ＩＰＴＶ終端與平臺標準化接口模型研究

摘要：IPTV產業近年來在全球發展迅速，是三重播放業務的典型代表。但是終端與平臺接口標準的缺乏成為制約IPTV發展的“瓶頸”。實現IPTV標準化的進程需要研究IPTV與廣播、通信及互聯網3種體制的關系。采用IPTV終端與三網的橫向接口模型，可以解決目前在業務整合階段標準化接口模型架構的問題；采用以橫向架構為基礎的縱向協議接口模型，可以確定協議接口標準化向全IP演進的方向；以標準協議接口為基礎，在IPTV中引入中間件的方式能夠有效降低應用開發的門檻。

關鍵詞：標準化；接口模型；整合；中間件

Abstract: With the rapid growth of the global IPTV industry in recent years， IPTV has become a representative of the Triple-Play services. However， lack of standards for the interface between the terminal and the platform has been the bottleneck of IPTV development. In order to realize IPTV standardization， the relationship between the IPTV system and the broadcast cable network， telecommunication network and Internet should be carefully researched. The horizontal interface model between the IPTV terminal and the three networks is a solution to architecture of the standard interface model at the current phase of service integration. On the basis of the horizontal interface architecture， a vertical protocol interface model is proposed to validate the development trend of IPTV protocol interface standardization towards the all-IP. Based on the standard protocol interfaces， introduction of middleware effectively lowers the threshold of IPTV application development.

Key words: standardization; interface model; integration; middleware

IPTV的業務特征在三重播放(Triple-play)業務中得到了完整體現。在三重播放業務中，終端把廣播、通信和互聯網業務作為一體呈現給用戶。三重播放涉及到廣播、通信和互聯網業務三大技術體制，要把3種原來有多處不相兼容的體制進行融合困難是顯而易見的，因此有必要對現有的技術進行深入研究。由于3種體制技術原先各自獨立，沒有統一的標準可以遵循，給IPTV業務的開展帶來了巨大的挑戰。IPTV終端與平臺之間由于沒有標準的接口模型框架可以遵循，導致不同的IPTV系統各自處于相對封閉的狀態，這種狀況導致IPTV的運營成本及運營風險增大，阻礙了IPTV產業的健康發展。

業務融合需要技術融合支持，而技術要融合必須對現有的技術進行有條件地剝離和削減。本文從廣播、通信、互聯網3種網絡業務融合的角度出發，展開相關研究，提出了橫向的業務能力接口模型，并由此導出縱向標準化協議接口模型，解決目前IPTV業務開展中遇到的問題。

1 IPTV終端與平臺標準化接口模型

IPTV業務的發展有其固有的過程。多業務融合的過程一定是沿著結合→整合→融合的路標進行。業務的結合是指業務功能的簡單疊加，體現在一個終端上，從用戶及技術兩個角度看業務都是互相獨立的；業務的整合是指通過統一的呈現的方式將多種獨立的業務體現在一個終端上，從用戶的角度看，業務是統一的，但從技術的角度看，多種業務還是互相獨立的；業務的融合階段是最終階段，在用戶和技術兩個角度看業務都是統一提供的。標準化接口模型就是為了解決目前IPTV業務融合發展過程中遇到的問題而提出。

1.1 橫向業務能力接口模型

IPTV業務的最終目標是將廣播、通信和互聯網業務進行融合，向用戶提供無縫的融合業務。從現階段看，IPTV業務雖然最終由終端通過統一的門戶提供給用戶，但是從技術發展階段上看三大技術體制還處于較為獨立的狀態，可以說目前IPTV正處于業務整合階段。

橫向業務能力接口模型針對目前IPTV發展所處的階段，提出了一種業務在終端融合，向不同的業務平臺進行業務請求使用的架構。模型如圖1所示。

圖1中，IPTV終端整合了多種業務功能模塊，從用戶的角度來看，終端向用戶提供統一的業務，但在技術實現上，可以由不同的業務平臺分別提供業務能力。隨著IPTV業務不斷發展，分類平臺的發展趨勢是作為一個多業務平臺統一集成。

1.2 縱向標準化協議接口模型

為了滿足橫向業務能力接口模型，IPTV終端需要具有相當的智能，為了實現3種業務，終端需要有條件地支持其涉及到的協議，這就是縱向標準化協議接口模型提出的原因。

根據大量的試驗數據和解決方案的比較，結合技術發展和三網融合的趨勢，可以得出結論，互聯網技術是縱向接口技術架構的基礎。互聯網協議對業務的支持還在不斷完善中，廣播業務已經有標準的互聯網協議支持其在IP網絡上實現，通信類業務的發展特別是基于互聯網協議——會話啟動協議(SIP)的視頻通信是未來通信的發展方向，互聯網業務原先就完全使用互聯網協議。縱向標準化協議接口模型如圖2所示。

