（计算机应用技术专业论文）iptv系统中epg模块框架的设计与实现.pdf

摘要 摘要 i p t v 是互联网业的新兴应用，它基于宽带礤网，提供给人们全新的视听体 验，并将深深影响人们的生活和学习。e p g 模块是i p t v 系统中最重要的模块之 一，是整个系统中变化最快的模块。本文重点阐述了一个具有高可扩展性、易维 护、易扩展的e p g 框架的设计和实现。 文中首先分析了数字电视中的e p g 实现方案和主流的w 曲应用开发平台， 并根据论文实现所用的口t v 系统整体结构，选择了e p g 实现所用的方案和平台。 所用方案为交互式方案，因为相对于数字电视，口t v 系统最大的特点就是 和用户的强大交互性。平台使用l m p ，此平台具有高性价比且被中小企业开发 广泛采用。e p g 实现采用给客户端的机顶盒提供h w 讧l 页面，由机顶盒负责解 释并显示。 e p g 实现基于m v c 模式思想，便于快速开发，容易支持多套显示界面。框 架实现分为五层，每层都有特定的功能，高层调用底层提供的服务。 e p g 模块和其他模块的通信采用了代理方式，这同样有助与扩展性和维护 性。e p g 的实现基于s d k ，便于以后给客户提供集成的e p g 开发工具，让客户 自己胄0 作e p g 。 在论文最后对e p g 性能进行了测试，测试结果表明性能满足了最初的设计 目标。p t v 的发展要求e p g 有更高的性能，一些性能改进措施在文后进行了阐 述。 目前国内外关于口t v 的标准还在定制中，本文所做的研究对e p g 标准的建 立和其它厂商的e p g 开发都有重要的参考价值。 关键词p t v ；e p g ；机项盒：m v c a b s t 阳c t a b s t r a c t 口t vi s0 n eo ft h el a t e s ti n t e m e ta p p l i c a t i o n sb a s e do nb r o a d b a l l dn e 脚o r k t 0 9 劬e r w i t hn e wa u d i o v i s u a ls e n s e ，i tw i l li m p a c to u rd a i l y1 i f ed e 印l y e p gm o d u l e i so n eo ft t l em o s ti m p o r t a n tm o d u l e si n 口t vs y s t c m m a t sm o r e ，i ti sa l s ot l l e m o d u l eb e i n gu p d a t e d 行e q u e n t l y - i i lm i s 枷c l e ，w ef i r s ta i l a l y z e dt h cs o l u t i o n st oi m p l e m e n te p gi nd t va n dt h e p o p u l a rp l a t f o m st oi m p l 锄e n tw e b 印p l i c a t i o n sa tp r e s 髓t a c c o r d i n gt o 吐l e 球t v a r c m t e c t u r e ，w ec h 0 0 s es o m es 0 1 u t i o nt 0i m p l e m e n tt l l em o d u l e s i n c et l l ei m p o n a i l tc h a r a c t e ro f t vi st l l es n d n gi n t e r a c t i o nb 咖e c nu s e r sa n d 口t vs y s t e i i l ，w h i c hi sq u i t ed i 任h e n t 丘d mc u n 舶td t vw ec h o o s ei n t e r a c t i v e s c h e m a t os o l v e 血e p r o b l 锄t h ep l a t f o m w l l i c h w eu s c d i s l a 但l 觚但i l 勰l l i 曲 c o s 即e r 白肋a 1 1 c er a “oa 1 1 di sa d o p t e db ym o s to fm i d d 】es c a 】ec 伽叩a n j e s h t m i ， p a g e sw e r cp r o 、r i d e db ye p gs e r v e rt os e t t o p - b o x ，s c t t o p b o xp a r s e sm 锄a i l d d i s p l a yt l l ei n t e r f 砬e s 1 1 1 ei m p l 锄e n t a t i o no f e p g 丘锄e w o r kw a sb a s e do nm v c p a t t e mw h i c hs u p p o n m u l t i s e r i