云电视平台融合应用商店架构的探讨

秦 枫，张婷婷，张宏纲，相全双，孙喜庆

(1.浙江大学，浙江 杭州 310058；2.北京视博云科技有限公司，北京100085)

云电视平台融合应用商店架构的探讨

秦 枫1，张婷婷1，张宏纲1，相全双2，孙喜庆2

(1.浙江大学，浙江 杭州 310058；2.北京视博云科技有限公司，北京100085)

首先介绍了互动电视应用领域的应用流化新技术趋势，以及基于应用流化技术实现的应用模式。针对传统应用商店的工作模式，结合应用流化技术的特点，实现融合应用商店模式的升级。从技术层面，应用流化技术与传统应用相结合，配合传统应用下载模式的融合管理，提出融合应用商店的运作模式。

应用流化；融合应用商店；云计算

2014年国内主流智能电视品牌创造了3 110万台的销量，占据国内电视机销量的70%以上，这意味着智能电视已经逐渐走进了人们的生活，成为承载家庭娱乐的主要渠道。智能电视通过应用商店的方式为用户提供了各类互动应用，颠覆了传统电视只能看的概念，带给用户更丰富的娱乐消费体验[1]。

随着国内云计算、互联网等技术的快速发展，云电视技术已经在个人电视娱乐领域取得了较为广泛的应用。而应用流化技术在国内多个大型网络运营商的广泛应用，也使得应用实现技术模式发生了重要的变化，将云电视平台对应用内容的承载能力提升到一个前所未有的水平。从技术角度来看，传统应用实现技术与应用流化技术对应用的承载各具优势，并且可以实现融合发展，但是现实情况下，传统模式与流化模式仍然是并行存在的，没有实现相互融合、相互促进。

1 智能电视应用实现方式分析

自从谷歌于2010年5月发布了基于安卓3.0系统的谷歌TV以来，安卓系统在国内电视行业迅速普及，并成为推动普通电视向智能电视转换的核心力量。随着智能电视的发展，安卓几乎成为互联网智能电视事实上的标准操作系统。但是，近年来各大厂家也已经不在局限于安卓系统的应用，三星推出了Tizen系统、LG基于WebOS平台、松下基于火狐的平台等，越来越多的操作系统在智能电视领域开始发展[2]。

1.1 电视应用的分析

电视智能化的趋势推动了电视应用的普及，也推动了应用商店在电视领域的发展。电视应用商店是针对电视用户的使用特点，通过对手机应用商店的UI设计和交互设计方式做了适应性改造而来，因此电视应用商店的技术门槛并不高。无论是运营商、设备制造商，以及第三方应用商店提供商都推出了自己电视的应用商店产品。但是从应用本身来看，并没有取得突破性的进展，从以往的数据来看，在用户下载的应用排行榜中，视频、游戏、教育排名前三位，视频类应用虽然数量很少，但是下载量却排在第一位，说明用户对于影视娱乐的需求非常旺盛。造成这种局面的原因有3个方面：

1)智能电视的应用场景不同

电视是一个以家庭应用场景为主的娱乐产品，应用的方向也偏向于家庭属性的应用，而非手机应用中常见的QQ、微信类的个人属性的应用。而视频是最常见，也是用户最习惯的应用。视频类应用利用智能电视作为视频检索和展现的入口，实现良好的视频内容的服务，并不需要对视频内容做进一步的加工，因此视频类应用也是进入智能电视门槛最低的应用类型。

2)电视的人机交互方式不同

电视的人机交互方式限制了由传统手机应用向智能电视的转化。手机最基础的人机交互手段是触摸屏，大多数应用都是基于触摸屏的特定开发相关的应用，操控方式灵活且效果非常直接有效，而电视机方面，最常见的交互方式依然是简单的遥控器，尽管很多厂家在尝试触摸板、3D摄像头、语音操控等方式，但是最终还是由于用户体验不佳而无法替代遥控器，因此电视应用不适合直接移植操控复杂的手机应用，而需要为适应电视交互方式，开发适合的电视应用。

