IPTV及其門(mén)戶(hù)平臺(tái)解決方案

陳大煒

（康佳集團(tuán)研究院，廣東 深圳 518053）

1 SC-UWB系統(tǒng)簡(jiǎn)介

通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電視技術(shù)，這信息社會(huì)三大技術(shù)的高度發(fā)展及相互滲透通過(guò)數(shù)字化技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，電子信息產(chǎn)業(yè)3C融合的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)也逐漸融為一體，這種融合不僅表現(xiàn)在技術(shù)、終端和網(wǎng)絡(luò)上，而且表現(xiàn)在業(yè)務(wù)、行業(yè)乃至使用文化等方面，IPTV就是在這種大背景下產(chǎn)生的。IPTV[1]也叫互聯(lián)網(wǎng)際協(xié)議電視（Internet Protocol TV）或者交互個(gè)人電視（Interactive Personal TV），是一種利用寬帶有線電視網(wǎng)，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等多種技術(shù)于一體，向家庭用戶(hù)提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式服務(wù)的嶄新技術(shù)。

目前，IPTV終端的實(shí)現(xiàn)主要分為兩種模式[2-3]：一是在有線電視網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，電視可以通過(guò)同軸電纜與有線電視服務(wù)商的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)；二是借助IP機(jī)頂盒與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)相連并接收電視信號(hào)。對(duì)于有線電視網(wǎng)絡(luò)而言，因國(guó)內(nèi)有線網(wǎng)絡(luò)雙向數(shù)字化程度還比較低，各地的有線網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有互聯(lián)互通，所以很難在有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下有效地提供全國(guó)性網(wǎng)絡(luò)電視增值服務(wù)。對(duì)于IP機(jī)頂盒方案而言，一方面不同的服務(wù)提供商所提供的服務(wù)內(nèi)容重疊且分散，網(wǎng)絡(luò)資源利用效率低，另一方面使用網(wǎng)絡(luò)功能必須購(gòu)買(mǎi)、安裝、設(shè)置配套的IP機(jī)頂盒，給用戶(hù)帶來(lái)諸多不便。針對(duì)這些問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種可以不通過(guò)機(jī)頂盒設(shè)備直接鏈接互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的IPTV終端及其門(mén)戶(hù)平臺(tái)解決方案。

2 解決方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)分為3部分，即Portal模塊，IP模塊和TV模塊。IP模塊可以登陸遠(yuǎn)程Portal平臺(tái)，經(jīng)過(guò)認(rèn)證后即可進(jìn)行信息瀏覽、影音下載、照片分享等服務(wù)，亦可從外掛USB存儲(chǔ)介質(zhì)獲取播放節(jié)目源，把節(jié)目解碼后通過(guò)YPbPr輸出TV平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)本地媒體文件的播放。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 IP模塊

IP模塊采用IP智能版植入TV內(nèi)方式，增加了TV的網(wǎng)絡(luò)功能，負(fù)責(zé)處理IP多媒體業(yè)務(wù)以及其他擴(kuò)展業(yè)務(wù)。其包括4個(gè)重要的子系統(tǒng)。

ARM子系統(tǒng)是系統(tǒng)的主要控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)其他設(shè)備的配置和控制，包括DSP子系統(tǒng)，VPSS子系統(tǒng)以及外設(shè)和外部存儲(chǔ)設(shè)備等。

TMS320DM644xDSP子系統(tǒng)，包括TI的標(biāo)準(zhǔn)TMS320C64x+Megamodule和幾個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)器（L1P，L1D，L2）。主要完成視頻和音頻的編碼和解碼功能，具體包括內(nèi)存映射、中斷、ARM-DSP集成、DSP子系統(tǒng)時(shí)鐘、啟動(dòng)和復(fù)位、電源管理等。

VPSS子系統(tǒng)包括1個(gè)輸入接口（VPFE）和1個(gè)輸出接口（VPBE）。輸入設(shè)備可以是圖像傳感器和視頻解碼器等。輸出接口用來(lái)接顯示設(shè)備，如標(biāo)清電視機(jī)、液晶顯示器、高清視頻編碼器等。OSD從內(nèi)存直接讀取顯示數(shù)據(jù)到VENC，然后和視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行迭加輸出。

