CN1845578A - Ip机顶盒嵌入式系统和方法 - Google Patents

Abstract

IP机顶盒嵌入式系统基于X86架构及CLE266/8235芯片组，采用WINCE5.0操作系统，该系统的中央处理器、存储器通过总线与IP机顶盒的系统内核控制器连接，内核控制器分别连读卡器、遥控器、视音频设备及与互联网连接；用户端服务器连接在互联网上。系统内核控制器包括：系统设置、智能升级、AAA认证、EPG节目导航、媒体播放服务器及网页浏览器。特点：将互联网上的海量多媒体信息接入电视机等多种音视频终端，向家庭用户提供包括影视点播在内的多种更具人性化的交互式服务平台。尤其是通过节目导航功能实现喜爱频道设置、家长频道控制等和通过IC卡实现身份认证、授权、计费、视频点播、组播频道、上网等多种功能，使用户操作起来感到更安全、方便、快捷。

Description

IP机顶盒嵌入式系统和方法

技术领域：本发明涉及交互式网络电视终端技术，特别是涉及IP机顶盒嵌入式系统和方法。

背景技术：2005年中国的网民已经超过了1个亿，宽带互联网用户数量增长到5000万。而专家预测到2008年，我国宽带用户将达1个亿。面对日益增长的宽带用户，如何有效的开展宽带增值业务成为业内人士普遍关注的焦点。随着宽带网的逐渐普及，网民对于网络内容需求将从目前的以传输文字图片为主转化为传输视频音频节目为主。IP机顶盒作为杀手级的宽带业务已经逐渐被运营商所接受，目前基于“X86架构威盛8601/8231芯片组技术的NET-PLAYER100”交互式IP机顶盒产品，采用WINCE4.2嵌入式操作系统，平台系统基于B/S结构，采用VS.NET开发技术初步实现了基础内容分发功能。总体来说这是一个简单的核心功能实现阶段，具有操作简单、功能单一的特点，虽然平台运行稳定，但兼容性和扩展能力相对薄弱，不能满足日益增长的宽带用户对用户平台更加人性化的服务需求。

发明内容：本发明针对上述存在的不足，发明了IP机顶盒嵌入式系统和方法，该系统是基于“X86架构及威盛CLE266/8235芯片组，采用WINCE5.0嵌入式操作系统及P2P点对点传输技术的NET-PLAYER108”交互式IP机顶盒产品。以读IC卡方式实现认证、授权、计费，以电视机/电脑显示器作为主要显示设备，以遥控器作为主要输入设备，以宽带IP网络作为主要传输介质传递信息内容，是一种信息内容的获取与交流的平台，它将互联网上的海量多媒体信息接入音视频终端，是计算机技术、通信技术、多媒体技术与家电产品之间的一种融合。

IP机顶盒嵌入式系统，包括中央处理器、存储器、系统内核控制器，尤其是中央处理器、存储器通过总线与IP机顶盒的系统内核控制器连接，所述系统内核控制器分别通过串行接口连接读卡器、通过红外线控制接口连接遥控器、通过视音频输出端口连接视音频输出设备以及通过网络接口与互联网连接，用户端服务器连接在互联网上。

系统内核控制器包括：

系统设置控制器，通过红外线控制接口与遥控器连接；用于接受和处理用户设置的系统参数；

智能升级控制器，通过系统内核控制器与AAA认证控制器连接；用于使用户无需干预的自动完成系统更新，随时保持该系统为最新状态；

AAA认证控制器，通过读卡控制器经串行接口与读卡器连接；用于认证、授权、计费；认证用户的合法身份并授予合法身份用户访问相应服务的权限，以控制用户对不同服务的访问权限；

EPG节目导航控制器，通过遥控接收器经红外线控制接口与遥控器连接；用于电视点播、直播节目频道导航，设置家长频道控制、喜爱频道选择、系统参数设置；

媒体播放控制器，通过视音频输出端口与视音频输出设备连接；

网页浏览器，通过视音频输出端口与视音频输出设备连接；

其他控制器，通过扩展槽及相应接口连接的与X86兼容的硬件设备。

用户端服务器包括：系统设置服务器、AAA认证服务器、EPG节目导航服务器、媒体播放服务器以及网页浏览器；通过网络互联，作为获取与交流互联网上的海量多媒体信息内容的平台。

