IPTV及其門戶平臺解決方案

陳大煒

（康佳集團研究院，廣東 深圳 518053）

1 SC-UWB系統(tǒng)簡介

通信技術(shù)、計算機技術(shù)、電視技術(shù)，這信息社會三大技術(shù)的高度發(fā)展及相互滲透通過數(shù)字化技術(shù)得以實現(xiàn)，電子信息產(chǎn)業(yè)3C融合的趨勢越來越明顯。電信網(wǎng)、計算機網(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，電視可以通過同軸電纜與有線電視服務(wù)商的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互動；二是借助IP機頂盒與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)相連并接收電視信號。對于有線電視網(wǎng)絡(luò)而言，因國內(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性網(wǎng)絡(luò)電視增值服務(wù)。對于IP機頂盒方案而言，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)功能必須購買、安裝、設(shè)置配套的IP機頂盒，給用戶帶來諸多不便。針對這些問題，筆者設(shè)計并實現(xiàn)了一種可以不通過機頂盒設(shè)備直接鏈接互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的IPTV終端及其門戶平臺解決方案。

2 解決方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個系統(tǒng)分為3部分，即Portal模塊，IP模塊和TV模塊。IP模塊可以登陸遠程Portal平臺，經(jīng)過認證后即可進行信息瀏覽、影音下載、照片分享等服務(wù)，亦可從外掛USB存儲介質(zhì)獲取播放節(jié)目源，把節(jié)目解碼后通過YPbPr輸出TV平臺，實現(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，負責處理IP多媒體業(yè)務(wù)以及其他擴展業(yè)務(wù)。其包括4個重要的子系統(tǒng)。

ARM子系統(tǒng)是系統(tǒng)的主要控制系統(tǒng)，負責其他設(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)和外部存儲設(shè)備等。

TMS320DM644xDSP子系統(tǒng)，包括TI的標準TMS320C64x+Megamodule和幾個內(nèi)部存儲器（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)時鐘、啟動和復(fù)位、電源管理等。

VPSS子系統(tǒng)包括1個輸入接口（VPFE）和1個輸出接口（VPBE）。輸入設(shè)備可以是圖像傳感器和視頻解碼器等。輸出接口用來接顯示設(shè)備，如標清電視機、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)進行迭加輸出。

TV子系統(tǒng)完成標準電視業(yè)務(wù)并提供協(xié)議模塊與IP模塊進行通信。

2.2 Portal平臺

雖然IPTV可以通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)登陸瀏覽各種站點，但是目前的互聯(lián)網(wǎng)站點都是面向PC用戶創(chuàng)建的，用戶在電視上特別是數(shù)字平板電視上享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)時都會遇到各種網(wǎng)絡(luò)瀏覽和顯示問題[4]。

為了更好地解決上述問題，設(shè)計并實現(xiàn)了通用的IPTV門戶（Portal）統(tǒng)一管理和接收終端服務(wù)請求，該門戶與IPTV服務(wù)通過服務(wù)索引建立映射關(guān)系，終端通過雙向網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)業(yè)務(wù)索引信息訪問該門戶，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、效果不一致等問題。

上述IPTV門戶包括認證服務(wù)單元、升級服務(wù)單元、管理服務(wù)單元、內(nèi)容適配單元、增值服務(wù)單元和計費管理單元。認證服務(wù)單元，用于對接入IPTV門戶的終端進行身份合法性的認證，并可對通過認證的用戶提供個性化服務(wù)入口。升級服務(wù)單元，用于對IPTV終端軟件提供在線升級服務(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IPTV終端進行遠程管理維護，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)換成特定類型終端能夠正確處理的格式，并對內(nèi)容作終端能力適配，過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。計費管理單元，通過計費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，對認證用戶進行扣費、充值管理。

IPTV終端通過IP模塊直接與雙向網(wǎng)絡(luò)Internet相鏈接，并登陸IPTV門戶，具體步驟為：首先，IPTV終端開啟后將MAC地址和硬件流水號作為輸入數(shù)據(jù)按照HTTP Post+XML方式發(fā)送至IPTV門戶的認證服務(wù)單元；然后，IPTV門戶的認證服務(wù)單元根據(jù)接收到的XML信息與認證數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息進行檢索，判斷登陸的IPTV終端是否為認證終端；最后，如果判斷結(jié)果為認證終端，則將包括EPG域名、升級服務(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，如果判斷為非認證終端，則拒絕其鏈接請求。

