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基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现摘要 论文题目 专业 硕士生 指导老师 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 计算机应用技术 曹庭毅 王建民副教授 摘要 视频点播服务简称v o d 服务，它是随着有线数字电视、计算机网络和计算 机应用技术的发展而兴起的一种实时的、双向的、交互的数字电视服务。在数字 电视领域，它的出现主要是为了改变用户传统的单一、被动的收看形式，满足用 户即点即播的需求。 本文首先介绍了交互式数字电视的产生及发展现状，接着分析了一个交互式 是数字电视v o d 系统的组成，然后对中山大学和广东中大讯通软件科技有限公 司联合开发的一种机顶盒中间件技术s d f ( s c e 鹏d e s c r i p t i o nf i l e ) 作了介绍， 在其基础上，本文提出了一个基于i s a 架构的交互式是数字电视v o d 解决方案， 该解决方案的核心部分是一个开放的交互式数字电视v o d 管理系统，它由资源 管理模块、业务管理模块、应用服务模块和计费模块四部分组成。另外本文工作 还包括v o d 管理系统和机顶盒终端的通信接口的整合，从而为用户提供交互式 数字电视v o d 导航界面，同时，该解决方案采用了s s p l s c p 协议实现对视频 流的控制传输，使数字电视用户可在机顶盒端通过与v o d 服务器的交互完成对 视频流的控制。最后本文利用在广东中大讯通软件科技有限公司实习的机会，完 成了对基于s d f 中间件的机顶盒后台系统的设计实现，并在其基础上有效实现 了一个实时、交互的数字电视v o d 服务。本文研究成果对基于h f c 双向网络开 展各种交互式数字电视服务具有指导作用，在推动交互式数字电视技术发展及应 用上有比较重要的意义。 关键词：交互式数字电视、v o d 系统、s d f 中间件 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 a b s i m c t t i t l e ： m 萄o r ： n 锄e ： s u p e r v i s o r ： d e s i 伊a n di i t l p l e m e n t a t i o no fh l t e r 习l c t i v ed 硒t a lt e l e v i s i o nv o d a p p l i c a t i o nb a s e do ns d fm i d d l e 、v a r e c o m p u t 盯a p p l i c a t i o nt e c l l o l o g ) r t i n g y ic a s s o c i a t ep r o f e s s 0 rj i 锄m i i lw ，肌g a b s t r a c t i t vv o d a p p l i c a t i o ni sar e a i t i n l e ，t 、) l ，o 一姗l y 砥r a c t i v ed t vs e i c ee m e 玛i n g 晰t l lm ed e v e l o p m e n to fd 蜮t a lc a b l et e l e v i s i o n ，c o m p u t e rn e 铆o f i 【sa l l dc o m p u t e r a p p l i c a t i o nt e c h n o l o 盱i nm ef i e l do fd 硒t a lt e l e v i s i o n ，i t vs e i c ei sm 砌yt 0 c h a n g e l et r a d i t i o i l a l 唧i i lu d l i c hp e o p l ew a t c h1 v 、v t l i c hi so n e - 啪ya n dp a s s i v e ， a n di t vs e r v i c ec a l lm e e tt h ep e o p l e sn e e do fw a t c l l i i l gt vo nd e m a n d f i r s t l y t h i st h e s i ss u i l l i l l a r i z e st h ee i n e 玛e n c e 肌dd e v e l o p m e n to fi t vb r i e n y ， a n d 飘a l y s e st i l ec o m p o l l e 鹏o fa i li t vv o ds y s t e m ，n l e n “st l l e s i sm a l ( e sa s p e c i f i c a t i o na b o u tt h es d f ( s c e i l ed e s c r i p t i o nf i l e ) w h mi sas o r to fs e t t o pb o x m i d d l es o r 