秦 楓，張婷婷，張宏綱，相全雙，孫喜慶

(1.浙江大學，浙江 杭州 310058；2.北京視博云科技有限公司，北京100085)

云電視平臺融合應用商店架構的探討

秦 楓1，張婷婷1，張宏綱1，相全雙2，孫喜慶2

(1.浙江大學，浙江 杭州 310058；2.北京視博云科技有限公司，北京100085)

首先介紹了互動電視應用領域的應用流化新技術趨勢，以及基于應用流化技術實現的應用模式。針對傳統(tǒng)應用商店的工作模式，結合應用流化技術的特點，實現融合應用商店模式的升級。從技術層面，應用流化技術與傳統(tǒng)應用相結合，配合傳統(tǒng)應用下載模式的融合管理，提出融合應用商店的運作模式。

應用流化；融合應用商店；云計算

2014年國內主流智能電視品牌創(chuàng)造了3 110萬臺的銷量，占據國內電視機銷量的70%以上，這意味著智能電視已經逐漸走進了人們的生活，成為承載家庭娛樂的主要渠道。智能電視通過應用商店的方式為用戶提供了各類互動應用，顛覆了傳統(tǒng)電視只能看的概念，帶給用戶更豐富的娛樂消費體驗[1]。

隨著國內云計算、互聯網等技術的快速發(fā)展，云電視技術已經在個人電視娛樂領域取得了較為廣泛的應用。而應用流化技術在國內多個大型網絡運營商的廣泛應用，也使得應用實現技術模式發(fā)生了重要的變化，將云電視平臺對應用內容的承載能力提升到一個前所未有的水平。從技術角度來看，傳統(tǒng)應用實現技術與應用流化技術對應用的承載各具優(yōu)勢，并且可以實現融合發(fā)展，但是現實情況下，傳統(tǒng)模式與流化模式仍然是并行存在的，沒有實現相互融合、相互促進。

1 智能電視應用實現方式分析

自從谷歌于2010年5月發(fā)布了基于安卓3.0系統(tǒng)的谷歌TV以來，安卓系統(tǒng)在國內電視行業(yè)迅速普及，并成為推動普通電視向智能電視轉換的核心力量。隨著智能電視的發(fā)展，安卓幾乎成為互聯網智能電視事實上的標準操作系統(tǒng)。但是，近年來各大廠家也已經不在局限于安卓系統(tǒng)的應用，三星推出了Tizen系統(tǒng)、LG基于WebOS平臺、松下基于火狐的平臺等，越來越多的操作系統(tǒng)在智能電視領域開始發(fā)展[2]。

1.1 電視應用的分析

電視智能化的趨勢推動了電視應用的普及，也推動了應用商店在電視領域的發(fā)展。電視應用商店是針對電視用戶的使用特點，通過對手機應用商店的UI設計和交互設計方式做了適應性改造而來，因此電視應用商店的技術門檻并不高。無論是運營商、設備制造商，以及第三方應用商店提供商都推出了自己電視的應用商店產品。但是從應用本身來看，并沒有取得突破性的進展，從以往的數據來看，在用戶下載的應用排行榜中，視頻、游戲、教育排名前三位，視頻類應用雖然數量很少，但是下載量卻排在第一位，說明用戶對于影視娛樂的需求非常旺盛。造成這種局面的原因有3個方面：

1)智能電視的應用場景不同

電視是一個以家庭應用場景為主的娛樂產品，應用的方向也偏向于家庭屬性的應用，而非手機應用中常見的QQ、微信類的個人屬性的應用。而視頻是最常見，也是用戶最習慣的應用。視頻類應用利用智能電視作為視頻檢索和展現的入口，實現良好的視頻內容的服務，并不需要對視頻內容做進一步的加工，因此視頻類應用也是進入智能電視門檻最低的應用類型。

2)電視的人機交互方式不同

電視的人機交互方式限制了由傳統(tǒng)手機應用向智能電視的轉化。手機最基礎的人機交互手段是觸摸屏，大多數應用都是基于觸摸屏的特定開發(fā)相關的應用，操控方式靈活且效果非常直接有效，而電視機方面，最常見的交互方式依然是簡單的遙控器，盡管很多廠家在嘗試觸摸板、3D攝像頭、語音操控等方式，但是最終還是由于用戶體驗不佳而無法替代遙控器，因此電視應用不適合直接移植操控復雜的手機應用，而需要為適應電視交互方式，開發(fā)適合的電視應用。

