1、 IPTV 終端中間件的作用

IPTV中間件是當前IPTV業界關注的熱點之一。業界對于中間件沒有確切的定義，一般認為：中間件是實現異構軟件實體間互連互通的一類軟件，則 IPTV中間件就是實現IPTV系統中各個節點之間互連互通的一類軟件。IPTV系統中的節點類型眾多，包括終端、EPG（電子節目指南）服務器、內容分 發系統、業務管理系統、網管監控系統、DRM（數字版權管理）、內容管理系統、頭端系統等，除終端外，其他節點都可以統稱為平臺側，因此IPTV中間件也 可以分為平臺中間件和終端中間件兩類。平臺中間件實現系統平臺中各個應用服務器之間的互連互通，終端中間件實現IPTV終端和系統平臺之間的互連互通。

IPTV系統中所有節點都通過中間件來通信，實現完全的開放和互連互通，這固然是一種理想的狀態，但從產業現狀來看，目前是不現實的。因為IPTV 系統中的每個領域都有專業的軟件提供商，定義并開發一套完整的中間件。能夠與各個領域中的各個專業廠商的系統對接，搭建成一套IPTV系統，目前來說難度 很大。

具有現實意義的是終端中間件。IPTV終端的數量將隨著用戶數的增長不斷增長，同時，終端的形態、檔次日趨多樣化，必須引入多家終端廠商，引入多樣 化的硬件解決方案和基礎軟件解決方案，才能滿足用戶的個性化需求以及引入競爭，降低終端成本。終端中間件可以屏蔽終端硬件和基礎軟件的差異性。使不同廠商 的終端快速地與系統平臺對接，同時使IPTV增值業務可以快速、靈活地在終端上部署，縮短開發周期，降低開發成本。

IPTV產業鏈各方出于各自的利益，對于終端中間件的訴求也是不同的。應用提供商希望通過中間件降低應用開發門檻；終端廠商希望通過中間件接入多家 系統平臺，推廣自己的產品；運營商希望通過中間件在價值鏈中更具聚合力，吸引更多SP，引入更多終端廠商，最終將業務做大。對于平臺設備廠商，終端中間件 的利益則不那么明顯。

電信運營商希望通過IPTV終端中間件達到以下目標：

●實現IPTV終端與IPTV系統平臺的互連互通，方便引入多家終端廠商。

●屏蔽上層應用與終端底層硬件和基礎軟件，使得同一應用在不同的機頂盒上提供相同的用戶體驗。

●為應用開發商提供一致的API（應用程序接口），方便應用的移植，縮短各種第三方應用推出的時間周期，減少開發費用。

?

2、IPTV終端中間件的研究及產品現狀

IPTV終端中間件是IPTV中間件的子集，介紹IPTV終端中間件的研究及產品現狀，必須與IPTV中間件的研究及產品現狀緊密結合。

2.1IPTV中間件標準的研究現狀

在中國通信標準化協會的IPTV特別任務組中，中間件技術作為非常重要的問題受到關注，但目前對IPTV中間件的研究還處于起步階段。任務組認為， 由于目前各種中間件技術方案的差異性很大，因此短時間內形成一個完善的中間件技術標準并不現實，需要對目前IPTV系統中所采用的中間件技術的概念、分 類、應用現狀，現階段IPTV系統中引入中間件技術的目標，實現該目標所采用的技術手段進行綜合性考慮才能確定標準化工作的步驟。同時，任務組也指 出，IPTV終端中間件是近期的研究重點。

國際電聯已啟動了對IPTV標準的專項研究，成立了IPTV焦點組（ITU-TFGIPTV），于2006年7月10～14日召開了第一次會議。 ITU-TFG IPTV已將中間件和應用平臺明確作為IPTV標準架構中的重要組成部分，成立了工作小組WG6（中間件應用與內容平臺工作組）。在IPTV終端中間件方 面，該工作組提出了“基于中間件的IPTV終端的軟件架構”、“IPTV終端中間件模塊的需求”、“終端中間件API的功能和分類”等文稿。

IPTV焦點組WG6工作小組的許多成員來自DTV（數字電視）/DVB（數字視頻廣播）產業，因此該領域中的相關標準也會對IPTV終端中間件的 研究產生影響。這些標準有：歐洲DVB組織提出的MHP（multimediahomeplatform），美國的ATSC（advanced television system committee）提出的ACAP（advanced common application platform），美國的Cable-Lab提出的OCAP（open cable application platform）。