TV子系統(tǒng)完成標(biāo)準(zhǔn)電視業(yè)務(wù)并提供協(xié)議模塊與IP模塊進(jìn)行通信。

2.2 Portal平臺(tái)

雖然IPTV可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)登陸瀏覽各種站點(diǎn)，但是目前的互聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)都是面向PC用戶(hù)創(chuàng)建的，用戶(hù)在電視上特別是數(shù)字平板電視上享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)時(shí)都會(huì)遇到各種網(wǎng)絡(luò)瀏覽和顯示問(wèn)題[4]。

為了更好地解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了通用的IPTV門(mén)戶(hù)（Portal）統(tǒng)一管理和接收終端服務(wù)請(qǐng)求，該門(mén)戶(hù)與IPTV服務(wù)通過(guò)服務(wù)索引建立映射關(guān)系，終端通過(guò)雙向網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)業(yè)務(wù)索引信息訪問(wèn)該門(mén)戶(hù)，并從中獲得相應(yīng)的服務(wù)，從而解決現(xiàn)有IPTV服務(wù)不統(tǒng)一、效果不一致等問(wèn)題。

上述IPTV門(mén)戶(hù)包括認(rèn)證服務(wù)單元、升級(jí)服務(wù)單元、管理服務(wù)單元、內(nèi)容適配單元、增值服務(wù)單元和計(jì)費(fèi)管理單元。認(rèn)證服務(wù)單元，用于對(duì)接入IPTV門(mén)戶(hù)的終端進(jìn)行身份合法性的認(rèn)證，并可對(duì)通過(guò)認(rèn)證的用戶(hù)提供個(gè)性化服務(wù)入口。升級(jí)服務(wù)單元，用于對(duì)IPTV終端軟件提供在線升級(jí)服務(wù)，便于新業(yè)務(wù)的推出和業(yè)務(wù)Bug修正。管理服務(wù)單元，用于對(duì)IPTV終端進(jìn)行遠(yuǎn)程管理維護(hù)，從而提升服務(wù)質(zhì)量和降低售后服務(wù)成本。內(nèi)容適配單元，用于將內(nèi)容提供方的內(nèi)容信息轉(zhuǎn)換成特定類(lèi)型終端能夠正確處理的格式，并對(duì)內(nèi)容作終端能力適配，過(guò)濾掉終端不能處理的內(nèi)容信息。增值服務(wù)單元，提供一個(gè)IPTV增值服務(wù)統(tǒng)一接口，便于增值服務(wù)的推出和一致性。計(jì)費(fèi)管理單元，通過(guò)計(jì)費(fèi)接口和所述增值服務(wù)單元相連接，根據(jù)具體的增值服務(wù)內(nèi)容，對(duì)認(rèn)證用戶(hù)進(jìn)行扣費(fèi)、充值管理。

IPTV終端通過(guò)IP模塊直接與雙向網(wǎng)絡(luò)Internet相鏈接，并登陸IPTV門(mén)戶(hù)，具體步驟為：首先，IPTV終端開(kāi)啟后將MAC地址和硬件流水號(hào)作為輸入數(shù)據(jù)按照HTTP Post+XML方式發(fā)送至IPTV門(mén)戶(hù)的認(rèn)證服務(wù)單元；然后，IPTV門(mén)戶(hù)的認(rèn)證服務(wù)單元根據(jù)接收到的XML信息與認(rèn)證數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢索，判斷登陸的IPTV終端是否為認(rèn)證終端；最后，如果判斷結(jié)果為認(rèn)證終端，則將包括EPG域名、升級(jí)服務(wù)器域名、管理服務(wù)器域名等在內(nèi)的輸出數(shù)據(jù)返回給該IPTV終端，如果判斷為非認(rèn)證終端，則拒絕其鏈接請(qǐng)求。