3)電視硬件及軟件配置不同

手機屏幕相比于電視而言可謂是“小巫見大巫”，完全不是一個級別，因此在屏幕展現上，需要更多地顯示內容更大、更精細的畫面效果，甚至更炫的動畫展現，同樣分辨率的圖片在電視上是無法接受的，因此對應用開發(fā)能力和設備支持性能都提出了更高的要求。更多電視操作系統(tǒng)的推出，也開始制約電視應用的跨平臺能力。

基于以上3點不同，電視對應用提出了新的要求，而非簡單的移植就可以滿足電視應用的需求。

1)從應用場景方面看，視頻、游戲、教育內容確實非常適合電視展現，其中得益于傳統(tǒng)游戲機對家庭娛樂市場的熏陶，游戲將是一個最適合電視應用的新增長點。視頻、游戲和教育也是更適合作為家庭主要屏幕的展示內容。

2)從人機交互方式看，利用傳統(tǒng)的游戲手柄作為人機交互的設備，XBOX、PS4的游戲都可以很好地適合支持，而遙控器操控視頻、教育以及簡單游戲是非常適合的。

3)從設備性能來看，由于受到智能終端CPU、顯卡、存儲等能力的限制，安卓類終端游戲的效果受到了制約，很多非常適合電視的游戲無法順利地通過智能電視實現推廣，而應用流化技術的出現彌補了這些不足，為電視應用的發(fā)展鋪平了道路。

1.2 應用流化的介紹

無論是網絡運營商還是互聯網電視運營商，一直以來都是以提升視頻服務能力為老百姓提供視頻內容服務為主要視頻電視業(yè)務。基于智能終端具有解碼視頻的天然能力，利用視頻作為傳輸媒介是最適合智能電視的云計算方式。

在傳統(tǒng)的電視服務體系中，更多的是為用戶提供家庭娛樂的內容，因此如何利用云計算實現多種服務的集合，為多種類型的用戶提供服務將是一個重要的指標，也是全球云計算領域的一個難題。

1.2.1 應用流化技術原理

應用流化技術是一個典型的云計算架構，其理念是：以視頻流作為云端到終端溝通的媒介，以云端運行應用 + 軟件定義終端的組成架構[3]。

應用流化是對云計算技術的靈活運用，有效解決了智能電視所面臨的應用展現問題，同時應用流化技術也適用于通過不同的網絡和終端加載高端應用的場景。

在應用流化云計算架構中，所有的應用均運行在云端，利用云端的強大計算能力和顯卡的渲染能力實現應用運行結果的呈現，云端運行的畫面和聲音經過低時延編碼技術的處理，形成實時的內容流。實時流通過網絡發(fā)送到終端，實現低時延解碼并呈現于顯示設備上。同時，終端將用戶的控制信令發(fā)送到云端用于操控應用，實現用戶與應用的互動。因此，應用流化架構中，主要利用了云端的應用運行能力和終端的視頻播放、控制信令采集能力，實現了運行能力由終端轉移到云端的過程。應用流化云服務平臺架構如圖1所示。

圖1 應用流化云服務平臺架構

在應用流化云服務平臺架構中，將應用運行與應用展現相分離，云端完成應用處理和結果下發(fā)，終端僅需要實現最基礎的視頻解碼、呈現、控制信令接收和上傳，而不需要處理與實際業(yè)務相關的計算，大大簡化了終端的內部結構和性能需求。

直觀地理解，就是將常見的主機與顯示、鼠標、鍵盤分離，把主機放到云端，將顯示、鼠標、鍵盤等留在用戶家里，因為用戶不需要獨占一臺主機，且一臺主機的處理能力為多個用戶進行共享，從而實現了“按需訪問”的需求。

云服務平臺是一個開放平臺，其開放性體現在兩個層面，一方面是云端的開放，在云端系統(tǒng)上，支持多種應用的運行，包括Windows應用、HTML4/5應用、Linux應用、Android應用、Flash應用等，業(yè)務形態(tài)表現為應用流化、視頻服務、多屏互動、VR/AR等；另一方面是終端的開放，采用云服務平臺的設計思想，將終端變成瘦終端，將原來依賴于或受限于終端的性能轉移到前端系統(tǒng)，其開放性體現在支持多種終端，包括Linux單/雙向機頂盒、Android-OTT機頂盒、PC/PAD/Phone，支持多種外設，包括遙控器、鼠標、鍵盤、手柄、體感設備、基于USB HID的外設，以及虛擬遙控器等虛擬外設控件[4]。