2.2IPTV中間件產品現狀

迄今為止在IPTV系統中有實際應用的、具有IPTV中間件功能的產品有：Siemens公司的Myrio、Alcatel公司的OMP、 Kasenna公司的LivingRoom、Orca公司的中間件產品等。它們能夠將不同廠商的流媒體服務與分發系統、頭端系統、認證/授權/計費系統、 EPG導航系統集成在一起，同時還提供安裝在用戶機頂盒上的客戶端，從而提供完整的IPTV直播、點播等服務。但這些產品設計、開發之時都沒有預見到 IPTV業務的復雜需求，在業務定制方面缺乏靈活性，例如，要為第三方增值業務提供商開放IPTV系統的音視頻流服務能力，必須進行定制開發；這些中間件 要與運營商原有的BSS、OSS集成，也要進行定制開發。這就對中間件產品提供商的開發支撐能力提出了很高要求，否則，運營商IPTV業務的開展反而有可 能受制于中間件。這也是為什么國內運營商更多地選擇了端到端的IPTV解決方案，而沒有選擇基于中間件產品集成的IPTV解決方案。

另一方面，這些中間件產品雖然提供了安裝在機頂盒上的客戶端，但這些客戶端的作用僅限于實現機頂盒與IPTV中間件平臺的連接，并沒有考慮第三方增 值業務如何在機頂盒上實現，第三方的客戶端軟件如何在機頂盒上加載，機頂盒仍然缺乏業務提供的靈活性。現有的中間件產品還沒有達到電信運營商對終端中間件 的期望值。

因此，雖然中間件架構是IPTV產品和技術的發展主流，但目前IPTV中間件架構還處于研究階段，真正的中間件產品還沒有出現。

?

3、IPTV終端中間件的架構

IPTV終端中間件的架構要從3方面來考慮：基于中間件方式的IPTV終端的軟件架構，終端中間件的模塊結構，終端中間件與服務器端的關系。

3.1基于中間件方式的IPTV終端的軟件架構

如圖1所示，基于中間件方式的IPTV終端的軟件架構可分為4個層次，即資源層、終端中間件層、應用程序層和業務無關程序層。

??? 圖1 基于中間件方式的IPTV終端軟件架構

資源層：包含操作系統和硬件驅動程序。資源層透明地將各種資源提供給終端中間件層。

終端中間件層：終端中間件層是隔離上層應用程序與底層操作系統及硬件的軟件適配層，向下有針對不同操作系統和硬件的接口，即中間件可移植層；向上可 提供與底層資源無關的支持各種上層業務應用的API，即中間件API層。中間件本身的功能由一組中間件核心模塊實現。對中間件層的詳細描述見§3.2。

中間件層提供了一個統一的底層資源層抽象視圖，應用程序不直接訪問資源，而是通過中間件層實現對資源的調用。

應用程序層：為用戶提供IPTV的各種業務、基于機頂盒的各種應用。應用程序分成3大類：

●瀏覽器及B/S方式的各種應用。瀏覽器又分兩種情況：通用瀏覽器及定制的瀏覽器。EPG的呈現可以采用通用瀏覽器，也可以采用定制的瀏覽器（如微 軟IPTVe的實現方式）。增值應用一般都基于通用瀏覽器，采用B/S方式開發，這是目前實現IPTV增值業務的最主要方式。通過對瀏覽器提出要求，如支 持JavaScript、Flash插件，能通過插件方式調用IPTV系統的音視頻播放能力等，可以豐富B/S方式應用的表現能力。但是，B/S方式可實 現的功能有限，請求/應答的模式使得交互速度也受到限制，例如，很多游戲都無法通過B/S方式實現。所以，開展IPTV增值業務必須發展C/S方式的客戶 端程序。

●C/S方式的應用程序。C/S方式的應用程序直接與服務器端交互，實現各種應用，適合于實現無法通過B/S方式實現的游戲、證券等應用。這種方式 為IPTV增值業務及融合業務的發展提供了無限的想象空間。但目前受制于機頂盒的軟硬件能力，以及客戶端程序在機頂盒上移植的難度，這類應用的開發周期很 長，無法滿足業務發展的需求。

●本地應用程序。不需與服務器端交互的本機應用，如：本機游戲、用戶收藏夾、本地通信錄等。

業務無關程序層：包括各種直接運行在操作系統之上，與IPTV業務無關的程序，如DHCP、PPPoE接入認證程序等。程序直接運行在OS之上，可 以提高運行效率。這些程序與終端中間件軟件一樣，在引入新的機頂盒時要進行移植，但這些程序通常具有業務無關性，遵循通用的接口協議，因此能做到快速移 植。

?

