（计算机软件与理论专业论文）基于linux家庭智能终端的研制与开发.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 信息时代的到来，各种信息、知识的获取以及娱乐节目的收看等媒体信息服 务被越来越多的人们所希望，各式各样的媒体终端方案应运而生。利用现有的网 络和流媒体等技术提供一种直接入户，为用户提供多种媒体娱乐方式，经济方便 的终端方案将为广大农村家庭所喜爱。目前几种主流媒体终端方案及其运行网络 固有特点，使得很难有一种媒体终端能够很好地服务于普通农村用户。而有线电 视网天然的优越性，以及技术进步和政策的支持，以有线电视网为基础来开发延 伸到户的媒体终端显得尤为可行。 针对上述问题，本文主要做了以下几个方面的工作： 1 在分析了有线电视网和互联网融合环境特点、农村对媒体服务的特色需求和 浙江省农村信息服务平台“农村党员干部现代远程教育平台”特性的前提下， 设计了新型家庭智能终端的功能规格、技术规格。 2 在把握了系统设计的基础上提出了系统实现需要的关键技术问题：包括异构 网络接入技术，数据广播接收机制，组播流媒体播放技术等。 3 在把握新型家庭智能终端设计思想、功能结构，媒体信息服务平台服务特性 和普通家庭用户特点的基础上，在通用u 肌x 操作系统上提出了一套实现方 案。着重分析移植了v l 七播放器来支持w i n d a w sm e d i as c r v c r 提供的视频直 播和视频点播服务，且为智能终端机顶盒的电视输出专门设计了应用程序界 面，为用户的简单易用实现了遥控器操作。 4 针对实现的样机提出一整套测试方案，对其性能和功能进行全面测试，并将 测试完成的样机发布到各试验点使用。 关键词有线电视网，媒体终端，智能终端，媒体服务平台，v l c 播放器，i j n u x ， w i n d o w sm e d i as e r v c r 。 浙江大学硕士学位论文 a b 甜m c t a b s t r a c t h ll n f 0 咖a t i o na g c ，t l i cm c d i a r v i o a c q u i r ca ul 【i n d so fi n f o 咖a t i o n 柚d k n o w l e d g c 猫w e 毯龇i v i l i ge n t e r t a i l i m c n tp r 0 铲锄sa r cl a r g e l yd 锄a i l d i n g w h i c h u r g et h cd c v c l o p m e mo fm e d i ad i e n td c s i g n s h 0 w e v e r ，t l l ep m p c n i 鼯o fc u r r c n n y p o p u i a rm 础ad i e ma n dt i l e i r n e t w o r ka p p l i c a b i l i t ya r cn o ta b l ct 0m e c tt h e r e q u i 崩n 跚t so fg e n e r a if a m i i y 惦e 体f o ri l l f 0 肋a t i o ni n q u i 哆c o n s i d e r i n gt h es o l i d b a c k g r o u n do fz h e j i 觚gb r o a d c a s tc a b l en e m o 叱t h ch i 曲s p e e dd e v e l o p m e n to f f c l a 矧t c c h n o l o g y 髓ds u p p o r t s 知mf h eg o v c m m e n t ，j fj s 印p l i c a b j et od e v d o pt h c i n f o 】f l n a t i o nm c d i ad i e mf o rg c n c r a if a m i l yl i s c 体b 鹞c d z h c j i a i l gb r o a d c a s tc a b l e n c t 哪k t h i sp a p c rh 勰v c f a lc o n t r i b u t i o n sa c o o r d i n gt ot l l i ss p c c i t i cp u r p o s e ： 1 w ea i l a l y z c0 fs c v c r a lp o p u l 盯m e d i ad i e n td 铬i 印s 卸d 伽p a r ct h c i rw o r k i n g n e t w o r kp a n i c i l l a r l yw cs h o wt h ca d v 卸t a g c so fu s i n g 伽b i n a l i o n0 fc a b l e n e t w o r ka n di i l t e m c tt od e v e l o pan e wi n t e l l i g