假設(shè)IPTV終端需要升級更新，具體步驟如下：首先，IPTV終端將當前終端供應(yīng)商名稱、網(wǎng)絡(luò)電視型號、電視機ID、IP地址、硬件版本號、軟件版本號、固件版本號等信息作為輸入數(shù)據(jù)按照HTTP Post+XML方式發(fā)送至IPTV門戶的升級服務(wù)單元；然后，門戶升級服務(wù)單元根據(jù)接收到的XML信息中的終端設(shè)備型號和當前軟硬件版本號以及固件版本號，從升級數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)的升級包信息；接著，門戶通過后臺程序?qū)⑸壈鼣?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)、下載開始和結(jié)束時間在內(nèi)的下載結(jié)果返回給IPTV門戶的升級服務(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)計如圖2所示。

如圖2所示，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最下層為基于TMS320-DM6443（簡稱DM6443）的硬件層及緊挨其上的啟動引導(dǎo)、操作系統(tǒng)、驅(qū)動及DM6443應(yīng)用程序接口庫。下面詳細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)用軟件將會應(yīng)用到PPPoE，DNS Client，DHCP Client，HTTP，NTP等協(xié)議棧。PPPoE 用于 IPTV 終端進行網(wǎng)絡(luò)接入認證；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IP地址的動態(tài)申請；HTTP協(xié)議用于與Portal的訪問支持；NTP協(xié)議提供網(wǎng)絡(luò)時間校驗支持。

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)和標準的編程接口函數(shù)，以實現(xiàn)對多操作系統(tǒng)的支持和軟件模塊的重用。上層的軟件模塊在進行編程時必須使用由KOS提供的接口函數(shù)，包括但不限于時間與定時器操作、任務(wù)管理、內(nèi)存管理、標準輸入輸出、信號量操作等。

設(shè)備適配層（DAL）子系統(tǒng)是對設(shè)備驅(qū)動層進行接口抽象，以實現(xiàn)應(yīng)用軟件的硬件平臺無關(guān)性。需要進行抽象的硬件接口包括Flash訪問、E2PROM訪問、Audio設(shè)備訪問、Video設(shè)備訪問和硬盤訪問等。

Java虛擬機（JVM）子系統(tǒng)主要包括類裝載器、運行時數(shù)據(jù)區(qū)和執(zhí)行引擎。

輸入事件管理（IEM）子系統(tǒng)負責接收TVC輸入的指令，包括遙控器和面板指令，對指令按鍵進行映射，轉(zhuǎn)換為GUI事件消息，分發(fā)給上層GUI的焦點模塊，實現(xiàn)對指令的二次分發(fā)。

TV通信（TVC）模塊提供用戶按鍵在TV子系統(tǒng)與IP模塊之間的一級分發(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，遙控指令由TV子系統(tǒng)遙控頭接收，通過RS-232對IP模塊進行控制。

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

文件管理（FM）模塊實現(xiàn)對本地和遠程文件系統(tǒng)中媒體文件目錄樹的管理和維護。

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

GUI主程序（GUIM）模塊主要對其他模塊發(fā)送過來的消息進行處理，提供對文件管理（FM）和配置管理等調(diào)用，通過其GUI客戶端實現(xiàn)對媒體文件的瀏覽、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，實現(xiàn)對下載任務(wù)的維護（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等功能。

瀏覽器（Browser）子系統(tǒng)可細分為Middleware和BrsAdapt兩部分，Middleware主要進行HTML頁面瀏覽和Javascript解析。BrsAdapt實現(xiàn)對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（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、網(wǎng)絡(luò)接入等功能接口，同時OAM需要提供網(wǎng)絡(luò)認證、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），負責啟動、管理和控制系統(tǒng)內(nèi)的業(yè)務(wù)模塊，包括對各個業(yè)務(wù)的啟動、暫停、激活、非激活以及異常檢測等。應(yīng)用管理器可以隨時啟動和關(guān)閉某一個具體的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，控制多業(yè)務(wù)并存過程中信息的傳遞和維護。應(yīng)用程序管理器需要收集業(yè)務(wù)所占用的各項系統(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，可以在不借助機頂盒的條件下方便地登陸文中所述的IPTV門戶，享受各種基本服務(wù)和增值服務(wù)。該IPTV門戶能夠根據(jù)不用的用戶進行個性化服務(wù)，更能依據(jù)不同的終端硬件配置對網(wǎng)絡(luò)信息內(nèi)容進行自動適配，在很大程度上提高了IPTV的應(yīng)用效果，更好地擴展了數(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)字電視機頂盒硬件系統(tǒng)及軟件體系結(jié)構(gòu)[J].中國有線電視，2006（2）：121-124.

[3] 謝衛(wèi)華，王永濱，基于中間件的IPTV機頂盒前端界面設(shè)計[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)字互動電視的技術(shù)特點[J].視聽界（廣播電視技術(shù)），2008（6）：87-88.

陳大煒（1978-），博士，主要從事人機交互、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。