面向三網融合的智能電視系統設計

徐遙令，侯志龍

（創維集團研發總部，廣東 深圳 518108）

中國在2001年通過的十五計劃綱要中首次明確提出促進電信、電視、互聯網的三網融合[1]；在2006年通過的十一五規劃綱要中再度提出三網融合，并積極推進三網融合[2]；2009年國務院批轉發展改革委《關于2009年深化經濟體制改革工作意見》中指出：“要落實國家相關規定，實現廣電和電信企業的雙向進入”，三網融合取得實質性進展[3]；2010年1月國務院總理溫家寶主持召開的國務院常務會議中明確了三網融合的時間表，6月第一批三網融合12個試點城市名單和試點方案正式公布，2011年12月第二批三網融合42個試點城市名單公布，三網融合進入了快速推進階段；2010年國家戰略性新型產業發展專項規劃和廣東省戰略性新興產業發展“十二五”規劃均將三網融合產業布局為十二五期間的重點發展方向。

國外也一直在進行三網融合業務的開展和推進，其中美國、英國、法國和日本比較突出。美國很早就成立了聯邦電信委員會來促進三網融合的發展[4]，并于1996年頒布電信法來促進廣播、電話、有線電視、網絡影視服務等業務互相滲透融合。英國電信不僅提供互聯網、電話等通信服務，也提供網絡電視頻道；英國廣播公司（BBC）也提供網絡服務；在2003年英國成立的通信業管理機構Ofcom融合了原有電信、電視、廣播、無線通信等多個管理機構的職能，極大地促進了網絡融合的發展。三網融合在法國發展最快，預計2014年將有50%以上的家庭選擇三網融合的服務[5]。日本正在著手開發下一代網絡NGN、以及日本總務省在2010年向國會例會提交了《信息通信法》草案，以便消除電信、廣電和互聯網之間的界限，提供自由參與競爭的環境，來實現三網的融合和發展。

因此，網絡融合是發展的趨勢和必然，三網融合將是網絡化、信息化、智能化與服務化融合發展的戰略性產業，將得到快速推進和實現。在三網融合的大環境下，電視將是一個支持多種媒體的信息平臺，成為三網融合的重要載體。該文提出面向三網融合的智能電視系統設計，建立了廣播電視網、電信網和互聯網之間的互聯互通技術，實現了高清數字電視、IPTV、網絡視頻等各種服務和應用，能夠進行快速推廣應用。

1 實施方案

首先基于TV SoC單芯片來搭建面向三網融合的智能電視的硬件系統，基于硬件系統、以Android4.X操作系統為基礎完成軟件系統構架設計以及數字電視、IPTV、互聯網應用等模塊的接口定義。

采用模塊化設計的方式分別單獨完成數字電視模塊、IPTV模塊、互聯網應用等模塊的軟件設計，以及完成智能電視的交互界面設計。

最后基于智能電視的硬件系統和軟件構架，通過軟件來集成數字電視模塊、IPTV模塊、互聯網應用等模塊，完成模塊與接口的鏈接，完成整個軟件系統的設計。

2 硬件系統實現

智能電視系統的硬件框圖如圖1所示。硬件系統基于高集成度的TV SoC單芯片，接口電路包括模擬AV音視頻接口、HDMI接口、USB接口、SD卡接口、有線網絡和無線WiFi接口、CA小卡接口、Tuner接口，存儲器包括DDR，NAND Flash，SPI Flash，以及電源管理模塊、喇叭功放、IR和LED等。

圖1 智能電視系統硬件框圖

TV SoC的CPU為雙核為ARM cortex-A9，最高為1.5 GHz時鐘頻率；GPU為四核ARM Mali-400 3D GPU，圖像處理能力達1 600 Mpixel/s和40 Mtri/s（每秒輸出百萬個三角形）；幀存貯及數據緩存采用1 Gbytes DDR3-1600，程序存儲采用4 Gbyte Nand Flash和16 Mbit SPI Flash；WiFi采 用 2.4 GHz和 5 GHz載 頻 ，支 持IEEE802.11.b/g/n無線協議、WiFi Display等；有線網絡的網絡MAC和PHY由TV SoC系統集成，簡化了有線網絡設計和提升了網絡的穩定性。

采用數模一體Tuner實現了模擬電視、DVB-C和DT?MB數字電視，模擬電視信號經過Tuner調諧處理后直接以IF中頻信號給到TV SoC；DVB-C和DTMB則在調諧處理并經過Demod后輸出TS流信號給到TV SoC，TV SoC從CA卡中獲得密匙對TS流進行解密、進一步進行解碼和播放節目。

NandFlash用于存儲操作系統及應用程序，SPI Flash用于存儲Uboot程序。系統上電時，首先運行Uboot程序，實現CPU寄存器、DDR等硬件初始化，建立好內存空間映射等操作系統運行的軟硬件環境，然后開始加載NandFlash中的操作系統Kernel、文件系統以及應用程序等，系統上電完畢開始正常運行。

3 軟件系統實現

智能電視系統的軟件構架如圖2所示。軟件系統基于Android4.X操作系統，并根據智能電視的特性和需求來進行擴展后形成。整個構架分為4層：最底層為Linux內核層，然后是Android運行庫和lib層，接著是應用程序框架層，最上層是智能TV應用程序層。