、砌他 t e c l l n o l o g ) ， d e v e l o p e db yb o t l ls u i l y a t s e nu n j v e r s i t ) ，a n d g u a n g d o n gz d x ts o r w a r et e c h n o l o g y1 t d c o i i lt h j sm e s i s ，i tp r o p o s e sa ni t v v o ds o l u t i o nb a s e do ni s a ( i n t e r a c t i v es e r v i c e sa r c h i t e 曲j r c ) ，a n dt h em o s t 硫p o 咖tp a ni s 恤o p e n1 7 r vv o dm a n a g e m e n ts y s t e mw m c hi n c l u d e sr e s o u r c e m a n a g e m e n tm o d u l e ，h i s i n e s sm 觚a g e m e n tm o d u l e ，印p l i c a t i o ns e i c e sm o d u l ea i l d o u t l a ys e r v i c em o d u l e t k sm e s i sa l s od e s i g l l st h ec o 舢【i l u i l i c a t i o ni n t e r f a c eb e 帆e 吼 i t vv o d m 锄a g e m e n ts y s t e m 锄ds e t - t o pb o x ，s 0a st 0p r 0 v i d ei t vu s e r s 、v i t h 舭 i t vv o de p g 砥慨e mi t vv o ds o l u t i o n c o m p l e t e sm ec o n 仃o l l i n g 旬咖 1 s m i s s i o np r o t o c o lt 0t h ev i d e os 仃e 锄b a s e do ns s p l s c p ，s ot 1 1 a ti t vu s e r sc 锄 c o n t r o lt l l e 蛐o fp r o 咖i i l 劬n to f d i g i t a lt e l e v i s i o nb yi l l t e r a c t i n g 诵mt h ev o d s e r v e r a tl a s t ，r e l y i n go nt h ei n t e m s h j po p p o m l i l i t i e si i lg u a i l g d o n gz d x ts o 胁a r e t e c t l n o l o g yl t d c o ，t h i st l l e s i sf i i l i s h e sn l ei r n p l e m e i 慨i o no fa ni t vv o ds e i c e b a s e do ns d fi i l i d d l e 、眦t e c l l i l i q u e t h er e s u l to ft h j st h e s i sc 锄p e r f o mad i r e c t e d 如n c t i o ni i l d e 、，e l o p 逾g s o r t so fm t e r a c t i v e d i g i t a l t e l e v i s i o ns e n ，i c e sb a s e do n i i i 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 a b s n 鼍c t t w o w a yh f c 玳t w o f i 【，a n dh a 【v ei l n p o r t a n ts i 嘶f i c a n c e i i l p r o m o t i r l g 也e d e v e l o p m e n to fi 1 1 t e r a c t i v ed i g i t a lt e l e v i s i o n k e yw b r d s ：d 1 vv o ds y s t e m ，s c e n ed e s 耐p t i o nf i l em i d d l es o r w a r e 论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 鲎量毂 日期：丝缉拿墨日2 兰旦 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内容编入 有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 学位论文作名： 日期：年月日 导师签名： m 日期：o 暂帆纱日 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现第l 章 第1 章概述 本章主要介绍本文研究的课题背景、相关研究基础、主要研究内容，以及论 文的章节安排。 