CN101090387A - 网络数字电视中间件 - Google Patents

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Abstract

一种数字电视中间件，包括：应用程序描述信息发现单元，用于向第一网络和第二网络请求应用程序描述信息；应用程序描述信息转换单元，用于将接收到的针对第二网络的应用程序描述信息转换为第一网络能够使用的应用程序信息表(AIT)格式的描述信息；AIT表缓存单元，用于存储经转换的描述信息，以便下载由所述第一网络使用所请求的针对第二网络的应用程序描述信息。

Description

网络数字电视中间件
技术领域
本发明涉及一种数字视频广播(Digital Video Broadcasting：DVB)电视的中间件，更具体地讲，涉及在IP网络和DVB网络相结合的网络上构成的数字电视中间件，以及使用数字电视中间件的方法及其接收机(机顶盒)。
背景技术
欧洲数字电视标准为数字视频广播(即，Digital Video Broadcasting：DVB)。从1995年起，欧洲陆续发布了数字电视地面广播(DVB-T)、数字电视卫星广播(DVB-S)、数字电视有线广播(DVB-C)的标准。欧洲数字电视首先考虑的是卫星信道，采用QPSK调制。欧洲地面广播数字电视采用COFDM调制，8M带宽。欧洲有线数字电视采用QAM调制。目前，由于条件所限，大部分的DVB数字视频广播都是单向的。就是说，只有来自提供商的广播，而缺少回传通道。
随着信息通信技术，尤其是IP技术的不断发展，互联网得到了广泛应用，随之出现了网络电视(或称IPTV)这种融合了传统电信和传统广播电视业务的新型业务。
IPTV是数字电视发展的一个方向，它基于IP基础设施(例如，因特网)来传输数字电视节目。只要解决了最后一公里的接入网带宽问题，即，只要有足够多的带宽，IPTV可以从根本上解决现有DVB数字电视的单向传输的弱点，非常有利于基于数字电视的交互式应用的发展。也有利于电信、电视、计算机通信的“三网合一”。随着小区宽带、xDSL和FTTH等宽带接入网技术的发展与普及，带宽问题已经不是阻碍IPTV应用的关键问题。
家用多媒体平台(Multimedia Home Platform：MHP)是欧洲DVB组织定义的。MHP定义了交互式应用与终端设备之间的接口标准。2000年2月，DVB组织发布了MHP 1.0版，如今已发展到1.1版本。并基于MHP1.0.3定义出了全球可执行MHP(Globally Executable MHP：GEM)。MHP现在已经在一些国家得到应用，并且已被很多国家直接定为国家标准。开放式电缆应用平台(Open Cable Application Platform：OCAP)是CableLabs基于GEM制定的有线电视中间件标准，已成为美国和韩国的国家标准。此外还有日本的ISDB标准等。
MHP主要定义了机顶盒中间件的整体结构、传送协议、内容格式、Java虚拟机和DVB-J APIs、安全性、各层的细节、应用状态和表现、应用的自动启动等，还定义了专用的应用信令。MHP被定义成三层：资源层，***软件层和应用层。典型的资源层包括：MPEG处理，I/O设备，CPU，存储和图形***。***软件层给应用层提供一个抽象的可视的平台，通过执行一个应用管理器(亦被称作“导航器”)来管理MHP和MHP上的应用。
MHP的核心部分，即***软件的本质就是一个中间件(Middleware)，与其它的中间件不同的是，MHP中间件不是一个私有的中间件，它是一个开放的、统一的中间件。MHP标准只是定义了一些应用程序接口(API)，而没有给出实现MHP的方法。因些，实现MHP的具体方案主要由中间件厂商和机顶盒厂商给出。许多软件包提供了该平台的常用API。MHP应用只需通过这些指定的API访问平台。在指定API跟底层资源和***软件之间需要一个映射。
也就是说，中间件是指居于数字电视机顶盒内部实时操作***与应用程序中间的部分，它是可移植的、平台无关的、并以API的形式存在，整个API集合被存储在机顶盒的闪存FLASH中。中间件的目的是使机顶盒基本的以及通用的功能以API的形式提供给机顶盒生产厂家，并使中间件的应用程序以独立于具体的机顶盒的方式，可以运行在所有具有该中间件的机顶盒之上。
