节目频点不加应急广播表唤醒频点不加信号	Tuner每隔10S启动，解码器未启动，0.5S左右恢复待机；
5	490Mhz	80Mhz	节目频点不加应急广播表唤醒频点加入信号	Tuner隔10S启动，随后解码器启动，20S左右恢复待机；
6	490Mhz	80Mhz	节目频点加入应急广播表唤醒频点加入信号	Tuner隔10S启动，随后解码器启动，15S左后后播出应急广播音频。

通过实验测试，实现了预期的远程唤醒和应急广播相关功能，获得非常好的应用测试效果，具备较大的应用推广价值，不失为解决有线数字电视机顶盒“真待机”状态下远程唤醒技术难题的一种优秀实现方法和解决方案。 参考文献：[1] 赵舒，宋亮亮，基于数字电视广播业务的应急广播实现方案（J）.有线电视技术，2012，（12）：31-36。[2]佘新平，基于有线数字电视终端的应急广播系统探讨（J）.电视技术，2013，37（22）：40-42。[3]虞捷，杨淑江，应急广播预警系统在数字电视中的应用与实现（J）.中国有线电视，2012,（11）：1291-1293。[4]李小雨，陈德林，饶丰， 数字电视系统中紧急广播插入方法研究（J）.广播与电视技术，2011，（12）：31-33。[5]李玉环，王天瑜，紧急广播应用示范中通过有线数字电视网发布紧急广播消息的技术实现方式探讨（J）.卫星与网络，2012（12）：41-43。 编辑：中国新闻技术工作者联合会