e su i t h ef i 锄e w o r kw a sd i v i d e di n t of i v e1 a y e r s ；e a c h1 a y e r h a si t ss p e c i a l 如n c t i o na n dh j 曲e r1 a y e ru s e sm es e r v i c e sp r o v i d e db yl o w e r1 a y e r w 宅i m p l e m e n tm ec 咖u i l i c a t i o nb e t 、) l ，e c ne p gm o d u i ea n do t h e rm o d u i e s t h r o u 曲p r o x yw h i c hi sa l s oh e l p m it ot l l ee x p a l l s i b i l i t ya 1 1 dm a i m c n a n c eo ft h e s y s t 锄t h ei m p l 锄胁t a t i o no fe p gw a sb a s e do ns d kb yw h i c hw ec a i le a s i l y p r o v i d ea nd e t oc u s t o m e r st od c v e l 叩e p gm e m s e l v e s a t1 a s t ，t t l ee p gm o d u l ei st e s t e d t h et e s t si n d i c a t em a tm ep e r f o r n l a n c em e e t s o u r r c q u e s t s s o m em e t l l o d st o i m p m v em ep e r f o m a i l c e o fe p ga r ea l s o r e c o n 瑚e n d e dt om e e tt l l er e q u i r c m e n t s a tp r e s e n t ，t l l es t a n d a r d sa b o u t t va r es t i l li nd e v e l o p i n g t h er e s e a r c hw ed i d i sv e r yu s e m lt ot h ed e v e l o p m e n to f e p g e s p e c i a l l yi t s s t a n d a r d s k e y w o r d s 口t v ；e p g ；s e t t o p 七o x ；m v c 1 1 1 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：煎态：叠 日期： 3 印彳参届 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：壹查：羞导师签名：i 竖建。奉至日期：兰丝兰! ：乡 1 1 课题背景介绍 第1 章绪论 互联网的发展极大地改变了人们的学习、工作和生活方式，网络成为当今社 会不可缺少的一部分，成为我们获取信息最为主要的手段。e m a i l 、g o o g l e 、b b s 、 m s n 、q o 等成为几乎每个人所熟知的名词。但是传统的互联网服务已不再能满 足用户的需求，人们迫切需要有在线影视、多媒体邮件等这样的网络服务【1 】。由 文献【2 】可知，下一代互联网的第二个版本中将会包括p t v ( h n e m e tp r o t o c o l t e l e “s i o n ) 、v o d ( d e oo nd a i l d ) 等视频服务部分。美国商业部关于用户的 一项消费趋势中显示，在线需求呈下降趋势，而媒体和娱乐需求却持续上升。消 费娱乐类将成为未来用户需求变化的重要趋势，这是电信公司必须把握的业务战 略走向。 m i e i i l e t 的快速发展并没有给h t e m e t 运营商带来其所期望的收益。2 0 世纪 末，人们将远程教学、电子商务看作能够为运营商带来利润的新应用，并寄予了 厚望，但是随后的网络泡沫使运营商再次受到打击。进入2 l 世纪后，随着流 媒体技术、i t e m e t 网络技术和网络带宽的不断提高，人们开始关注利用p 协议 提供视频服务，希望能够成为运营收入的新增长点。 国内现有的有线c a b l e 服务还主要是种“服务产品导向”，用户只能被动 接受运营商所提供的服务。传统的有线电视，用户只能根据电视台提供的节目指 南，在指定的时间段内收看指定的节目。用户希望能够在任何时间自由地欣赏其 喜欢的节目。新兴的数字电视虽然宣称能够为用户提供这种服务，但是鉴于数字 电视所依赖的技术，目前数字电视运营商很少能够提供让用户即点即播的服务。 i p t v 即网络电视，是目前一种新兴的网络应用，它利用宽带互联网的基础 设施，集互联网、多媒体、通信等多种技术于体，以家用电视机作为主要终端， 通过互联网协议( 口) 来提供包括电视节目在内的多种数字媒体服务及其增值业 务的技术。