3)电视硬件及软件配置不同

手机屏幕相比于电视而言可谓是“小巫见大巫”，完全不是一个级别，因此在屏幕展现上，需要更多地显示内容更大、更精细的画面效果，甚至更炫的动画展现，同样分辨率的图片在电视上是无法接受的，因此对应用开发能力和设备支持性能都提出了更高的要求。更多电视操作系统的推出，也开始制约电视应用的跨平台能力。

基于以上3点不同，电视对应用提出了新的要求，而非简单的移植就可以满足电视应用的需求。

1)从应用场景方面看，视频、游戏、教育内容确实非常适合电视展现，其中得益于传统游戏机对家庭娱乐市场的熏陶，游戏将是一个最适合电视应用的新增长点。视频、游戏和教育也是更适合作为家庭主要屏幕的展示内容。

2)从人机交互方式看，利用传统的游戏手柄作为人机交互的设备，XBOX、PS4的游戏都可以很好地适合支持，而遥控器操控视频、教育以及简单游戏是非常适合的。

3)从设备性能来看，由于受到智能终端CPU、显卡、存储等能力的限制，安卓类终端游戏的效果受到了制约，很多非常适合电视的游戏无法顺利地通过智能电视实现推广，而应用流化技术的出现弥补了这些不足，为电视应用的发展铺平了道路。

1.2 应用流化的介绍

无论是网络运营商还是互联网电视运营商，一直以来都是以提升视频服务能力为老百姓提供视频内容服务为主要视频电视业务。基于智能终端具有解码视频的天然能力，利用视频作为传输媒介是最适合智能电视的云计算方式。

在传统的电视服务体系中，更多的是为用户提供家庭娱乐的内容，因此如何利用云计算实现多种服务的集合，为多种类型的用户提供服务将是一个重要的指标，也是全球云计算领域的一个难题。

1.2.1 应用流化技术原理

应用流化技术是一个典型的云计算架构，其理念是：以视频流作为云端到终端沟通的媒介，以云端运行应用 + 软件定义终端的组成架构[3]。

应用流化是对云计算技术的灵活运用，有效解决了智能电视所面临的应用展现问题，同时应用流化技术也适用于通过不同的网络和终端加载高端应用的场景。

在应用流化云计算架构中，所有的应用均运行在云端，利用云端的强大计算能力和显卡的渲染能力实现应用运行结果的呈现，云端运行的画面和声音经过低时延编码技术的处理，形成实时的内容流。实时流通过网络发送到终端，实现低时延解码并呈现于显示设备上。同时，终端将用户的控制信令发送到云端用于操控应用，实现用户与应用的互动。因此，应用流化架构中，主要利用了云端的应用运行能力和终端的视频播放、控制信令采集能力，实现了运行能力由终端转移到云端的过程。应用流化云服务平台架构如图1所示。

图1 应用流化云服务平台架构

在应用流化云服务平台架构中，将应用运行与应用展现相分离，云端完成应用处理和结果下发，终端仅需要实现最基础的视频解码、呈现、控制信令接收和上传，而不需要处理与实际业务相关的计算，大大简化了终端的内部结构和性能需求。

直观地理解，就是将常见的主机与显示、鼠标、键盘分离，把主机放到云端，将显示、鼠标、键盘等留在用户家里，因为用户不需要独占一台主机，且一台主机的处理能力为多个用户进行共享，从而实现了“按需访问”的需求。

云服务平台是一个开放平台，其开放性体现在两个层面，一方面是云端的开放，在云端系统上，支持多种应用的运行，包括Windows应用、HTML4/5应用、Linux应用、Android应用、Flash应用等，业务形态表现为应用流化、视频服务、多屏互动、VR/AR等；另一方面是终端的开放，采用云服务平台的设计思想，将终端变成瘦终端，将原来依赖于或受限于终端的性能转移到前端系统，其开放性体现在支持多种终端，包括Linux单/双向机顶盒、Android-OTT机顶盒、PC/PAD/Phone，支持多种外设，包括遥控器、鼠标、键盘、手柄、体感设备、基于USB HID的外设，以及虚拟遥控器等虚拟外设控件[4]。

