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1 引言
手机电视是指通过移动通信网络或数字广播网络，以点对点或点对多点的传输方式，在具有操作系统和视频功能的智能手机上观看电视的服务。目前，手机电视业务的实现方式主要有三种。第一是基于移动网络实现，它是在移动蜂窝网络上，利用流媒体技术，传输多媒体音视频信号的技术。第二是基于卫星网络实现，它将数字视音频信号通过卫星进行广播，由便携终端实现移动接收。第三种是基于地面数字广播网实现，它将数字电视和移动电话技术整合，通过在手机终端上安装数字电视接收模块，使用户不经过移动通信网络就可以直接获得数字电视信号。我国广电总局是采用第二种方式，利用了我国自主研发的CMMB(对应于欧洲的DVB-H)系统。
市场研究公司IE Market Research(IEMR)最新发表的题为"2008年一季度移动预测：2007-2010年中国市场"的研究报告的要点包括：中国移动用户数量未来几年将继续快速增长。到2010年，中国手机用户数量将从2007年的5.40亿增长到7.38亿。现在中国手机用户超过5亿，手机电视市场潜力巨大。但是一个巨大的问题是目前众多的手机没有解码CMMB的功能，如何找到一个解决方案使这些手机或者其中相当一部分手机可以接收CMMB广播数据或视频信息成为CMMB推广的一个极具价值的课题。
《2007－2008年中国蓝牙手机及配件市场研究年度报告》中指出，2007年中国蓝牙手机市场继续保持快速增长，在整个手机市场中，蓝牙手机的市场份额已经接近35%。随着技术的发展和用户的需求，各大通讯设备制造商相继把蓝牙作为手机的一种标准配置，因此未来几年拥有蓝牙手机人群将高速增长。由此可见，中国的蓝牙手机数量非常巨大。要是可以利用现有蓝牙手机来达到收看电视的目的，这样可以不用大量更换终端就可以实现手机上收看CMMB平台播送的手机电视。要实现上述目的有两种解决方案：第一种是在蓝牙发射基站上增加CMMB接收模块（这种可以安装在公共场合例如机场、火车站等地方）；第二种是利用CMMB接收模块与蓝牙模块组成一个小型的像USB设备的转换网关（这种可以随身携带在使用者身上）。这二种方案实际上就是通过CMMB接收模块和蓝牙模块组成的CMMB/Bluetooth网关，利用现有蓝牙手机收看广播电视，图1为收看广播电视途径中接收终端的结构图。
图1接收终端的结构图
2 CMMB的研究
CMMB系统结构如图2所示：
图2? CMMB系统结构图
CMMB是英文China Mobile Multimedia Broadcasting （中国移动多媒体广播）的简称。它是国内自主研发的第一套面向手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑多种移动终端的系统，利用大功率S波段卫星信号覆盖全国，在地面增补转发器，同频、同时、同内容地转发卫星信号，以补点卫星信号覆盖盲区，同时用无线移动通信网络构建回传通道，组成单向广播和双向交互相结合的移动多媒体广播网络，支持25套电视节目和30套广播节目。CMMB目前是唯一被国家广电总局颁布为行业标准的自主知识产权移动多媒体广播标准。CMMB主要技术特点有：采用基于时隙的帧结构支持终端省电；采用OFDM调制技术支持移动接收和单频组网；采用LDPC编码和深度交织提高接收性能；采用信标实现快速同步；采用逻辑信道技术实现业务的灵活组合。在具体技术及业务上具有成本低、资费低；信号传输速度快；视频业务与数据业务丰富等特点，能为消费者提供价廉物美的手机电视服务并满足绝大部分消费者的需求。广电借助卫星通信,能极好地解决手机电视信号流畅的问题,加上广电旗下的电影,电视,广播载体,具有丰富的手机电视内容资源,控制着中国的传播载体,又是2008年奥运会的直播机构。
中国移动多媒体广播系统行业标准，规定了在广播业务频率范围内，移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制，该标准适用于30MHz到3000MHz频率范围内的广播业务频率，通过卫星和/或地面无线发射电视、广播、数据信息等多媒体信号的广播系统，可以实现全国漫游，传输技术采用STiMi技术。