在MHP中，应用程序的信令信息(应用信令)通过应用程序信息表(Application Information Table：AIT)来传输。AIT表中包括与应用程序相关的应用标识和各种描述符，例如：应用程序名称描述符、应用图标描述符、传输协议描述符等。其中，传输协议描述符负责描述该应用程序的承载媒介及其下载协议。
中间件是基于单向DVB网络定义出来的，因此不能直接将其应用于基于IP的双向数字电视网络或DVB网络和IP网络的混合网络中，或者说，不能很好地利用IP双向网络的便利性。例如，AIT及应用程序的下载方法，就不能直接利用现有的方式，在IP双向网络上来实现。
如上所述，虽然中间件MHP(以后简称中间件)是在单向数字电视网络时代提出来的，并且其中的一些机制也是基于MPEG TS流定义和传输的，例如，AIT和应用程序的传输方式DSMCC/OC/DC。但是，这并不意味着中间件不适用于基于IP的双向数字电视网络。因为MHP是一种基于Java的数字电视接收机API接口，因此具有跨平台特性，而且因为制定MHP标准的目的之一也是提供基于数字电视的、可交互的双向应用。因此，MHP更将适用于IPTV，并能在IPTV环境下得到更好的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够为用户消除来自DVB网络的应用程序和来自IP网络的应用程序之间的差别的网络数字电视中间件，以实现对应用程序的透明访问，并在IP网络和DVB网络的至少一个上接收数字交互内容的描述信息，并将其转换为中间件内部的应用信息表，并缓存起来以供用户使用。
本发明还提供包括这种接收机(包括机顶盒)的数字视频交互式***。
根据本发明的一个方面，提供一种数字电视中间件，包括：应用程序描述信息发现单元，用于向第一网络和第二网络请求应用程序描述信息；应用程序描述信息转换单元，用于将接收到的针对第二网络的应用程序描述信息转换为第一网络能够使用的应用程序信息表(AIT)格式的描述信息；AIT表缓存单元，用于存储经转换的描述信息，以便下载由所述第一网络使用所请求的针对第二网络的应用程序描述信息。
根据本发明的另一个方面，提供一种在第一网络与第二网络结合的数字电视网络中进行交互的方法，包括步骤：接收多播组中包含的消息，将所述消息提供给了数字电视中间件中的应用程序信息发现单元；应用程序描述信息转换单元将基于第二网络的应用程序描述信息转换成可由第一网络使用的应用程序描述信息，新建立一条应用程序描述信息(AIT)；将新建的应用程序描述信息存储在AIT表缓存单元中。
本发明还提供一种使用数字电视中间件的机顶盒。
根据本发明，机顶盒接收机可以访问来自任何IP网络和DVB网络的中间件应用程序，这将极大地推进中间件的发展及其应用，而且，由于中间件的跨平台性，使其能够在IP网络和DVB网络结合的网络中使用，推动IP数字电视的发展。
附图说明
通过下面结合附图说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：
图1是根据现有技术的DVB数字电视中间件的框架结构；
图2是现有技术中基于IP的DVB数字电视的中间件的框架结构；
图3是根据本发明实施例基于IP的DVB数字电视的中间件的结构方框图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施例进行详细的说明。为了更清楚地了解本发明。首先参考图1对现有技术中的DVB数字电视中间件的框架结构进行描述。图1示出了现有技术的DVB数字电视中间件的框架结构的示意图。
如图1所示。现有的DVB数字电视中间件的架构包括利用中间件开发的应用程序1，数字电视的中间件2，和数字电视的网络构成3。数字电视的中间件2通过抽象数字电视接收机的功能，定义了一套应用编程接口(API)，而且也定义了该接收设备和其所连接网络之间的接口，包括业务信息、字幕、通用接口(Conditional Access使用)和数据广播等。另外，其中也定义了应用程序信息表(AIT，也称为“应用程序通知描述协议”)和应用程序文件及相关数据的传输协议。数字电视的网络构成3可以是前面提到的DVB-T、DVB-C、DVB-S等。他们传输的内容都是MPEG2 TS包。由于中间件的平台无关性，利用中间件开发的应用程序1也具有平台无关性，可以在任何具有该中间件的数字电视接收机顶盒上运行。