球t v 最大的优势在于“互动性”和“按需观看”，彻底改变了传统电 视单向广播的特点。口t v 以a d s l 、t 1 叮b 十l a n 为主要接入方式1 3 】【4 】。i p t v 基 于宽带互联网，能够利用目前成熟的网络技术和已经建成的宽带网络，为用户提 于宽带互联网，能够利用目前成熟的网络技术和已经建成的宽带网络，为用户提 北京工业太学工学碗士学位论文 供端到端的视频点播服务，给用户带来全新的视频体验。 i p t v 不仅能够为用户提供视频点播、直播电视等服务，还可以提供上网、 在线游戏、视频电话、远程医疗、远程教育等服务。p t v 在中国尤其有发展潜 力。据统计，中国有6 0 0 0 多万台电脑，但却有3 7 亿台电视机，很多人不会用 电脑，但从小孩到老人都会用电视遥控器( 5 1 。口t v 能够扩展电视的功能，提供 简单的操作方式来获得更多的信息。 e p g ( e 1 e c t m n i cp m 掣a r ng u i d e ) 提供口t v 系统和用户交互的首要界面，它 是整个m t v 系统的门户。e p g 将系统中节目信息以一定的格式( 一般由文字、 图形、图像组成) 呈现在用户面前，引导用户获取其感兴趣的内容，起导航和快 速获取信息的作用。p t v 所有用户业务的触发均通过e p g 实现【“。用户对整个 坤t v 系统的评价在很大程度上取决于e p g 模块，因此，e p g 模块是疋t v 系统 成功与否的关键因素。 数字电视中也有e p g ，由文献【7 】可知，它的功能和t v 中e p g 模块的功 能类似，实现起来可以采用同样的方法。但是两者的实现要根据其所属系统的设 计情况、实现方案和需要提供的功能来具体实现，因此两者的实现还是有较大区 别。t v 中e p g 的实现可以参考数字电视中e p g 的实现方法，但是必须要根 据玎曙v 系统的特点和用户的需求来设计和实现。 1 2 研究现状 口t v 最早可以追溯到1 9 8 5 年，美国有一些公司利用光纤和d s l 的线路提 供视频技术的实验，这之后主要停留在实验阶段。1 9 9 9 年的时候，英国v i d e 0 n e t w o r k s 公司专门做d e o 8 】，他们提供了商用业务，此后的几年中，越来越多 的公司都投入到p t v 的研究和开发中。2 0 0 3 年上半年，全球推出口t v 业务的 运营商有3 0 多家，而现在国内声称能够提供1 p t v 解决方案的厂家就不下5 0 家。 目前国内的华为、中兴和国外的微软、u t 斯达康在口t v 领域有较大优势，都 有了商业应用。 目前绝大多数厂家的e p g 实现采用了交互式方案，采用给机顶盒 ( s e t t o p b o x ) 提供h t m l 页面或其他数据表示形式，由机顶盒负责解析并显示。 用户通过操作机顶盒的遥控器来操作机顶盒，机顶盒负责将用户的请求发送给 第l 苹绪论 e p g 服务器。不同厂家的e p g 实现采用的平台和技术不尽相同，而且e p g 服务 器的部署方式也不完全相同。 交互式方案实现e p g 采用目前常用的w 曲应用开发平台。目前主流的企业 级应用程序开发平台是j 2 e e 、n e t 。j 2 e e 是一套开放标准，然而其实现成本高， 技术标准由s u n 公司控制；n e t 的技术标准由微软公司控制。这两个平台的功 能虽然强大，但是实现成本较高。因此，中小企业的开发多数选择基于开源平台 的企业应用技术，a p a c h e 十m y s q l 平台是目前应用最广的开源平台。华为的e p g 实现采用了j 2 e e 平台，微软提供的方案采用 n e t 平台。 目前多数厂家的e p g 提供了v o d 、直播电视、时移电视等基本内容的服务， 但是各个厂家区别最大的地方就是提供服务的种类及其表现形式。 较大的厂商，如微软、华为、中兴、u t 斯达康等都有了产品的商用案例， 其中u t 斯达康是业界目前唯一的有百万级用户以上商用规模的厂家。 1 3 研究意义 i p t v 作为互联网的新发展方向，有着广阔的前景。p 将最终对传统的广 播电视产生严重的威胁，也将改变各个运营商之间的关系【8 1 。e p g 模块提供系统 和用户交互的界面，对整个系统的评价起着关键作用。对e p g 模块的研究有着 以下意义： 1 ) 为口t v 系统提供一个友好易用的窗口，为用户提供更好的服务。 2 ) 目前，国内对口t v 的标准还在制定中网，我们所做的研究和实现对 e p g 标准的制定有参考作用。 3 ) i p t v 在中国和世界还基本上处于初步发展阶段，各个厂家的解决方 案和技术都有待改善，我们所做的研究对其它同行也有重要的参考 价值。 1 4 主要研究内容 课题内容旨在研究p t v 系统中e p g 模块框架的设计和实现。课题从口丁v 系统中e p g 模块的现实需求出发，根据整个p t v 系统的解决方案，设计和实现 了e p g 模块框架。主要所做的研究工作如下： 北京工业大学工学硕士学位论文 1 ) e p g 模块的框架设计和具体实现。 