e mm c d i ad i c n tf o rf a m i l yu s e 硌w b a l s 0d e s c 曲eac i l c n tf c l a t i v c i ym a t l l r em e d i ai n f b f m a t i 彻r v i c cb a s e do nc a b l e n e m o r ki nz l i c j i a n gp r o v i n c c c o u m r yo f ! i c c r st r a i n i n gs e r v i c c 2 w ec o n d u d et h e n c n tc h 缸a c t e 娼o fc o u m f yi i l f o m a t i 伽s c r v i c 姐dt h es p e c i a l r e q u i r e m e n t sf o fc o u n t r ym e d i ai l l f o m a t i o n t h 锄w cd c s i g nt h cs t a i l d 蜀l r d so f f i i n c t i o n s 彻dt e c h l o g yf o rt h i sn e wi n t e l l i g c n tm e d i ad i c mf o rf a m i l yl l s e 陪， w h i c hi sb o t he c o n o m i c a la n de 够y t o u s e m o r c o v c r t l l e k c y t c c l l i l i c a l m e t h o d o l o g yi sd c s c r i b c di nt h ci m p l c m 锄t a t i o no ft h i sd c s i 鲫 3 w 色p r o p o t h cp i p e l 证屺o f w h o ki m p k m e n t a t i o ni nt h el i 肌xs y s t 咖 p a r t i c t i l a f l y ，w e 柚a l y z c ，i n l p r o v e 姐dt r 卸s p l 柚tt h e 叩e n s o u r m e d i ap i a y e f v 【c ，w h i c hm a l 【e st l l cm c d i ap l a y c rc o m p a t i b l e f o rl h c r v i c c so fl i v i n g b m a d c a s t 锄do r d e r i n gp r o g f a m sn d mw i n d o w sm e d i as c r v e fo fm e d i a e r s y s t e m f u n h e 姗o r c ，t h cp r 0 掣a m 丘a m e w o f ka n du s e 卜i n t c r f h c ea r cd e v c l o p e df o r t h ei i i t e l l i g e md i c n ts t b ( s e to nb o x ) t vo u t p u t ，w h i c hp r o v i d 髓t h el l s e 娼w i t h e 弱y t o u m o t eo p e m t i s 4 f i n a l l y ，w cd c s i g na m p l c t ct c s t i n gs y s t e mf o rt h eo u fs a m p l cm a c h i n ct o c o n 伍m 讹f u n c t i o n s 卸dq u a l i t i c ss a t i s 伽dt h ec o u n t r yu s e 塔 k c yw o r d s ：c a b l en e 柳o r l 【 m c d i ad i e 咄i n t c i l i g e n td i e m ，m c d i as c r v i c ed i s t r i b u t o f ， v l c p l a y c r l i 仰x ，w i n d o w sm c d i a s e r v c r 浙江大学硕士学位论文图目录 图目录 图2 1 与b l c 脚c t 融合媒体服务网络8 图2 - 2 中心服务平台的基本架构1 0 图3 1 用户通过家庭智能媒体终端实现上网娱乐1 5 图3 2 单播多播对比示意图1 9 图3 3 数据包映射机制2 0 图4 1 智能终端机顶盒系统结构2 3 图4 2 节目单在主应用程序实现中的位置2 5 图4 3 主应用程序内部实现的关键线程2 6 图4 4m c l 包裹层的位置2 9 图舢5 原有w i n x p 下软件的界面风格3 1 图4 6 智能终端机顶盒软件的界面风格更适合电视机输出3 2 图4 7 红外遥控输入和键盘输入对比3 6 图4 8 一般播放器功能模块组成4 1 图4 - 9v l c 播放器的功能模块构成逻辑图。