图2示出了直接将数字电视中间件应用在基于IP的数字电视上的情况。在图2中，数字4代表基于IP的网络，采用IP网络使用诸如RTP/RTCP之类的功能协议来传输DVB数据包(即，DVB Over IP方式)。此时的DVB数据构成与图1所示情况下的数据构成完全相同。也就是说，其中也包含了应用程序信息的描述信息(AIT)和应用程序文件及相关数据的传输数据。这是将中间件直接应用于IP数字电视的结果。但是，在IP网络中，可以有很多不经过DVB而直接经由IP的应用被传输和应用。因此，图2所示的方式是不完全的，不能充分利用和发挥IP网络和中间件的优点与长处，不能更好地扩充数字电视接收机顶盒的功能。
图3表示本发明的一个优选实施例，示出了一种基于IP的DVB数字电视中间件的结构方框图。为了简单起见，在图3中没有示出应用程序1，而只给出了中间件2，DVB 3，和IP网络4。与图2所示的基于IP的DVB数字电视的中间件的框架结构不同，本发明并不是将数字电视中间件直接应用在基于IP的数字电视上，而通过AIT信息发现单元与DVB数字电视网络3和IP的数字电视网络2分别连接。
按照本优选实施例，中间件包括数字电视(DTV)中间件应用程序接口210，应用程序下载单元220，AV流230，DSMCC DC/OC(数字媒体指令和控制数据轮播/对象轮播)单元240，AIT表缓存单元250，应用程序描述信息转换单元260，AIT信息发现单元270，基于IP网络的应用程序下载单元280，以及基于IP协议的数据通道290。
根据本发明，中间件2可以将来自IP网络4的应用程序信息转换为DVB网络已有的AIT表的格式，并缓存在AIT表缓存单元250中，进而根据这些信息从基于IP网络的应用程序下载单元280下载该应用程序的代码和必要数据文件，进而可以由DVB来执行这些应用程序。
下面参考图3描述中间件的操作。如图3所示，中间件应用程序接口210是提供给应用程序的编程接口API，它向应用程序提供编程接口，并通过AV流230、DSMCC DC/OC单元240与数据通道290来完成数据信息的获取。应用程序下载单元220用于下载应用程序文件及数据，分析来自AIT表缓存单元250的AIT信息，并通过DSMCC DC/OC单元240或基于IP网络的应用程序下载单元280下载应用程序及其相关的数据文件。230是在DVB上传输的AV Stream数据及其信息的通道。DSMCC DC/OC单元240是基于DVB网络实现应用程序文件及数据下载的单元，它使用DVB网络的数据广播协议DSMCC/DC/OC。AIT表缓存单元250缓存来自DVB网络(可以作为第一网络)的和IP网络(可以作为第二网络)的应用程序描述信息。应用程序描述信息转换单元260将来自IP网络的应用程序描述信息转换成DVB的AIT表的结构。AIT信息发现单元270用于检索与发现来自两种网络的应用程序信息。基于IP网络的应用程序下载单元280执行基于应用程序URL的下载操作；数据通道290是基于IP网络的数据通道。可以通过数据通道290收发来自IP网络的应用程序及数据。
在DVB网络环境下，应用程序信息发现单元270向DVB网络请求过滤AIT信息，并将过滤得到的AIT信息传送给AIT表缓存单元250。AIT表缓存单元250将从AIT信息发现单元270传送来的AIT信息缓存在本地，以便应用程序下载单元220下载使用。应用程序下载单元220监视AIT表缓存单元250的变化，并根据特定的下载条件，下载符合该条件的应用程序及其相关数据文件。下载过程要经由基于DVB网络的DSMCC DC/OC单元240单元，使用其中的DSMCC/DC/OC/IP over DVB等数据广播传输协议，来实现单向网络的应用程序下载，并将其缓存在AIT表缓存单元250的本地文件***中。如果下载的应用程序具有自动启动属性并且缓存在本地时，中间件可以自动启动并运行该应用程序。被启动的应用程序可以使用DTV中间件应用程序接口210来访问数字电视接收机顶盒的资源，同时也可以通过AV Stream通道230来访问基于DVB网络的AV Stream，从而实现其特定的功能。
上面描述了中间件基于DVB网络的工作情况。下面描述数字电视中间件在IP网络环境下透明地下载和运行基于IP的应用程序的操作。