2 ) e p g 模块性能测试、分析及改进。 3 ) 客户自定制e p g 方面的研究。 1 5 论文组织 本文共分五章。文章的结构安排如下： 第1 章绪论，阐述了本课题研究背景、研究意义、口t v 的发展现状和e p g 的现状、本课题主要研究的内容。 第2 章介绍了e p g 的相关技术和实现平台。对e p g 实现所采用的技术进行 了阐述。 第3 章阐述了e p g 模块框架的设计。首先阐述了用户需求和设计原则，然 后阐述了e p g 模块框架的总体设计。 第4 章阐述了e p g 主要模块的实现，这些实现体现了最初的设计思想。 第5 章测试了e p g 服务器的性能，同时提出了对性能进行提高的一些措施。 最后对本文进行了总结。 第2 章e p g 实现技术分析 第2 章e p g 实现技术分析 2 1i p t v 系统总体结构 如今已有多个厂家提出了不同的口t v 解决方案，但是这些方案总体上有很 大的相同点，只是一些细节和具体实现上有不同。e p g 服务器区别主要是部署 方式和实现技术的不同。e p g 服务器部署主要分为集中式和分布式部署。 2 1 1e p g 集中式部署方案 集中式部署以如图2 1 所示f 1 0 】的解决方案为代表。 图2 1集中式e p g 部署i p r v 解决方案 f i g u r e2 一lc e 她l i z e dd e p l o y m e n to f e p g 岫i p t v 此口t v 整体方案分为四层：业务支撑层、内容网络层、承载网和家庭网。 用户按照所处的位置划分为多个区域，每个区域都部署了边缘媒体服务器，为本 区域的用户提供视频服务。 北京工业大学工学硕士学位论文 业务支撑层主要针对口t v 所涉及的各功能元素进行管理，功能元素包括： 用户、内容提供商、内容源、接入设备、终端设备( 机顶盒) 等。 内容网络层负责各类内容的引入、内容视频流的转码、内容流送入城域网或 接入网。 承载网负责用户宽带上网接入认证管理、视频组加入和离开控制、将用户所 需的视频流发送给用户。 家庭网是指家庭的一些电子设备通过网络设备组成一个家庭局域网，例如家 里的机顶盒和电脑通过交换机即可组成一个简单的局域网。 此p t v 解决方案中，e p g 采用了集中式的部署方式，在业务支撑层部署了 e p g 服务器。所有的用户都使用此处的e p g 服务器所提供的服务。 2 1 2e p g 分布式部署方案 课题采用的p t v 解决方案如图2 2 所示。所用方案为u t 斯达康在最近几 年对口t v 投入的研发和实践中提出的业界领先的m t v 解决方案。通过近五年 在理t v 领域的研发积累，此口t v 解决方案已经成为业界领先的、开放的、支 持多业务和多服务终端的宽带多媒体业务平台，并得到世界范围的大规模商用。 系统分为五层：业务提供层、运营支撑层、业务控制层、媒体交换层和终端 接入层。 业务提供层主要为各种运营商提供服务，包括游戏提供商、内容提供商、电 视节目提供商等等。主要目的是方便内容引入。 运营支撑层主要对整个口t v 系统的设备进行管理和用户计费管理。 业务控制层是整个系统的核心，系统的主要服务由这一层提供。包括用户认 证、媒体基站管理、节目内容编码等等。 媒体交换层主要为用户提供视频服务，从业务提供层获取节目和其他信息。 包括多个边缘媒体基站和区域媒体基站。 终端接入层指家庭电子设备通过网络设备接入到口t v 系统。一般通过 a d s l 、小区宽带网络、光纤接入等方式接入。 此方案中，e p g 服务器采用了分布式部署。业务控制层部署了e p g 服务 器，同时在媒体交换层的区域媒体服务器( h m s ：h o m em e d j as t a t i o n ) 和边缘 第2 章b p g 实现技术分析 媒体服务器( e m s ：e d g em e d i as t a t i o n ) 上也部署了相应的e p g 服务器。相对 于集中式部署，分布式部署有以下优点： 图2 2分布式r 解决方案 f i g i 】托2 - 2d i s 劬u t e dd e p l o y l l l e n to f e p oi n 球t v 1 ) 能够减少主干网上一定的网络流量。因为分布式部署中不同区域的用户 都登录到自己所在区域的e p g 服务器上，和e p g 服务器交互的信息大部分传输 在本地的网络中。集中式则需要通过骨干网来传输，占用一定的网络带宽。 2 ) 可靠性高。不同区域用户的机顶盒启动后会登录到它所在区域的e p g 服务器( 由业务控制层进行控制) ，各个区域是相互独立的，一个区域的e p g 服 务器出现故障后，不会影响到其它区域用户的正常使用。集中式部署所有的用户 都登录到中央e p g 服务器，如果中央e p g 服务器出现故障，那么所有的用户将 无法正常使用口t v 系统。在单个区域中如果边缘媒体基站上的e p g 服务器出 现故障，用户可登录到此区域所属的区域媒体基站上的e p g 服务器，能够继续 北京工业大学工学碗士学位论文 使用。 3 ) 容易支持大规模用户。集中式部署的e p g 服务器即使采用集群技术， 支持1 0 力以上的用户就显得力不从心。