孫 彤，張慧鵬，周叢竹

（江蘇省廣電有線信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司蘇州分公司，江蘇 蘇州 215006）

為了適應(yīng)三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)的發(fā)展要求，為了服務(wù)政府、服務(wù)社會(huì)以推進(jìn)江蘇有線蘇州分公司互動(dòng)業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)發(fā)展，利用高清雙向機(jī)頂盒推廣的契機(jī)，以用戶需求和業(yè)務(wù)創(chuàng)新為紐帶，進(jìn)行數(shù)字電視中間件項(xiàng)目實(shí)施。根據(jù)省公司統(tǒng)一安排，蘇州分公司采用天栢公司提供的中間件系統(tǒng)進(jìn)行本地應(yīng)用開發(fā)。

1 中間件系統(tǒng)構(gòu)架

1.1 系統(tǒng)組成

中間件是數(shù)字電視業(yè)務(wù)系統(tǒng)的一個(gè)重要軟件平臺(tái)，提供了數(shù)字電視交互增值業(yè)務(wù)應(yīng)用的運(yùn)行環(huán)境，包括了對(duì)數(shù)字電視及三網(wǎng)融合新業(yè)務(wù)的內(nèi)容格式和傳輸協(xié)議的支持[1-3]。

數(shù)字電視中間件平臺(tái)包括業(yè)務(wù)前端部分和終端部分，前端部分是指統(tǒng)一業(yè)務(wù)接入管理平臺(tái)，可以統(tǒng)一管理和發(fā)布多種多樣的業(yè)務(wù)內(nèi)容，如圖文類業(yè)務(wù)、視頻類業(yè)務(wù)、Java類業(yè)務(wù)等；終端部分是指位于數(shù)字電視機(jī)頂盒內(nèi)部實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間的軟件系統(tǒng)，采用Java與瀏覽器雙引擎技術(shù)，屏蔽了機(jī)頂盒硬件的差異性，為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一的應(yīng)用編程接口。

1.2 中間件前端系統(tǒng)

1.2.1 前端系統(tǒng)構(gòu)架

中間件系統(tǒng)作為一個(gè)增值業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐平臺(tái)，可支持業(yè)務(wù)應(yīng)用的精彩及分層次表達(dá)形式，是一個(gè)端到端的解決方案，中間件前端系統(tǒng)為統(tǒng)一業(yè)務(wù)接入管理系統(tǒng)，整體系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

前端系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單描述如下:

1）服務(wù)管理

服務(wù)管理部分包含管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、換膚服務(wù)器，是前端系統(tǒng)的核心，完成對(duì)所有應(yīng)用資源的統(tǒng)一管理，幫助運(yùn)營(yíng)商整合、管理、保存資源，完成應(yīng)用的添加、升級(jí)、審核、發(fā)布、刪除等。

2）雙向應(yīng)用下載

雙向應(yīng)用下載部分包含Web服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡，雙向機(jī)頂盒通過UDP協(xié)議發(fā)出請(qǐng)求給Web服務(wù)器，Web服務(wù)器使用UDP協(xié)議發(fā)送對(duì)應(yīng)的可下載應(yīng)用清單及應(yīng)用。

3）單向應(yīng)用下載

單向應(yīng)用下載部分包含ADAP服務(wù)器、數(shù)據(jù)發(fā)送服務(wù)器，ADAP服務(wù)器將清單版本號(hào)文件（ALVT）、清單列表文件和應(yīng)用壓縮包文件上傳到數(shù)據(jù)發(fā)送服務(wù)器上，數(shù)據(jù)發(fā)送服務(wù)器將生成的應(yīng)用清單及應(yīng)用以數(shù)據(jù)廣播方式發(fā)送。

4）前端系統(tǒng)接口

包含第三方業(yè)務(wù)接口服務(wù)器，支持省平臺(tái)接口、EPG系統(tǒng)接口、BOSS系統(tǒng)接口、業(yè)務(wù)接口、單向網(wǎng)絡(luò)接口和雙向網(wǎng)絡(luò)接口。

1.2.2 系統(tǒng)功能

前端系統(tǒng)的主要功能如表1所示。

表1 前端系統(tǒng)功能表

1.3 中間件終端系統(tǒng)

1.3.1 機(jī)頂盒軟件架構(gòu)

數(shù)字電視機(jī)頂盒軟件是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，包括硬件驅(qū)動(dòng)、中間件系統(tǒng)平臺(tái)以及應(yīng)用程序系統(tǒng)，圖2描述了機(jī)頂盒軟件系統(tǒng)架構(gòu)。