1 1 研究背景 近几年来，数字电视技术、网络技术、信息技术以及智能化技术的迅速发展 给全球的政治、经济、文化和社会生活领域带来了广泛而深刻的影响【l 】。其中数 字技术的普及是信息领域最大的一次革命1 2 】，这场革命不仅改变了信息传递方 式，而且也改变了人类的生产方式、生活方式和思维方式。随着数字电视技术走 进寻常百姓家里，伴随而来的是丰富的节目内容和实用而又充满娱乐的交互式 应用。现阶段，我国的数字电视虽然仍处于起步阶段，但系统的整体框架基本形 成，足够可以在数字电视平台上开发一些基本应用【3 j 。 数字电视，作为数字家庭中的一个重要环节，是从电视节目录制、播出到发 射、接收全部采用数字编码的新一代电视，它是对模拟电视的革命性的创新【4 】。 数字电视技术的优越性使革命性的交互业务成为可能，这种交互业务明显地改变 着广播节目的内容的制作、传输和观看方式。交互电视正是数字电视与交互式技 术的融合，它使观众能以新的方式观看和利用电视节目内容。数字视频信号通过 卫星、有线或普通屋顶天线从广播机构发送给用户家庭，用户家庭内用机顶盒将 接收的视频信号解码【5 】。而后，观众可以利用标准的电话或电缆线路与广播机构 进行双向连接，这种连接为各种各样的附加活动创造必要的条件，如远程医疗、 电视购物、游戏、v o d ，以及标准的w 曲冲浪和e m a i l 掣6 1 。 数字家庭于上世纪九十年代提出，如今已经从一个概念发展成为融合3 c 领 域( 电脑、通讯和消费电子产品) 的产业。数字家庭在带来了巨大的产业的同时， 也给人类生活形态带来根本性的改变。2 0 0 6 ，中山大学与广东省信息产业厅签订 了联合共建协议，在广州大学城中山大学校区成立了“广东省数字家庭公共服务 技术支持中心 ，广东省数字家庭公共服务技术支持中心负责执行广东省数字家 基于s d f 中同件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现第l 章 庭行动计划，其中具体负责执行广州番禺、佛山南海等试点工作。本文正是依托 于广东省数字家庭行动计划项目完成对交互式数字电视应用服务开发的研究工 作。 1 2 相关技术及研究现状 本节将介绍数字电视相关技术及应用服务，包括数字电视的发展，数字电视 机顶盒的发展，以及在数字电视增值服务最具有代表性的视频点播技术。 1 2 1 交互式数字电视的发展现状 交互电视是数字电视与交互式技术的融合，它是随着数字电视技术发展带来 的又一次具有革命性的创新【刀。第一代数字电视是在传输质量和传输体制上的变 革，交互电视属于第二代数字电视，它是数字电视在传输业务范围及多功能应用 方面的一场变革，交互电视的主要表现是由单向传输数字电视向数字交互式电视 转变【8 j 。 如果说丰富的内容、优质的声音图像是数字电视业务的基础，那么交互式应 用是为这种业务不断扩展、使老用户更忠诚、新用户更踊跃的不可缺少的重要手 段【9 ，1 0 1 。早期的交互式应用以为观众提供信息与资料为主，典型的应用为电子节 目指南e p g 【】，目前的发展，不但从技术上来重新审视数字电视及其应用，更 重要的是从用户的需求及个性化和崭新的市场发展角度来重新认识、发掘和使用 数字电视这一技术。 交互电视能够为数字电视用户带来高质量的视觉享受、丰富多彩的服务内 容，必将大大改变人们的生活方式和工作方式，从而为电视通信市场带来巨大的 利润1 2 ，1 3 】。国内外众多国家，从政府到有线电视运营商，纷纷对交互电视技术投 入高度的重视。根据蚍g y 山舛c s 公司2 0 0 2 年初进行的一项调查显示，欧 洲的i t v 家庭总数为3 2 0 0 万户，是北美的两倍。而另一项来自y 诎咖的 调查显示，到2 0 0 5 年，已有8 1 2 0 万个欧洲家庭享受到了基于数字电视的交互电 视服务。到2 0 0 5 年，欧洲的i t v 市场已从2 0 0 2 年的1 3 亿美元发展到7 l 亿 美元【1 4 ，1 6 1 。 2 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 第l 章 而在国内，交互式数字电视也不再是概念上的东西，作为一项有着巨大市场 空间的电视增值业务，它就像一个强大的磁场，吸引了各个与电视相关的行业涉 足【1 7 引。其中，包括t c l 、创维、海尔、康佳等在内的国内各家电巨头纷纷投入 巨资研发数字电视，与此同时，华为、t c l 、聚晖电子等一大批i t 企业以及国 内著名大学( 如中山大学、清华大学等) 也在参与与数字电视有关的技术标准的 开发工作，许多电视整机厂也已经研制出数字电视加交互电视服务的双模机顶 盒。目前的交互电视系统技术和相关产品的水平，可使交互电视的v o d 业务与 d v b c 下行有线数字电视业务【1 9 捌，在有线电视h f c 网络的平台上有机的结合， 其中交互电视的v o d 业务可以通过有线宽带网络提供，也可以用特定的q a m 频道传送【2 。本文提出的基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用正是采用 了i p q a m 频道传送的方式，通过h f c 网络，将视频流发送到数字电视机顶盒 中【2 2 1 。 