IPTV机顶盒中间件的研究和应用.pdf

专题：IPTV技术与应用 中间件在IPTV业务中如何有效应用始终是一个争议性问题， 本文介绍了一种具有高可扩展 性、可移植性的IPTV机顶盒中间件系统架构，并重点介绍了基于此IPTV机顶盒中间件实现的 C/S架构IPTV增值业务的推送服务及相关业务流程，最后总结了IPTV机顶盒中间件的优势和 未来发展方向。 关键词IPTV；机顶盒；中间件；增值业务 摘 要 专题：IPTV技术与应用 1前言 中间件的概念由来已久且应用广泛，它在IPTV中的应 用始终是一个充满争议的话题。 尤其是在以机顶盒形式呈 现的IPTV应用终端上，其软件和硬件的异构性、发展不均 衡性以及事实标准的缺乏，导致了IPTV机顶盒中间件成为 业界期待解决系统和业务一致性的最重要希望。 根据CCSA的中间件技术研究报告， 中间件是指位于 底层系统资源（包括硬件、操作系统和网络资源）和应用 程序之间的独立的系统软件或通用服务程序，应用程序 借助这种软件在不同的技术之间共享计算资源和网络资 源。 这些服务程序具有开放标准的程序接口，它以应用程 序接口（API）的形式存在，能够适应不同的操作系统和硬 件平台。 1 随着对IPTV机顶盒技术的深入研究，对中间件作用的 理解逐渐清晰， 业界也认识到，IPTV机顶盒中间件的最重 要作用是形成一个开放的业务开发平台， 使机顶盒与业务 平台可以实现互通，实现包括直播、点播、EPG业务导航、视 频通信以及各种其他IPTV机顶盒上可以实现的增值业务。 本文基于业界已有的对IPTV机顶盒中间件的研究成 果，提出了对IPTV基本业务、增值业务实现方式一致的中 间件架构， 并在此架构上实现了客户端方式增值业务的主 动推送和业务管控。 2机顶盒中间件发展现状 针对IPTV机顶盒中间件，国内外的主要标准化机构都 进行了深入的研究和探索， 并组织业界的力量进行了一定 程度的实践，其中包括DVB、ITU-T、CCSA等。 2.1ITU-T J.200的中间件架构 ITU-T SG9制订了ITU-T J.200的中间件系列建议2，该 建议基于数字电视的业务环境， 并扩展功能以支持增强型 的下一代机顶盒。 它与DVB的MHP中间件标准保持了一 致和兼容，其架构如图1所示。 该建议通过应用的执行引擎、呈现引擎、生命控制，形 成了对TV应用的支持，然而由于其研究的基础是广播数字 电视环境，因此其执行引擎的功能主要为针对广播扩展（如 TS流）数据的解析和执行，并通过呈现引擎（核心为定制浏 览器）展现。 IPTV 机顶盒中间件的研究和应用 孟建庭，沈昕 （中国电信股份有限公司上海研究院上海200122） 22 电信科学2009年第3期 2.2CCSA建议的机顶盒中间件架构 CCSA对IPTV中间件也进行了大量的研究，并在2007年 底完成了IPTV中间件研究报告1。 该建议综合考虑了现有 IPTV机顶盒和中间件的发展现状，提出了将基本的能力引 擎（如浏览器、视频播放等）和业务能力分离，将业务能力统 一封装后作为中间件的核心部分， 再通过API的形式向机 顶盒业务应用提供支持，如图2所示。 3机顶盒中间件面临的问题 随着IPTV产业链的不断发展，机顶盒的功能和接口已 经相当成熟。 尤其是IPTV机顶盒中间件的出现，解决了机 顶盒软硬件差异性、业务开发不一致的问题。 然而在新的形 势下，IPTV机顶盒中间件仍然面临着各种新的挑战。 3.1增值业务一致性 IPTV机顶盒具备高度的智能性，可以支持丰富多彩的 增值业务，尤其是具备更高灵活性的客户端/服务器（C/S）方 式增值业务，如通信业务、游戏业务。 在我国开发和实际部 署的IPTV系统，是建立在纯粹的IP宽带网络上，基于Web 实施EPG体系，机顶盒与平台系统的耦合度较低，因此机顶 盒系统具备更高的灵活性，更适合于开展客户端/服务器方 式的增值业务。 