如上所述，AIT信息发现单元270在向DVB网络3请求过滤AIT信息的同时，也向IP网络4请求应用程序描述信息。如果接收到来自IP网络4的应用程序描述信息，直接将所接收的应用程序描述信息传递给应用程序描述信息转换单元260。应用程序描述信息转换单元260对来自AIT信息发现单元270的应用程序描述信息进行识别，将识别后的信息转换为AIT格式的描述信息，并将转换后的描述信息发送给缓存AIT表缓存单元250。AIT表缓存单元250将来自应用程序描述信息转换单元260的AIT信息缓存在本地，以便应用程序下载单元220下载使用。当应用程序的下载单元220在AIT表缓存模块250中发现有符合条件的应用程序描述信息，识别该应用程序的下载位置信息。如果发现是基于DVB网络的下载位置信息，则利用如上所述的方法进行应用程序及其相关数据的下载。如果发现该应用程序的下载位置信息是基于IP网络的下载位置信息，则通过基于URL的应用程序下载单元280，使用诸如HTTP、FTP之类的下载协议，经由IP网络来下载应用程序及其相关数据。进而将下载得到的文件与数据缓存在本地。中间件可以根据预定义的应用程序启动策略，启动运行下载的应用程序。所启动的应用程序可以使用DTV中间件应用程序接口210来访问数字电视接收机顶盒的资源和底层的网络接口，从而实现其特定的功能。
根据本发明的网络数字电视中间件，可以在不同的网络环境下传输描述信息和应用程序及其相关数据。例如，可以在DVB网络环境中传输AIT应用程序描述信息，而应用程序的下载位置信息却指向基于IP的网络***；反之亦然。另外，无论采用哪一种方式下载应用程序，都可以透明地使用DVB网络和/或IP网络来进行通信交流，例如，播放AV码流、与服务器端或其他用户进行交互等，只要该网络接口支持该通信。
为了使应用程序描述信息转换单元260能够兼容在IP网络上传输的、描述应用程序的信息，需要扩展传送协议描述符(Transport ProtocolDescriptor)(MHP1.1.1，参见ETSI TS 101 812V1.2.1)。就是说，需要对数据轮播描述符和交互通道描述符进行扩展，并与原有描述符兼容。应该指出，本发明不限于此，也可应用于其它传输协议描述符。
下面的表1给出了传输协议描述符。
表1传输协议描述符的语法
    语法     位数     助记符
Transport_protocol_descriptor(){descriptor_tagdescriptor_lengthprotocol_idtransport_protocol_labelfor(i＝0；i＜N；i++){selector_byte}} 881688 uimsbfuimsbfuimsbfuimsbfuimsbf
其中个字段的含义如下：
descriptor_tag：8位整数字段，此值为0x02，表示该字段为传输协议描述符；
protocol_id(传输协议标识符)：16位字段，此域表示传输应用的传输协议的标识符，下面的表2中给出了protocol_id的值。
表2传输协议ID
  protocol_id     描述
   0x0000 预留
   0x0001 对象轮播
   0x0002 IP over DVB方式
   0x0003 数据轮播方式(新增)
   0x0004 基于IP的交互通道方式(新增)
   0x0005-0x00FF 预留使用
transport_protocol_label：可省略。
selector_byte(传输协议详细内容)：是一个8位字段，用于补充协议专用信息。当protocol_id的值为0x0001或0x0002时，该字段的信息在标准中已经定义，在此省略。
从上面的表2中可以看出，本发明在表示传输应用的传输协议标识符的protocol_id字段中增加了描述数据轮播方式的值和基于IP的交互通道方式的值。
下面说明在数据轮播情况下，selector_byte字段的定义实例。应该指出本发明并不局限于此。
当protocol_id的值为0x0003时，表示处在数据轮播方式中。表3给出了此时传输协议描述符中的selector_byte字段的语法结构。
表3通过DC传输的selector_byte字段的语法
    语法     位数     助记符
remote_connectionreserved_future_useif(remote_connection＝＝″1″){original_network_idtransport_stream_idservice_id}component_tag     171616168     bslbfbslbfuimsbfuimsbfuimsbfuimsbf
表3所示的语法结构中各个字段的具体含义如下：