處于最下層的是數據鏈路層(即二層)，在二層之上的是傳輸控制協議/網間協議(TCP/IP)，再向上由大量的互聯網應用協議組成，通過這些應用協議完成三大類業務的接口。從模型中可以看出三大類業務接口的承載協議都可以基于互聯網協議。

2 縱向標準化協議接口模型關鍵技術分析

縱向標準化協議接口模型是實現終端與平臺互聯互通的技術關鍵。標準化接口的關鍵是協議流程的標準化，統一的協議流程使得平臺可以兼容各類不同類型的終端，解決終端需要與平臺捆綁的難題。

2.1 流控制與廣播業務的實時流式媒體協議

IPTV系統中，基本音視頻業務控制接口主要完成媒體數據從服務器側以流方式傳輸到用戶端。一般視頻點播內容主要通過內容分發網絡(CDN)完成，即視頻數據通過內容分發網絡被復制到位于網絡邊緣的邊緣服務器中，然后通過流傳輸技術傳送到機頂盒，最終實現邊下載邊播放的功能。

流傳輸^[1]的內容包括數據包封裝格式、數據包傳輸格式、流傳輸的建立、用戶的暫停/快進/快退請求處理等，對應地，流傳輸技術包括流控制協議、文件打包格式、流傳輸協議等。在標準化接口中，本文采用目前廣泛使用的實時流式媒體協議(RTSP)作為控制協議。

RTSP^[2]是一個客戶機/服務器(C/S)多媒體節目協議，它可以控制流媒體數據在IP網絡上的發送，同時提供用于音頻和視頻流的視頻錄放(VCR)模式遠程控制功能，如停止、快進、快退和定位。同時RTSP又是一個應用層協議，用來與諸如實時傳送協議(RTP)、資源預留協議(RSVP)等更低層的協議一起，提供基于Internet的整套流化服務。

RTSP的接口采用控制關鍵字“方法”(Method)的方式，完成用戶的流控請求與響應，不同的Method代表了用戶的不同控制請求，如表1所示。

2.2 視頻通信與通信業務的會話啟動協議

SIP^[3]的開發目的是用來幫助提供跨越因特網的高級電話業務。因特網電話(IP電話)正在向一種正式的商業電話模式演進，SIP就是用來確保這種演進實現而需要的下一代網絡(NGN)系列協議中重要的一員^[4]。SIP是在簡單郵件傳送協議(SMTP)和超文本傳輸協議(HTTP)基礎之上建立起來的，被用來建立、改變和終止基于IP網絡的用戶間的呼叫。

SIP有兩種消息類型：請求(從客戶機發到服務器)、響應(從服務器發到客戶機)。

SIP請求消息包含3個元素：請求行、頭、消息體。

SIP響應消息包含3個元素：狀態行、頭、消息體。

請求行和頭域根據業務、地址和協議特征定義呼叫的本質，消息體獨立于SIP協議，并且可包含任何內容。

SIP定義了下述基本方法，如表2所示

IPTV中使用SIP作為視頻通信、即時通信等通信類業務的協議基礎，SIP本身也在不斷地擴展以適應未來通信業務的開展。

2.3 應用認證與互聯網業務的超文本傳輸協議

由于IPTV業務屬于電信級業務，需要可管理、可計費，并且向合法的用戶保證服務質量(QoS)。應用認證接口模塊在IPTV接口模型中是最重要的模塊，用戶在使用任何業務之前都需要先和平臺交互身份認證信息，也就是都需要使用應用認證接口模塊，只有合法的用戶才被允許使用IPTV業務。

在標準化的應用認證接口中，本文采用HTTP協議。HTTP協議是基于請求/響應方式(相當于客戶機/服務器)。一個客戶機與服務器建立連接后，發送一個請求給服務器，請求方式的格式為：統一資源標識符(URL)、協議版本號，后邊是多用途因特網郵件擴充協議(MIME)信息，包括請求修飾符、客戶機信息和可能的內容；服務器接到請求后，給予相應的響應信息，其格式為：一個狀態行，包括信息的協議版本號、一個成功或錯誤的代碼，后邊是MIME信息，包括服務器信息、實體信息和可能的內容。