1）Linux內核層。位于整個系統的最底層，為整個系統提供最基本服務。不僅將底層硬件的驅動包含在其中，而且提供進程控制和進程調度。智能電視的硬件驅動包括顯示芯片驅動、WiFi驅動、聲音驅動等都放在這一層。

2）Android運行庫和lib層。Android運行庫層與An?droid lib層，是操作系統與應用程序的溝通橋梁，應用分為函數層（Library）和虛擬機（Virtual Machine）；函數層為Android原生庫，包括OpenGL/ES，Webkit等，實現圖像處理、瀏覽器引擎等；Dalvik虛擬機可以有多個實例（in?stance），每個Android應用程序都用一個自屬的Dalvik虛擬機來運行，讓系統在運行程序時可達到優化。TV lib是根據智能電視需要添加的C和JAVA函數庫，包括DTV硬件數據接口、DTV CORE、DTV CA等。

3）應用程序框架層。應用程序框架層包括Android應用程序框架和智能TV框架層。Android應用程序框架是編寫Google發布的核心應用時所使用的API框架，采用這些框架來開發應用使得程序開發的架構設計得到簡化。智能TV框架是根據智能電視的需要添加的額外管理服務，包括DTV SDK，TV services等。

4）應用程序層。應用層的所有應用都是針對智能電視來進行專門的開發和定制，在保證與Android系統API兼容的基礎上對Android系統進行了擴展和修訂，增加了IPTV框架和應用程序、數字電視管理框架和應用程序、Web框架和應用程序等；以及修改網絡接口及協議棧，支持 UPNP，IGRS等。

4 關鍵技術實現

1）智能電視平臺技術

面向三網融合的智能電視系統采用軟件共平臺設計，DVB-C、IPTV、互聯網應用及本地應用等都是智能電視系統的一個應用，易于集成和管理。

2）數字電視接收技術

智能電視系統整合了DTMB和DVB-C數字電視解調解碼技術；CA通過軟件模塊集成，采用小卡可接收和播放DVB-C數字電視，并具有電子節目指南功能（EPG）。由于CA采用了軟件模塊化設計，根據不同CA可進行客制化升級，能夠很好地滿足各地廣電運營商的定制化需求。

3）IPTV技術

智能電視系統基于中國電信IPTV2.2標準研發。中國電信為IPTV內容服務提供網絡平臺支撐，網絡內容服務平臺為IPTV提供正版節目內容，智能電視系統實現對IPTV節目的接收、音視頻解碼與顯示、節目搜索與節目管理、電子節目導航EPG、軟件與數據在線升級等功能與應用。

智能電視系統的IPTV是基于Android操作系統的WebView組件，使用WebKit的渲染引擎來加載和顯示網頁內容，使得顯示的內容可通過后臺服務器來控制和自動更新，避免了電視終端由于頻繁更新內容而消耗的資源，而使用者能夠實時享受服務器端更新的內容。

4）超級瀏覽器技術

智能電視系統在保證兼容Android4.X所具有的瀏覽器基礎上，對WebKit、Web框架及一些互聯網訪問應用程序進行了修改、優化和補充，實現了全網超級瀏覽器。全網瀏覽器支持Flash 10.1和HTML5，有效提升了CPU的使用效率，能夠直接快速進行網頁瀏覽、網絡視頻在線播放、搜索、網絡微博等功能。

5 應用情況

面向三網融合的智能電視系統的應用主頁如圖3所示。主頁具有數字電視、IPTV、互聯網、本地媒體等用戶交互接口，通過電視遙控器進行操作可調用數字電視、IPTV等應用。

目前采用該系統的多個智能電視產品已經大批量進入市場，例如E680系列銷售已經近百萬臺。這些產品只需要一張小卡而無需機頂盒就能觀看數字電視，通過IP?TV可以隨時獲取網絡直播或點播節目，采用瀏覽器可進行快速上網沖浪等，給用戶帶來了良好的視聽體驗，頗受市場好評。

6 結束語

本文提出一種基于高集成度TV SoC和Android4.X操作系統的面向三網融合的智能電視系統，詳細闡述了智能電視的實施方案、硬件和軟件的實現以及系統關鍵技術的實現。智能電視系統的數字電視、IPTV、互聯網應用及本地應用等采用了模塊化設計和通過軟件集成，易于移植和推廣應用。采用該系統的智能電視產品目前已經大規模產業化應用，帶來了良好的社會經濟效益。

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[1]胡瑜熙，鄭毅.三網融合發展現狀探討[J].電訊技術，2008，48（5）：12-16.

[2]溫建偉，王厚芹.國際三網融合進程評價與啟示[J].電視技術，2010，34（6）：113-115.

[3]中央政府門戶網站.國務院批轉發展改革委關于2009年深化經濟體制改革工作意見的通知[EB/OL].[2014-04-25].http：//www.gov.cn/zwgk/2009-05/25/content_1323641.htm.

[4]GREENSTEIN S.Legislating entrepreneurship：an oxymo-ron?[J].Mi?cro.，2006，26（4）：4.

[5]VIALLE P，EPINETTE O.Antecedents and patterns of indirect dis?tribution of telecommunications services：the case of france telecom[C]//Proc.ICSSSM 2005.Paris，France：IEEE Press，2005：1314-1318.