4 3 图4 1 0v l c 播放器内部模块管理机制4 4 图牛1 1 传统带有图形界面的程序启动顺序4 5 图4 1 2v 【c 播放器的启动顺序4 6 图舡1 3 实现v l c 在主应用程序界面嵌入后的启动顺序4 6 图4 1 4 智能终端机顶盒启动之后的结构4 7 图4 _ 1 5a s f 文件格式的三大组成块5 0 图4 - 1 6 播放器播放a s f 文件格式时的流程概况5 2 图4 1 7m m s 协议发送a s f 文件块时的数据包结构5 3 图舡1 8v i c 播放器对w m s 组播实时流支持的流程5 5 图5 1 智能终端测试环境5 8 浙江大学硕士学位论文表目录 表 表 表 表目录 4 1 字符编码格式 4 2a s f 文件h c a d c ro b j e c t 的主要域。 禾3a s f 文件格式的d a t ao b j e c t 主要域 3 4 5 0 5 1 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题背景 信息时代的到来使社会发生了翻天覆地的变化，任何的社会活动都离不开信 息的参与，信息的重要性表现在任何一个社会生产领域。同时，随着社会的进步， 人们对美满生活的追求已不仅仅停留在物质生活领域，精神世界的生活同样扮演 着重要角色。随着这种需求的产生，刀阿v 、网络电视、数字家庭中心等多种媒体 终端方案应运而生。这些方案采用各种不同的数据多播和用户交互网络和方式， 在一定程度上能够满足部分层次的用户对于交互媒体服务的需求。但这类电子产 品本身带有的高科技技术含量和操作的复杂性，使其潜意识地将普通大众用户拦 在消费者群体的大门之外。为使适用、科学、权威的信息能比较容易地通过各种 方式传输到农村，满足农业生产经营者日益增强的信息服务需求，很需要一种能 够面向农民大众的信息服务终端产品。 对于现有的口网络而言，由于本身网络的复杂和不确定性，加上其高带宽网 络延伸到户的困难和本身网络设旌重布的高代价，使得利用口网络来服务于农民 大众显得有些力不从心。相对与i p 网络的不足，我国现有庞大的有线电视网络则 是一种非常适合用于服务农民大众的网络。其网络的高带宽、稳定性、网络本身 的发敦性与“以点到面”的广播式网络模型，充分满足了大容量媒体数据的传输 特性和需求。对于运营商来说，目前d 网络具有空闲的带宽资源和非常独特 的网络优势，广电的光纤同轴混合网h f c 以其主干网为高容量光纤网，到用户端 为同轴电缆，频率资源丰富，用户量大，覆盖面广。同时该网络具有其天生的多 播和广播特性、到达终端用户的高带宽性和网络设施的完备性。而现有的i p o v e r d v b 技术的成熟，又使得利用该网络实现数据多播成为非常现实的可能。多协议 封装技术解决了d v b 网络上传输i p 数据报文的关键问题。球数据报文插入在 m p e g 2 帧中向客户端发送，口数据可为任何要被传输的音频、视频等数据，客 户端通过特定的硬件设备还原为口数据报文。mo v e rd 技术的成熟使得有线 电视网既发挥了该网络传输讲数据包的特性，同时也发挥了有线电视网高带宽和 极其稳定的网络特性。有线电视网稳定的带宽保证了q o s ，现有的延伸到户的网 络设施保证了资源的合理利用。有线电视网的种种优于口网络的特性，使得在此 网络基础上开发面向普通大众用户的信息服务终端显得尤为可行。 在利用庞大而有效的有线电视网络实现数据广播分发的同时，利用i p 网络的 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 连接特性可以方便、有效的实现用户交互信息回传。同时，利用我国现有覆盖广 泛的电视设备作为用户交互媒体服务的终端，可以有效地使得我国数量庞大、覆 盖广泛的传统电视机农村用户享受到远程教育以及现代家庭交互娱乐的服务。 因此，通过删和m 融合网络经济、有效地实现用户交互接收大容量媒体 服务的服务方式，具有相当的可行性。它充分利用现有的巨大的资源，满足公众 对广播数据服务的需求，具有重大的社会和经济价值。 1 2 研发新型家庭智能终端的意义 新型家庭智能终端具备视频直播，视频下载回放，视频点播，专家实时在线 咨询等多个功能，同时利用现有覆盖全面的广电网络和h l t c m e t 融合网络、采用 家庭普通电视机设备作为媒体接收终端，以遥控器作为交互方式。以其技术路线 明确、成本价格低廉、用户易于接受以及充分利用现有资源等优势，成为众多信 息交互接收方案中引人瞩目的一种而为广大农村用户所接受。 新型家庭智能终端的研制，将优化、整合浙江省现有各种数字媒体资源，推 进和深化目前浙江省内已相当成熟的信息服务平台一农村党员远程教育平台的影 响力。多功能机顶盒的研制将扩大数字媒体传播服务的范围与覆盖人群，增强思 想文化宣传的渗透力并满足日益增长的多层次的人民群众文化需求。面向农村多 功能机顶盒的研制能综合利用互联网络、有线电视等各种数字媒体网络资源，满 足人们娱乐文化、精神生活需求发展有着重大的社会和经济效益。 