假設(shè)IPTV終端需要升級(jí)更新，具體步驟如下：首先，IPTV終端將當(dāng)前終端供應(yīng)商名稱(chēng)、網(wǎng)絡(luò)電視型號(hào)、電視機(jī)ID、IP地址、硬件版本號(hào)、軟件版本號(hào)、固件版本號(hào)等信息作為輸入數(shù)據(jù)按照HTTP Post+XML方式發(fā)送至IPTV門(mén)戶(hù)的升級(jí)服務(wù)單元；然后，門(mén)戶(hù)升級(jí)服務(wù)單元根據(jù)接收到的XML信息中的終端設(shè)備型號(hào)和當(dāng)前軟硬件版本號(hào)以及固件版本號(hào)，從升級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相應(yīng)的升級(jí)包信息；接著，門(mén)戶(hù)通過(guò)后臺(tái)程序?qū)⑸?jí)包數(shù)據(jù)發(fā)送至該IPTV終端；最后，下載完成后，IPTV終端將包括下載狀態(tài)、下載開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間在內(nèi)的下載結(jié)果返回給IPTV門(mén)戶(hù)的升級(jí)服務(wù)單元。

3 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了完成豐富的網(wǎng)絡(luò)功能，軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

如圖2所示，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最下層為基于TMS320-DM6443（簡(jiǎn)稱(chēng)DM6443）的硬件層及緊挨其上的啟動(dòng)引導(dǎo)、操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)及DM6443應(yīng)用程序接口庫(kù)。下面詳細(xì)介紹其中一些重要的子系統(tǒng)和模塊。

應(yīng)用層協(xié)議（AP）子系統(tǒng)為上層軟件提供應(yīng)用層的協(xié)議棧，上層應(yīng)用軟件將會(huì)應(yīng)用到PPPoE，DNS Client，DHCP Client，HTTP，NTP等協(xié)議棧。PPPoE 用于 IPTV 終端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入認(rèn)證；DNS Client為IPTV終端應(yīng)用軟件提供域名解析支持；DHCP協(xié)議用于IPTV終端對(duì)IP地址的動(dòng)態(tài)申請(qǐng)；HTTP協(xié)議用于與Portal的訪問(wèn)支持；NTP協(xié)議提供網(wǎng)絡(luò)時(shí)間校驗(yàn)支持。

操作系統(tǒng)適配（KOS）子系統(tǒng)位于底層操作系統(tǒng)之上，作為操作系統(tǒng)的適配層，為其他系統(tǒng)軟件模塊/子系統(tǒng)提供系統(tǒng)調(diào)用接口函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的編程接口函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)多操作系統(tǒng)的支持和軟件模塊的重用。上層的軟件模塊在進(jìn)行編程時(shí)必須使用由KOS提供的接口函數(shù)，包括但不限于時(shí)間與定時(shí)器操作、任務(wù)管理、內(nèi)存管理、標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出、信號(hào)量操作等。

設(shè)備適配層（DAL）子系統(tǒng)是對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)層進(jìn)行接口抽象，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件的硬件平臺(tái)無(wú)關(guān)性。需要進(jìn)行抽象的硬件接口包括Flash訪問(wèn)、E2PROM訪問(wèn)、Audio設(shè)備訪問(wèn)、Video設(shè)備訪問(wèn)和硬盤(pán)訪問(wèn)等。

Java虛擬機(jī)（JVM）子系統(tǒng)主要包括類(lèi)裝載器、運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)和執(zhí)行引擎。

輸入事件管理（IEM）子系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收TVC輸入的指令，包括遙控器和面板指令，對(duì)指令按鍵進(jìn)行映射，轉(zhuǎn)換為GUI事件消息，分發(fā)給上層GUI的焦點(diǎn)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)指令的二次分發(fā)。

TV通信（TVC）模塊提供用戶(hù)按鍵在TV子系統(tǒng)與IP模塊之間的一級(jí)分發(fā)，并完成IP模塊與TV子系統(tǒng)之間的通信。使用遙控器控制方式時(shí)，遙控指令由TV子系統(tǒng)遙控頭接收，通過(guò)RS-232對(duì)IP模塊進(jìn)行控制。

信息顯示接口（IDSP）模塊主要負(fù)責(zé)顯示播放控制的用戶(hù)界面圖標(biāo)、播放過(guò)程提示信息，以及控制事件的轉(zhuǎn)發(fā)等功能。

