IPTV系統(tǒng)中EPG模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、IPTV系統(tǒng)中EPG模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要IPTV系統(tǒng)是目前寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的前沿應(yīng)用，EPG提供IPTV系統(tǒng)和用戶交互的首要界面，是系統(tǒng)的核心模塊之一。當(dāng)前數(shù)字電視中EPG的常用設(shè)計(jì)方法不合適用來(lái)設(shè)計(jì)IPTV中的EPG。根據(jù)IPTV系統(tǒng)的自身特點(diǎn)，本文介紹了一種EPG模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞IPTV；EPG；機(jī)頂盒；V1引言IPTV即網(wǎng)絡(luò)電視,是目前一種新興的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，它利用寬帶互聯(lián)網(wǎng)的根底設(shè)施，以家用電視機(jī)作為主要終端，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP來(lái)提供包括電視節(jié)目在內(nèi)的多種數(shù)字媒體效勞及其增值業(yè)務(wù)的技術(shù)。IPTV最大的優(yōu)勢(shì)在于“互動(dòng)性和“按需觀看，徹底改變了傳統(tǒng)電視單向播送的特點(diǎn)1。它的出現(xiàn)極大的滿

2、足了用戶文中的用戶是指安裝了IPTV客戶端的消費(fèi)者，客戶是指IPTV效勞提供商和運(yùn)營(yíng)商對(duì)在線影視欣賞的需求。IPTV的開(kāi)展非常迅速，國(guó)際上，UT斯達(dá)康、微軟、西門子、阿爾卡特、惠普等，國(guó)內(nèi)的華為、中興和浩大等廠家都投入了IPTV的開(kāi)發(fā)和研究。國(guó)外早已有IPTV的商業(yè)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，英國(guó)VideNetrks公司早在1999年就推出了IPTV業(yè)務(wù)。國(guó)內(nèi)截至目前，首個(gè)IPTV已在上海投入商業(yè)應(yīng)用，并且中國(guó)電信已在五省市進(jìn)展IPTV試點(diǎn)，IPTV在國(guó)內(nèi)和國(guó)際都有廣闊的開(kāi)展前景。為了提供“互動(dòng)性和“按需觀看，系統(tǒng)需要提供和用戶交互的界面，供用戶閱讀系統(tǒng)提供的節(jié)目信息并選擇要欣賞的節(jié)目。在IPTV系統(tǒng)中由EPG

3、EletrniPrgraGuide電子程序向?qū)谄魈峁┻@套界面。EPG是一個(gè)當(dāng)前和將來(lái)節(jié)目信息的交互式節(jié)目安排表，用戶通過(guò)操作遙控器進(jìn)展閱讀2。EPG模塊在整個(gè)IPTV系統(tǒng)中是至關(guān)重要的，它是整個(gè)IPTV系統(tǒng)的門戶。EPG給用戶提供一個(gè)容易使用的、界面友好的、可以快速訪問(wèn)節(jié)目的一種方式。因此，用戶對(duì)IPTV整個(gè)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)在很大程度上取決于EPG。提供簡(jiǎn)單易用、快速、穩(wěn)定、美觀的交互界面是EPG的首要目的。2IPTV的系統(tǒng)構(gòu)造模型圖1是一個(gè)IPTV系統(tǒng)構(gòu)造模型,此模型已在國(guó)內(nèi)一些城市得到實(shí)際應(yīng)用。在此模型構(gòu)造圖中，整個(gè)IPTV系統(tǒng)分為兩大局部：后臺(tái)局部和用戶接入局部。后臺(tái)局部主要提供媒體內(nèi)容的

