IPTV及其门户平台解决方案

陈大炜

（康佳集团研究院，广东 深圳 518053）

1 SC-UWB系统简介

通信技术、计算机技术、电视技术，这信息社会三大技术的高度发展及相互渗透通过数字化技术得以实现，电子信息产业3C融合的趋势越来越明显。电信网、计算机网、广播电视网也逐渐融为一体，这种融合不仅表现在技术、终端和网络上，而且表现在业务、行业乃至使用文化等方面，IPTV就是在这种大背景下产生的。IPTV[1]也叫互联网际协议电视（Internet Protocol TV）或者交互个人电视（Interactive Personal TV），是一种利用宽带有线电视网，集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。

目前，IPTV终端的实现主要分为两种模式[2-3]：一是在有线电视网络环境下，电视可以通过同轴电缆与有线电视服务商的服务网络互动；二是借助IP机顶盒与互联网络相连并接收电视信号。对于有线电视网络而言，因国内有线网络双向数字化程度还比较低，各地的有线网络并没有互联互通，所以很难在有线网络环境下有效地提供全国性网络电视增值服务。对于IP机顶盒方案而言，一方面不同的服务提供商所提供的服务内容重叠且分散，网络资源利用效率低，另一方面使用网络功能必须购买、安装、设置配套的IP机顶盒，给用户带来诸多不便。针对这些问题，笔者设计并实现了一种可以不通过机顶盒设备直接链接互联网络的IPTV终端及其门户平台解决方案。

2 解决方案系统结构

整个系统分为3部分，即Portal模块，IP模块和TV模块。IP模块可以登陆远程Portal平台，经过认证后即可进行信息浏览、影音下载、照片分享等服务，亦可从外挂USB存储介质获取播放节目源，把节目解码后通过YPbPr输出TV平台，实现本地媒体文件的播放。整体结构如图1所示。

2.1 IP模块

IP模块采用IP智能版植入TV内方式，增加了TV的网络功能，负责处理IP多媒体业务以及其他扩展业务。其包括4个重要的子系统。

ARM子系统是系统的主要控制系统，负责其他设备的配置和控制，包括DSP子系统，VPSS子系统以及外设和外部存储设备等。

TMS320DM644xDSP子系统，包括TI的标准TMS320C64x+Megamodule和几个内部存储器（L1P，L1D，L2）。主要完成视频和音频的编码和解码功能，具体包括内存映射、中断、ARM-DSP集成、DSP子系统时钟、启动和复位、电源管理等。

VPSS子系统包括1个输入接口（VPFE）和1个输出接口（VPBE）。输入设备可以是图像传感器和视频解码器等。输出接口用来接显示设备，如标清电视机、液晶显示器、高清视频编码器等。OSD从内存直接读取显示数据到VENC，然后和视频数据进行迭加输出。

TV子系统完成标准电视业务并提供协议模块与IP模块进行通信。

2.2 Portal平台

虽然IPTV可以通过互联网络登陆浏览各种站点，但是目前的互联网站点都是面向PC用户创建的，用户在电视上特别是数字平板电视上享受网络服务时都会遇到各种网络浏览和显示问题[4]。

为了更好地解决上述问题，设计并实现了通用的IPTV门户（Portal）统一管理和接收终端服务请求，该门户与IPTV服务通过服务索引建立映射关系，终端通过双向网络，根据业务索引信息访问该门户，并从中获得相应的服务，从而解决现有IPTV服务不统一、效果不一致等问题。

上述IPTV门户包括认证服务单元、升级服务单元、管理服务单元、内容适配单元、增值服务单元和计费管理单元。认证服务单元，用于对接入IPTV门户的终端进行身份合法性的认证，并可对通过认证的用户提供个性化服务入口。升级服务单元，用于对IPTV终端软件提供在线升级服务，便于新业务的推出和业务Bug修正。管理服务单元，用于对IPTV终端进行远程管理维护，从而提升服务质量和降低售后服务成本。内容适配单元，用于将内容提供方的内容信息转换成特定类型终端能够正确处理的格式，并对内容作终端能力适配，过滤掉终端不能处理的内容信息。增值服务单元，提供一个IPTV增值服务统一接口，便于增值服务的推出和一致性。计费管理单元，通过计费接口和所述增值服务单元相连接，根据具体的增值服务内容，对认证用户进行扣费、充值管理。

IPTV终端通过IP模块直接与双向网络Internet相链接，并登陆IPTV门户，具体步骤为：首先，IPTV终端开启后将MAC地址和硬件流水号作为输入数据按照HTTP Post+XML方式发送至IPTV门户的认证服务单元；然后，IPTV门户的认证服务单元根据接收到的XML信息与认证数据库中的数据信息进行检索，判断登陆的IPTV终端是否为认证终端；最后，如果判断结果为认证终端，则将包括EPG域名、升级服务器域名、管理服务器域名等在内的输出数据返回给该IPTV终端，如果判断为非认证终端，则拒绝其链接请求。