機(jī)頂盒軟件系統(tǒng)從下到上可分為3層:硬件資源和驅(qū)動(dòng)層；中間件系統(tǒng)軟件層；應(yīng)用程序?qū)印?/p>

1.3.2 中間件終端組成

中間件終端系統(tǒng)為上層應(yīng)用程序提供了一個(gè)抽象層，從而隔離了應(yīng)用程序和硬件平臺(tái)，使應(yīng)用程序的開發(fā)不依賴于硬件平臺(tái)的差異化，從而實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序的可移植性和跨平臺(tái)性。

蘇州中間件是一個(gè)融合了Java引擎、瀏覽器引擎、應(yīng)用管理器以及硬件適配層軟件的中間件，在系統(tǒng)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境、應(yīng)用管理、傳輸協(xié)議、內(nèi)容格式、應(yīng)用信令、安全性等方面提供了支持，圖3表示了中間件的主要模塊構(gòu)成。

1.3.3 機(jī)頂盒移植情況

蘇州中間件終端方案對(duì)機(jī)頂盒平臺(tái)的基本要求如表2所示。

表2 終端平臺(tái)配置需求表

蘇州中間件已完成對(duì)ST7162、ST7105、海思3716C等主流高清芯片方案的移植，基本滿足目前高清終端業(yè)務(wù)部署的技術(shù)要求。

2 主要技術(shù)

2.1 主選單更新

1）主選單更新流程

主選單更新是指無須通過機(jī)頂盒升級(jí)，實(shí)現(xiàn)主選單界面或者主選單一級(jí)、二級(jí)應(yīng)用鏈接的增加、刪除、更改等功能。通過主選單更新，運(yùn)營(yíng)商在發(fā)布一款新的應(yīng)用時(shí)，無須機(jī)頂盒軟件升級(jí)即可實(shí)現(xiàn)，大大降低了軟件升級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)。主選單更新的核心是應(yīng)用列表的更新，支持單向和雙向兩種方式，采用雙向優(yōu)先的方式，機(jī)頂盒開機(jī)啟動(dòng)判斷雙向網(wǎng)絡(luò)是否開通，若開通則進(jìn)入雙向應(yīng)用更新流程；若未開通則進(jìn)入單向應(yīng)用更新流程。為提高機(jī)頂盒開機(jī)速度，流程步驟如下:

（1）開機(jī)檢測(cè)應(yīng)用列表版本號(hào)（單向則直接判斷是否需要更新）；

（2）應(yīng)用列表更新，同時(shí)顯示原主選單界面或應(yīng)用；

（3）下載并存儲(chǔ)需更新的主選單界面或應(yīng)用，然后進(jìn)行更新操作；

（4）重新開機(jī)后即顯示更新后的主選單。

2）兩種更新方式

中間件可通過應(yīng)用管理器配置開機(jī)主選單啟動(dòng)模式，即Java展示方式還是網(wǎng)頁展示方式。前者的特點(diǎn)是大量的Java標(biāo)準(zhǔn)圖形控件提供了豐富的想象和動(dòng)態(tài)效果，缺點(diǎn)主要在于Java的編程語言相對(duì)復(fù)雜，界面開發(fā)對(duì)編程技術(shù)要求較高；后者的特點(diǎn)是開發(fā)、更新比較便捷，內(nèi)容信息量充實(shí)，但頁面動(dòng)態(tài)風(fēng)格相對(duì)單調(diào)。

兩種主選單風(fēng)格對(duì)比如圖4所示。

2.2 換膚業(yè)務(wù)

換膚就是更換機(jī)頂盒的用戶操作界面，屬于中間件的個(gè)性化應(yīng)用，可為用戶提供多套機(jī)頂盒界面，用戶根據(jù)個(gè)人喜好選擇自己喜歡的一套界面，下載并保存到機(jī)頂盒中。目前換膚功能支持機(jī)頂盒全部操作界面的更換和部分操作界面的更換。

換膚是對(duì)中間件之上的操作應(yīng)用程序進(jìn)行下載更新并存儲(chǔ)在機(jī)頂盒本地，通過應(yīng)用管理器重啟主控虛擬機(jī)，重新加載新的皮膚應(yīng)用。當(dāng)下載或存儲(chǔ)過程中出現(xiàn)任何異常，中間件都會(huì)重新恢復(fù)啟動(dòng)初始應(yīng)用程序。換膚功能流程如圖5所示。