4、管理、用戶管理、整個(gè)系統(tǒng)的效勞器管理、用戶認(rèn)證和計(jì)費(fèi)管理等等。用戶接入局部為用戶提供視頻效勞和其他效勞，根據(jù)城市規(guī)模大小可分為多個(gè)區(qū)域，每一區(qū)域主要有區(qū)域媒體基站和EPG效勞器。用戶使用機(jī)頂盒345加電視或者P作為終端，通過(guò)ADSL或小區(qū)寬帶收看系統(tǒng)存儲(chǔ)的節(jié)目或者直播電視節(jié)目。機(jī)頂盒是一臺(tái)功能簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)，有PU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、解碼器等硬件及操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等軟件，接收通過(guò)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)來(lái)的視頻信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后在電視機(jī)上顯示出來(lái)。用戶通過(guò)操縱遙控器使用機(jī)頂盒提供的功能。用戶被劃分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域分別部署多個(gè)區(qū)域媒體效勞器和EPG效勞器，用戶的視頻效勞和交互界面由用戶所在區(qū)域

5、的媒體效勞器和EPG效勞器提供。這種部署方式具有容易擴(kuò)大的特點(diǎn)，合適大規(guī)模部署。增加一個(gè)區(qū)域只須增加區(qū)域媒體基站和EPG效勞器，對(duì)后臺(tái)局部和其它區(qū)域不會(huì)造成影響。同時(shí)，用戶的大局部數(shù)據(jù)流量都集中在自己所在區(qū)域，減輕了主干網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，而且單個(gè)區(qū)域系統(tǒng)的崩潰不會(huì)影響其它區(qū)域。系統(tǒng)工作過(guò)程大致如下：媒體源經(jīng)過(guò)媒體處理模塊處理成系統(tǒng)所定義的格式，存儲(chǔ)在主媒體基站上，并由后臺(tái)的媒體分發(fā)管理模塊負(fù)責(zé)如何將這些節(jié)目分發(fā)到下面的每一個(gè)區(qū)域中的媒體基站中。同時(shí)有關(guān)節(jié)目的信息也被下發(fā)到EPG效勞器中，供EPG顯示給用戶。用戶開(kāi)機(jī)經(jīng)過(guò)后臺(tái)認(rèn)證后登錄到EPG效勞器上，開(kāi)場(chǎng)閱讀系統(tǒng)的節(jié)目信息。當(dāng)用戶選擇一個(gè)節(jié)目觀看后，E

6、PG將有關(guān)節(jié)目信息和用戶的信息發(fā)送到后臺(tái)局部，由后臺(tái)的用戶管理局部判斷用戶是否可以欣賞節(jié)目，假如可以，用戶的機(jī)頂盒那么向本區(qū)域的媒體基站發(fā)送播放節(jié)目的懇求。播放完畢，機(jī)頂盒向后臺(tái)發(fā)送扣除相應(yīng)收費(fèi)的懇求，同時(shí)重新定向到EPG效勞器，用戶可以繼續(xù)閱讀節(jié)目和欣賞節(jié)目?？紤]到目前IPTV在國(guó)內(nèi)還處于開(kāi)展階段，一個(gè)區(qū)域的用戶不是很多。目前系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一個(gè)區(qū)域支持最多3000用戶，在同一時(shí)刻訪問(wèn)EPG效勞器的用戶數(shù)不超過(guò)500。當(dāng)用戶數(shù)量增多時(shí)，可以使用EPG效勞器集群。在圖1中，每個(gè)區(qū)域都部署了一個(gè)主EPG效勞器，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)也部署了一個(gè)備用的EPG效勞器。3EPG模塊的設(shè)計(jì)從IPTV系統(tǒng)在中國(guó)

7、的部署應(yīng)用看，EPG模塊是整個(gè)系統(tǒng)中需求變化最大、最快的模塊，而且是直接展示給客戶的模塊，很大程度上決定客戶是否采用我們的系統(tǒng)。模塊在整體框架設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮以下原那么：1構(gòu)造明晰，開(kāi)發(fā)快速?？蛻舻男枨笞兓呛芸斓模谠O(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮可以在最短的時(shí)間內(nèi)按照客戶的要求開(kāi)發(fā)出新界面，構(gòu)造明晰的設(shè)計(jì)有利于快速開(kāi)發(fā)。2維護(hù)方便?？梢宰尶蛻粼趯?duì)EPG代碼和實(shí)現(xiàn)不是很理解的情況下改動(dòng)EPG的某些代碼或修改一些配置，而不會(huì)影響EPG的運(yùn)行。3方便客戶定制?？蛻艨赡芤笞约褐谱鱁PG。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到可以快速、簡(jiǎn)單地使客戶明白EPG的制作過(guò)程，在較短時(shí)間內(nèi)掌握制作EPG。4性能滿足設(shè)計(jì)要求。要滿足設(shè)計(jì)時(shí)

