廣電網(wǎng)多屏互動系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

鐘文超

【摘要】多屏互動是借助于廣域網(wǎng)中的XMPP即時通訊協(xié)議以及局域網(wǎng)中的mDNS組播域名系統(tǒng)將智能電視、平板電腦、智能手機的媒體資源整合到一起，而實現(xiàn)資源共享、同步不同屏幕的顯示內(nèi)容的一種智能高端技術。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術、電子信息技術的迅猛發(fā)展，智能電子設備的更新?lián)Q代速度驚人，社會各領域出于對商業(yè)宣傳用途的考慮，相繼引入了廣電網(wǎng)多屏互動系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過屏幕展示、數(shù)據(jù)通信中間件以及后臺管理三大模塊，使屏幕與屏幕之間建立了一種聯(lián)動關系，進而為廣大用戶提供了多角度、立體化的視覺體驗。

【關鍵詞】廣電網(wǎng);多屏互動系統(tǒng);設計;實現(xiàn)路徑

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.05.039

多屏互動系統(tǒng)基于一個功能完善的管理控制平臺，能夠同時對顯示屏、智能手機、PC端的內(nèi)容進行發(fā)布與管控。多年來，經(jīng)過廣大科研人員的不懈努力，我國自主研發(fā)的多屏互動系統(tǒng)也在國際市場站穩(wěn)腳跟，并逐步形成了特有的多屏互動系統(tǒng)數(shù)字品牌。

1. 多屏互動系統(tǒng)的概念

“多屏”，顧名思義，主要將一個整體式的大屏幕分割成為眾多的展示播放方式。多屏互動主要運用閃聯(lián)協(xié)議、Miracast等協(xié)議，借助于無線網(wǎng)絡這一中間傳輸介質(zhì)，基于各個不同的多媒體終端對圖片、視頻、音頻等內(nèi)容進行傳輸、展示和操控，進而實現(xiàn)在不同的平臺設備上能夠同時共享展示內(nèi)容的目的，使用戶能夠收到更加優(yōu)質(zhì)的視覺服務體驗。也可以通俗理解成為在移動手機客戶端播放的音視頻也可以同時在智能電視上播放，在平板電腦上面顯示圖片內(nèi)容也可以同時在智能電視共享。目前，多屏互動系統(tǒng)應用平臺也成為諸多企業(yè)拓展宣傳渠道，樹立良好對外形象的一個多功能應用平臺。

1.1 廣電網(wǎng)多屏互動系統(tǒng)的廣域網(wǎng)功能模塊

廣域網(wǎng)在多屏互動系統(tǒng)運行過程中，主要擔負著將網(wǎng)絡音頻、視頻等多媒體文件向智能電視端傳送的職責，比如將智能手機上的騰訊視頻、優(yōu)酷視頻內(nèi)容推送至智能電視端播放，這時，用戶可以在電視屏幕直接觀看到智能手機上面的視頻內(nèi)容。其中廣域網(wǎng)的功能模塊主要包括用戶注冊、用戶登錄、設備注冊、設備登錄以及用戶與設備綁定等。廣域網(wǎng)功能模塊如圖1所示。

1.2 廣電網(wǎng)多屏互動系統(tǒng)的局域網(wǎng)功能模塊

局域網(wǎng)主要針對android系統(tǒng)的智能手機、智能電視以及pad等專屬設備而言，是設備之間實現(xiàn)資源共享的一種傳輸網(wǎng)絡。當系統(tǒng)接入局域網(wǎng)后，這些設備之間便會建立一種連帶關系，比如智能手機能夠發(fā)現(xiàn)智能電視釋放出的信號，然后將智能手機中SD卡中多媒體資源設置為共享模式，如果在智能電視端訂閱了手機或者pad上面的資源，同屬于一個網(wǎng)段區(qū)間的智能電視就會發(fā)現(xiàn)這些資源，進而在電視端播放將這些多媒體資源播放出來。局域網(wǎng)功能模塊如圖2所示。