1.2.2 流化云服務平臺優(yōu)勢

應用流化的云服務平臺具有五大優(yōu)勢。

1)突破終端性能局限

傳統(tǒng)突破終端性能普遍較差，難以運行復雜應用；終端類型多樣，從性能，操作系統(tǒng)，芯片架構等多方面存在差異，電視應用難以迅速地大規(guī)模開展；終端更新換代困難大、成本高、周期長，尤其是電視一體機，更是需要多年的更換周期，這直接導致電視應用迭代能力低，用戶流失率高。

云服務平臺將復雜的運算放在云端進行，對終端設備的要求降低到僅需網絡連接、外設接入、視頻解碼以及提供顯示能力，而這些能力是一個普通機頂盒所具備的基本能力。用戶不需要經常更換終端，以應對應用升級帶來的配置不斷提升，甚至部分智能電視內置的處理器足以滿足利用應用流化方式的終端性能需求，延長了用戶投資的價值周期，同時滿足應用展現業(yè)務的用戶需求。

2)一云多屏

隨著手機、PAD、PC等多屏展現方式充斥著用戶的生活，應用對多屏的界面適配、數據同步、服務同步也成為一個困擾多屏應用落地的問題。

應用流化技術以視頻流作為應用的中介，具有廣泛的適應能力，只要用戶具備網絡訪問能力、擁有解碼視頻的終端就可以接入應用流化系統(tǒng)。應用流化系統(tǒng)在云端獲取終端的屏幕尺寸和控制方式，為用戶運行匹配適合的云端應用規(guī)格，實現應用的多屏應用。當用戶更換終端設備時，云端也同步匹配云端應用的版本以適用于新終端，從而使得用戶獲得良好的“一云多屏”的體驗。

3)應用接入開放便利

傳統(tǒng)應用實現架構，通常以終端作為運行應用的主體，通過應用商店將應用安裝到終端上，利用終端計算能力運行應用并展示到顯示設備。一方面，由于受到CPU和GPU性能、系統(tǒng)存儲、硬件兼容性等條件的限制，導致部分軟件無法正常部署和運行；另一方面，操作系統(tǒng)不同類型、不同版本的兼容問題，軟件間的資源沖突，也導致應用維護越來越難以維護，影響了用戶體驗。

以應用流化技術打造的云平臺，支持多種運行平臺的云化支撐，通過云端的資源調度，完美的支持Windows、Android、Linux等多平臺應用的應用部署和運行，擺脫終端的限制，實現應用的統(tǒng)一管理、快速部署和升級，為不同終端提供統(tǒng)一的用戶體驗。

4)可管可控

應用安裝在終端上難免會被復制、篡改和破解，用戶的應用安全、應用提供商的利益難以有效保護。

基于應用流化的云服務平臺將應用統(tǒng)一部署在云端平臺，在多重運營級保護之下，應用運行安全得到保障，應用數據的存儲也遠遠高于終端內的保護等級。應用的運行結果以視頻流的方式發(fā)送到終端，而不攜帶任何業(yè)務數據，因此即便是終端收到安全威脅也不會影響平臺業(yè)務的開展，更不會影響到其他用戶。應用的運行安全和版權內容的保護均符合運營級的要求，有效防止非法內容的侵入，更有利于保護運營商和應用提供商的利益。

5)云時代新商業(yè)模式

互聯網時代，內容和體驗才是王道，運營商想要打造新的利益增長點，開展增值業(yè)務和提高用戶體驗是必然的選擇。然而，傳統(tǒng)的開展增值業(yè)務的方式往往是通過“一次性”大范圍升級更高性能的終端，推廣相配套的增值業(yè)務，但是這樣不僅造成既有投放終端的大大浪費，而且更換成本極高，更重要的是無法保證更換了終端的用戶一定會選擇購買增值服務，難以保證投資回報。然而，終端的更換速度遠遠落后于用戶對應用體驗要求的提高。通常兩年之后智能終端仍需要再次大范圍更換終端，投入巨大，得不償失，同時造成資源的浪費。

云服務平臺能夠實現彈性的資源部署和高效的資源利用，運營商不必在更換終端上投入更大的資源，只需根據業(yè)務規(guī)模、資源的利用率和應用性能需求的發(fā)展，“按需”逐步擴容云平臺的系統(tǒng)規(guī)模，而不需要更換所有的云端設備，規(guī)避“一次性”投資的風險，避免了資源浪費。

1.2.3 業(yè)務模式變革

業(yè)務模式變革的最終目標是提升用戶體驗，為廣大老百姓提供更好的增值服務，擺脫近年來用戶對廣電網絡增值服務水平不滿意的印象。

1)業(yè)務模式多樣化

基于流化云服務平臺，業(yè)務內容部署在云端，可以支持Windows、Android、Linux等平臺的應用部署，擺脫了機頂盒平臺對應用的限制，可平滑地將多個平臺的內容引入云平臺，而無需過多的移植，匹配，只需為電視用戶做提升體驗的關鍵點即可。