1 3 论文结构 本文采用如下组织方式： 第2 章主要讲述目前市面上几种主流媒体服务终端的特点和其依赖的网络特 性，并将其进行对比分析，指出目前几种主流媒体服务终端无法满足面向普通大 众用户的特性。之后介绍了浙江省内已经较成熟的媒体服务平台及其依赖的网络 环境，从而提出本文研制的新型家庭智能终端的特点。 第3 章从一个系统的角度来分析新型家庭智能终端的功能特性和设计思想。 着重阐述了新型家庭智能终端设计基于的软件与硬件选型，以及这种选型下所需 要解决的技术问题。 第4 章从一个技术的角度详细地阐述了如何实现本文要研制的新型家庭智能 终端。在详细分析了智能终端功能结构的前提下，就每个功能模块提出解决思路 和实现方法。并就新型家庭智能终端的需要，着重阐述了v l c 播放器的移植和功 2 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 能改进。 第5 章提出了一系列的测试方案对新型家庭智能终端进行性能和功能测试， 使其达到应用的需求。 第6 章主要指出本文的不足之处及可以改进的地方 3 浙江大学碗士学位论文第z 章媒体信息服务终端的研兜现状 第2 章媒体信息服务终端的研究现状 2 1 主流媒体服务终端概述 我们正逐步走向一个网络的世界，以因特网为代表的信息和通讯技术已经成 为推动人类发展的巨大动力。应用于家庭电视机上的交互式媒体接收设备是数字 电视技术发展引发的一场革命，也将是数字电视发展的方向，将从根本上改变广 播电视你播我收的主从关系，形成全新的媒体模式。目前的因特网是建立在 计算机网的基础之上的，而不久之后以智能接收设备为接口的有线电视网和手机 移动通讯数字网也将与因特网相连。电信网络、广播电视网络和计算机通信网络 的相互渗透、互相兼容j 逐步整合成为统一的情息通信网络，三网合将会改变 我们的一切。 近年来，随着三网融合的步伐不断加快和计算机网络的普及，一方面，传统 被动接受电视广播节目的用户不断的提出带有交互式功能的信息接收服务的需 求，另一方面计算机用户希望能够在计算机上点播接收广电网络上的服务内容， 这就导致多种交互式媒体接收方案的产生。例如利用口网络和计算机屏幕实现广 播电视节目接收的网络电视、利用i p 机顶盒和电视机屏幕实现交互式接收的 i p l v 等等各式各样的媒体服务终端应运而生。下面章节将对目前主流的几种媒 体接收方案进行对比分析。 2 1 1 主流媒体服务终端介绍 2 1 1 1 i p t v 在技术进步和市场需求的共同推动下，卫唧作为一种传统电视媒体和新兴网 络媒体相互影响、相互融合的产物，正成为人们关注的热点。【p 1 v 系统是一种崭 新的技术，它集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体，使音视频节目或其他 类型的内容以i p 包的形式，依照互联网协议在不同的物理网络中被安全、有效且 保质地传送给用户，向用户提供多种交互式视频服务。i 哪具有视频数字化、播 放流媒体化、传送双向1 p 化、收视( 听) 互动化和个性化等技术特点，i 刑机顶盒 作为i 州系统的视音频解码终端，负责对l p l v 多媒体数据流进行接收、解压，转 换成模拟视音频信号后传送给电视机进行显示。i p l v 机顶盒不但能够实现广播节 目接收也能够实现时移电视、视频点播，还可以实现网页浏览，互动游戏等业 4 浙江大学硕士学位论文第2 章媒体信息服务终端的研究现状 务。随着互联网带宽的增加以及多媒体文件压缩效率的提高，彤机项盒也可 以接收并处理高清晰度的视频节目。 尽管拥有较明显的功能优势，但是彤实现基于的各种技术尤待探索和 研究。从技术角度解析i p l v 系统的组成，可以粗略地把它划分成前端系统、传输 系统、终端接收系统3 个组成部分，其中，前端系统主要涉及到音视频的编码技 术、存储阵列技术、用户管理系统( s m s ) 、数字版权管理( d r m ) 技术、单播和组 播技术等；传输系统主要包括内容分发网络技术、口q o s 技术、c a b l em o d 锄技 术、a d s l 网络技术等；而终端系统则相对较为简单，包括计算机、电视机、手 机和其他智能终端设备。主要有口机顶盒技术和e p g 技术等。i p t v 系统对用户的 服务质量有很高的要求，需要保证播放的流畅性。在广域网内，从用户的客户端 到流媒体服务器之问经过了一个很复杂的路由以后，就很难保证播放的流畅了。 为了克服网络复杂路线带来的制约，通过增加网络带宽抑或利用c d n 技术来实现 都在不同程度上增加了成本的投入或者实现的难度o “。 2 1 1 2 数字电视机顶盒( d 1 f b - c 方案) 数字电视机顶盒是伴随宽带网络、多媒体技术和数字电视的深入发展而诞生 的一个新概念它是电视和计算机在数字化和网络化背景下相互融合的产物。数 字电视机顶盒是将数字电视信号转换成模拟电视信号的调制解调器它的两端分 别与有线电视网的同轴电缆和用户家中的电视机相接实现讯号接收、解调、解 压缩、解密、视频转换、用户遥控等功能。用户无需更换现有的电视机。有线电 视用户只需购买一台数字电视机顶盒和i c 智能卡，与家中现有的电视机相接。就 可以收看数字电视节目。 