然而，在现有这些中间件体系中，对客户端/ 服务器方式的增值业务仍然未进行完善的考虑， 无法解决 图1J.200建议的机顶盒中间件架构 图2CCSA建议的机顶盒中间件架构 23 专题：IPTV技术与应用 图3机顶盒中间件架构 其业务一致性的问题。 3.2机顶盒的开放接口 IPTV机顶盒与平台之间的开放互通接口研究是国内 行业热点，CCSA在2008年进行并完成了IPTV开放接口的 标准制定37，对IPTV的直播、点播、EPG等基本的业务功能 进行了完善的支持，并形成了以下的接口规范体系。 · 业务管理接口：通过由运营方制订的接口，与管理平 台之间进行开机时的身份认证。 · 流媒体接口： 明确定义了IPTV机顶盒在使用直播、 点播等流媒体业务过程中所有控制和传输协议细 节，机顶盒与平台之间的接口实现了开放性互通。 ·EPG接口：通过浏览器扩展的形式，定义了IPTV直 播、点播等业务使用过程中所需要的能力集合，并通 过对流媒体控制和播放能力、 浏览器基础能力的统 一封装，实现了IPTV直播、点播业务的统一开放。 通过以上的工作，IPTV机顶盒已经建立了一个由浏览 器、 浏览器扩展和播放器共同构成的IPTV基本业务环境， 直播、点播业务可在此平台上实现统一的开发和应用。 在此框架下实施的IPTV端到端环境实现了开放式的 互联，加快了机顶盒以及机顶盒承载业务的开发速度。 这与 IPTV机顶盒中间件的使命不谋而合， 因此在考虑IPTV机 顶盒中间件时，必须继续支持目前阶段的开放互联，并对超 出IPTV目前业务框架的其他应用和功能，尤其是基于客户 端方式的应用，实现完整的支持。 3.3业务管控一致性 如前所述， 在IPTV机顶盒侧的客户端方式增值业务， 具有高度的灵活性和互动性， 其机顶盒与平台接口一般采 用私有协议， 因此无法实现在网络接口上扩展进行业务管 控；服务器侧的架构和实际部署也存在很大差异，通过平台 侧实现业务认证和鉴权， 无法有效掌控机顶盒侧的客户端 软件，也存在很大的不确定性。 而IPTV机顶盒是承载所有业务的实体设备，机顶盒软 件体系的发展也已经使其具备能力， 支持运营商实现自定 义的业务管控。 因此， 通过机顶盒中间件直接实现业务管 控，是最为可行的实现完整业务管控的方法。 4机顶盒中间件架构 我们通过对此类增值业务的充分考虑， 一方面要实现 在机顶盒中基本业务能力和增值业务能力的一致性， 另一 方面要实现在机顶盒侧对各种业务的一致管控， 提出了以 下的机顶盒中间件架构，如图3所示。 在上述的架构中，机顶盒的浏览器功能与浏览器扩展、 媒体获取及播放、业务管控包、应用管理器、客户端运行环 境包共同构成了IPTV机顶盒中间件的核心部分， 实现了 IPTV基本业务和增值业务的一致开放。 媒体获取播放和控制、 浏览器和浏览器扩展部分分别 提供了流媒体直播和点播、EPG导航和Web浏览的业务功 能，这与传统的IPTV系统架构和业务实现方式保持一致。 24 电信科学2009年第3期 客户端方式的增值业务，则通过增值业务客户端、客户 端运行环境包、应用管理器和业务管控包共同提供，其中各 个模块的具体功能如下。 （1）业务管控包 IPTV机顶盒侧的中间件业务管控包的主要功能是为 IPTV机顶盒侧增值业务客户端提供统一的认证、鉴权和订 购服务，更安全地实现了IPTV机顶盒与IPTV平台的交互。 业务管控包需可被基本业务能力、 客户端类增值业务 通过接口进行调用，实现认证、鉴权、订购功能，因此业务管 控包是以Java包、 浏览器扩展js包的形式安装在IPTV机 顶盒内。 （2）机顶盒应用管理器 机顶盒应用管理器主要用于C/S增值业务应用在机顶 盒侧的管理，包括应用下载、应用生命周期控制以及验证应 用合法性等功能。 机顶盒应用管理器以独立进程的方式运行在机顶盒系 统中，通过与平台侧的交互实现应用客户端的下载推送，所 有客户端应用进程都由应用管理器统一管理。 （3）中间件运行环境包 增值业务客户端的基本运行环境，可通过统一的CAPI 或Java进行规范要求。 