在IPTV中，應用認證采用HTTP中認證(WWW-Authentication)的方式^[5]，即挑戰字(Challenge)交互。用戶將身份信息與業務請求發送給平臺，平臺返回隨機數挑戰字，終端使用與平臺共享的對稱密鑰加密挑戰字并發送給平臺，平臺驗證用戶身份，并向合法的用戶提供服務。

這種認證的方式結合了共享密鑰，有效地統一了所有業務的認證鑒權，具有傳輸高效、信息安全的特性。

大量的互聯網應用協議，如簡單對象訪問協議(SOAP)、超文本鏈接標記語言(HTML)及互聯網應用，如信息瀏覽等，都基于HTTP。

3 標準化接口模型與中間件的關系

傳統的數字電視系統提出了Java中間件概念^[6-7]，用以解決互聯互通的問題。目前也有很多IPTV的終端或平臺廠商提出了IPTV中間件的概念，認為中間件可以實現接口的互通。從本質上來說接口互通的基礎是標準化的協議流程，中間件僅是縱向標準化接口模型的一種實現手段。

3.1 IPTV中間件

IPTV系統中的中間件分兩類終端中間件和平臺中間件兩種。

終端中間件是隔離終端業務應用與底層操作系統及硬件的軟件抽象層，向下有針對不同操作系統和硬件的接口，向上可提供與操作系統無關的支持各種上層業務應用的應用程序接口(API)。中間件提供的程序接口定義了一個相對穩定的高層應用環境，屏蔽了底層硬件和系統軟件的差異。對終端應用軟件提供商來說，通過終端中間件可以快速開發部署新的應用。

平臺中間件是IPTV平臺和應用之間的通用服務。平臺中間件位于平臺硬件、操作系統和數據庫之上，應用程序之下。平臺中間件具有標準的程序接口和協議，使得應用服務能夠在異構平臺之間快速部署。

由于IPTV業務是基于網絡的業務，大量的中間件都與網絡協議有關，基本的業務流程或協議標準可以通過使用中間件API的方式封裝，達到方便應用商開發的目的，例如標準的流播放控制API、業務認證API、瀏覽器API等，但是對于中間件開發者而言，這些API的封裝必須是嚴格標準化的協議接口，否則通過中間件的方式來實現終端與平臺接口的互通將不可能實現。

3.2 接口標準化與中間件

中間件的提出是為了方便業務在異構平臺間的集成和快速部署，從應用開發者的角度來看，中間件向應用開發者提供標準的API集或完整的軟件開發工具包，使得開發人員在進行開發時無需關心底層的硬件平臺、操作系統及網絡架構。從中間件開發者的角度來看，開發者必須理解中間件需要封裝的協議，并且將這些協議劃分成多個邏輯單元，也就是不同的API。中間件與標準化接口功能模塊的關系如圖3所示。

中間件是接口協議實現的一種手段、一種表現方式，從標準化接口模型的角度來看，中間件規范了面向應用開發人員的接口，但是本質上說，只有當中間件本身封裝的內容符合標準接口模型所規定的協議流程，才能真正解決IPTV終端與平臺接口的標準化問題，實現互聯互通。

4 結束語

IPTV的標準化是一個長期的過程，接口模型也會隨著業務融合的階段不同發生變化。但是IPTV的標準化是否成功具有明確的界定，即產業界認可并遵守，具有延續性和發展性特征，最終具有形成商用產品市場的能力。IPTV產業需要整合廣播、通信和互聯網三大技術體制。從技術發展的角度看，三大技術體制最終將會走向全IP化的道路。互聯網協議目前已經拓展為可以支撐流媒體、通信和互聯網的協議，可以作為IPTV業務融合的基礎，是IPTV標準化接口協議模型的發展方向。中間件API封裝標準接口協議向應用開發者提供了較低的進入門檻，并且能夠適應不斷變化的用戶需求。相信在不久的將來，IPTV能夠實現真正意義上的業務融合，并基于下一代網絡向用戶提供三重播放業務。

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收稿日期：2006-03-15

作者簡介

嚴海寧，中國電信股份有限公司上海研究院總工程師，曾主持中國電信多項重大科研項目，長期從事通信網絡研究工作。

陳琰，上海交通大學畢業，碩士。中國電信股份有限公司上海研究院產品開發工程師，CCSA IPTV特別工作組終端與平臺接口組副組長，主要從事IPTV產品開發及標準化工作。

胡冰松，上海交通大學畢業，博士后。中國電信股份有限公司上海研究院高級工程師，CCSA IPTV特別工作組終端組副組長，主要從事IPTV產品管理及標準化工作。