3.2終端中間件模塊結構

IPTV終端中間件層的軟件又分為以下3部分。

（1）中間件可移植層

可移植層被用來與第三方機頂盒集成，任何第三方的機頂盒，只要實現了本層軟件，終端中間件和中間件層支持的所有應用程序就可以運行在該機頂盒上，不需要對不同的硬件和操作系統再進行適配。

中間件可移植層包括系統抽象層和接口抽象層。系統抽象層負責對操作系統進行抽象，封裝了所有的通用操作，包括任務、定時器、消息隊列等，以及一些公 共的數據結構，如隊列、堆棧等，屏蔽了操作系統。接口抽象層負責對底層硬件平臺進行抽象，封裝了所有底層硬件平臺和接口設備的操作和接口，包括 Flash、RAM、鍵盤、鼠標、遙控器等，屏蔽了底層硬件。

（2）中間件API層

API層將機頂盒中間件核心模塊提供的能力封裝成統一的API。開放給CP/SP，供CP/SP在開發業務應用時調用。CP/SP只需根據API實現應用，而不必去考慮機頂盒具體如何實現這些API封裝的功能。API層的存在降低了CP/SP開發應用程序的門檻。

中間件API層的API分成兩類：一類API將底層資源所能提供的能力進行封裝；另一類API將終端中間件直接與服務器端交互的能力進行封裝。

（3）中間件核心模塊

根據IPTV業務開展的實際需求以及中間件架構技術實現上的需求，IPTV終端中間件至少應具有以下核心模塊：

●應用程序管理器。負責應用程序的初始化，啟動應用程序，管理所有應用程序的生命周期，包括彼此之間的相互操作，便于各種應用程序能夠協調地執行。

●資源管理器。負責管理和調度應用程序使用的各種底層資源及它們的狀態。底層資源包括：如硬盤、內存、外設等硬件資源，文件系統、定時器等軟件系統資源。

●輸入輸出管理：與紅外遙控器、鍵盤、USB接口、音視頻輸入/輸出接口等有關的各種輸入輸出事件的管理。

●基本網絡服務。調用操作系統層實現的各種網絡傳送協議，控制音視頻數據的傳送方式以及收集信息以提供服務質量（QoS）保證。

●圖形用戶界面（GUI）管理。為應用程序提供用戶界面控制（如按鈕、列表）以及圖形圖像繪制等圖形功能。IPTV的GUI管理，應基于電視機屏幕 的顯示特性。綜合抽象出一些通用的基本圖形操作功能，以支持上層軟件的調用，實現特定的顯示目的，如支持分層顯示，支持透明/半透明顯示等。

●安全及認證管理。包括用戶認證、業務應用鑒權、軟件升級及下載認證、網絡安全策略、密鑰及會話令牌管理等功能。用戶認證應支持單點登錄的統一認證（SSO），軟件下載認證應支持對所有下載的應用程序的合法性校驗，確保只有經運營商授權的應用程序才能在終端上安裝。

●軟件下載及升級服務。負責底層平臺（包括操作系統）、系統軟件（包括中間件）、上層應用程序及一些應用需要的特殊數據，如EPG數據的下載和動態升級。

●媒體播放及控制服務。向上層應用提供音頻視頻媒體播放的核心控制功能，它是流業務的控制臺，負責控制流業務操作，如播放、停止、暫停、快進、快退等。

●數字版權管理。與系統平臺側的DRM系統連接，實現數字版權保護功能。主要工作為：內容使用授權序列號的管理，內容密鑰的管理，加密的媒體流和數據流的解密。

●終端管理。負責機頂盒的管理和配置功能，包括本地配置、遠程管理、日志管理、版本升級、異常管理、安全管理、QoS策略管理等。

3.3終端中間件與服務器端的關系

終端中間件需要實現IPTV終端與系統平臺之間的互連互通。根據§3.2提出的終端中間件核心模塊的定義，終端中間件與系統平臺側的以下服務器存在 接口：認證/授權服務器、升級服務器、下載管理服務器、流媒體服務及分發系統、DRM系統、終端管理服務器。IPTV終端中間件的開發，必須將上述接口進 行封裝，通過API的方式提供給上層應用程序調用。