各種形式的游戲、互動教育、電視購物、虛擬現實、電子政務、在線支付等應用模式，只要適合電視用戶的應用都可以直接搬上流化云平臺。

2)業(yè)務上下線快速化

隨著蘋果應用商店模式的發(fā)展，應用商店模式已經被廣大用戶所接受，很多應用幾個月就完成了生命周期，因此快速上下線已經是一個增值業(yè)務平臺的基本條件。

采用云平臺的應用模式，一旦確認應用內容和部署策略后，對內容按需自動流轉于云平臺內部，實現智能化、自動化的部署，無需機頂盒做任何適配和統(tǒng)一升級，大大減少了應用部署時間，實現應用的“即上即得”，非常有利于運營商開展增值業(yè)務的運營工作。

3)業(yè)務開發(fā)多元化

采用流化云平臺的模式，打破了傳統(tǒng)增值業(yè)務受到機頂盒性能和系統(tǒng)平臺的制約，大大降低了參與者的門檻，吸引更多開發(fā)者參與到為電視用戶開發(fā)應用的潮流之中。由于應用基于云服務平臺運行，開發(fā)者甚至都不需要具備足夠硬件開發(fā)環(huán)境，僅需要對業(yè)務內容的掌控，利用云平臺的測試開發(fā)環(huán)境即可完成業(yè)務開發(fā)，進一步降低了進入門檻。

4)業(yè)務開放性

云平臺打造了一個開放的平臺。一方面，一部分服務于傳統(tǒng)電視和互聯網電視的內容開發(fā)團隊，可以非常方便地將內容移植到云平臺，擴展服務用戶的數量，增加業(yè)務收入；另一方面，為云平臺開發(fā)的應用，同樣可以移植到與之匹配的其他電視平臺。實現了應用跨平臺兼容性，真正達到了業(yè)務資源互聯互通。

2 融合應用商店模式

應用流化技術的出現，彌補了智能電視對應用支持的局限性，提升了使用者對電視應用的用戶體驗，但是應用流化技術對網絡提出了更高的要求，同時也存在實際運行成本較高的問題，因此如何與傳統(tǒng)應用實現方式配合，充分發(fā)揮智能終端的成本優(yōu)勢和應用流化技術的體驗優(yōu)勢，更好地實現流化與傳統(tǒng)技術方式的融合利用，是值得探討的方向。

2.1 應用實現架構的分類

從傳統(tǒng)應用實現方式上看，通常存在3種應用實現架構：單機架構、C/S架構、B/S架構[5]。

單機架構：應用獨立部署和運行終端系統(tǒng)中，一旦安裝則不再需要與外界聯系獲取運行數據。

C/S架構：Client/Server的簡寫，即客戶機和服務器架構。應用程序運行在客戶機，應用數據存放于服務器，應用運行時通過網絡獲取服務器的應用數據，實現應用的業(yè)務展現。

B/S結構：Browser/Server的簡寫，即瀏覽器和服務器架構。用戶是通過通用瀏覽器的HTTP協(xié)議來實現應用的加載、運行和展現，應用的業(yè)務邏輯和數據都在服務器(Server)上實現，減少對終端設備的依賴，增加應用的靈活性和通用性。

而基于應用流化技術實現的結構，可以稱之為P/S結構，Player/Server的縮寫，即用戶通過雙向互動的播放器實現內容展現和互動信令的傳遞，所有的業(yè)務邏輯都是在服務端實現，通過視頻流將顯示畫面?zhèn)鬟f到終端的播放器實現展現。這種方式最大程度解決了終端性能不足，但是又對展現效果要求極高的場景。

P/S結構原則上不是獨立存在的實現方式，單機、C/S、B/S結構應用都可以通過流化技術拓展為P/S結構的應用，滿足應用系統(tǒng)的需求。

2.2 融合應用商店的運行模式

融合應用商店可以支持普通應用下載的方式，同時也支持流化應用以快捷方式的方式下載到終端，融合應用商店根據終端性能、操作系統(tǒng)類型及版本、存儲空間、應用類型等因素智能選擇應用的方式。融合應用商店運行模式如圖2所示。

根據終端的運行環(huán)境不同，融合應用商店提供3種應用下載方式為用戶提供服務。

當運行環(huán)境能夠滿足應用運行要求時，利用傳統(tǒng)應用下載方式，實現應用軟件下載到終端上運行。

當運行環(huán)境無法滿足運行要求時，不下載應用本身，在終端上下載一個啟動應用流化的快捷方式。當流化應用快捷方式被啟動運行的時候，終端會訪問到云端的應用流化系統(tǒng)，運行相應的應用，并通過視頻流展現的終端。