传统的模拟电视机不能直接接收数字电视信号，只有通过数字电视机顶盒。 将数字电视信号接收并解码还原成模拟电视信号送给模拟电视机，才能正常收数 字电视节目。因此数字电视机顶盒是接收数字电视必备的设备机顶盒和电视机是 数字电视产业链最重要的终端设备，只是分工不同，机顶盒用于接收、解密、解 码，提供增值服务，电视机用于显示。开播数字电视节目后，每台电视机必须配 备一台机顶盒才能收看数字电视节目。 2 1 2 主流媒体服务终端对比分析 从音视频信号的处理流程来看，i p t v 技术与d v b c 技术是数字电视两种不同 的实现形式，都属于数字电视的范畴。在娱乐效果上，和d v b c 都可以实现 标清和高清数字电视。两者的差异主要集中在传输网络和终端设备方面。 5 浙江大学硕士学位论文第2 章媒体信息服务终端的研究现状 刀阿v 通过碑宽带网络传输数字电视信号，从技术方面打破了有线传输网广播 数字电视信号的垄断；相对于d v b c 的交互业务仍然需要通过p s t n 或者球网络来 完成控制信号的回传，i i r r v 可以方便灵活的实现各种各样的交互业务，从业务的 多样性和交互性方面要优于d v b c 广播业务。i p l 、，和d v b 的较量说到底是广电传 输网络和电信宽带网络的较量，如何让自己的网络在未来的市场中增值和发展， 广电行业在胛v 业务的威胁下显得更加迫切。 但交互业务的出现并不意味着广播业务是可以被替代的，从人们的消费行为 习惯上来看，无论v o d 、交互式v o d 、时移电视、广播都只是节目内容的消费方 式，其中广播又是人们最习惯的消费方式。从节目制作数量上来看，节目内容库 是非常庞大的，t v 用户并没有耐心去面对自己不甚了解的浩瀚的节目库去寻找自 己想要的节目，因此如何分类选择和编排节目指南是节目运营商需要针对不同 的消费群体进行的重要工作。对于普遍的w 用户来说绝大部分的节目都是看了一 遍之后很难会去再看第二遍，新闻等及时性的节目内容更是如此，类似于v o d 的 用户自己随选的节目消费方式仍然受到e p g 和宣传广告的影响，交互性提高了人 们对e p g 的主动能力，降低了节目播出时间对人们的影响。从节目播放时间的角 度来说，交互性使广播业务获得更多的增值，是广播业务的有利补充。 具体从以下几点来分析i p l v 和d v b c 方案各自的优缺点： ( 1 ) 传输与数据安全性 d v b _ c 的数据传输安全性更高。d v b - c 是单向广播式的，前端视频数据经c a 系统加扰及加密后再播送出去，终端用户机顶盒与前端之间没有其他的播送设 备。非法者插播节目必须具备两个条件：一定要有一套前端编码设备以及发送 设备；必须破解前端的c a 系统。两个条件缺一不可，使得攻击者必须付出很高 成本。此外，若要破坏d v b - c 的传输，必须是通过破坏物理链路的途径，基本上 不存在数据层面的破坏和攻击( 如修改传输的视频流数据) 。i p t v 的支撑网使用 的是i p 技术，攻击者只要拥有一台能够连接入互联网的计算机即可对i p t v 系统进 行攻击，这一点是i p t v 的软肋，互联网上的任何一台主机都有可能成为攻击i p t v 系统的工具。除了可以通过破坏物理链路来破坏系统传输外，还可以对其进 行应用层、传输层以及网络层的攻击来达到破坏传送视频的目的。从安全播出的 角度分析，d v b c 比i p l v 具有优势。 ( 2 ) 用户交互性 i p l v 最大的特点是其用户交互性，用户可以遵照个人的意愿来获取宽带m 网 提供的节目内容，实现实质性的互动。受制于数字电视技术标准等各种因素，目 6 浙江大学硕士学位论文第2 章媒体信息服务终端的研究现状 前d 一c 以单向广播为主，互动电视还难以普及，在已开展视频点播的地区仍以 n v o d 为主。交互性方面，胛v 比d v b c 具有优势。 ( 3 ) 收视质量 在提供高质量的视频节日方面，有线电视采用频分制，侧重于单向广播，终 端每个用户都具有与全部节目流的总和相当的带宽。在d v b - c 的单向广播方式中， 数据流按照播送的先后顺序到达终端用户，因此可以保证前端数据包的发送顺序 与用户终端机顶盒接收数据包的顺序是一致的，避免了数据包在终端重组的现 象，保证了用户流畅收视的效果。i p t v 还不能提供类似d v b - c 效果的视频。组 播方式的i p t v 中，数据包以u d p 的方式播送，无法保证前端发送数据包与用户终 端机顶盒接收数据包的顺序是一致的。此外，数据包传送途径中许多路由与交换 设备，很难保证因性能或其他原因在这些设备上不丢包。 ( 4 ) 业务形式 i 阿v 的交互性优势有利于利用它开展v o d 点播业务，特别是针对智能化小区 的内容点播服务。i f r r v 还可以为用户提供数字电视节目以及i n t e r n e t 、网络游戏、 信息咨询、远程教育、可视电话以及网上购物等在内的多种交互式多媒体信息服 务。d v b _ c 侧重于承载广播形式的业务，如数据广播、音频广播等。对h f c 网络进 行双向改造，并给用户配备双向机顶盒后，d v b _ c 也可以开展实质性的视频点播 等交互式业务。