8、的性能要求，主要考慮效勞器優(yōu)化，數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化。5界面簡(jiǎn)單美觀，有良好的可擴(kuò)展性和開(kāi)放性。容易支持新的業(yè)務(wù)，可以兼容不同廠家的機(jī)頂盒。EPG實(shí)現(xiàn)主要有兩種方案選擇，本地應(yīng)用方案和交互式實(shí)現(xiàn)方案7。目前國(guó)內(nèi)和國(guó)外的EPG設(shè)計(jì)根本上是針對(duì)數(shù)字電視的，其EPG實(shí)現(xiàn)一般采用本地應(yīng)用方案。本地方案對(duì)機(jī)頂盒的硬件要求較高，而且在和用戶的交互性方面做的不是很好。IPTV是一種和用戶有高度交互性的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)合適采用第二種方案。此模型中EPG實(shí)現(xiàn)選擇交互式方案，采用由EPG效勞器給機(jī)頂盒提供HTL頁(yè)面的實(shí)現(xiàn)方式。將系統(tǒng)的節(jié)目信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，效勞器從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索節(jié)目信息，以HTL頁(yè)面的形式提供應(yīng)機(jī)頂盒，機(jī)

9、頂盒解析頁(yè)面后呈現(xiàn)給用戶。這樣，對(duì)P用戶來(lái)說(shuō)，用戶端自帶的閱讀器即可閱讀。對(duì)使用機(jī)頂盒的用戶來(lái)說(shuō)，需要機(jī)頂盒實(shí)現(xiàn)可以解析HTL頁(yè)面的功能。在本文中，著重針對(duì)機(jī)頂盒的EPG設(shè)計(jì)，詳細(xì)實(shí)現(xiàn)采用Linux+Apahe+ySQL+PHP，程序的整個(gè)框架設(shè)計(jì)基于V形式的思想。3.1V的設(shè)計(jì)形式模型視圖控制del-Vie-ntrller是一種經(jīng)典的軟件設(shè)計(jì)形式，它采用分治的思想將系統(tǒng)分成三大模塊，每個(gè)模塊各負(fù)其責(zé)，其關(guān)系如圖2所示。(1)模型。負(fù)責(zé)維護(hù)數(shù)據(jù)并提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)方法。模型只有純粹的功能性接口,也就是一系列的公開(kāi)方法。通過(guò)這些公開(kāi)方法,可以獲得模型的所有功能。(2)視圖。用來(lái)顯示模型的數(shù)據(jù)。在一個(gè)V

10、模型中可以有多個(gè)視圖。(3)控制器。用戶可以通過(guò)視圖來(lái)改變模型的狀態(tài),這種更新是通過(guò)控制器來(lái)完成的?？刂破髫?fù)責(zé)調(diào)用模型的改值方法以改變模型的狀態(tài),同時(shí),控制器會(huì)通知所有的已登記視圖刷新數(shù)據(jù)顯示。V體系有效地實(shí)現(xiàn)了表示與數(shù)據(jù)的別離,能很方便地用多個(gè)視圖來(lái)顯示多套數(shù)據(jù),使系統(tǒng)很方便地支持其它新的客戶端類型,可以很好地表達(dá)用戶的交互。從國(guó)內(nèi)的應(yīng)用情況看，大局部客戶都是對(duì)顯示界面要求不一樣，對(duì)程序處理邏輯有少量不同。采用V形式，可以很方便的響應(yīng)客戶的需求變化，而且可以很容易提供不同的顯示界面讓客戶自己選擇。3.2詳細(xì)實(shí)現(xiàn)根據(jù)設(shè)計(jì)目的和V形式，考慮到用戶使用的終端設(shè)備為機(jī)頂盒，在客戶端需要一些與機(jī)頂盒有