2. 廣電網(wǎng)多屏互動系統(tǒng)設計原理

2.1 前端屏幕展示系統(tǒng)設計

該系統(tǒng)主要承擔多媒體文件的展示播放功能，其中系統(tǒng)的運作流程主要包括獲取服務器地址、自動注冊、POLLING服務、屏幕亮度檢測、屏幕保護以及連接IOCP服務等。其中在獲取服務器地址環(huán)節(jié)，需要通過自架服務器來獲取總服務器的地址，比如多屏互動系統(tǒng)所在區(qū)域歸屬于哪一個服務器，手機將直接訪問該服務器地址，進而在手機保持常亮的狀態(tài)時完成服務器注冊流程，如果在注冊次數(shù)超過3次，依然顯示不成功的提示，則無需再注冊，因為系統(tǒng)可以在離線狀態(tài)下自動完成注冊。POLLING即終端設備定時詢問功能，資源主要包括智能手機當中時時更新的圖片、音視頻資源以及相關APP端的多媒體資源。亮度檢測功能是當手機端處于黑屏狀態(tài)時，系統(tǒng)將自動發(fā)生預警提示，以確保手機始終保持一種常亮狀態(tài)。屏幕保護功能是在無人操作與監(jiān)管的情況下，系統(tǒng)可以自動往復播放多媒體文件。IOCP即I/O完成端口，當這一端口功能啟動后，可以隨時發(fā)出資源更新預警，當系統(tǒng)接收到預警信號后可以自動切換至終端設備定時詢問功能，以保證獲取的多媒體資源能夠始終保持最新狀態(tài)。目前，多屏互動系統(tǒng)中的前端屏幕展示系統(tǒng)所面向的用戶，主要通過自有手機、pad、電腦等智能電子設備來安裝與系統(tǒng)運行參數(shù)相匹配的應用軟件，同時采取接入無線網(wǎng)絡的方式，來發(fā)布多媒體文件，這種方式操作便捷，而且可以滿足不同用戶群體的需求。

2.2 數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)設計

數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)的主要流程包括注冊、連接IOCP、訪問POLLING服務器以及修改配置文件，其中注冊功能是指當運行程序啟動以后，可以直接判斷注冊狀態(tài)，如果系統(tǒng)顯示成功注冊信息，則代表已經(jīng)與IOCP服務器連接成功，如果沒有接收到系統(tǒng)反饋信息，則需要重新注冊。當該系統(tǒng)連入IOCP以后，可以隨時對資源更新情況進行有效監(jiān)控，而且能夠及時發(fā)送系統(tǒng)更新的通知消息。訪問POLLING服務器主要是為了獲取更多的最新資源，當資源下載完畢，通過修改Mark=0的參數(shù)來對配置文件進行修改，同時，可以提醒程序員是否需要對現(xiàn)有資源進行更換。

2.3 后臺管理模塊設備

多屏互動系統(tǒng)的后臺管理模塊主要包括信息管理、素材管理、節(jié)目單管理、報表管理以及系統(tǒng)管理五大模塊。其中信息管理模塊的主要功能是對設備信息、設備類型以及組織機構進行管理。當操作人員登錄到系統(tǒng)界面，可以借助于頁面編輯功能對終端信息進行修改、刪除、添加、查詢等操作，需要查詢的信息包括終端設備號、組織結構、設備類型、手機類型、IP地址等，如果需要添加一些新的信息，可以點擊新增按鈕錄入所需的信息。如果在查詢過程中，發(fā)現(xiàn)某一類信息不正確，操作人員可以點擊修改按鈕對終端設備的相關參數(shù)進行修改。

素材管理中的頁面功能可以實現(xiàn)對素材類型的添加、刪除、修改操作，如果需要添加新的素材，操作人員可以點擊新增按鈕完成添加過程，如果發(fā)現(xiàn)選擇的素材類型有誤，可以點擊修改按鈕對相關信息進行修改操作。節(jié)目單管理中的頁面功能主要是對審核通過的素材進行發(fā)布操作，在顯示頁面上，能夠顯示出查詢按鈕以及相關的節(jié)目信息，而發(fā)布的節(jié)目內(nèi)容主要包括發(fā)布內(nèi)容、發(fā)布時間以及終端設備號等。當需要添加新節(jié)目時，操作人員可以點擊新增按鈕，對MIBS_Request_Publish進行操作。當需要修改節(jié)目單信息時，操作人員可以直接點擊修改按鈕，然后在彈出的修改界面中對表MIBS_Request_Publish進行操作。

廣電網(wǎng)多屏互動系統(tǒng)涉及到的報表包括設備報表、節(jié)目發(fā)布報表以及手機品牌報表等，其中設備報表包括設備使用狀態(tài)是否完好，設備故障類型等，通常以excel的文件格式導出。節(jié)目發(fā)布報表包括節(jié)目的發(fā)布時間、節(jié)目的具體內(nèi)容等信息，也是以excel的文件格式導出。手機品牌報表可以對各種品牌手機的型號、功能等信息進行匯總統(tǒng)計，然后利用excel文件導出。系統(tǒng)管理的功能模塊包括角色設置、用戶設置、權限設置、用戶登錄日志以及用戶操作日志。以權限設置模塊為例，該模塊中的頁面功能主要針對角色與頁面、角色與按鈕權限，然后對表MIBS_Relate_Group_Purview以及MIBS_Relate_Group_Btn進行操作。一般情況下，在顯示頁面上，主要體現(xiàn)權限名稱、權限描述、能否進入、按鈕權限等內(nèi)容，這些功能按鈕都可以頁面菜單上體現(xiàn)出來，操作人員只需要通過點擊功能按鈕便可以完成權限設置功能。