圖5 換膚功能流程圖

2.3 電視虛擬網(wǎng)

中間件系統(tǒng)在BOSS等相關(guān)系統(tǒng)的配合下，可以對(duì)不同的機(jī)頂盒用戶進(jìn)行分區(qū)域管理。雙向機(jī)頂盒通過向服務(wù)器上傳STB ID或IP地址來區(qū)分，系統(tǒng)可根據(jù)不同的區(qū)域用戶定向投放個(gè)性化推薦信息、社區(qū)門戶和滾動(dòng)字幕等。單向機(jī)頂盒則可以通過STB ID或區(qū)域碼等過濾信息獲取相應(yīng)的定向投放信息，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化社區(qū)門戶、滾動(dòng)字幕及信息推薦的功能。

2.4 應(yīng)用管理器

應(yīng)用管理器也可稱為調(diào)度模塊，其核心作用在于合理分配各模塊的資源，包括內(nèi)存、硬件存儲(chǔ)空間、統(tǒng)一的輸出設(shè)備等，同時(shí)有效地管理各模塊間的切換和模塊間的通信，從而達(dá)到對(duì)應(yīng)用的生存周期和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理，其具體功能為:

1）多引擎調(diào)度管理。主控系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)模塊的生命周期，通過消息機(jī)制管理模塊和模塊相互間的通信，可靈活地支持模塊的單獨(dú)加載及配置不同的模塊應(yīng)用場(chǎng)景。

2）輸入輸出管理。主要是對(duì)外部輸入消息（如遙控器）和各模塊共用的輸出設(shè)備（如屏幕顯示）進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度管理，并進(jìn)行模塊間分發(fā)和快捷處理以確保使用的唯一性、有效性。

3）內(nèi)存管理。調(diào)度管理的一個(gè)重要功能在于合理地分配內(nèi)存空間，Java方式采用優(yōu)化高效的內(nèi)存資源回收機(jī)制，有效地確保內(nèi)存在各模塊切換和并存的應(yīng)用場(chǎng)景中都能有效地使用內(nèi)存。

4）多應(yīng)用管理。對(duì)各種應(yīng)用程序進(jìn)行靈活的控制管理。

2.5 Java虛擬機(jī)引擎

Java語言一個(gè)非常重要的特點(diǎn)就是與平臺(tái)的無關(guān)性，Java語言使用Java虛擬機(jī)屏蔽了與具體平臺(tái)相關(guān)的信息，使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼，就可以在多種平臺(tái)上不加修改地運(yùn)行。Java虛擬機(jī)引擎結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6中的虛擬機(jī)平臺(tái)結(jié)構(gòu)包括:

1）適合于數(shù)字電視領(lǐng)域的嵌入式Java虛擬機(jī)引擎，擁有核心引擎的主動(dòng)控制權(quán)，方便未來的功能接口拓展；

2）符合國(guó)標(biāo)草案的Java TV接口，其中包含了標(biāo)準(zhǔn)DVB音視頻控制、SI訪問等接口；

3）支持國(guó)標(biāo)草案CDC+PBP，以CDC為主，同時(shí)支持CLDC+MIDP；

4）應(yīng)用管理器可以支持同時(shí)運(yùn)行DVB、股票等多個(gè)應(yīng)用。

2.6 Web瀏覽器引擎

瀏覽器引擎基本的技術(shù)特點(diǎn)如下:

1）支持1280 ×720高清分辨率和720×576標(biāo)清分辨率；

2）支持GB2312中英文矢量字體，可根據(jù)用戶要求更換字體引擎；

3）支持中英文輸入法；

4）支持標(biāo)準(zhǔn)的HTML4.01全集以及多FRAME，IFRAME等以滿足大部分網(wǎng)頁瀏覽需求，并且同時(shí)支持HTML和XML兩個(gè)解析；

5）支持JavaScript，CSS，Plug-In等；

6）支持JPEG，PNG，GIF，BMP等圖片格式；

7）符合HTTP1.1 Cache管理規(guī)范，可緩存內(nèi)容，保留瀏覽期間的高速緩存內(nèi)容。

語法模塊結(jié)構(gòu)如圖7所示。

2.7 適配層軟件模塊

中間件的適配層軟件抽象定義了三網(wǎng)融合終端各功能模塊，可提供完整的移植解決方案，能全面展現(xiàn)終端硬件平臺(tái)的性能和功能，為中間件之上業(yè)務(wù)的應(yīng)用做了很好的支撐。主要適配層軟件模塊如圖8所示。