通过上述比较可见，在目前的技术体系以及各自的现实状况下， i p t v 与d v b _ c 之间存在着很大的互补性”。 由于基于彤r 、，的媒体服务终端技术尚待探索，加上很多的政策、市场因素和 本身实现的网络基础的影响，i p r 还处在初期发展阶段，不在本文的详细讨论之 中。而基于d v b c 解决方案的智能终端机顶盒以它稳定可靠的网络基础和成熟的 d v b c 标准占据了很大的优势。本文论述实现的智能终端机顶盒具有相当高的可 行性和广阔的潜在市场。 2 2 新型家庭智能终端的特性 本文研制的基于有线电视网和互联网融合环境的新型家庭智能终端是基于 目前已经较为成熟的媒体服务平台农村党员干部现代远程教育平台来实现的。目 前该平台在浙江省内已经示范应用，其终端用户数已将近两万。由于本文实现的 智能终端机顶盒依赖于该媒体服务平台，两者是不可分割的整体，该媒体服务平 台的一些特点将直接关系到智能终端机顶盒的实现特性。下面章节将介绍农村党 员干部现代运程教育平台的特点以及利用该平台实现智能终端机顶盒的优势。 7 浙江大学硕士学位论文第2 章媒体信息服务终端的研究现状 2 2 1 媒体服务平台简介 目前较成熟的农村党员干部现代远程教育平台作为浙江省内媒体服务的中 心平台，具有其自身的特性以及其所依赖的网络环境。 2 2 1 1c a t v 和i n t e r n e t 融合网络 我们所建立的数字媒体融合网络，采用有线电视网络和i n t e m e t 相结合，构 成了以信息推送为主，以灵活互动为辅的数字化媒体服务平台。该服务平台目前 以浙江广联覆盖面相当广泛的有线电视网络为信息发布主干网络，并建立了前端 服务中心系统，而且在终端接收站点建设方面也是成效显著。 图2 - 1c a w 与h l t e m e l 融合媒体服务网络 前端信息服务平台是媒体信息服务发送中心，包括各类相关服务的内容组 织、信息的发布、用户反馈接收等，是媒体服务开展的核心。发布交互网在整个 系统实施系统中处于信息传输桥梁的地位，是头端网络与接入网络之间的信息载 体，也是媒体服务网络体系的数据传输主干网。该网络在现有的有线电视网络基 础上，通过其中各设备的相互作用，形成媒体信息广泛而有效地发布；同时连入 i n t 啪e t 网络来提供互动信息反馈。该网络主要由各级信息发布节点组成，其源端 输入为头端网络所输出的d 、，b 格式的多媒体服务信息，末端输出为所有用户的 接入。 接入端网络是媒体服务信息的末端接收部分，该网络部分接收来自发布交互 8 浙江大学硕士学位论文第2 章媒体信息服务终端的研究现状 网的有线广播r f 信号，从中解析并获取相应的服务信息内容，供最终用户接收。 2 2 1 2 平台所提供的服务 基于多媒体网络和服务系统，该平台提供了直播、录播、点播、文件发布和 交互咨询5 项服务功能 ( 1 ) 视频直播：是指在播控服务器的控制下，将实时视频流通过相应的设 备进行编码和发送，用户通过客户端软件进行实时在线播放的过程。在播放的过 程中，用户可以进行开始播放和停止播放操作，但不能进行拖放、暂停操作。 ( 2 ) 视频下载回放：是指在服务器的控制下，将保存在存储设备中的视音 频文件以某种分块发送的方式进行发送，用户通过客户端软件的特定功能模块进 行接收保存。服务器利用视频下载回放功能尽可能多的将相关的媒体文件分发到 客户端手里，让客户端保存回放。 ( 3 ) 视频点播：是一种根据用户的需要来播放节目的一种服务。该服务首 先将所有可供用户点播的节目向用户公布，然后用户根据自己的需要，选择自己 喜欢的节目，并将请求提交到服务端系统，然后服务端系统根据当前的网络资源 状况，为该节目制定一个尽早的播出时间，并相应分配必要的资源，接着在这个 指定的时间到来时就开始该节目服务；最后，用户端就可以对该节目进行接收了。 ( 4 ) 文件推送：是指将一个或多个文件( 或目录) 通过树状媒体服务网络 以可靠传输的方式发送至接收终端，接收终端通过接收软件进行下载。该服务应 用建立在“可靠一发布”传输服务的基础之上，利用可靠多播传输服务机制将文 件可靠地发送下去。 ( 5 ) 交互咨询：是系统开设的具有为广大用户提供知识咨询的服务。它具 有双向文字交互和实时发布流视频相结合的特点，可以为广大用户提供现场教育 或实时会议等【矧。 中心服务平台是整个发送平台的核心，也是以上述五种基本服务开展的中心。 该中心系统由各类服务器和控制器组成，相互协调完成所有的功能和管理等。基 本结构图如下所示： 9 浙江大学硕士学位论文第2 章媒体信息服务终端的研究现状 图抛中心服务平台的基本架构 2 2 1 3 中心服务平台的基本设备 中心服务平台中的设备包括文件发送器、播控服务器、信息反馈接收器和信 源支持设备。在这些设备的相互协调工作下完成文件推送服务。各设备功能如下： 1 播控服务器 播控服务器是中心控制设备，也是各类设备工作的计划编排者和发送策 略实施的管理者。 2 文件发送器 文件发送器是文件推送服务开展的核心设备，完成实际的文件推送工作， 该设备在播控服务器的统一管理下进行工作。 