1 2 2 数字电视机顶盒 国家高清晰度电视项目总体组组长张文军认为，“数字电视是大势所趋，但 是考虑到我国的实际情况，数字电视技术有一个实现的过程，淘汰更换模拟电视 大约要l o 年以上的时间 。我国有上千家电视台，3 亿2 千万台模拟电视机，更 换这样庞大数目的发送设备和电视机，需要相当大的预算和投入，这决非一朝一 夕的事情，要有一个过渡期。我国采用平稳过渡的策略发展的数字化电视，让数 字彩电与模拟彩电和平共处，这段时间大约需2 0 年3 0 年四】。在这期间，模拟 彩电也不必更换，但是一种名为机顶盒s t b ( s c t t 0 p b o x ) 的设备却要买。 机项盒接收标准清晰度数字电视节目后，再将信号传给模拟彩科2 4 j 。 对于机顶盒s t b ( s e t t 0 p b o x ) ，目前没有标准的定义，传统的说法是： “置于电视机项上的盒子 【2 5 】。它是利用有线电视网络作为传输平台，电视机 作为用户终端，以提高现有电视机的性能或增加其功能。由于功能和用途不同， 使得“机顶盒这个概念有些模糊不清，如早期的增补频道机顶盒、图文电视机 顶盒、付费电视机顶盒等【2 引。目前，已出现在市场上的机顶盒基本上可划分为 数字电视机顶盒( d v b c ) 、卫星数字机顶盒( d v b s ) 、网络电视( w e b t v ) 机顶盒和v o d 数字机顶盒4 类【2 9 】。具体如下： 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 第l 章 ( 1 ) 数字电视机顶盒( d v b c ) ，主要功能是将接收下来的数字电视信号转 换为模拟电视信号，使用户不用更换电视机就能收看数字电视节目，图像质量接 近5 0 0 线水平，但没有上网功能。 ( 2 ) 卫星数字机顶盒( d v b s ) ，用来接收数字卫星广播节目。该类机顶盒 的主要功能是接收数字电视广播，同时也支持数据广播、图文电视等应用。 ( 3 ) 网络电视机顶盒，在微软公司“维纳斯计划 催化下产生的，主要功能 是使我国现有3 2 亿台模拟电视机通过p s t n ( 公众电话交换网) 或双向c 朋w 网实现因特网接入，收发电子邮件、游戏娱乐、网上学习等。 ( 4 ) v o d 数字机顶盒机，可以支持几乎所有的广播和交互式媒体应用，包 括收看普通电视节目、数字加密电视节目、点播多媒体节目和信息、电子节目指 南( e p g ) 、收发电子邮件、因特网浏览、网上购物、远程教育等，需要的条件 是双向c a r v 网。 数字电视机顶盒将改变我们现有的电视的概念，也将为互联网提供一个崭新 的消费终端，而且这个消费终端将比其他任何终端如p c 、手机、p d a 都普及、 方便、吸引人。数字电视机项盒不仅是用户终端，也是网络终端，它能使模拟电 视机从被动接收的传统电视转向交互式数字电视( 如视频点播等) ，它能接入因特 网，使用户享受电视、数据、语言等全方位的信息服务【3 0 】。随着数字技术、多媒 体技术和网络技术的发展，数字电视机项盒功能将逐步完善，尤其是单片p c 技 术的发展，将促使数字电视机顶盒内置和整个成本下降，让大多数用户在普通模 拟电视机上实现既能娱乐，又能上网等多种服务。 1 2 3v o d 系统分类 目前，v o d 的应用主要是基于m 网络的，而在有线网络平台上实现的比较 少。部分地区可能实现了基于有线电视网络的数字电视v o d 业务，但由于有线 网络资源和其它技术上的约束，开展得并不多。v o d 系统根据不同的功能需求 和应用场景，主要分成以下三种【3 1 。3 3 】： ( 1 ) n v o d ( n e 小d e o o n d 锄a n d ) ，称为准视频点播。这种点播电视的 方式是多个视频流依次间隔一定的时间启动传输相同的内容。比如，十二个视频 4 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现第l 章 流每隔十分钟启动一个发送同样的一小时的电视节目。如果用户想看这个电视节 目可能需要等待，但最长不会超过十分钟，他们会选择距他们最近的某个时间起 点进行收看。在这种方式下，个视频流可能被许多用户共享。这种方式可以利 用组播频道来实现。 ( 2 ) t v o d ( t r d e o o n d e m a n d ) ，称为真实点播电视，它真正支持即点 即播。当用户发出命令时，视频服务器将会立即传输用户所要的视频内容。若有 另一个用户发出同样的命令，视频服务器就会马上为他再启动另一个传输同样内 容的视频流。不过，一旦视频内容开始播放，就要连续不断的播放下去，直到结 束。这种方式下，每个视频流专为某个单独用户服务。 ( 3 ) o d ( i n t e m c t i v e d e o o n d e m a i l d ) ，称为交互式点播电视。它比前两 种方式都有很大程度上的改进。它不仅可以支持即点即播，而且还可以让用户对 视频流进行交互式的控制。这时，用户就可像操作传统的录像机一样，实现节目 的播放、暂停、倒回、快进和自动搜索等。 1 3 研究内容和意义 v o d 是随着通信技术、计算机网络和计算机应用技术的快速发展而产生的 一种实时的、双向的互动视频点播服务。