CMMB广播信道帧结构如图3所示：CMMB传输帧长度为1秒，划分为40个时隙，每个时隙具有相同的结构，包括信标和53个OFDM符号，每个广播业务占用一个或几个时隙，利于时隙开关支持终端节电设计。信标包括发射机标识信号以及2个相同的同步信号。发射机标识信号是伪随机信号，用于标识不同发射机 ；同步信号为频带受限的伪随机信号，用于快速获取同步。每个时隙采用相同的结构：1个发射机标识信号：用于鉴别信号来源；2个同步信号：用于快速同步和辅助信道估计；53个OFDM符号：承载数据。
图3 广播信道帧结构图
3 蓝牙技术的简介
蓝牙是一个开放性的、短距离无线通信技术标准，它可以用于在较小的范围内通过无线连接的方式实现固定设备以及移动设备之间的网络互连，可以在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中，因此它特别适用于小型的移动通信设备。
蓝牙中的关键技术：（1）跳频技术。蓝牙的载频选用全球通用的2.4GHz ISM频段，由于2.4GHz的频段是对所有无线电系统都开放的频段，采用跳频扩频技术是避免干扰的一项有效措施。（2）微微网和分散网。蓝牙根据网络的概念提供点对点的无线连接。在任意一个有效通信范围内，所有设备的地位都是平等的。（3）安全性。蓝牙技术的无线传输特性使它非常容易受到攻击，因此安全机制在蓝牙技术中显得尤为重要。虽然蓝牙系统所采用的跳频技术已经提供了一定的安全保障，但是蓝牙系统仍然需要链路层和应用层的安全管理。（4）纠错技术。在蓝牙中定义了三种纠错机制：1/3码率FEC、2/3码率FEC和ARQ机制。在数据净载荷使用FEC的目的是降低重传的次数，然而在一些错误见地的环境，FEC将带来不必要的开销，降低系统的吞吐量。因此蓝牙定义了多种分组，以灵活地使用FEC。
4 CMMB/Bluetooth网关的设计
（1）CMMB/Bluetooth网关的硬件设计
CMMB/Bluetooth网关由于安装到人的身上或者在机场等公共场所，且用电池供电，要求其体积要小，因此电池的容量不可能很大。为达到这方面的要求，我们希望用一颗AAA电池完成此项工作。无线通讯需要电池提供足够大的电流，耗电量大，所以低功耗设计成为网关设计的重点和难点。CMMB模块部分我们采用创毅视讯公司的IF101芯片，蓝牙模块部分我们采用CSR公司的BC419143B芯片，此芯片符合最新的蓝牙3.0版本。两个芯片之间的通信通过RS232串口通信，其中BC419143B是这个系统中关键的部分，因为网关的管理程序可以写在BC419143B芯片当中。CMMB/Bluetooth网关的硬件框图如图4所示。
图4 CMMB/蓝牙网关的硬件结构框图
（2）CMMB/Bluetooth网关的软件设计
1）协议模型分析
CMMB/Bluetooth网关主要针对无线通信中两种不同标准之间的相互通信，蓝牙手机与CMMB/Bluetooth网关的数据交换遵从蓝牙局域网协议中DT（数据终端）与LAP（局域网访问点）的数据交换。蓝牙的射频、基带、LMP和L2CAP是OSI的第一、二层。蓝牙RFCOM是对GSM TS 07.10的蓝牙适配；蓝牙SDP是蓝牙服务发现协议。CMMB/Bluetooth管理层是蓝牙初始化、配置和连接管理期间使用执行过程的管理实体。
CMMB/Bluetooth网关数据包及传输格式。对发送到蓝牙手机的数据来说，在CMMB/Bluetooth网关它需经过以下处理：从CMMB设备接收到的数据→去掉物理层头的广播数据分组→去掉MAC层头的广播数据分组→去掉网络层头的广播数据分组→添加L2CAP头的蓝牙分组→添加物理层头的蓝牙分组。
数据处理。数据处理主要解决两个问题：分组处理和地址处理。
分组处理。蓝牙分组从物理层传输到L2CAP层完全遵循蓝牙协议规范的规定，对蓝牙分组而言，在L2CAP层，如果分组过大，则需要对分组进行分割和重组。要将来自一个网络的一个主机设备的应用程序的报文发送到另一个网络的另一个主机设备，网关中的协议转换功能单元（管理层）就要将报文进行封装和拆装。网关把它从发送方接收到的分组进行拆装，去掉数据首部，提取出有效的数据信息，再把该有效数据信息进行封装成目的方协议的分组格式，根据目的地址和接口把数据发送到目的接收方。蓝牙与CMMB分组格式的转换是：网关通过射频单元CMMB设备（蓝牙设备）接收到CMMB分组（蓝牙分组）对其进行拆装，去掉分组头和分组尾，提取出其中的有用信息（净载荷），再按照蓝牙分组格式进行封装，添加分组头和分组尾，通过射频单元发送给蓝牙手机。