當應用比較大，下載時間長，融合應用商店提供先下載流化快捷方式，后下載可運行應用的方式。當用戶選擇了大應用軟件，先利用流化方式下載快捷方式，保證用戶可以快速體驗到應用，同時利用后臺實現應用本身軟件的下載和靜默安裝，保證用戶既能快速體驗應用，又能夠在后面的使用中，充分利用本地能力。

根據以上3種方式，融合應用商店既支持傳統(tǒng)應用商店對安卓應用的支撐，同時利用了應用流化技術，拓展了應用商店的應用范圍，和對不同能力和類型終端的支持，下面是融合應用商店的應用下載流程圖。

在融合應用商店的下載流程中(見圖3)，首先要判斷申請應用的終端是否具備運行該應用能力，如果能力不足則利用應用流化方式，下載應用快捷方式，并啟動應用。而當終端可以運行該應用，且該應用大小不超過50 Mbyte(據2014年度中國手機APP用戶調研報告的結論，86.6%的用戶無法接受應用超過50 Mbyte)，利用傳統(tǒng)下載應用的方式，實現應用的分發(fā)。當應用大于50 Mbyte時，則首先利用流化快捷方式的下載，實現用戶快速運行游戲，同時根據用戶的意愿選擇在系統(tǒng)后臺默認下載該游戲的可執(zhí)行文件，并在下一次啟動時不在基于應用流化技術運行，而是運行本地文件，因此，利用這種方式，既可以快速啟動應用，同時下載原運行文件，保證應用的良好支持。

3 融合應用商店的價值

在融合應用商店模式下，應用商店不僅支持傳統(tǒng)應用下載方式，也支持通過應用流化快捷方式，調用平臺流化能力。而對于部分軟件較大的應用，下載周期較長，利用流化技術迅速啟動應用，免去了用戶長期等待的苦惱。通過融合應用商店的應用，豐富了平臺上的應用類型，提升用戶體驗并獲得更高的用戶粘度，并增強運營商在應用價值鏈上的主導作用。利用應用流化技術，充分擴大了應用引入的拓展空間，不再局限于安卓應用，有利于匯聚更多、更優(yōu)質的應用，對于提高運營商互動增值業(yè)務的創(chuàng)新發(fā)展能力具有更加重要的戰(zhàn)略意義。

[1] 環(huán)球網科技. 七家主流智能電視應用商店橫向評測[EB/OL].[2015-09-24] .http://tech.huanqiu.com/elec/2015-02/5651871.html.2015-02-11.

[2] 魏沖，李智浩.淺談Android系統(tǒng)機頂盒的前景[C]. 京、津、滬、渝有線電視業(yè)務&技術研討會暨全國城市有線電視業(yè)務&技

圖3 融合應用商店應用下載流程圖

術研討會論文集.重慶：出版者不詳.2011：42-44.

[3] 李華宇.運營商拓展增值業(yè)務利器——視頻云計算系統(tǒng)[J].電視技術，2013，37(20)：46-48.

[4] 張良銀.淺論C/S和B/S體系結構[J].工程地質計算機應用,2006(4)：20-23.

[5] 宋士明，孫庭，武振華.面向廣電網絡的視頻云計算增值業(yè)務平臺[J].電視技術，2014，38(18)：11-15.

責任編輯：許 盈

Discussion on Architecture of Fusionapplication Store of Cloud TV Platform

QIN Feng1, ZHANG Tingting1, ZHANG Honggang1, XIANG Quanshuang2, SUN Xiqing2

(1.ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China；2.BeijingCybercloudTechnologyCo.,Ltd.,Beijing100085,China)

The new technology trend in the field of interactive TV applications is introduced.Application of streaming technology and application mode based on the application of streaming technology. Aiming at the working mode of the traditional application store, combining with the characteristics of the application stream technology, the integration of the application store mode is realized. From the technical level, the streaming technology and the traditional application are applied, combines with the traditional application download mode of integration management, the integration of the application store operation mode is put forward.

application stream; fusionapplication store; cloud computing

國家科技支撐計劃項目(2012BAH75F01；2012BAH94F00；2012LM101-0004)

TN915；TN943

A

10.16280/j.videoe.2015.24.014

2015-11-06

【本文獻信息】秦楓，張婷婷，張宏綱，等.云電視平臺融合應用商店架構的探討[J].電視技術,2015，39(24).