3 流发送器 流发送器是带有内置大容量非易失性存储器的流发送设备，用于将内置 存储器中保存的流媒体视频节目以流形式多播发送至播出网络，从而提 供视频下载回放和点播服务。平台适用的流发送器采用微软的 1 0 浙江大学硕士学位论文第2 章媒体信息服务终端的研究现状 2 0 0 3 s e r v c r 中的w i n d o w sm e d i a 辩r v e r 流发送器。 4 信息反馈接收器 信息反馈接收器是用户信息接入设备，该设备连接公共互联网，接收和 处理用户的反馈信息和请求信息，并转交给播控服务器完成最终处理。 5 信源支持设备 信源支持设备包括信源服务器和信源管理终端，这两类关于信源支持设 备用于完成所需推送节目和文件的上载，即将节目数据和文件及时上载 到发送服务器，为文件的推送做好准备。 该媒体服务平台的实现有其本身相当高的复杂度，这星只对其相关的特点做 简要介绍，以便能为本文开发的智能终端机顶盒提供支彬矧。 2 2 2 新型家庭智能终端的优势 由于项目的实现要适应农村广大人民群众的网络状况，我们做了深入的研 究。面向广大农村的宽带网络服务技术不仅是现有网络基础上通过技术手段增加 网络带宽，更要充分考虑宽带网络服务技术方案的经济性和用户的承受能力。对 于广大农村，如果单独考虑电信网或有线电视网的宽带主干改造，是不切实际的。 在m 网络上实现舻具有定的困难，同时口网络的多播需要全网内的路由 器支持，这在广域网实现比较困难。因此，我们应该综合研究结合有线电视网和 电话网，在口技术为基础，通过研究新型的多媒体服务通信基础设施和服务平台， 为用户提供宽带、高质量、实时与互动的服务。有线电视网是天生的广播网络， 通过c t v 网为用户提供多播服务是相对比较容易的。从宽带的角度来看，c t v 网络也可以满足多媒体业务的需求。因此可以采取在有线电视网上传输大容量多 媒体数据的方案，但是采用纯粹的c _ t v 网进行宽带传输，仅从双向改造来看其 成本就相当高。但是对于已经改造好的有线电视网，可以用来做本项目的通信平 台。 在对各种主流接入方式的分析基础上，我们得出结论如下： 网络通信平台采用d 有线电视网络作为教育服务发布网络的主体，采用 h l t e m e t 网络作为教育服务互动网络的支撑，两者结合来构成网络的基础通信设 施。d 网络是一个树形网络，并且相关的成熟技术也已保证其上的数据传输可 以实现高带宽、高稳定性的能力，非常适合大容量多媒体教育资源数据的发布， 同时该网络的覆盖面已经非常广泛，并且深入农村家庭用户，具有服务面广的优 点；而i i l l c m e t 网络在信息交互方面已经做得非常成熟，并且覆盖面也相当广阔。 1 1 浙江大学硕上学位论文第2 章媒体信息服务终端的研究现状 因此，采用这两者的结合，在目前状况来说，是非常适合新型家庭智能终端的拓 展。 作为浙江省内媒体服务平台的一种终端解决方案，智能终端机顶盒采用有线 电视网和互联网融合网络作为网络基础，很好地利用了现有的网络资源，并且利 用普通家庭用户的电视机及音箱作为输出，很好地利用了普通家庭用户的现有设 备，利用遥控器进行操作，实现了操作的简易性。 智能终端机顶盒将解决浙江省数字文化媒体与服务产业跨越式发展中的技 术与手段瓶颈问题。智能终端机顶盒的研制，基于广电有线电视网、公共互联网 融合网络，满足各种数字文化媒体服务传播形式与内容进入家庭的需要，扩大文 化传播覆盖面与时效性。 目前，进入家庭的媒体内容服务的种类，途径与数量剧增，从传统的报刊杂 志、书籍、广播电视、音响视频，到现代的数字电视、互联网络、电脑以及p d a 等等。人们对家庭媒体内容消费从数量型发展到质量型、个性化发展，家庭媒体 内容消费也从温饱走向小康。目前人们家庭媒体内容消费中存在突出问题不是缺 乏媒体来源、节目内容而是手段众多，内容繁杂、莨莠不齐，如何能订阅个性化 的媒体节目、随时获得需要的媒体服务内容是迫切的消费趋势：同时，简单易用、 经济实用的媒体服务终端需求也日益迫使，以最大限度地克服、避免不同文化层 次、经济生活水准的人们在家庭媒体服务方面的鸿沟。宽带互联网、电脑等先进 的数字设备，无论是经济投资、操作方便性上仍是很大比例的家庭、很大比例年 龄人群所难于接受的。 新型家庭智能终端以其多功能( 包括视频直播，视频下载回放，视频点播， 专家在线等多种功能) 、经济实惠易操作( 利用普通家庭电视机作为输出，遥控 器操作) 、利用现有的有线电视网络避免重铺网络基础额外投入等特点脱颖而出， 为广大农村家庭用户所接受。 2 3 本章小结 本章主要针对目前主流的媒体信息服务终端进行对比分析，主要分析了目前 主流的矾v 方案和数字电视机顶盒方案，并深入对比分析了这两种方案的优缺 点以及其适用的网络环境给用户带来的影响。同时阐述了目前在浙江省内较为成 熟的基于有线电视网和互联网融合环境的媒体信息服务平台“农村党员干部现代 远程教育平台”，并介绍了该平台所能提供的多种媒体服务功能。最后论述了新 型家庭智能终端的实现基于该融合网络环境带来的优势。 1 2 浙江大学硕士学位论文第3 章新型家庭智能终端系统设计 第3 章新型家庭智能终端系统设计 本章主要在目前浙江省较为成熟的媒体服务平台的基础上对新型家庭智能 终端进行需求分析，并对机顶盒的总体功能进行描述，在此基础上提出智能终端 机顶盒的系统设计。 