而采用分布式部署方案，如果边缘媒体 基站中的e p g 服务器性能不能满足用户的性能要求时，可以单独添加e p g 服务 器，使用服务器集群。 4 ) 较易部署。虽然在部署时采用分布式部署方案需要在每个边缘媒体基站 中都部署e p g 服务器，但是e p g 服务器的部署并不麻烦，因为每个边缘媒体基 站中e p g 服务器部署方法都一样，而且可以通过后台的网络管理系统进行系 列控制和操作。 相对于集中式部署，分布式部署的缺点是管理不方便、需要同步控制、需 要较多设备、费用高一些。 2 2 机顶盒介绍 p t v 系统中用户端可以是p c 机，也可以是机项盒加电视。根据前面的分 析，国内目前能够操作电脑的用户或者拥有电脑的家庭不是很多，但是电视的拥 有量却是世界之最。因此，本课题e p g 的研究主要是针对用户端为机顶盒加电 视机，从而能够使更多的人体会到p t v 带来的视听享受。本论文不讨论客户端 机顶盒对e p g 服务器提供的信息是如何解释并呈现给用户的。 目前市场上的机顶盒可以分为数字电视机顶盒、网络电视机顶盒、多媒体机 顶盒【l “。由文献【1 2 ，1 3 】可知，数字电视机顶盒是一台功能简单的计算机，有c p u 、 内存、网络连接设备、解码器等硬件及操作系统和应用程序等软件，能够接收信 息并以某种方式显示。网络电视机顶盒和数字电视机顶盒功能类似，不过它接收 通过宽带碑网络传输过来的视频信号或其它信号，数字电视机顶盒一般是通过 有线电缆或微波接收信号。用户通过操纵遥控器使用机顶盒提供的功能。 相对普通计算机操作系统，机顶盒操作系统应具有更高的稳定性和实时性。 机顶盒采用的操作系统都是实时嵌入式操作系统，如v r t x 、p s o s y s t e m 、o s 一9 、v x w j r k s 等。根据机顶盒的用途，应用程序种类繁多，如常用的h t m l 浏 览器、视频播放器等。这些常用的应用程序相对于p c 机上的应用程序来说，功 能一般都不够强大，冈为它们都是针对一些具体的应用。这些软件，一般不需要 8 第2 章e p g 实现技术分析 考虑太多的兼容性，都根据软硬件环境做了专门设计和优化，使其执行效率提高。 机顶盒没有显示器，因为它可以使用电视机等显示设备作为显示器，这也 就是机顶盒名称的由来。机顶盒的电路设计非常紧凑，通常将所有功能集成在一 块板子上，如c p u 、r a m 、r o m 、控制器等，同时减少了不必要的i o 设 备及其接口。 口t v 系统中使用的机顶盒必不可少的i o 接口就是网络接口，目前常见的 是r j 4 5 以太网接口和光纤接口。数字电视中的机顶盒的网路接口一般是同轴电 缆或者是接收无线信号( 卫星数字电视信号) 的接口。 2 3 界面显示实现方案 e p g 模块的设计必须要考虑到各种因素，包括它与目盯v 系统中其它模块的 交互、与机顶盒的交互等。目前还没有关于口t v 系统中e p g 的实现标准，我们 参考了数字电视中e p g 的实现方案，根据i p t v 系统的特点并结合我们的口t v 系统设计模型，实现了具有参考意义的e p g 系统。 就国内外的e p g 实现来看，数字电视e p g 实现技术主要有两种方案，本地 方案和交互式方案【1 4 1 。口t v 中e p g 实现技术方案和数字电视中的e p g 实现方 案很类似，主要也是这两种方案。 2 3 1 本地方案 本地方案是指机顶盒将系统节目信息和其它一些相关信息下载到机项盒的 内存或f l a s h 中形成专用的e p g 数据库，机顶盒中e p g 应用程序根据用户输 入的指令来检索此数据库，从而生成显示界面，将相关信息显示给用户。本地方 案对用户的响应比较快，但是对机顶盒的硬件要求较高。如果节目信息多的话， 数据库的存储就会占用相当一部分内存或f l a s h 。本地方案在数字电视e p g 的实现中采用的最多。 2 _ 3 2 交互式方案 这种实现方案要求机顶盒的软件系统有中间件，可以解析h t m l 、x m l 【1 5 l 等格式的文件。以h t m l ( h y p e rt c x tm a r l 【i l pl a l l g i l a g e ，超文本链接语言) 引 北京工业大学工学硕士学位论文 擎为例，在发送端的e p g 服务器把节目信息以h t m l 页面的形式组织，并传递 给机顶盒，机顶盒通过h t m l 引擎显示这些页面，如同在p c 中浏览网页。这种 方案对机顶盒的要求不高，e p g 显示形式由e p g 服务器提供的页面决定，对服 务器的压力较大，而且反应速度不如本地方案快。此方案一个最大的优点是兼容 性好，因为用户端的机项盒只需要有解析h t m l 页面的中间件就可以显示服务 器端提供的交互界面。h t m l 是有统一标准的，这样，不同厂家的机顶盒和e p g 服务器非常容易兼容。 还可以将这两种方案结合起来，综合两种方案的优点。例如由机顶盒负责交 互界面的生成，界面显示所用图片存储在机顶盒内存或f l a s h 中，但是所需节 目的信息由e p g 服务器提供，不必下载到机顶盒中。这样服务器端传送到机顶 盒的数据就减少了很多，同时对机顶盒的内存或f l a s h 要求也不会提高多少。 