component_tag：8位字段，指示传输应用的主要业务分量，所指示的分量是承载着数据轮播的DSI的基本流；
remote_connection：如果传输连接不是由承载此AIT表的业务，而是由其他业务提供，则此值为1，这时其后的3个域original_network_id、transport_stream_id、service_id应该包含在selector_byte中，如果传输连接就是由承载当前AIT表的业务所提供，则此值为0。
接收器不能自动地启动这样的应用，但是可以通过列出应用的API(受应用描述符可视性的约束)来启动。这样，就可以通过业务选择来启动该应用，而不是通过应用启动API。有此标记的应用程序其应用控制代码应该设置为REMOTE。
original_network_id：16位字段，指示提供传输连接的传送流业务信息(SI)的初始网络ID。
transport_stream_id：16位字段，指示提供传输连接的传送流的MPEG传送流ID。
service_id：16位字段，指示提供传输连接业务的业务信息SI业务ID。
下面是当protocol_id字段的值为0x0004时，基于IP的交互通道方式的情况下，selector_byte字段的定义实例。应该指出，本发明并不局限于此。
当protocol_id字段的值为0x0004时，传输协议描述符中的selector_byte的语法结构如表4所示。
表4通过IP交互通道传输的selector_byte的语法
    语法     位数     助记符
alignment_indicatorreserved_future_usefor(i＝0；i＜N；i++){URL_lengthfor(j＝0；j＜URL_length；j++){URL_byte}}     1788     bslbfbslbfuimsbfuimsbf
表4所示的语法结构中各个字段的具体含义如下：
alignment_indicator：1位字段，指示数据包部分和传送流字节之间的对齐情况；
URL_length：8位字段，指示URL中的字节的个数；
URL_byte：8位字段，表示统一资源定位URL中的一个字节，其规格符合RFC2396。
下面结合实例说明根据本发明的数字电视中间件发现与下载基于DVB网络和基于IP网络的应用程序的过程。基于DVB网络的应用程序发现与下载过程是标准方式如前所述，在此省略对其的描述。
在此，说明基于IP网络的应用程序发现与下载过程。例如，在具有根据本发明所述的IPTV中间件的机顶盒中加入了一个多播组，在该多播组中，另一个成员(例如，应用程序提供商)发出了一个消息，其中包含的信息如下：
名称：RacingCar
下载地址： ftp://ftp.game.com/RacingCar
这种情况下，机顶盒发现该应用程序的过程如下。首先，机顶盒接到该多播组中包含的有关消息后，将该消息发送给了该IPTV中间件AIT信息发现单元270。此后，将该消息提供给应用程序描述信息转换单元260，260将基于IP网络应用程序描述信息转换成可由DVB网络使用的应用程序描述信息，新建一条AIT信息。例如，应用程序名称描述符使用：RacingCar，传输协议描述符中的传输协议的标识符protocol_id＝0x0004，表示该应用程序是基于IP网络的交互通道方式；selector_byte中的URL_length表示下载地址的长度；URL_byte为字符串“ ftp://ftp.game.com/RacingCar”，表明该应用程序的下载地址。建立完该应用程序的AIT信息后，应用程序描述信息转换单元260将新建的AIT信息发送给AIT表缓存单元250。
当要下载该应用程序时，应用程序下载单元220检索并下载AIT表缓存单元250中缓存的AIT信息，发现新建的AIT信息。接下来，应用程序下载单元220通过分析该新建信息中的protocol_id字段，发现该应用程序是基于IP的交互通道方式，向基于IP网络的应用程序下载单元280通知该消息。应用程序下载单元280通过分析该消息中的selector_byte得知应该使用例如FTP方式下载该应用程序。进而使用FTP下载该应用程序本身。作为实例，基于IP网络的应用程序下载单元280可以基于URL来下载应用程序。