IP机顶盒嵌入式系统方法是通过下述步骤实现的：

系统启动后，建立EPG节目导航控制器与AAA认证控制器之间的连接；

检查、确定初始网络类型后，连接Internet网络；

系统设置；

AAA认证服务器响应由系统内核控制器经AAA认证控制器发出的认证、授权请求；

认证通过后，建立AAA认证控制器与智能升级控制器之间的连接；

启动智能升级控制器，对机顶盒完成自动升级；

建立AAA认证服务器、EPG节目导航服务器、系统设置服务器与媒体播放服务器、网页浏览器之间的连接；

进入用户服务应用平台，打开默认页。

特点：本发明将互联网上的海量多媒体信息接入电视机等多种音视频终端，是一种利用宽带网络，集互联网、多媒体、通讯等多种技术，向家庭用户提供包括影视点播在内的多种更具人性化的交互式服务平台。尤其是通过节目导航功能实现喜爱频道设置、家长频道控制等和通过IC卡实现身份认证、授权、计费功能，用户只要通过一张IC卡和一个遥控器就可实现视频点播、组播频道、上网等多种功能，使用户操作起来感到更安全、方便、快捷，在真正意义上实现了信息的即时交互，使“信息化时代”的内涵得到充分体现。该系统由于采用了P2P点对点传输技术，大大提高了网络利用率和流媒体传输率。由于产品良好的开放性能，使其具有很强的扩展功能。因此本发明功能强大并具有良好的应用性、拓展性和兼容性。

说明书附图：

图1本发明中IP机顶盒嵌入式系统的结构示意图。

图2是图1中的IP机顶盒嵌入式系统的支撑平台结构示意图。

图3本发明中IP机顶盒嵌入式系统开机启动流程图。

图4本发明中IP机顶盒嵌入式系统平台直播交互过程示意图。

图5本发明中IP机顶盒嵌入式系统平台点播交互过程示意图。

具体实施方式：

参看图1、图2、图3，IP机顶盒嵌入式系统，以读IC卡方式实现认证、授权、计费，以电视机/电脑显示器作为主要显示设备，以遥控器作为主要输入设备，以宽带IP网络作为主要传输介质传递信息内容，该系统包括中央处理器、存储器、系统内核控制器，所述中央处理器为VIA C3/EdenProcessor，800MHZ～1GHZ、存储器128M以上DDR SDRAM，通过总线与系统内核控制器连接；系统内核控制器分别通过串行接口连接读卡器、通过红外线控制接口连接遥控器、通过复合端子、S端子、VGA多种输出端口连接家庭电视机、电脑显示器及多种视/音频设备和通过标准10/100Mbps以太网RJ45接口，可按静态IP、DHCP、PPPOE多种形式连接宽带网络，用户端服务器连接在互联网上。

建立AAA认证控制器与EPG节目导航控制器之间的连接，建立AAA认证控制器与媒体播放控制器之间的连接同时分别建立系统内核控制器与各控制器之间的协议，包括：

系统内核控制器与AAA认证控制器之间的接口协议；

系统内核控制器与EPG节目导航客户端控制器之间采用RADIUS扩展接口协议；

系统内核控制器与智能升级控制器之间的接口协议；

系统内核控制器与媒体播放控制器之间的接口协议；

系统内核控制器与网络浏览器之间的接口协议。

AAA认证控制器通过IP机顶盒上的识别码STBID来识别网内的授权机顶盒；AAA认证控制器根据IP机顶盒的识别码和用户持有的IC卡及用户密码进行身份认证、授权、计费。

所述系统内核控制器包括：

系统设置控制器，通过红外线控制接口与遥控器连接；用于接受和处理用户设置的系统参数，包括系统信息、网络设置、系统设置、工厂设置；

智能升级控制器，通过系统内核控制器与AAA认证控制器连接；用于使用户无需干预的自动完成系统更新，随时保持该系统为最新状态；

AAA认证控制器，通过读卡控制器经串行接口与读卡器连接；用于认证、授权、计费；认证用户的合法身份并授予合法身份用户访问相应服务的权限，以控制用户对不同服务的访问权限，计费主要是实时处理来自流媒体播放控制器的用户计费信息，用户可以按时间、流量、内容计费及包月制计费；

EPG节目导航控制器，通过遥控接收器经红外线控制接口与遥控器连接；用于电视点播、直播节目频道导航，设置家长频道控制、喜爱频道选择、系统参数设置；

媒体播放控制器，通过视音频输出端口与视音频输出设备连接，支持Windows Media V8/V9流媒体解码；支持WMA、WMV、MP3、WAV等多种媒体格式；视频分辨率：Full D1 720×576 or 640×480；支持码流：52Kbps---2000Kbps；CBR或VBR。

网页浏览器，通过视音频输出端口与视音频输出设备连接；支持Flash6.0；支持HTML网页浏览；支持SSL、NTLM、Kerberos安全认证；支持ADSL/LAN/Cable Modem宽带接入；支持CDN宽带内容分发网络。