1.2.2 流化云服务平台优势

应用流化的云服务平台具有五大优势。

1)突破终端性能局限

传统突破终端性能普遍较差，难以运行复杂应用；终端类型多样，从性能，操作系统，芯片架构等多方面存在差异，电视应用难以迅速地大规模开展；终端更新换代困难大、成本高、周期长，尤其是电视一体机，更是需要多年的更换周期，这直接导致电视应用迭代能力低，用户流失率高。

云服务平台将复杂的运算放在云端进行，对终端设备的要求降低到仅需网络连接、外设接入、视频解码以及提供显示能力，而这些能力是一个普通机顶盒所具备的基本能力。用户不需要经常更换终端，以应对应用升级带来的配置不断提升，甚至部分智能电视内置的处理器足以满足利用应用流化方式的终端性能需求，延长了用户投资的价值周期，同时满足应用展现业务的用户需求。

2)一云多屏

随着手机、PAD、PC等多屏展现方式充斥着用户的生活，应用对多屏的界面适配、数据同步、服务同步也成为一个困扰多屏应用落地的问题。

应用流化技术以视频流作为应用的中介，具有广泛的适应能力，只要用户具备网络访问能力、拥有解码视频的终端就可以接入应用流化系统。应用流化系统在云端获取终端的屏幕尺寸和控制方式，为用户运行匹配适合的云端应用规格，实现应用的多屏应用。当用户更换终端设备时，云端也同步匹配云端应用的版本以适用于新终端，从而使得用户获得良好的“一云多屏”的体验。

3)应用接入开放便利

传统应用实现架构，通常以终端作为运行应用的主体，通过应用商店将应用安装到终端上，利用终端计算能力运行应用并展示到显示设备。一方面，由于受到CPU和GPU性能、系统存储、硬件兼容性等条件的限制，导致部分软件无法正常部署和运行；另一方面，操作系统不同类型、不同版本的兼容问题，软件间的资源冲突，也导致应用维护越来越难以维护，影响了用户体验。

以应用流化技术打造的云平台，支持多种运行平台的云化支撑，通过云端的资源调度，完美的支持Windows、Android、Linux等多平台应用的应用部署和运行，摆脱终端的限制，实现应用的统一管理、快速部署和升级，为不同终端提供统一的用户体验。

4)可管可控

应用安装在终端上难免会被复制、篡改和破解，用户的应用安全、应用提供商的利益难以有效保护。

基于应用流化的云服务平台将应用统一部署在云端平台，在多重运营级保护之下，应用运行安全得到保障，应用数据的存储也远远高于终端内的保护等级。应用的运行结果以视频流的方式发送到终端，而不携带任何业务数据，因此即便是终端收到安全威胁也不会影响平台业务的开展，更不会影响到其他用户。应用的运行安全和版权内容的保护均符合运营级的要求，有效防止非法内容的侵入，更有利于保护运营商和应用提供商的利益。

5)云时代新商业模式

互联网时代，内容和体验才是王道，运营商想要打造新的利益增长点，开展增值业务和提高用户体验是必然的选择。然而，传统的开展增值业务的方式往往是通过“一次性”大范围升级更高性能的终端，推广相配套的增值业务，但是这样不仅造成既有投放终端的大大浪费，而且更换成本极高，更重要的是无法保证更换了终端的用户一定会选择购买增值服务，难以保证投资回报。然而，终端的更换速度远远落后于用户对应用体验要求的提高。通常两年之后智能终端仍需要再次大范围更换终端，投入巨大，得不偿失，同时造成资源的浪费。