数字电视所用的e p g 多采用本地方案，有的可以具有一定的交互功能1 1 q ，p t v 中的e p g 实现多采用交互式方案。 项目中e p g 界面生成的实现采用交互式的方案。主要考虑以下几点： 1 ) 价格。在中国市场，价格是消费者选择产品的首要参考标准，同时对运 营商来说也是首要的考虑因素。交互式方案对机顶盒硬件要求相对来说不是很 高，价格自然会相对低一点。 2 ) 兼容性。交互式方案要求机顶盒有中间件，一般为h l 引擎，就能 够展示e p g 服务器提供的交互界面。不同厂家的机顶盒只要安装了h t m l 引擎， 就可以显示界面。如果能够进一步支持系统的流媒体格式、机顶盒控制方式和数 字版权保护机制等，其它厂家的机顶盒完全可以用在我们的m t v 系统中。 3 1 开发速度。目前在机项盒中的嵌入式浏览器已经比较成熟，国内外有多 个产品。例如，美国e i s 的n 血v e i p a i l e l 、e n r e a c he b r o w s e r 、日本的a c c e s s n e t f r o n t 、印度的p l a l l e tw 曲等，国内的有中科院凯思的h o p e n 、深圳茁壮网络 的i p a n e l 等。利用现有的这些技术，可以缩短机顶盒的开发时间，能够早日将产 品推向市场。 4 ) 维护方便。采用交互式方案，如果功能需求有变化，通常是界面上显示 内容布局的变化，这些变化对用户端机顶盒的硬件和软件不会产生太大的影响。 第2 尊e p g 实现技术分析 2 4l a m p 平台 b s 结构的e p g 有多种实现方式，在这里我们选择了r c d h a tl i n u x + a p a c h e + m y s q l + p h p 平台。 2 4 1r e dh a tl i n u x l i n u x 有不同的发行版本，r e dh a t 问世比s l a c k w a r e 和d 曲i a i l 都要晚，但 是r e dh a t 后来超过了这两者。r e dh a ts o f t w a r e 公司将商业公司和自由软件开 发者的优点融合起来，推出了一套非常优秀的r e dh a tl i n l l ) 【。r e dh a il i i l l i ) ( 有 如下优点 1 7 】： 1 ) 支持硬件平台多。r e dh a t “n u x 从4 o 版本便同时支持h l t e l 、a 1 p h a 、 s p a r c 三种硬件平台。 2 ) 独特的r p m 升级方式。 r e dh a t 所有的软件包都是以褂啊v f ( r e dh a t p a c l 【a g em 锄a g e r ) 方式包装的，这种包装方式可以让用户轻易的安装、升级、卸 除应用软件和系统软件。比起、i n d o w s 系列软件的安装和卸除，一点也不逊色。 3 ) 丰富的软件包。r c dh a t 收集的软件包不仅包含大量的g n u 自由软件， 还包括了一些s h a r e w a r e 软件，这些软件都经过r e dh a t 公司技术人员的认真调 试和配置。 4 ) 安全性能好。r e dh a t 缺省配置下的系统安全已经非同一般，并且提供 了p l u g g a b l ea u t h e n t i c a t i o nm o d u l e ( p a m ) 以加强系统安全性能和系统管理的可 扩充性。 5 ) 详细而完整的在线文档。用户可以很方便的获得帮助。 6 ) 方便的系统管理界面。r e dh a t 提供了一套xw i n d o w 下的系统管理软 件，让用户可以在图形界面下进行系统的一些设置。 2 4 2 a p a c h eh t t p 服务器 a p a c h e h t t p 服务器( 一般称为a p a c b e 服务器) 是目前w 曲服务器市场占 有率第一的h t t p 服务器，它是a p a c h e 软件基金会下的一个项目。a p a c h e 是自 由软件，可以直接从网上下载。a p a c h e 有如下特性来确保它可以高效并稳定的 北京工业大学工掌硕士学位论文 运行： 1 ) 预生成( p r e f o r l 【i n g ) 模式。a p a c h e 采用一种称为预生成模式的技术 来管理总数可配置的子进程。预生成模式提前生成子进程来等待客户端的请求， 从而能够对请求快速做出反应。这样，a p a c h e 就把大量时间用于为用户请求提 供服务，提高了系统的性能。 2 ) 活动的持久连接( k e e p a l i v ep e r s i s t e n tc o l l l l e c t i o n s ) 。 a p a c h e1 2 及以后 的版本支持h t t p ，1 1 协议。该协议采用了一项新技术：活动的持久连接，该技 术允许w 曲服务器在一个t c p 连接中为客户端的多个请求提供服务。而在此以 前，旧的h t t p 协议要求浏览器每次向w e b 服务器发出服务请求前，都要进行 一次t c p 连接。