假设IPTV终端需要升级更新，具体步骤如下：首先，IPTV终端将当前终端供应商名称、网络电视型号、电视机ID、IP地址、硬件版本号、软件版本号、固件版本号等信息作为输入数据按照HTTP Post+XML方式发送至IPTV门户的升级服务单元；然后，门户升级服务单元根据接收到的XML信息中的终端设备型号和当前软硬件版本号以及固件版本号，从升级数据库中提取相应的升级包信息；接着，门户通过后台程序将升级包数据发送至该IPTV终端；最后，下载完成后，IPTV终端将包括下载状态、下载开始和结束时间在内的下载结果返回给IPTV门户的升级服务单元。

3 软件系统结构

为了完成丰富的网络功能，软件系统结构设计如图2所示。

如图2所示，整个系统结构的最下层为基于TMS320-DM6443（简称DM6443）的硬件层及紧挨其上的启动引导、操作系统、驱动及DM6443应用程序接口库。下面详细介绍其中一些重要的子系统和模块。

应用层协议（AP）子系统为上层软件提供应用层的协议栈，上层应用软件将会应用到PPPoE，DNS Client，DHCP Client，HTTP，NTP等协议栈。PPPoE 用于 IPTV 终端进行网络接入认证；DNS Client为IPTV终端应用软件提供域名解析支持；DHCP协议用于IPTV终端对IP地址的动态申请；HTTP协议用于与Portal的访问支持；NTP协议提供网络时间校验支持。

操作系统适配（KOS）子系统位于底层操作系统之上，作为操作系统的适配层，为其他系统软件模块/子系统提供系统调用接口函数和标准的编程接口函数，以实现对多操作系统的支持和软件模块的重用。上层的软件模块在进行编程时必须使用由KOS提供的接口函数，包括但不限于时间与定时器操作、任务管理、内存管理、标准输入输出、信号量操作等。

设备适配层（DAL）子系统是对设备驱动层进行接口抽象，以实现应用软件的硬件平台无关性。需要进行抽象的硬件接口包括Flash访问、E2PROM访问、Audio设备访问、Video设备访问和硬盘访问等。

Java虚拟机（JVM）子系统主要包括类装载器、运行时数据区和执行引擎。

输入事件管理（IEM）子系统负责接收TVC输入的指令，包括遥控器和面板指令，对指令按键进行映射，转换为GUI事件消息，分发给上层GUI的焦点模块，实现对指令的二次分发。

TV通信（TVC）模块提供用户按键在TV子系统与IP模块之间的一级分发，并完成IP模块与TV子系统之间的通信。使用遥控器控制方式时，遥控指令由TV子系统遥控头接收，通过RS-232对IP模块进行控制。

信息显示接口（IDSP）模块主要负责显示播放控制的用户界面图标、播放过程提示信息，以及控制事件的转发等功能。

文件管理（FM）模块实现对本地和远程文件系统中媒体文件目录树的管理和维护。

终端代理（Agent Proxy）模块主要为远程系统配置、消息通知等业务提供代理通道。

GUI主程序（GUIM）模块主要对其他模块发送过来的消息进行处理，提供对文件管理（FM）和配置管理等调用，通过其GUI客户端实现对媒体文件的浏览、媒体文件属性的显示以及系统设置等功能。

下载管理（DLM）子系统提供BT，FTP和HTTP这3种下载方式，实现对下载任务的维护（添加、删除等）和下载任务控制（暂停下载、继续下载、总体限速等）功能。

媒体客户端（MC）子系统为系统的核心模块，主要完成本地视音频、本地图片、本地文本等播放以及提供媒体文件属性查询等功能。

浏览器（Browser）子系统可细分为Middleware和BrsAdapt两部分，Middleware主要进行HTML页面浏览和Javascript解析。BrsAdapt实现对MiddleWare的封装与屏蔽，处理Browser与系统中其他模块之间的消息。

操作管理维护（DM）子系统以Web和Command Line两种方式提供设备信息配置、调试诊断、设备升级、网络接入等功能接口，同时OAM需要提供网络认证、消息处理以及日志管理等接口。

最上层为应用程序管理层（AM），负责启动、管理和控制系统内的业务模块，包括对各个业务的启动、暂停、激活、非激活以及异常检测等。应用管理器可以随时启动和关闭某一个具体的业务系统，控制多业务并存过程中信息的传递和维护。应用程序管理器需要收集业务所占用的各项系统资源，如CPU占用率、内存占用大小、是否为激活状态等。

4 小结

给出了一种面向Internet的IPTV整体解决方案，可以在不借助机顶盒的条件下方便地登陆文中所述的IPTV门户，享受各种基本服务和增值服务。该IPTV门户能够根据不用的用户进行个性化服务，更能依据不同的终端硬件配置对网络信息内容进行自动适配，在很大程度上提高了IPTV的应用效果，更好地扩展了数字电视的功能。

[1] 王明伟.IPTV中关键技术的研究与分析[J].数据通信，2006（2）：36-39.

[2] 王瑞胡.有线数字电视机顶盒硬件系统及软件体系结构[J].中国有线电视，2006（2）：121-124.

[3] 谢卫华，王永滨，基于中间件的IPTV机顶盒前端界面设计[J].电视技术，2008，32（4）：45-49.

[4] 许晓军，陆宏杰.浅析IPTV与有线数字互动电视的技术特点[J].视听界（广播电视技术），2008（6）：87-88.

陈大炜（1978-），博士，主要从事人机交互、系统分析与集成、可视化仿真和图形图像处理方面的研究。