云服务平台能够实现弹性的资源部署和高效的资源利用，运营商不必在更换终端上投入更大的资源，只需根据业务规模、资源的利用率和应用性能需求的发展，“按需”逐步扩容云平台的系统规模，而不需要更换所有的云端设备，规避“一次性”投资的风险，避免了资源浪费。

1.2.3 业务模式变革

业务模式变革的最终目标是提升用户体验，为广大老百姓提供更好的增值服务，摆脱近年来用户对广电网络增值服务水平不满意的印象。

1)业务模式多样化

基于流化云服务平台，业务内容部署在云端，可以支持Windows、Android、Linux等平台的应用部署，摆脱了机顶盒平台对应用的限制，可平滑地将多个平台的内容引入云平台，而无需过多的移植，匹配，只需为电视用户做提升体验的关键点即可。

各种形式的游戏、互动教育、电视购物、虚拟现实、电子政务、在线支付等应用模式，只要适合电视用户的应用都可以直接搬上流化云平台。

2)业务上下线快速化

随着苹果应用商店模式的发展，应用商店模式已经被广大用户所接受，很多应用几个月就完成了生命周期，因此快速上下线已经是一个增值业务平台的基本条件。

采用云平台的应用模式，一旦确认应用内容和部署策略后，对内容按需自动流转于云平台内部，实现智能化、自动化的部署，无需机顶盒做任何适配和统一升级，大大减少了应用部署时间，实现应用的“即上即得”，非常有利于运营商开展增值业务的运营工作。

3)业务开发多元化

采用流化云平台的模式，打破了传统增值业务受到机顶盒性能和系统平台的制约，大大降低了参与者的门槛，吸引更多开发者参与到为电视用户开发应用的潮流之中。由于应用基于云服务平台运行，开发者甚至都不需要具备足够硬件开发环境，仅需要对业务内容的掌控，利用云平台的测试开发环境即可完成业务开发，进一步降低了进入门槛。

4)业务开放性

云平台打造了一个开放的平台。一方面，一部分服务于传统电视和互联网电视的内容开发团队，可以非常方便地将内容移植到云平台，扩展服务用户的数量，增加业务收入；另一方面，为云平台开发的应用，同样可以移植到与之匹配的其他电视平台。实现了应用跨平台兼容性，真正达到了业务资源互联互通。

2 融合应用商店模式

应用流化技术的出现，弥补了智能电视对应用支持的局限性，提升了使用者对电视应用的用户体验，但是应用流化技术对网络提出了更高的要求，同时也存在实际运行成本较高的问题，因此如何与传统应用实现方式配合，充分发挥智能终端的成本优势和应用流化技术的体验优势，更好地实现流化与传统技术方式的融合利用，是值得探讨的方向。

2.1 应用实现架构的分类

从传统应用实现方式上看，通常存在3种应用实现架构：单机架构、C/S架构、B/S架构[5]。

单机架构：应用独立部署和运行终端系统中，一旦安装则不再需要与外界联系获取运行数据。

C/S架构：Client/Server的简写，即客户机和服务器架构。应用程序运行在客户机，应用数据存放于服务器，应用运行时通过网络获取服务器的应用数据，实现应用的业务展现。

B/S结构：Browser/Server的简写，即浏览器和服务器架构。用户是通过通用浏览器的HTTP协议来实现应用的加载、运行和展现，应用的业务逻辑和数据都在服务器(Server)上实现，减少对终端设备的依赖，增加应用的灵活性和通用性。

而基于应用流化技术实现的结构，可以称之为P/S结构，Player/Server的缩写，即用户通过双向互动的播放器实现内容展现和互动信令的传递，所有的业务逻辑都是在服务端实现，通过视频流将显示画面传递到终端的播放器实现展现。这种方式最大程度解决了终端性能不足，但是又对展现效果要求极高的场景。

P/S结构原则上不是独立存在的实现方式，单机、C/S、B/S结构应用都可以通过流化技术拓展为P/S结构的应用，满足应用系统的需求。

2.2 融合应用商店的运行模式

融合应用商店可以支持普通应用下载的方式，同时也支持流化应用以快捷方式的方式下载到终端，融合应用商店根据终端性能、操作系统类型及版本、存储空间、应用类型等因素智能选择应用的方式。融合应用商店运行模式如图2所示。