11、關(guān)的特殊處理，效勞器處理懇求的實(shí)現(xiàn)過(guò)程分為五個(gè)層次，如圖3所示。頁(yè)面展示層。負(fù)責(zé)系統(tǒng)節(jié)目信息的顯示。用戶端處理層。負(fù)責(zé)懇求發(fā)出前和懇求處理結(jié)果返回后的一些特殊處理。此處參加用戶端處理層主要是因?yàn)槟壳坝脩舻慕K端為機(jī)頂盒，機(jī)頂盒閱讀器的功能不是很強(qiáng)。在用戶轉(zhuǎn)向另外一個(gè)頁(yè)面或者返回到原來(lái)的頁(yè)面都需要EPG做一些處理，比方記錄光標(biāo)的位置、初始化光標(biāo)位置。懇求和響應(yīng)層。負(fù)責(zé)懇求到達(dá)效勞器后和處理結(jié)果返回給用戶端前的一些處理。邏輯處理層。負(fù)責(zé)對(duì)客戶的懇求進(jìn)展處理。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層。負(fù)責(zé)提供獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的接口。我們以顯示熱門影片的實(shí)例說(shuō)明使用V形式的思想處理懇求的過(guò)程。處理顯示熱門影片懇求的過(guò)程如圖4所示。過(guò)

12、程如下:用戶在首頁(yè)單擊“最新影片，經(jīng)過(guò)用戶端控制層處理關(guān)閉在首頁(yè)播放的廣告視頻后，懇求被提交到效勞器進(jìn)展處理。懇求和響應(yīng)層開(kāi)場(chǎng)處理懇求，保存上一頁(yè)有關(guān)的狀態(tài)，并且初始化一些變量如取數(shù)據(jù)的類、保存頁(yè)面所有信息的變量。邏輯處理層計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)中要取的熱門影片的起始位置和數(shù)量。調(diào)用數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的接口開(kāi)場(chǎng)從數(shù)據(jù)庫(kù)里面取出熱門影片的信息節(jié)目名稱、價(jià)格、簡(jiǎn)介、海報(bào)圖片名稱等。邏輯處理層對(duì)取到的數(shù)據(jù)進(jìn)展轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的所有數(shù)據(jù)保存在一個(gè)變量中，這個(gè)變量要傳遞給顯示結(jié)果的頁(yè)面。懇求和響應(yīng)層調(diào)用顯示結(jié)果的頁(yè)面和用戶端的控制代碼，生成HTL代碼。機(jī)頂盒解析傳遞過(guò)來(lái)的HTL頁(yè)面，初始化光標(biāo)位置，將熱門影片信息顯示給用戶。開(kāi)

13、發(fā)之前，在設(shè)計(jì)文檔中定義預(yù)先定義頁(yè)面展示層和邏輯處理層、邏輯處理層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的接口。每一局部的開(kāi)發(fā)人員只須關(guān)心自己所做的局部，使用其它層提供的接口調(diào)用其它層的功能。這樣各個(gè)局部的開(kāi)發(fā)可以并行工作，大大進(jìn)步了開(kāi)發(fā)速度。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層和邏輯處理層可以很容易編寫單元測(cè)試來(lái)測(cè)試自己的代碼，不受其它層的代碼的影響，很大程度上進(jìn)步了軟件的質(zhì)量。同時(shí)后期的維護(hù)也是很方便的，假如需求有變，只須改動(dòng)需求變化所在層次的代碼，不用關(guān)心其它層代碼是否要改動(dòng)。整個(gè)EPG模塊每個(gè)頁(yè)面的編碼都遵循這種規(guī)那么。同時(shí)我們提供應(yīng)客戶一個(gè)EPG參考手冊(cè)，主要是取數(shù)據(jù)的接口函數(shù)和用戶端處理層JavaSript函數(shù)的使用說(shuō)明?？蛻糁恍枰?/p>