它与传统的电视信号单向传送，用户被 动接收不同的是提出了一种“用户自主的崭新概念，通过与用户展开真正的“互 动，实现按用户需要播放语音视频节引3 4 如。v o d 服务凭借其优良的影音品质 和灵活的服务方式，受到众多数字电视用户欢迎，倍受人们关注。 目前，v o d 的应用主要是基于口网络的，而在有线电视网络平台上实现的 交互式数字电视v o d 比较少。因此，本文依托在广东省数字家庭公共服务技术 支持中心执行数字家庭行动计划的机会，提出了一种交互式数字电视v o d 应用 的解决方案，设计了基于有线电视网络的交互式v o d 应用体系结构，并在机顶 盒端完成了基于s s p l s c p 协议传输控制模块的设计，使机顶盒可以通过双向 h f c 网络的上行通道完成与前端服务器的交互。另外，本文基于s d f 中间件技 术完成了机顶盒后台系统的设计工作，实现了数字电视与互联网的结合，以通过 互联网通道为用户在数字电视终端呈现各种精彩的导航界面，最后在此基础上实 现了一个基于s d f 中间件技术的交互式数字电视v o d 服务。本文采用的s d f 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 第l 章 中间件技术与现有的交互式数字电视中间件都不同，具有比较高的研究价值和应 用价值。 1 4 论文章节安排 本文总共由五个章节组成： 第1 章首先论述了本文的研究背景，然后介绍了交互式数字电视相关技术及 研究现状，最后简要的介绍了本文的研究内容与意义，以及对各章节内容的安排。 第2 章对交互式数字电视v o d 应用相关的技术进行了介绍，其中包括了交 互式数字电视v o d 系统的组成，基于i s a 架构的交互式数字电视平台技术，然 后简要的描述了视频服务器的功能，最后对本文实现所采用的s d f 中间件技术 作了一个系统的介绍。 第3 章是本文的一个重点，在这章中，本文提出了一个交互式数字电视v o d 应用的解决方案，并对其中的v o d 管理软件的逻辑设计过程作了介绍。另外， 还包括对基于s s p l s c p 协议的视频流传输控制接口的设计。 第4 章也是本文的重点。在这章中，本文结合实际项目情况，完成了基于 s d f 中间件的一个交互式式数字电视v o d 应用的设计实现工作。 第5 章对全文进行总结，并展望了研究前景和进一步研究的方向。 6 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现第2 章 第2 章交互式数字电视v o d 应用相关技术 交互式数字电视v o d 业务与一般常见的网络电视( ip 1 v ) 不同，ip ，i v 是基 于i p 网络传输的交互式网络电视，它利用有线宽带网络作为基础设施，以个人 电脑作为主要终端电器，通过互联网络协议来提供包括电视节目在内的多种数字 媒体服务【3 8 ，3 9 1 。有线数字电视的交互式v o d 业务是采用的h f c 网络体系，相比于 i p t v ，交互式数字电视v o d 业务的传输流首先经过i p 骨干网络传送至边缘q a m 设备m j ，调制成r f 信号后经过h f c 网络传输到数字电视终端，它不需要再边缘 配置流媒体服务及存储设备，可大大节约有线运营商的成本，并且交互式数字电 视能够传输更具有竞争性的高清晰度的音视频文件。 2 1 交互式数字电视v o d 系统组成 随着h f c 网络双向改造成功，不但前端服务器可以通过h f c 下行通道输出视 频流到客户端，而且客户端也可以通过多种形式的上行通道向前端服务器发送用 户的交互控制信息，实现前端服务器和数字电视用户的真正的互动【4 l ，4 3 1 。这为基 于有线数字电视的各种交互式服务在国内的发展带来了新的革命性的变化，本文 正是采用h f c 网络体系作为网络传输系统，在边缘配置i p q a m 完成数据转换，完 成交互式数字电视v o d 应用的体系设计m 斯】。交互式数字电视v o d 系统一般也可 分成前端系统、客户端系统和网络传输系统三部分组成。 ( 1 ) 前端系统一般由视频服务器、边缘口q a m 设备、各种管理服务器以及 控制网络部分组成。视频服务器主要由存储设备、高速缓存和控制管理单元组成， 其目标是实现对媒体数据的压缩和存储，以及按请求进行媒体信息的检索和传输 等【4 7 4 引。视频服务器需要增加许多专用的软硬件功能设备，以支持该业务的特殊 需求，例如媒体数据检索、信息流的实时传输以及信息的加密解密等【4 9 5 0 】。交互 式数字电视v o d 系统来说，服务端系统还需要实现对用户实时请求的处理、访问 许可控制、v c r ( v i d e oc a s s e t t er e c o r d e r ) 功能，如快进、暂停、重绕等的模拟。 各种管理服务器主要完成用户信息管理、计费工作，和影片等原始资产信息的组 织管理、发布和安全保密等，另外管理服务器还要对其它部分设备进行管理，如 7 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 第2 章 视频服务器、口q a m 设备等。控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息 传递的工作，如管理服务器向视频服务器注入影片数据等。 ( 2 ) 客户端系统，它是由数字电视电视机加机项盒( s e tt 0 pb o x ，简称s t b ) 完成。在客户终端系统中，除了处理硬件问题外，还需要处理与之相关的各种软 件技术问题。例如，为了满足用户的多媒体交互需求，客户系统的界面必须加以 改造，完成与用户的互动工作【5 1 1 。此外，在进行连续媒体演播时，媒体流的缓 冲管理、声频与视频数据的同步、网络中断与演播中断的协调等问题都需要进行 充分的考虑。 ( 3 ) 网络传输系统，它包括从服务器到交换机的网络连接和从交换机到个人 家庭的网络连接，这一段网络又称为主干网【5 2 1 。主干网为用户提供对异地服务 器的访问以及对其他信息资源的访问。从交换机到个人家庭的这一段网络又称为 接人网，即进人用户家庭的那一段网络，它采用光纤同轴电缆混合网( 耶c ) 网络。 m c 网络的双向改造成功，使交互式数字电视v o d 系统不但可以通过下行通道 将视频流传送到数字电视机项盒，而且增加了上行通道，实现用户在机顶盒端与 前端服务器的交互，从而将用户的控制信息上传到前端服务器，完成用户点播任 务，同时还可以完成对视频流的控制。 2 2 基于i s a 架构的交互式数字电视平台技术 北美t i ew a r n e r 公司基于交互式数字电视技术提出了一种开放的i s a ( i n t e r a c t i v es e r v i c e sa r c h i t e c t u r e ) 架构标准，i s a 架构定义了一种开放 的交互式数字电视平台的设计方案，它包括一个交互式数字电视平台的各组成模 块，和定义在这些模块之上的通信接口设计，以及该交互式数字电视平台相应的 外围接口设计。目前国内只有北京宏天德美数码科技有限公司提出了一个基于 i s a 架构的交互式数字电视平台的解决方案。 2 2 1i s a 架构介绍 on m c w 姗喝p c g 笛h i t c r a c t i v es c i c 恤h i t e c n l 鸭v c 巧i o n1 4 2 3 0 7 0 5 8 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 第2 章 图2 1i s a 框架图 如图2 1 描述了一个基于i s a 架构的框架图，i s a 架构基于面向对象的方法 定义了组成交互式数字电视平台的各种功能组件，它们之间通过一定的接口进行 交互、控制，来完成有线电视服务提供商提供的数字电视服务。由图中可以看出， i s a 架构总共由管理模块、内容模块、接入网络、应用服务模块四部分。其中管 理模块通过与系统进行交互，完成业务组织管理功能，内容模块服务组织管理， 并提供应用服务与内容给客户，接入网络是提供服务给用户的通道，如宽带和电 缆调制解调器的网络，而应用服务模块包含了有线电视运营商提供给数字电视用 户的所有服务，如v o d 服务、电子商务服务、e m a i l 等。 2 2 2 交互式数字电视平台性能要求及特点 。参考n m ew a m p e g 咖si n t e m c t i v es e r v i c e sa r c h i t c c t u r c ，v e r s i o n l 4 ，2 0 0 3 0 7 0 5 9 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 第2 章 基于i s a 架构的交互式数字电视平台的设计主导思想是开放性和满足即插 即用的模块化设计理念，其具体要求可描述有如下： ( 1 ) ，基于i s a 架构的交互式数字电视平台定义的功能组件和开放的接口可 实现对众多设备厂商的v o d 服务器、i p q a m 设备，和机项盒等设备的支持； ( 2 ) ，对于有线电视运营商来说，无需对组件的功能、接口和计费系统等进 行修改，就可以添加各种新的交互式数字电视服务； ( 3 ) ，对于运行在该平台的交互式数字电视服务来说，都具有“即插即用”的 特性，即可以以一种标准、通用的方式添加和删除服务； ( 4 ) ，在服务的应用程序实现部分定义了各种增值服务的方式，有线电视运 营商可对运营服务从中选择收费方式； ( 5 ) ，除非特别指出，否则交互式数字电视平台的接口都是即时处理的； ( 6 ) ，有线电视运营商提供的各种交互式数字电视服务应独立于浏览器，以 一种标准方式发布和实现。 基于i s a 架构的交互式数字电视平台具有如下特点： 即点即播，即通过认证的数字电视用户可在任意时刻通过m 网络上 行通道发送点播请求，应用服务器都可以对用户点播进行响应，向用户 传输视频信号； 实时的计费接口，交互式数字电视平台通过统一的计费接口，帮助运营 商实时管理用户的账号信息； 夺可扩展性强，方便运营商对扩展当前服务，不需要对当前系统作修改， 只要在用户前端网络部署流媒体服务器，即可满足更多数量的用户需 求； 支持多家v o d 服务器、i pq a m 、机顶盒及应用服务系统并存，这也是 开放的交互式数字电视平台最重要的特性之一，它的设计主导思想就 是开放性和满足即插即用的模块化设计理念。相关的应用加载到运营平 台时没必要再次和平台上已有系统进行集成。 