苏州数字电视中间件系统开发及应用

孙 彤，张慧鹏，周丛竹

（江苏省广电有线信息网络股份有限公司苏州分公司，江苏 苏州 215006）

为了适应三网融合业务的发展要求，为了服务政府、服务社会以推进江苏有线苏州分公司互动业务和增值业务发展，利用高清双向机顶盒推广的契机，以用户需求和业务创新为纽带，进行数字电视中间件项目实施。根据省公司统一安排，苏州分公司采用天栢公司提供的中间件系统进行本地应用开发。

1 中间件系统构架

1.1 系统组成

中间件是数字电视业务系统的一个重要软件平台，提供了数字电视交互增值业务应用的运行环境，包括了对数字电视及三网融合新业务的内容格式和传输协议的支持[1-3]。

数字电视中间件平台包括业务前端部分和终端部分，前端部分是指统一业务接入管理平台，可以统一管理和发布多种多样的业务内容，如图文类业务、视频类业务、Java类业务等；终端部分是指位于数字电视机顶盒内部实时操作系统与应用程序之间的软件系统，采用Java与浏览器双引擎技术，屏蔽了机顶盒硬件的差异性，为上层应用提供统一的应用编程接口。

1.2 中间件前端系统

1.2.1 前端系统构架

中间件系统作为一个增值业务应用支撑平台，可支持业务应用的精彩及分层次表达形式，是一个端到端的解决方案，中间件前端系统为统一业务接入管理系统，整体系统架构如图1所示。

前端系统组成简单描述如下:

1）服务管理

服务管理部分包含管理服务器、数据库服务器、换肤服务器，是前端系统的核心，完成对所有应用资源的统一管理，帮助运营商整合、管理、保存资源，完成应用的添加、升级、审核、发布、删除等。

2）双向应用下载

双向应用下载部分包含Web服务器、网络负载均衡，双向机顶盒通过UDP协议发出请求给Web服务器，Web服务器使用UDP协议发送对应的可下载应用清单及应用。

3）单向应用下载

单向应用下载部分包含ADAP服务器、数据发送服务器，ADAP服务器将清单版本号文件（ALVT）、清单列表文件和应用压缩包文件上传到数据发送服务器上，数据发送服务器将生成的应用清单及应用以数据广播方式发送。

4）前端系统接口

包含第三方业务接口服务器，支持省平台接口、EPG系统接口、BOSS系统接口、业务接口、单向网络接口和双向网络接口。

1.2.2 系统功能

前端系统的主要功能如表1所示。

表1 前端系统功能表

1.3 中间件终端系统

1.3.1 机顶盒软件架构

数字电视机顶盒软件是一个复杂的系统，包括硬件驱动、中间件系统平台以及应用程序系统，图2描述了机顶盒软件系统架构。

机顶盒软件系统从下到上可分为3层:硬件资源和驱动层；中间件系统软件层；应用程序层。

1.3.2 中间件终端组成

中间件终端系统为上层应用程序提供了一个抽象层，从而隔离了应用程序和硬件平台，使应用程序的开发不依赖于硬件平台的差异化，从而实现了应用程序的可移植性和跨平台性。

苏州中间件是一个融合了Java引擎、浏览器引擎、应用管理器以及硬件适配层软件的中间件，在系统业务的基础上对应用执行环境、应用管理、传输协议、内容格式、应用信令、安全性等方面提供了支持，图3表示了中间件的主要模块构成。

1.3.3 机顶盒移植情况

苏州中间件终端方案对机顶盒平台的基本要求如表2所示。

表2 终端平台配置需求表

苏州中间件已完成对ST7162、ST7105、海思3716C等主流高清芯片方案的移植，基本满足目前高清终端业务部署的技术要求。

2 主要技术

2.1 主选单更新

1）主选单更新流程

主选单更新是指无须通过机顶盒升级，实现主选单界面或者主选单一级、二级应用链接的增加、删除、更改等功能。通过主选单更新，运营商在发布一款新的应用时，无须机顶盒软件升级即可实现，大大降低了软件升级的风险。主选单更新的核心是应用列表的更新，支持单向和双向两种方式，采用双向优先的方式，机顶盒开机启动判断双向网络是否开通，若开通则进入双向应用更新流程；若未开通则进入单向应用更新流程。为提高机顶盒开机速度，流程步骤如下:

（1）开机检测应用列表版本号（单向则直接判断是否需要更新）；

（2）应用列表更新，同时显示原主选单界面或应用；

（3）下载并存储需更新的主选单界面或应用，然后进行更新操作；

（4）重新开机后即显示更新后的主选单。

2）两种更新方式

中间件可通过应用管理器配置开机主选单启动模式，即Java展示方式还是网页展示方式。前者的特点是大量的Java标准图形控件提供了丰富的想象和动态效果，缺点主要在于Java的编程语言相对复杂，界面开发对编程技术要求较高；后者的特点是开发、更新比较便捷，内容信息量充实，但页面动态风格相对单调。

两种主选单风格对比如图4所示。

2.2 换肤业务

换肤就是更换机顶盒的用户操作界面，属于中间件的个性化应用，可为用户提供多套机顶盒界面，用户根据个人喜好选择自己喜欢的一套界面，下载并保存到机顶盒中。目前换肤功能支持机顶盒全部操作界面的更换和部分操作界面的更换。

换肤是对中间件之上的操作应用程序进行下载更新并存储在机顶盒本地，通过应用管理器重启主控虚拟机，重新加载新的皮肤应用。当下载或存储过程中出现任何异常，中间件都会重新恢复启动初始应用程序。换肤功能流程如图5所示。

图5 换肤功能流程图

2.3 电视虚拟网

中间件系统在BOSS等相关系统的配合下，可以对不同的机顶盒用户进行分区域管理。双向机顶盒通过向服务器上传STB ID或IP地址来区分，系统可根据不同的区域用户定向投放个性化推荐信息、社区门户和滚动字幕等。单向机顶盒则可以通过STB ID或区域码等过滤信息获取相应的定向投放信息，实现个性化社区门户、滚动字幕及信息推荐的功能。

2.4 应用管理器

应用管理器也可称为调度模块，其核心作用在于合理分配各模块的资源，包括内存、硬件存储空间、统一的输出设备等，同时有效地管理各模块间的切换和模块间的通信，从而达到对应用的生存周期和运行状态进行管理，其具体功能为:

1）多引擎调度管理。主控系统内部各个模块的生命周期，通过消息机制管理模块和模块相互间的通信，可灵活地支持模块的单独加载及配置不同的模块应用场景。

2）输入输出管理。主要是对外部输入消息（如遥控器）和各模块共用的输出设备（如屏幕显示）进行统一的调度管理，并进行模块间分发和快捷处理以确保使用的唯一性、有效性。

3）内存管理。调度管理的一个重要功能在于合理地分配内存空间，Java方式采用优化高效的内存资源回收机制，有效地确保内存在各模块切换和并存的应用场景中都能有效地使用内存。

4）多应用管理。对各种应用程序进行灵活的控制管理。

2.5 Java虚拟机引擎

Java语言一个非常重要的特点就是与平台的无关性，Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码，就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机引擎结构如图6所示。

图6中的虚拟机平台结构包括:

1）适合于数字电视领域的嵌入式Java虚拟机引擎，拥有核心引擎的主动控制权，方便未来的功能接口拓展；

2）符合国标草案的Java TV接口，其中包含了标准DVB音视频控制、SI访问等接口；

3）支持国标草案CDC+PBP，以CDC为主，同时支持CLDC+MIDP；

4）应用管理器可以支持同时运行DVB、股票等多个应用。

2.6 Web浏览器引擎

浏览器引擎基本的技术特点如下:

1）支持1280 ×720高清分辨率和720×576标清分辨率；

2）支持GB2312中英文矢量字体，可根据用户要求更换字体引擎；

3）支持中英文输入法；

4）支持标准的HTML4.01全集以及多FRAME，IFRAME等以满足大部分网页浏览需求，并且同时支持HTML和XML两个解析；

5）支持JavaScript，CSS，Plug-In等；

6）支持JPEG，PNG，GIF，BMP等图片格式；

7）符合HTTP1.1 Cache管理规范，可缓存内容，保留浏览期间的高速缓存内容。

语法模块结构如图7所示。

2.7 适配层软件模块

中间件的适配层软件抽象定义了三网融合终端各功能模块，可提供完整的移植解决方案，能全面展现终端硬件平台的性能和功能，为中间件之上业务的应用做了很好的支撑。主要适配层软件模块如图8所示。

这层软件是为了确保平台的移植性而抽象定义出来的，包含与平台既密切相关又具有一定共性的功能接口模块，主要包括操作系统、硬件设备、升级管理、SI信息管理、视音频播控、网络协议、CA适配层等。通过适配层的封装，机顶盒厂家仅需按照移植接口进行设备驱动的封装，即可对接中间件平台，从而确保中间件平台可以方便地向各种类型终端进行移植，并最终保证了上层业务应用的平台无关性。

3 支持的业务

苏州数字电视中间件系统可支持的业务如下:

1）现有数字电视业务

目前苏州数字电视中频道播放、互动点播、数据广播及本地化规范等都基本开发完毕；并根据高清中间件的特性集成了如加信息高清库、海特荣德股票信息高清库，提高了业务展示效果；后续开发还包括在直播频道下增加新型人机交互界面等。

2）省云媒体业务

苏州中间件终端平台在技术上对接了省云媒体业务中娱乐、万事通、阅读、点播、高清、互联网、商城等业务。

3）信息类业务

信息类业务主要通过Web浏览器技术实现，通过单向和双向两种方式提供政务信息、文化资讯、健康资讯、天气预报、物价800等与民生息息相关的信息查询，并提供电子图书、电子杂志等；股票信息采用的是Java技术，提供股票实时交易查询，支持代码选股和拼音选股以及股评查询等功能。

4）交易类业务

交易类业务为用户提供电视商城、在线票务查询、双向股票交易等应用，支持用户在线浏览、电话订购，该类业务采用Web浏览器和Java虚拟机技术实现。

5）电视互联网

苏州中间件Web浏览器模块支持通用HTML标准，可访问省平台分发的电视互联网应用，让用户体验通过电视上网的效果。

6）游戏

电视游戏业务基于Java技术或Web浏览器技术，提供用户通过电视体验单机或联机类的各种游戏娱乐。

7）网络流媒体

流媒体点播业务采用RTSP协议，通过中间件平台流媒体播放器的协议封装，利用高清机顶盒H.264，MPEG-2解码功能，进行网络流媒体视音频播放，支持基于网络的视频点播、在线音乐等业务。

8）其他新业务

后续正在开发支持视频通话、家居安防、终端监控、行为分析等新业务新功能。

4 小结

数字电视中间件系统屏蔽了不同型号机顶盒底层接口的差异性，按照开放的标准为增值业务应用开发提供API接口，使第三方应用能够快速开发部署，不需要频繁升级机顶盒软件，为苏州云媒体的推出奠定了技术基础。通过中间件系统的运用可以改变传统广播电视网的网络形态和业务模式，使终端可承载数字电视、互动点播、新型交互业务、数据业务和视频通话等三网融合业务。

[1]甘育裕，谭玮.数字电视机顶盒中间件的研究[J].电视技术，2007，31（6）:42-44.

[2]陆玮珏，叶德建.面向下一代网络电视的多媒体展示框架中间件[J].电视技术，2011，35（21）:69-72.

[3]邵珺.数字电视中间件双核“心”[J].电视技术，2010，34（1）:11-13.