3.廣電網(wǎng)多屏互動系統(tǒng)的實現(xiàn)路徑

3.1 廣域網(wǎng)的實現(xiàn)路徑

在廣域網(wǎng)當中，多個不同需求的用戶可以通過XMPP（子集XML的協(xié)議）服務器實現(xiàn)互聯(lián)互通，某一個獨立的用戶也可以將XMPP服務器作為載體，與自己的專屬智能電子設備進行綁定操作，然后通過無線網(wǎng)絡，將設備接入到Internet，由此可以看出，用戶的綁定與體驗過程中完成依賴于XMPP服務器而實現(xiàn)。而中間過程所產(chǎn)生各種通信數(shù)據(jù)也以xml流的格式存儲在數(shù)據(jù)庫當中，并且流經(jīng)XMPP服務器，實現(xiàn)信息傳輸功能。該傳輸層的工作原理實際上是以TCP為介質(zhì)，通過三次握手而建立一種安全可靠的連接，進而保證系統(tǒng)能夠接收到正確的數(shù)據(jù)流。

3.2 局域網(wǎng)的實現(xiàn)路徑

與廣域網(wǎng)不同，在局域網(wǎng)內(nèi)，智能手機、pad、平板電腦與智能電視之間的相互連接與發(fā)現(xiàn)主要依靠于組播DNS服務器來實現(xiàn)，組播DNS主要采用5353端口，如果局域網(wǎng)內(nèi)部沒有DNS服務器時，就會出現(xiàn)該項組播信息。正是結合了組播DNS服務器的這一特點，在各個智能電子設備之間搭建一座信息互通橋梁，進而達到多屏互動播放的效果。另外，在局域網(wǎng)內(nèi)，智能設備之間的通信網(wǎng)絡完全依靠于套接字socket的方式而建立，為了達到最佳的通信質(zhì)量，通信傳輸層主要使用TCP即傳輸控制協(xié)議完成整個通信過程，TCP是面向連接的一種安全可靠，同時基于字節(jié)流的運輸層通信協(xié)議，在這一協(xié)議的支撐下，能夠保證收到較為理想的數(shù)據(jù)通信效果。

局域網(wǎng)內(nèi)的設備主要包括智能手機、平板電腦、智能電視等，其中，多屏互動系統(tǒng)的節(jié)目播放端接收到的多媒體資源特指智能手機以及平板電腦通過無線網(wǎng)絡而獲取的資源，最為常見的資源類型包括圖片資源、音頻資源以及視頻資源。由于這些資源被統(tǒng)一存儲在智能電子設備的SD卡中，因此，需要通過局域網(wǎng)資源共享的方式，將這些資源轉化為xml流的格式，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸通道，將這種格式的文件傳送至多屏互動系統(tǒng)的播放端，即智能電視當中，進而實現(xiàn)了各種多媒體文件的同時同步互動播放。

局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的智能共享設計流程是：智能電子設備信息初始化啟動局域網(wǎng)模塊、局域網(wǎng)功能啟動生效、用戶信息初始化、用戶注冊到服務器、用戶登陸成功、設備登陸、用戶與設備綁定成功、設備注冊、訂閱與接收，通過這一完整的循環(huán)流程，廣電網(wǎng)多屏互動系統(tǒng)才能為廣大用戶提供良好的視聽體驗。

4. 結語

目前，多屏互動系統(tǒng)的實際應用場景已被越來越多的用戶群體所關注，用戶只需要借助于智能手機端便可以觀賞到精彩紛呈的電影、電視劇或者視頻短片，然后可以利用廣域網(wǎng)將這種服務體驗分享給更多的人，這不僅豐富了人們的業(yè)余文化生活，同時，也推進了廣電網(wǎng)數(shù)字化時代的發(fā)展進程。雖然廣電網(wǎng)多屏互動系統(tǒng)只支持智能手機、pad、PC電腦端以及智能電視，應用平臺僅限于android平臺，但是，隨著數(shù)字技術的迅猛發(fā)展，廣電網(wǎng)多屏互動系統(tǒng)的應用場景必將得到進一步拓展，受眾群體數(shù)量也必將呈指數(shù)級上升趨勢。

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