直观友好的用户节目指南，交互式数字电视平台的应用服务模块为客户 端提供了基于w e b 方式的节目指南信息，方便客户端设计交互式数字电 视导航界面。 l o 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现第2 章 2 3s d f 数字电视中间件技术概述 在本设计中采用了中大迅通软件科技有限公司的m 系列机顶盒，该系列机 顶盒是基于s d f ( s c e n ed e s c r i p t i o nf i l e ) 中间件技术，采用应用与机顶盒端的s d f 语言，可实现在机项盒端设计实现直观、友好、交互的用户导航节目信息，并支 持与互联网的结合，在其基础上实现与前端服务器的交互。 2 3 1 基于s d f 中间件的机顶盒体系结构 应用业务层 i t 问仆联 图2 2s d f 中间件软件体系结构图 系统驱动层 如图2 2 所示，应用业务层包含了基于s d f 中间件技术的所有应用业务， 包括本文中的v o d 业务。中间件层中的s d f - p l a y e r 是s d f 文件的解析运行程 序，d i r e c t f b 是中间件所采用的图形库，i bs d k 是中间件支持的另外的图形 。广东中大讯通软件科技有限公司，s d f 技术说明书v 3 o ，2 0 0 7 9 2 l l l 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现第2 章 库技术，d m xl o a d e r 是机顶盒远程下载更新程序，当机顶盒服务端有s d f 技术 发布的新版本时，机顶盒可及时从服务端下载新版本，中间件层装载了底层图形 库和计算机系统的部件驱动程序，它集成了下层的基本图形库与硬件驱动程序调 用。 另外，广东省数字家庭公共服务技术支持中心项目小组还基于s d f 技术提 供了一整套包括设计，开发，测试等环节的可视化开发环境，s d f 可视化开发 环境一方面考虑编程人员的编程习惯，另一面遵循s d f 软件技术的代码布置方 式和特点，本着快速、各软件模块之间关系清晰原则进行用户编程界面的设计。 就日前而言，m i c r o s o r 公司的s u a ls t i l d i o 及v i s u a ls t u d i o n e t 系列集成开 发环境和专门用于j a 、，a 编程语言开发的e c i i p s e 以及其相关插件集成开发环境是 主流的开发工具，这二种主流的开发工具都采用了组件可拖放的编程方式，这种 方式不但使编程速度快捷并且编程感觉更加直观、方便，因此，s d f 可视化开发 环境也采用这种方式。但s d f 可视化开发环境与上述二种主流开发工具不同的 是，s d f 可视化开发环境借鉴也m a c r o r n e d i ad r e 锄w e a v e r 开发工具将工具与可 视化组件相关联的可视化编辑方式，使整个可视化编辑过程更加方便直观。 s d f 可视化开发环境大大提高了开发人员的工作效率，并通过模拟机顶盒的 运行环境，使得开发人员不需要借助机顶盒也能进行开发测试等工作，从而很好 地节约了开发成本，缩短了开发周期。该部分的工作由我们项目组的叶柄宏等同 学负责完成。 2 3 2s d f 语言设计规范 s d f 是一种操作流程中间描述语言，把用户日常生活中的各种场景的操作流 程抽象定义，生成s d f 中间文件，然后交由机顶盒程序解析，向服务器服务发 送请求进行交互操作，灵活地满足现在有数字电视交互功能需要。 1 2 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现第2 章 图2 3s d f 场景文件结构图 在s d f 语言中，一个完整的s d f 文件由内容及属性组成，它主要包括场景， 元素，注释等内容，其中元素包含有资源和变量，资源是只图像、文字等构成一 个场景的信息，它一般是常量，变量是需要通过s d f 服务器进行赋值的未定义 的资源。而属性中，场景有场景属性，元素有元素属性，资源有资源属性，另 外，对于一个s d f 文件来说，它也有一个全局属性来对该s d f 文件进行描述。 这些共同组成了一个对日常生活场景的抽象定义。 ( 1 ) 全局属性 这里主要定义一个s d f 文件的全局属性。它主要包括如下几个部分： 夺f o l d c r = f o l d e r n 锄e ) ，说明本s d f 及其相关数据的存放目录( 用一级 目录表示) ，同时也说明s d f 文件名称； l a n g u a g e = e n l i j a | i c n l i k r ) ，说明此s d f 的所有的语言( 目前只支持 英语、日语，汉语，韩语) ； 。广东中大讯通软件科技有限公司，s d f 技术说明书v 3 0 ，2 0 0 7 9 2 l 1 3 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 第2 章 其它属性； ( 2 ) 场景 在s d f 文件中，场景用s c e m 表示，一个s d f 文件通常是由多个场景组成 的，它是从群s 切r ts c e 字样开始定义，并以托n ds c e m 字样表示结束。目前一个 s d f 文件中只能支持3 0 个场景，这就要求对日常生活中行为的抽象要准确、简 洁，这也符合设计数字电视导航界面的风格，不会让用户感觉到麻烦。