這層軟件是為了確保平臺(tái)的移植性而抽象定義出來的，包含與平臺(tái)既密切相關(guān)又具有一定共性的功能接口模塊，主要包括操作系統(tǒng)、硬件設(shè)備、升級(jí)管理、SI信息管理、視音頻播控、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、CA適配層等。通過適配層的封裝，機(jī)頂盒廠家僅需按照移植接口進(jìn)行設(shè)備驅(qū)動(dòng)的封裝，即可對(duì)接中間件平臺(tái)，從而確保中間件平臺(tái)可以方便地向各種類型終端進(jìn)行移植，并最終保證了上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的平臺(tái)無關(guān)性。

3 支持的業(yè)務(wù)

蘇州數(shù)字電視中間件系統(tǒng)可支持的業(yè)務(wù)如下:

1）現(xiàn)有數(shù)字電視業(yè)務(wù)

目前蘇州數(shù)字電視中頻道播放、互動(dòng)點(diǎn)播、數(shù)據(jù)廣播及本地化規(guī)范等都基本開發(fā)完畢；并根據(jù)高清中間件的特性集成了如加信息高清庫、海特榮德股票信息高清庫，提高了業(yè)務(wù)展示效果；后續(xù)開發(fā)還包括在直播頻道下增加新型人機(jī)交互界面等。

2）省云媒體業(yè)務(wù)

蘇州中間件終端平臺(tái)在技術(shù)上對(duì)接了省云媒體業(yè)務(wù)中娛樂、萬事通、閱讀、點(diǎn)播、高清、互聯(lián)網(wǎng)、商城等業(yè)務(wù)。

3）信息類業(yè)務(wù)

信息類業(yè)務(wù)主要通過Web瀏覽器技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過單向和雙向兩種方式提供政務(wù)信息、文化資訊、健康資訊、天氣預(yù)報(bào)、物價(jià)800等與民生息息相關(guān)的信息查詢，并提供電子圖書、電子雜志等；股票信息采用的是Java技術(shù)，提供股票實(shí)時(shí)交易查詢，支持代碼選股和拼音選股以及股評(píng)查詢等功能。

4）交易類業(yè)務(wù)

交易類業(yè)務(wù)為用戶提供電視商城、在線票務(wù)查詢、雙向股票交易等應(yīng)用，支持用戶在線瀏覽、電話訂購，該類業(yè)務(wù)采用Web瀏覽器和Java虛擬機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

5）電視互聯(lián)網(wǎng)

蘇州中間件Web瀏覽器模塊支持通用HTML標(biāo)準(zhǔn)，可訪問省平臺(tái)分發(fā)的電視互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，讓用戶體驗(yàn)通過電視上網(wǎng)的效果。

6）游戲

電視游戲業(yè)務(wù)基于Java技術(shù)或Web瀏覽器技術(shù)，提供用戶通過電視體驗(yàn)單機(jī)或聯(lián)機(jī)類的各種游戲娛樂。

7）網(wǎng)絡(luò)流媒體

流媒體點(diǎn)播業(yè)務(wù)采用RTSP協(xié)議，通過中間件平臺(tái)流媒體播放器的協(xié)議封裝，利用高清機(jī)頂盒H.264，MPEG-2解碼功能，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流媒體視音頻播放，支持基于網(wǎng)絡(luò)的視頻點(diǎn)播、在線音樂等業(yè)務(wù)。

8）其他新業(yè)務(wù)

后續(xù)正在開發(fā)支持視頻通話、家居安防、終端監(jiān)控、行為分析等新業(yè)務(wù)新功能。

4 小結(jié)

數(shù)字電視中間件系統(tǒng)屏蔽了不同型號(hào)機(jī)頂盒底層接口的差異性，按照開放的標(biāo)準(zhǔn)為增值業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)提供API接口，使第三方應(yīng)用能夠快速開發(fā)部署，不需要頻繁升級(jí)機(jī)頂盒軟件，為蘇州云媒體的推出奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。通過中間件系統(tǒng)的運(yùn)用可以改變傳統(tǒng)廣播電視網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)和業(yè)務(wù)模式，使終端可承載數(shù)字電視、互動(dòng)點(diǎn)播、新型交互業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻通話等三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)。

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