文件管理（FM）模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)本地和遠(yuǎn)程文件系統(tǒng)中媒體文件目錄樹(shù)的管理和維護(hù)。

終端代理（Agent Proxy）模塊主要為遠(yuǎn)程系統(tǒng)配置、消息通知等業(yè)務(wù)提供代理通道。

GUI主程序（GUIM）模塊主要對(duì)其他模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的消息進(jìn)行處理，提供對(duì)文件管理（FM）和配置管理等調(diào)用，通過(guò)其GUI客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)對(duì)媒體文件的瀏覽、媒體文件屬性的顯示以及系統(tǒng)設(shè)置等功能。

下載管理（DLM）子系統(tǒng)提供BT，F(xiàn)TP和HTTP這3種下載方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)下載任務(wù)的維護(hù)（添加、刪除等）和下載任務(wù)控制（暫停下載、繼續(xù)下載、總體限速等）功能。

媒體客戶(hù)端（MC）子系統(tǒng)為系統(tǒng)的核心模塊，主要完成本地視音頻、本地圖片、本地文本等播放以及提供媒體文件屬性查詢(xún)等功能。

瀏覽器（Browser）子系統(tǒng)可細(xì)分為Middleware和BrsAdapt兩部分，Middleware主要進(jìn)行HTML頁(yè)面瀏覽和Javascript解析。BrsAdapt實(shí)現(xiàn)對(duì)MiddleWare的封裝與屏蔽，處理Browser與系統(tǒng)中其他模塊之間的消息。

操作管理維護(hù)（DM）子系統(tǒng)以Web和Command Line兩種方式提供設(shè)備信息配置、調(diào)試診斷、設(shè)備升級(jí)、網(wǎng)絡(luò)接入等功能接口，同時(shí)OAM需要提供網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證、消息處理以及日志管理等接口。

最上層為應(yīng)用程序管理層（AM），負(fù)責(zé)啟動(dòng)、管理和控制系統(tǒng)內(nèi)的業(yè)務(wù)模塊，包括對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)的啟動(dòng)、暫停、激活、非激活以及異常檢測(cè)等。應(yīng)用管理器可以隨時(shí)啟動(dòng)和關(guān)閉某一個(gè)具體的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，控制多業(yè)務(wù)并存過(guò)程中信息的傳遞和維護(hù)。應(yīng)用程序管理器需要收集業(yè)務(wù)所占用的各項(xiàng)系統(tǒng)資源，如CPU占用率、內(nèi)存占用大小、是否為激活狀態(tài)等。

4 小結(jié)

給出了一種面向Internet的IPTV整體解決方案，可以在不借助機(jī)頂盒的條件下方便地登陸文中所述的IPTV門(mén)戶(hù)，享受各種基本服務(wù)和增值服務(wù)。該IPTV門(mén)戶(hù)能夠根據(jù)不用的用戶(hù)進(jìn)行個(gè)性化服務(wù)，更能依據(jù)不同的終端硬件配置對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)適配，在很大程度上提高了IPTV的應(yīng)用效果，更好地?cái)U(kuò)展了數(shù)字電視的功能。

[1] 王明偉.IPTV中關(guān)鍵技術(shù)的研究與分析[J].數(shù)據(jù)通信，2006（2）：36-39.

[2] 王瑞胡.有線數(shù)字電視機(jī)頂盒硬件系統(tǒng)及軟件體系結(jié)構(gòu)[J].中國(guó)有線電視，2006（2）：121-124.

[3] 謝衛(wèi)華，王永濱，基于中間件的IPTV機(jī)頂盒前端界面設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù)，2008，32（4）：45-49.

[4] 許曉軍，陸宏杰.淺析IPTV與有線數(shù)字互動(dòng)電視的技術(shù)特點(diǎn)[J].視聽(tīng)界（廣播電視技術(shù)），2008（6）：87-88.

陳大煒（1978-），博士，主要從事人機(jī)交互、系統(tǒng)分析與集成、可視化仿真和圖形圖像處理方面的研究。