这样，网页中的每一个元素都需要一次t c p 的连接与关闭操作， 降低了服务器系统的性能。 3 ) 动态共享对象( d y n 锄i cs h a r e do b j e c t ) 特性。a p a c h el - 3 新增加了动态共 享对象特性，允许在远行时动态装载a p a c h e 的功能模块，这就可以在需要某个 模块时再把它装入w 曲服务器的进程空间。动态共享对象特性减小了运行 a p a c h e 所需的内存，降低了a p a c h e 的硬件要求，从侧面提高了a p a c h e 的性能。 4 ) a p a c h e 的网络管理。在网络管理方面，a p a c h e 为w 曲管理员提供了 简单却功能强大的基于文本的系统配置方式。同时，由于a p a c h e 的模块式结构， 使得w c b 管理员可以根据实际需要来创建一些特定的应用。a p a c h e 在记录目志 和监视w 曲服务器状态方面为管理员提供了极大的灵活性，既可以通过w 曲浏 览器来监视w 曲服务器的状态，也可以根据需要来定制日志文件。 5 ) 在服务器软件开发方面，a p a c h e 支持通用网关接口( c g i ) 。它不但遵守 c g i ，1 1 标准，还扩充了许多有用的功能，如定制环境变量和调试功能等。 2 4 3m y s q l 数据库 m y s q l 数据库由瑞典t t c i x d a t a k o n s u l ta b 公司开发，它是一种精巧的、 多用户、多线程、跨平台的关系型数据库管理系统，同时也是一种具有客户机 服务器体系结构的分布式数据库管理系统。由于它功能强大、价格低廉、灵活易 用、快速稳定、开放源代码，而且具有丰富的应用程序接口，所以在企业中的应 用十分广泛。 第2 章e p g ，实现技术分析 m y s q l 数据库主要有以下特点【1 8 】： 1 ) 完全多线程，适合于多c p u 使用。 2 ) 跨平台支持多种类型操作系统。 3 ) 灵活安全的权限系统。 4 ) 通过一个高度优化的类库实现s q l 函数库，并且快速。 5 ) 多语言支持，没有内存漏洞( 用一个商用内存漏洞监测程序测试过) 。 2 4 4 p h p 语言 p h p 是超文本预处理器( h y p e n e x tp r 印r o c e s s o r )的递归缩写名称。它是 一种h t m l 内嵌式的、广泛应用的开放源代码的多用途脚本语言。其语法混和 了c 、j a v a 、p c r l 等的特点，非常灵活简单。 p h p 也继承了l i n u x 的开源精神。它从1 9 9 5 年诞生到现在不断的发展和壮 大，且前已经成为了w 曲开发的首选语言。p h p 有以下特点： 1 ) 对数据库有丰富的支持，支持常用的各种数据库。 2 ) 语法简单，易于学习和使用。 3 ) 支持相当多的通信协议，包括讧a p 、p o p 3 、s n m p 等。 4 ) 强大的函数库，能够实现多种开发。 5 ) 支持多种操作系统和w 曲服务器。 6 ) 极其有效的文本处理，支持从p o s 扩展或者p e r l 正则表达式到x m l 文档解析。 l a m p ( l i n u x + a p a c h e + m y s q l + p h p ) 被称为w 曲应用开发的梦幻组合， 是目前中小企业w 曲应用开发较为流行的选择2 0 】。相对于目前的j 2 e e 平台 和n e t 平台，l w p 平台性价比最高1 9 1 ，这是口t v 项目选用l 伽p 作为开发 平台的首要因素。m y s q l 数据库已经基本上满足了项目对数据库的性能要求、 p h p 强大的灵活性和快速开发的能力、a p a c h e 服务器卓越的稳定性都对e p g 的 实现起了关键作用。 2 5 本章小结 本章分析了e p g 模块实现的相关技术，包括口t v 系统总体结构、界面实现 北京工业大学工学硕士学位论文 方案、平台选择。 课题所用的口t v 系统中，e p g 采用分布式部署，有助于大规模部署和系统 的稳定性。 e p g 的实现主要有本地方案和交互式方案。交互式方案提供了丰富的交互 能力，并且对机顶盒的要求比较低，实现时所选择了此方案。 圳p 平台是目前w c b 开发的首选，它能满足大多数中小企业的需求，其 优越的性价比成为我们选择此平台的首要因素。 第3 章e p g 模块总体设计 w 曲开发技术目前已经很成熟，但是针对机顶盒的w 曲应用开发还不是很 多，而且目前关于口t v 中e p g 的开发还没有统一的标准。本章主要针对用户 终端为机顶盒进行了e p g 模块的总体设计，对e p g 开发进行了探索。 3 1e p g 模块需求分析 e p g 模块提供邛t v 系统和用户的交互界面，其主要任务是提供系统节目的 有关信息，引导用户快速获取其感兴趣的内容。目前用户对在线视频欣赏的需求 是最突出的，因此，e p g 模块的主要任务是提供视频节目的信息。p t v 系统通 过宽带口网络直接向用户提供高质量的电视节目和视频内容，而且运营商可以 在此基础上提供多种新型增值服务。 