地址处理。地址处理中，每一个与网关建立连接的蓝牙手机将与网关中的一个端口绑定在一起。这样，就可以通过网关的地址和端口号来唯一地标识该蓝牙手机。当蓝牙手机和CMMB接收模块交换信息时，网关就负责蓝牙通信协议和广播数据协议之间的转换工作。从而使蓝牙手机和CMMB接收模块透明地进行数据交换。地址映射可使用静态或动态映射两种方法。静态映射是创建一个表，将一个逻辑地址与物理地址关联起来，该表存储在每一个设备上。每当物理地址发生变化，这个表就必须更新，比较麻烦。动态映射是当设备知道两个地址（逻辑地址或物理地址）中的一个时，就可使用协议将另一个地址找出来。通常使用动态映射的两个协议来解析地址。
2）CMMB/Bluetooth网关主程序的功能
CMMB/Bluetooth网关主程序是CMMB/Bluetooth网络的极为重要的一个组成部分，网关程序的性能如何将对整个系统能否很好的满足网络需求产生决定性的影响，所以网关的程序设计工作比较复杂。在我们的系统中网关主要实现注册、服务发现、连接、数据收发和注销这几个功能。如图5所示：
图5 CMMB/Bluetooth网关主程序功能图
注册过程：当蓝牙手机进入CMMB/Bluetooth网络当中时，蓝牙手机必须向CMMB/Bluetooth网关进行注册登记和鉴权。
服务发现：当蓝牙手机加入到CMMB/Bluetooth网络中之后，它自己是作为客户机，而CMMB/Bluetooth网关作为服务器。通过服务发现协议（SDP），它搜索网络服务器（CMMB/Bluetooth网关）所能提供的服务及其属性。在本设计中，首要的目的是能够找到网络中的蓝牙手机，也就是通过CMMB/Bluetooth网关所提供的服务，使蓝牙手机能够发现CMMB/Bluetooth网关，反过来CMMB/Bluetooth网关也能找到蓝牙手机。
连接过程：连接过程是蓝牙手机和CMMB/Bluetooth网关之间的连接过程，蓝牙手机和蓝牙手机之间的连接遵循自己的规范。
数据收发：数据收发过程包括蓝牙手机数据收发过程和CMMB/Bluetooth网关中的串口的数据收发过程。使用CodeWarriorC/C＋＋集成开发环境。该部分程序的主要目的是将广播数据数据收集起来放置于CMMB/Bluetooth网关的数据缓冲池，并不断刷新发送到蓝牙手机。
注销过程：当手机要求离开CMMB/Bluetooth网络，则注销过程就产生。注销过程分为正常注销和非正常注销。非正常注销是指手机由于掉电或通讯距离超出其通信范围以及由于设备的非正常损坏所造成的注销。
5 结束语
目前，手机电视业务越来越受到消费者的欢迎，然而，要体验手机电视服务需要大面积的更换手机终端，这在一定程度上造成浪费，也会影响手机电视业务的推广。现在中国市场拥有大量的蓝牙手机， CMMB/Bluetooth网关的出现，就可以实现利用现有蓝牙手机收看CMMB平台播放的电视节目的愿望，可以看出CMMB/Bluetooth网关将对手机电视服务产生很大的推动作用，也会带来很好的经济效益，本文提出的方法将会有广阔的市场应用前景。
参考文献
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[6]国家广播电影电视总局．GY／T 220．2—2006，移动多媒体广播第二部分：复用[S]．2006．
作者简介：
金纯：(1966- ) 男，籍贯重庆，美国伊利诺伊大学计算机专业博士，重庆邮电大学教授，硕士研究生导师，研究方向：通信网。曾任美国微软资深软件工程师与项目主管，参与过 Oracle 、 SQL Server 、 Hotmail等大型项目并因在Hotmail项目中表现杰出获比尔·盖茨亲授奖牌，主持开发了国内第一套蓝牙开发平台、蓝牙网关、蓝牙通用无线接口模块、蓝牙耳机等系列产品，参与863项目：基于"蓝牙"技术的工业现场设备、监控网络及其关键技术研究，现有专著包括《蓝牙技术》、《802.11b无线局域网》、《无线网络安全》，现为重庆蓝牙无线技术研究所所长。
汤芳剑：(1985- )男，籍贯江西，重庆邮电大学通信与信息系统专业硕士研究生，研究方向个人通信。
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