同时集成应用管控包以供客户端实 时调用；集成应用管理器功能，以支持客户端应用的下载、 推送、运行、管理过程，可纳入应用管理器统一管理。 5基于机顶盒中间件的业务实现 在以上中间件架构中，客户端方式增值业务的推送、使 用和管理过程如图4所示。 （1）系统启动，首先启动浏览器，并进行接入认证； （2）系统自动启动应用管理器，如启动失败，则继续接 入IPTV业务系统使用基本业务； （3）应用管理器启动； （4）应用管理器与浏览器建立通信通道； （5）应用管理器通过与平台侧的接口进行检查； （6）应用管理器获取推送的业务信息并解析； 图4机顶盒中间件增值业务实现过程 25 专题：IPTV技术与应用 Study and Application of IPTV Terminal Middleware Meng Jianting, Shen Xin (Shanghai Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Shanghai 200122, China) Abstract How to take the advantages of IPTV terminal middleware in service deploying is a recognized problem in IPTV industry. In this paper, a new IPTV terminal middleware architecture is introduced which has a good performance in service expansibility and terminal platform migration. Furthermore, it is introduced the method and procedure of implementation and push of client/ server application based on the IPTV terminal middleware. At last, the advantage and future development of IPTV terminal middleware is discussed with a conclusion. Key words IPTV, set top box, middleware, value-added service（收稿日期：20090115） （7） 应用管理器将下发的增值业务客户端列表通过通 信通道通知浏览器并根据要求与用户进行确认交互； （8） 应用管理器根据用户选择的增值业务信息， 请求 载增值业务客户端以及应用的启动参数； （9） 应用管理器根据要求，对客户端文件进行验证。 （10） 应用管理器调用底层API启动客户端，同时将增 值业务客户端用于认证的相关信息(如应用ID、业务ID、用 户ID)作为启动参数传递给客户端应用； （11） 增值业务客户端调用业务管控包的函数，并根据 启动参数中应用认证相关参数进行用户确认及应用认证； （12） 业务管控包通过网络接口与中间件管理平台进 行用户确认及应用认证； （13） 认证结束后，业务管控包将应用认证结果通知应 用管理器； （14） 如果认证失败， 则应用管理器关闭客户端应用; 认证通过，则客户端应用调用扩展API切换显示方式，隐藏 浏览器及当前的其他增值应用， 并将增值业务显示到主界 面，允许进行正常业务使用，并根据要求进行鉴权、订购等 可选操作； （15） 用户开始使用增值业务应用。 6结束语 在本文的中间件体系架构中，通过机顶盒中间件环境中 的扩展应用管理器、业务管控包，实现了对IPTV业务在机顶 盒侧的统一管控；通过浏览器的扩展要求、客户端运行环境 的要求， 实现了在我国实际实施的IPTV体系中，IPTV基本 业务、增值业务在机顶盒上的一致和开放，其现实意义在于：