根据目前用户的需求和系统能够实现的功能，e p g 模块要提供以下内容的 界面：视频点播( v o d ：v i d e o o n d e m a l l d ) 、在线电视( l i v e t v ) 、时移电视( t i m e s h i f 【e d t v ) 、家长指导( p a r e i l tc o n n d l ) 、我的帐户( m y a c c o u n t ) 。 视频点播包括“最新影片”、“热门影片”、“影片分类”、“影片搜索”。“最新 影片”为用户提供系统中最新添加的视频节目，这些节目不一定是某一段时间最 新发布的电影。“热门影片”显示点播率最高的视频节目。“影片分类”将系统的 视频节目按照影片的属性分成不同的类别，比如恐怖片、动作片、儿童片等。“影 片搜索”将给用户提供快速获取节目的最佳途径，用户可以按照节目名字、节目 演员或者导演名字和节目名字的字数进行搜索。 “在线电视”，又称“直播电视”，为用户提供电视台实时播放的节目，同传 统的电视提供的服务没有什么区别，只是信号传送的方式不同。“时移电视”( 又 称t v o d ：t vo nd e m a l l d ) 1 2 l 】为用户提供各个电视台在过去的一段时间已经播 过的电视节目，如果用户错过在第一时刻欣赏电视台播出的节目，他可以在以后 再欣赏。“时移电视”是口t v 最主要的特色，它能够将用户从苛刻的电视台的 节目播出安排中解放出来，使用户不再被动地欣赏，实现随心所欲的观赏自己喜 欢的节目，同时在视频播放的时候，能够快进、快退、暂停等。 “家长指导”提供给用户一些设置影片权限的设置。对系统中的节目设置观 北京工业大学工学硕士学位论文 看权限是必须的，可以防止未成年的孩子观看一些不适合他们的节目，防止影响 他们的学习和成长。 “我的账户”提供给用户一种方便查询自己消费情况的途径，用户在家中即 可查询自己的详细消费情况。 用户的需求是不断变化的，以上的内容只是需要提供的基本内容。e p g 模 块是p t v 系统中变化最大和最快的模块，因此，e p g 模块的实现要遵循如下原 则： 1 ) 结构清晰，开发快速。客户的需求变化是很快的，在设计时，首先要考 虑能够在最短的时间内按照客户的要求开发出新界面，结构清晰的设计有利于快 速开发。 2 ) 维护方便。能够让现场支持的人员或客户在对e p g 不是很了解的情况 下改动e p g 的某些代码或修改一些配置。 3 1 方便培训客户。客户可能要求自己制作e p g ，因此，设计时要考虑到 能够快速、简单地使客户明白e p g 的制作过程，在较短时间内掌握e p g 的制作 方法。文中的客户是指口t v 系统运营商，提供口t v 服务的商家。用户是指安 装p t v 机顶盒的家庭用户，享受m t v 服务的个人。 4 ) 性能满足设计要求。要满足设计时的要求，主要考虑程序的执行效率， 数据库的优化。目前系统设计为单个e p g 服务器支持至少3 0 0 个并发用户。 5 ) 界面简单美观，用户使用方便。e p g 的首要作用是引导用户快速的获 取其感兴趣的内容，界面的使用直接关系用户的心理感受，是用户对整个口盯v 系统评价的重要因素之一。 6 1 方便支持多界面。p t v 系统目前主要支持的用户终端类型是机顶盒加 电视机，部分终端为p c ，在以后的发展中可能要支持用户终端为手机等类型。 因此，必须要考虑容易支持多套界面显示。 e p g 模块对d t v 系统的成败起着关键性的作用，在设计时既要考虑到用户 的使用感受，还要考虑到未来的升级和扩展。 3 2e p g 模块实现总体设计 项目中的e p g 实现采用交互式方案，由e p g 服务器生成h t m l 形式的交互 第3 章e p g 模块总体设计 界面，用户端机顶盒中的嵌入式浏览器解析这些信息，输出到电视上显示。我们 所研究的主要内容为服务器端的实现，也就是界面的生成方式与过程。很自然， 我们的e p g 实现采用b s 架构。 如何快速有效地构建稳定、快速、易维护的三层b s 结构成为了当前开发研 究的热点。m v c ( m o d e l 一e w c o n t r o l l e r 模型一视图一控制器) 模式采用分 治的思想将系统分成各负其责的三大模块，是目前开发三层b s 结构应用时广泛 采用的模式。 3 2 1 设计模式 软件中的模式起源于建筑。2 0 世纪7 0 年代，a 丽s t o p h e r 朋e x 纽d e f 等的三本 著作在建筑行业引起了广泛的关注，使不需要太多专业知识与经验的人也可以使 用建筑学。他们标识有效结构之间的相似性，取定共同原则，作为常见设计问题 的方案，并将其命名为建筑学中的方案“模式”【翻。 “简单地说，模式是一个出现在世界上的实物，同时也是一条规则，告诉你 应该如何创建一个实物、应该在何时创建。它既是过程，也是实物；既是对当前 实物的描述，也是对创建实物的过程的描述。”f 2 3 1 尽管a 1 e x a n d e r 所指的是城市 和建筑模式，但他的思想也同样适用于面向对象设计模式。只是在面向对象的解 决方案里，我们用对象和接口代替了墙壁和门窗。两者的核心都在于提供了相关 问题的解决方案( 2 4