s d f 中主 要包括了如下几种场景，它们用s c e n e 聊e 场景属性来区别，不同的场景具有特 定的功能： s c e n e t y p e = 1 0 0 0 ，它定义了一个主界面； s c e n e 聊e = 10 0 1 ，它表示一个标准板面； s c e m 聊e = 1 0 0 2 ，它定义了播放v i d e o 的功能； s c e n e 聊e = 1 0 0 4 ，它表示了一个可变换图； s c e n e t y p e = 2 0 0 1 ，它表示可交互场景，本文设计主要采用的是该场景； s c e n e l 卯e = 2 0 0 3 ，它定义了输入框输入框列表。 ( 3 ) 场景属性 用来对相应的场景进行说明，不同的场景具有不通的属性，它主要包括如下 部分： s c e m i d 刁【) ( x ，指明s c e m 的i d ，同一个s c e n e 中，必须唯一，但可 以不按顺序定义，一般按场景发生的顺序性定义； b a c l 【t o s 涨= x 殛，指定返回的s c e n e ，填写目的s c e 鹏的i d ，它对应 遥控器按返回后对应的场景； p r e v p a g e = x ) 【) ( ，说明此s c 肋e 是否有前翻页功能，以1 、0 标识； n e x t p a g e = x 双，说明此s c e n e 是否有后翻页功能，以1 、o 标识； c a l l u d 刁【，指定与服务器交互数据的u r l ，它是场景2 0 0 l 的专有属 性。 ( 4 ) 元素 元素是场景里面用来标识一个实体的，一般一个场景由多个元素组成，它可 以是资源，也可以是未定义的变量。目前一个场景中最多支持3 0 个元素，避免 了场景过于拥挤的情况。s d f 中主要包括了如下几种类型的元素，它们用 1 4 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现第2 章 e l e m e 咖e 元素属性来区别，不同的元素表示不同的实体： e 1 e m e n t l e = 0 ，表示背景图片，或者静态文本等实体； 夺e l e m e n t l y p e = 1 1 、1 2 ，表示标准按键； e l e m e n t t 卵e = 1 4 ，表示带u 也变量； e l e m e n t l 卯e = 1 5 ，表示带有超链接的文本实体； e l e m e n t l 卯e = 1 6 ，表示输入框，输入框列表，上传按钮，或表单等类型 的实体； 令e l e m e n 仃油e = 1 7 ，表示带有刷卡功能的实体； e l e m e n t l 卯e = 2 l ，表示该原属是影片； e l e m e n t 聊e = 9 9 ，表示主界面。 ( 5 ) 元素属性 共同属性，就是抽象元素的一般的普遍特点，如：i d ，类型，x 坐标，y 坐 标等； 夺专有属性，由于某一些元素在特定的场景中才出现，所以具有专用属性， 如交互u i u 等，具体可参见第( 6 ) 部分对元素类型的介绍。 ( 6 ) 元素类型介绍 夺场景中的元素类型一般是通过一系列的字段属性来定义说明的，不同的 元素具有不同属性字段，元素类型一般包括有背景元素、标准元素、超 链接文本元素、刷卡元素、影片元素等。 2 4 本章小结 本章首先介绍了交互式数字电视v o d 系统的结构组成，然后对数字电视行 业内的由t i n l ew 锄e r 公司提出的i s a 架构作了一个概述，i s a 框架提出了一个 交互式数字电视平台的设计方案。最后，因为本文是基于s d f 中间件技术完成 的交互式数字电视v o d 的应用设计方案，所以对基于s d f 中间件的场景描述语 言s d f 的特点及语言设计规范作了一个说明。 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 第3 章 第3 章交互式数字电视v o d 结构设计 本文采用北美i s a 架构，提出了一个交互式数字电视v o d 应用的设计方案， 该方案可适应数字电视运营商对开展交互式数字电视业务的需求。本文的交互式 数字电视v o d 解决方案采用业界成熟标准，具有良好的扩展性，可支持多家 v o d 服务器、i p q 气m 、机顶盒等设备。本章将主要介绍该交互式数字电视v o d 应用方案的设计过程。 3 1 交互式数字电视v o d 总体结构设计 图3 1 描述了部署于广电网络的一个基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用的网络结构图。前端服务器部分包括有s d f 服务器、应用服务器、视频服务 器等部分，网络传输系统采用的是光纤混合同轴网( h f c ) 和边缘设备组成，用户 终端由机顶盒和数字电视组成。 3 1 1 交互式数字电视v o d 组成模块功能设计 s d f 服务器 图3 1 交互式数字电视v o d 系统网络拓扑图 1 7 户 基于s d f 中间件的交互式数字电视v o d 应用设计与实现 第3 章 s d f 服务器是基于s d f 中间件技术设计的机顶盒的支撑服务器，该服务器保 存v o d