3 1 智能终端需求分析 社会经济发展与生活水平的提高，使人们对家庭数字媒体消费要求提高。人 们需要在家庭环境下能方便地获得教育培训、卫生咨询、影视娱乐等方面服务内 容，以提高生活质量，功能越强大的媒体服务终端越会被人们接收。同时由于大 部分用户知识结构的影响，广大农村家庭用户对简单易用、经济实用的数字媒体 终端的应用需求迫切。本文研制的新型家庭智能终端基于目前较为成熟媒体信息 服务平台“农村党员干部现代远程教育平台”，该媒体服务平台以有线电视网和 互联网融合环境为基础为媒体终端提供服务。媒体信息服务平台以及有线电视网 和互联网融合环境的特性对智能终端的需求分析和功能实现都具有较大的影响。 结合上述情况和媒体服务平台的特性，从以下两个方面分析智能终端机顶盒 的需求： 3 1 1 1 机顶盒多功能 围绕数字视频、数字信息与交互式应用等核心功能，用户希望通过终端系统 获得如下一些服务。 广播式数据接收 服务端采用数据广播分发方式满足大量用户的需求，而在客户端也就是家庭 媒体终端设备对应于头端发送的广播数据进行接收与解码。这种服务包括许多业 务，比如全省范围内的学员远程教育、会议直播等等。广播式推送媒体和文件的 接收服务是终端平台最为核心的一项服务内容。 节目点播 对应与头端广播式发送节目数据，允许客户端以节目单点播的方式来获取特 定的节目和资源。用户通过下载节目单的方式获取节目信息，根据自己的意愿和 爱好选择收看节目。 浙江大学硕十学位论文第3 章新型家庭智能终端系统设计 专家咨询 通过发送请求信息，与服务中心建立对话通道，具有双向文字交互和实时发 布流视频相结合的特点，可以为广大用户提供现场教育或实时会议等。用户可以 通过终端系统与专家进行远程交互。 w 曲浏览，网络娱乐、电子邮件 由于存在口回馈通道，用户可以通过家庭媒体终端设备连接i n t e m “，采用 遥控器输入和电视机屏幕显示的方式，享受浏览网页、网上冲浪、电子邮件等以 往在计算机上才能实现的服务内容。同时通过特定的输入设备，家庭用户可以通 过媒体终端设备和计算机屏幕加入网络游戏等互动娱乐中去。 其他服务 以家庭智能终端设备与电视机设备结合的方式，方便有效的扩展了许多原本 需要在计算机上才能实现的功能和业务。除了上面所说的一些应用外，针对家庭 网上购物和v o i p 业务的研究与开发也正在以家庭媒体服务终端为核心的互动设 备中迅速展开。 3 1 1 2 机顶盒经济实惠、易操作 一般来说功能越多的智能终端操作的难度越大，成本也会越高。从用户的角 度来讲，需要多功能易操作且经济实惠的媒体终端。 显示设备 终端用户采用传统电视机屏幕显示的方式来享受各项服务。不同于计算机显 示设备，电视机屏幕所能够支持的分辨率比较低，通常国内p a l 制式的常规电视 机原始分辨率为7 2 0 】【5 7 6 ，5 0 h z 隔行扫描。因此我们在设计的时候必须考虑到终 端显示屏幕的特点，对终端服务界面做出相应的修改。 输入设备 不同于开发阶段，用户面对的终端产品的输入设备不再是计算机键盘和鼠标， 而是普通的电视机红外遥控器。用户通过操控遥控器按键操作终端系统的各项功 能。相对于要求传统电视机用户学习操作鼠标和键盘，采用遥控器控制的方式显 然更加易于为用户所接受。 接入网络 终端系统面对广播节目接收与用户交互两大基本功能要求，需要建立广播接 收网络与交互信息上行网络。这里我们采用c t v 与i l l t 锄e t 融合网络的方式来 实现终端系统的双向传输。相对于大规模投入建设h f c 双向传输网络，我国现有 1 4 浙江大学硕士学位论文第3 章新型家庭智能终端系统设计 已铺设的c a 网络覆盖相当全面，不需要大规模投入的铺设线路。而现行的多 种i l l t c m c t 接入方式，包括电话线拨号、a d s l 等，保证了用户能够比较顺利的 接入i n t c m c t 网络。 3 2 智能终端框架设计 3 2 1 智能终端开发目标 智能终端机顶盒所在的基本网络条件以及自己所处的位置如下图所示。智能 终端机顶盒采用遥控器操作，极大地降低了操作的复杂性：同时加电视机音箱设 备作为终端输出方式，丰富了针对传统电视机用户开展的业务。如下图所示，智 能终端机顶盒的存在实现了传统电视机用户也可以方便的实现网络数字娱乐功 能。 图3 1 用户通过家庭智能媒体终端实现上网娱乐 家庭智能终端能直接利用已有的c a t 、，接口、e t h e m c t 接口入网，无须重新 布线，居民家庭中网络建设的投入成本低；家庭智能终端能直接利用已有的电视 机、音响等常用家电作为输出，不需要额外购置显示器、音箱等设备，减低消费 者的投入；同时，具备和计算机的连接能力，最大限度地发挥已有投入的作用。 浙江大学硕士学位论文 第3 章新型家庭智能终端系统设计 在此前的浙江省农村党员干部远程教育项目中，已经研制开发了多套基于p c 架构w m d o w s 操作系统的用户接收终端，包括基本型终端和拓展型终端。两者的 区别在于前者接入的网络为c t v 与i n t c m e t 融合网络，而后者是基于通过边缘 路由转发设备实现局域网广播。 通过类比，发现我们所研究和开发