14、掌握一個(gè)頁(yè)面的制作過(guò)程和所提供的使用手冊(cè)中的函數(shù)調(diào)用方法，并具有一定的編程程度，就可在很短的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立編寫自己的EPG。3.3EPG性能測(cè)試為了測(cè)試EPG性能是否到達(dá)了當(dāng)初的設(shè)計(jì)要求，使用LadRunner測(cè)試工具對(duì)EPG效勞器進(jìn)展了性能測(cè)試，測(cè)試最主要的指標(biāo)是不同并發(fā)用戶數(shù)時(shí)的事務(wù)響應(yīng)時(shí)間，它是效勞器性能最重要的指標(biāo)。測(cè)試的硬件環(huán)境為：PUIntel(R)Pentiu(R)42.40GHz，內(nèi)存1GB，網(wǎng)卡1GB/s。軟件環(huán)境為：操作系統(tǒng)RedHat9.0，Apahe2.0.50，ySQL4.0.21，PHP4.3.9R3-dev，Squid2.5STABLE1。LadRunner模擬測(cè)試并

15、發(fā)用戶數(shù)為220、500，測(cè)試EPG效勞器的事務(wù)響應(yīng)時(shí)間和事務(wù)完成情況。效勞器響應(yīng)時(shí)間和事務(wù)完成情況測(cè)試數(shù)據(jù)如表1和表2所示。從測(cè)試數(shù)據(jù)看，當(dāng)并發(fā)用戶數(shù)為500時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)事務(wù)失敗的情況，平均響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)3秒。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)間是可以承受的。說(shuō)明采用這種設(shè)計(jì)方法開(kāi)發(fā)EPG，效勞器的性能也到達(dá)了預(yù)先的要求。從以上的測(cè)試和分析可以看出，使用上文所說(shuō)的設(shè)計(jì)方法開(kāi)發(fā)EPG總體上到達(dá)了預(yù)先的設(shè)計(jì)原那么。4完畢語(yǔ)本文闡述了一個(gè)IPTV系統(tǒng)模型及其EPG模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中也證明了我們的設(shè)計(jì)方法對(duì)快速開(kāi)發(fā)易維護(hù)、方便擴(kuò)展的EPG是正確和可行的。隨著IPTV的開(kāi)展和用戶數(shù)的增多，今后需要在效勞器

16、的性能方面和EPG的個(gè)性化方面進(jìn)展更深化的研究。表1EPG效勞器響應(yīng)時(shí)間事務(wù)模擬用戶數(shù)登錄EPG閱讀VD菜單閱讀TV菜單返回首頁(yè)220最大響應(yīng)時(shí)間4.4563.4644.0484.035最小響應(yīng)時(shí)間0.0340.0170.0380.016平均響應(yīng)時(shí)間0.2970.2790.09410.245500最大響應(yīng)時(shí)間10.4659.0878.538.551最小響應(yīng)時(shí)間0.0350.0170.0380.016平均響應(yīng)時(shí)間2.6111.9342.4712.054表2事務(wù)執(zhí)行統(tǒng)計(jì)事務(wù)模擬用戶數(shù)登錄EPG閱讀VD菜單閱讀TV菜單返回首頁(yè)220共執(zhí)行次數(shù)26010260102601026010通過(guò)次數(shù)26010260102601026010失敗次數(shù)500共執(zhí)行次數(shù)82904829048290482904通過(guò)次數(shù)82904829048290482904失敗次數(shù)參考文獻(xiàn):1關(guān)注IPTV關(guān)注網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展EB/L.hinabb.n/nes/nes.asp?nesid=202263111314246lassid=1121112022.12.162EletrniPrgraGuide(EPG)EB/L.au/reeptin/digital/epg.ht2022.12.163iiraS.InsidetheSet-TpBx.InIEEESpetru.1995,(4):70754PerkskyS,