应用程序下载完成后，用户可以通过激活该应用程序来运行所述应用程序。作为替换，也可以利用中间件本身来激活并运行所述应用程序(例如，采用AutoStart方式)。应用程序运行之后，可以经由数据通道290，并进而通过IP方式与其它用户或服务器进行双向的交互。另外，应用程序运行以后，也可以播放经由通道230传输过来的AV码流节目，或者经由单元240使用DSMCC协议下载该应用所需的其它数据文件或消息。
根据本发明数字电视中间件，可以同时支持来自DVB网络和IP网络的应用程序描述信息和应用程序下载。在现有的DVB网络的基础上，对于来自IP网络的应用程序描述信息，可以利用将应用程序描述转换为AIT表的标准存储机制，再进行缓存。在IP网络和DVB网络结合的网络中接收数字交互内容的描述信息，并将其转换为中间件内部的应用信息表，并缓存起来。从而实现数字视频交互式***。
至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本发明的范围不应该被理解为被局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。

Claims (17)

1.一种数字电视中间件，包括：
应用程序描述信息发现单元，用于向第一网络和第二网络请求应用程序描述信息；
应用程序描述信息转换单元，用于将接收到的针对第二网络的应用程序描述信息转换为第一网络能够使用的应用程序信息表(AIT)格式的描述信息；
AIT表缓存单元，用于存储经转换的描述信息，以便下载由所述第一网络使用所请求的针对第二网络的应用程序描述信息。
2.根据权利要求1所述的数字电视中间件，还包括基于所述第二网络的应用程序下载单元，用于经由所述第二网络来下载应用程序及其相关数据。
3.根据权利要求1所述的数字电视中间件，还包括应用程序的下载单元220，用于监视AIT表缓存单元的变化，并下载符合特定条件的应用程序及其相关数据文件。
4.根据权利要求1所述的数字电视中间件，其中所述应用程序描述信息转换单元将来自所述第二网络的应用程序信息转换为所述第一网络已有的AIT表的格式，以便与第一网络使用。
5.根据权利要求1所述的数字电视中间件，还包括第一网络的数据通道，用于传送应用程序所使用的来自所述第二网络的数据。
6.根据权利要求1所述的数字电视中间件，还包括音频和视频流传送通道，用于传送在所述第一网络上传输的音频和视频流。
7.根据权利要求1所述的数字电视中间件，还包括基于第一网络的下载单元，用于使用基于第一网络的数据广播协议来下载应用程序文件及数据。
8.根据权利要求1所述的数字电视中间件，还包括数字电视中间件应用程序接口，用于访问数字电视接收机顶盒的资源和底层的网络接口。
9.根据权利要求1至8中的任何一项所述的数字电视中间件，其中所述第一网络是数字视频广播网络。
10.根据权利要求1至8中的任何一项所述的数字电视中间件，其中所述第二网络是IP网络。
11.一种在第一网络与第二网络结合的数字电视网络中进行交互的方法，包括步骤：
接收多播组中包含的消息，将所述消息提供给了数字电视中间件中的应用程序信息发现单元；
应用程序描述信息转换单元将基于第二网络的应用程序描述信息转换成可由第一网络使用的应用程序描述信息，新建立一条应用程序描述信息(AIT)；
将新建的应用程序描述信息存储在AIT表缓存单元中。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括步骤：应用程序下载单元发现新建立的AIT信息后，通过分析所述新建立信息中的传输协议标识符字段来判断该应用程序针对的网络并由此确定交互通道方式。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括步骤：根据所判断的应用程序针对的网络，通知相应的下载单元并分析所述消息中的传输协议详细内容字段来确定所述应用程序的下载方式。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括步骤：应用程序运行之后，经由数据通道并通过相应的方式与其它用户或服务器进行双向的交互。
15.根据权利要求11至14中的任何一项所述的方法，其中所述第一网络是数字视频广播网络。
16.根据权利要求11至14中的任何一项所述的方法，其中所述第二网络是IP网络。
17.一种数字电视的机顶盒，包括根据权利要求1至10中的任何一项所述的中间件。
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