IPTV終端與系統平臺的接口，還包括瀏覽器（或EPG專用瀏覽器）與EPG服務器的接口，瀏覽器與Web方式的應用服務器的接口，以及C/S方式 的客戶端程序與應用服務器的接口。這些都屬于IPTV終端的應用程序層與系統平臺的接口，不包含在終端中間件與系統平臺的接口之內。但是，終端中間件必須 支撐瀏覽器、C/S方式的客戶端程序的運行，這是終端中間件中應用程序管理器、資源管理器、輸入輸出管理、基本網絡服務、圖形用戶界面管理等模塊必須完成 的工作，它們能夠將底層資源透明地提供給上層應用程序調用。IPTV終端中間件與服務器端的接口如圖2所示。

圖2 IPTV終端中間件與服務器端的接口

4、IPTV終端中間件設計、實現、應用中的關鍵點

IPTV終端中間件是業界關注的熱點之一，終端中間件標準領域的研究也十分活躍。但是，要使IPTV終端中間件從研究走向真正的應用，從標準變為實際的產品，還有很多問題有待解決。

從IPTV業務發展、運營的角度，IPTV終端中間件設計、實現、應用中應關注以下3點。

4.1終端中間件的開發推廣需要依賴于完善的商業模式

終端中間件的商業模式的設計側重于兩方面：

●通過合理的商業模式推動軟件開發商進行中間件的開發工作，推動平臺廠商采納中間件方案，配合中間件的開發。

●通過合理的商業模式引導終端廠商、應用開發商使用終端中間件。終端中間件的推廣不能僅提供一個終端中間件軟件，而是要推廣一系列的軟件、標準、工具。

在推廣方面終端中間件可以參考BREW的推廣策略：

●為設備制造商提供中間件客戶端軟件、應用程序開發平臺、移植工具、測試工具、技術支持、業務開發支持以及設備規格/產品路標的相關咨詢服務。

●為應用開發商和內容提供商提供SDK和開發工具，以及應用程序測試支持、應用程序發布管理、應用程序銷售報告。

●為運營商提供由運營商控制和管理的應用程序下載管理系統。

4.2終端中間件產品開發的分階段實施步驟

根據業務開展的需求，確定中間件產品開發的分階段實施步驟，其策略是：首先考慮終端對各個增值應用的支持度。實現增值應用方便地在終端上加載，降低 增值應用開發商的開發門檻；再考慮終端與平臺的兼容性，實現不同終端與不同平臺之間的互操作。因此，終端中間件產品開發的分階段實施步驟可以從兩個維度考 慮：

●軟件層次維度。首先開發中間件核心模塊和實現中間件API層，第二階段再實現中間件可移植層。即：首先保證應用程序只開發一次。使應用程序開發商不需考慮終端底層軟件和硬件的差異性。此時，中間件本身需要有不同的版本，分別針對不同的終端底層軟件和硬件。

●功能模塊維度。首先開發應用程序管理器和軟件下載及升級服務模塊，以及資源管理器、圖形用戶界面管理等與調用底層資源密切相關的模塊，實現C/S方式客戶端程序的自由加載和運行。支撐IPTV增值業務的快速開發。

4.3終端中間件實現技術的選擇

考察現有的中間件產品，IPTV終端中間件的實現有兩種主要技術方式：采用C/C++語言，從底層開始開發，提供的中間件API也采用C/C++方式：基于現成的J2ME技術。

采用J2ME技術，優勢在于：其本身就是一個已用于智能手機領域的應用開發平臺，標準和產品化比較完備，提供了一套現成的API（如 CLDC（connectedlimiteddeviceconfiguration）和MIDP（mobile information device profile））。Java語言也比較普及，應用程序開發的入門門檻低。不足在于：對終端設備內存要求較高，程序運行效率受到影響，對于CLDC和 MIDP中未規定的API，要參照其框架自行規定。

采用C/C++自行開發方式。實現較靈活，效率高，但開發周期長，對應用程序開發人員的要求也較高。

因此，需要在對IPTV終端中間件的研究中進一步選擇、確定終端中間件的實現技術。

IPTV終端中間件的研究