根据终端的运行环境不同，融合应用商店提供3种应用下载方式为用户提供服务。

当运行环境能够满足应用运行要求时，利用传统应用下载方式，实现应用软件下载到终端上运行。

当运行环境无法满足运行要求时，不下载应用本身，在终端上下载一个启动应用流化的快捷方式。当流化应用快捷方式被启动运行的时候，终端会访问到云端的应用流化系统，运行相应的应用，并通过视频流展现的终端。

当应用比较大，下载时间长，融合应用商店提供先下载流化快捷方式，后下载可运行应用的方式。当用户选择了大应用软件，先利用流化方式下载快捷方式，保证用户可以快速体验到应用，同时利用后台实现应用本身软件的下载和静默安装，保证用户既能快速体验应用，又能够在后面的使用中，充分利用本地能力。

根据以上3种方式，融合应用商店既支持传统应用商店对安卓应用的支撑，同时利用了应用流化技术，拓展了应用商店的应用范围，和对不同能力和类型终端的支持，下面是融合应用商店的应用下载流程图。

在融合应用商店的下载流程中(见图3)，首先要判断申请应用的终端是否具备运行该应用能力，如果能力不足则利用应用流化方式，下载应用快捷方式，并启动应用。而当终端可以运行该应用，且该应用大小不超过50 Mbyte(据2014年度中国手机APP用户调研报告的结论，86.6%的用户无法接受应用超过50 Mbyte)，利用传统下载应用的方式，实现应用的分发。当应用大于50 Mbyte时，则首先利用流化快捷方式的下载，实现用户快速运行游戏，同时根据用户的意愿选择在系统后台默认下载该游戏的可执行文件，并在下一次启动时不在基于应用流化技术运行，而是运行本地文件，因此，利用这种方式，既可以快速启动应用，同时下载原运行文件，保证应用的良好支持。

3 融合应用商店的价值

在融合应用商店模式下，应用商店不仅支持传统应用下载方式，也支持通过应用流化快捷方式，调用平台流化能力。而对于部分软件较大的应用，下载周期较长，利用流化技术迅速启动应用，免去了用户长期等待的苦恼。通过融合应用商店的应用，丰富了平台上的应用类型，提升用户体验并获得更高的用户粘度，并增强运营商在应用价值链上的主导作用。利用应用流化技术，充分扩大了应用引入的拓展空间，不再局限于安卓应用，有利于汇聚更多、更优质的应用，对于提高运营商互动增值业务的创新发展能力具有更加重要的战略意义。

[1] 环球网科技. 七家主流智能电视应用商店横向评测[EB/OL].[2015-09-24] .http://tech.huanqiu.com/elec/2015-02/5651871.html.2015-02-11.

[2] 魏冲，李智浩.浅谈Android系统机顶盒的前景[C]. 京、津、沪、渝有线电视业务&技术研讨会暨全国城市有线电视业务&技

图3 融合应用商店应用下载流程图

术研讨会论文集.重庆：出版者不详.2011：42-44.

[3] 李华宇.运营商拓展增值业务利器——视频云计算系统[J].电视技术，2013，37(20)：46-48.

[4] 张良银.浅论C/S和B/S体系结构[J].工程地质计算机应用,2006(4)：20-23.

[5] 宋士明，孙庭，武振华.面向广电网络的视频云计算增值业务平台[J].电视技术，2014，38(18)：11-15.

责任编辑：许 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

国家科技支撑计划项目(2012BAH75F01；2012BAH94F00；2012LM101-0004)

TN915；TN943

A

10.16280/j.videoe.2015.24.014

2015-11-06

【本文献信息】秦枫，张婷婷，张宏纲，等.云电视平台融合应用商店架构的探讨[J].电视技术,2015，39(24).