其他控制器，通过扩展槽及相应接口连接的与X86兼容的硬件设备如视频电话控制器、游戏机等。

具体实现步骤：

启动系统，检查、确定初始网络类型，由系统内核控制器发出指令读取存储器中的用户配置文件和注册表，确定初始网络类型后，通过网络接口与互联网之间建立网络连接；

系统设置通过系统设置服务器接受和处理用户设置的系统参数，包括系统信息、网络设置、系统设置、工厂设置；

AAA认证服务器响应由系统内核控制器经AAA认证控制器发出的认证、授权请求；

认证通过后，启动智能升级控制器，对机顶盒完成自动升级，随时保持该系统为最新状态；

建立AAA认证服务器、EPG节目导航服务器、系统设置服务器与媒体播放服务器、网页浏览器之间的连接；

进入用户服务应用平台，打开默认页。

当系统内核控制器接收到用户的节目浏览的请求时，首先将“节目请求”发给EPG节目导航控制器，EPG节目导航控制器向AAA认证控制器发出“播放授权请求”；AAA认证控制器对此次节目请求进行播放授权，EPG节目导航控制器得到“播放授权响应”后，返回给系统内核控制器，由系统内核控制器向媒体播放控制器发出“节目播放请求”，媒体播放服务器接到“节目播放请求”后，为用户适时播放内容。

所述流媒体播放服务器可以是支持MMS、HTTP、RTSP等流媒体传输协议的流媒体播放服务器(WMS Server)或支持RTSP的流媒体播放服务器(Real Server)或支持ISO标准的MPEG4 RTSP协议的流媒体播放服务器(DSS Server)。

对于基于Windows CE、XP等嵌入式操作系统的IP机顶盒，只要支持MMS、HTTP、RTSP等流媒体传输协议，就可以顺利访问WMS Server，不需另外制定通信规范。对于支持MPEG 4的IP机顶盒，只要支持ISO标准的MPEG4 RTSP协议，就可以顺利访问DSS Server，不需另外制定通信规范。支持RTSP协议的IP机顶盒可以顺利访问Real Server，不需另外制定通信规范。

实施例1：参看图4，IP机顶盒嵌入式系统平台直播交互过程如下：首先进行开机认证过程。用户开机以后，EPG节目导航服务器向AAA认证服务器发送建立连接请求，AAA认证服务器确认后给EPG节目导航服务器发回建立连接响应并建立连接。系统内核控制器首先向EPG节目导航服务器发送一个“身份认证请求”(系统内核控制器身份认证请求)，EPG节目导航服务器作为透明网将该请求转发给AAA认证服务器，AAA认证服务器验明系统内核控制器的身份后，产生一个随机生成的字符串作为挑战口令(ChallengePWD)，并将ChallengePWD返回给EPG，EPG再将该身份认证响应转发给系统内核控制器；系统内核控制器随后向EPG发送一个“用户授权请求”，“用户授权请求”信息包括用户卡号、认证密文、业务识别码。EPG将该请求转发给AAA认证服务器，AAA认证服务器根据这些信息对用户进行认证授权，然后将授权信息“系统内核控制器授权响应”信息返回给EPG，EPG再将该“用户授权响应”转发给系统内核控制器。EPG得到该验证结果后，对该验证结果进行解析，如果通过了验证，EPG将根据该卡用户的信息生成用户的资料存入Profile，Profile包括EPG信息以及用户的私人设置信息。重组认证回应包将用户的资料信息添加在包里面，并为该用户生成一个用户会话Session添加到用户会话列表中，用来管理用户的连接以及保存每次用户的请求内容。同时再将该重组包发回给系统内核控制器客户端，系统内核控制器从用户的资料中提取用户的播放频道信息播放给用户，并将用户的资料文档驻留内存。如果EPG在生成用户的资料时数据库中无该用户的任何私人配置信息，则由EPG负责将用户的基本信息(用户名、状态等待定)加入数据库，并为该用户生成一个内容为空的用户资料，并将驻留在内存中的电子节目信息列表的内容添加到用户的资料中，形成XML格式发送给系统内核控制器。系统内核控制器得到授权后，通过该媒体播放控制器向AAA认证控制器发送建立连接请求，AAA认证控制器收到该建立连接请求后，发回建立连接响应给该媒体播放控制器并建立连接。系统内核控制器随后结束与AAA认证控制器的连接。

开机认证通过后，就进入内容服务过程，该过程可重复执行，不需再走开机认证过程。

当用户通过系统内核控制器访问流媒体直播服务时，如观看电视直播，系统内核控制器首先将“节目请求”(业务请求信息)发给EPG，EPG向AAA认证服务器发起播放授权请求。AAA认证服务器对此次节目请求进行播放授权，然后将播放授权结果(播放授权响应)返回给EPG。EPG确认可以向用户提供服务后，向媒体播放服务器发起节目播放请求。媒体播放服务器接到节目播放请求后为用户传送“播放内容”。

当用户不需要视频节目服务时，AAA认证服务器发送拆除连接请求给EPG，EPG发回拆除连接响应，然后断开它们之间的连接。该媒体播放服务器向AAA认证服务器发送拆除连接请求，AAA认证服务器向该媒体播放服务器发回拆除连接响应，然后断开连接。

实施例2：参看图5，IP机顶盒嵌入式系统平台点播交互过程如下：开机经过认证后(认证过程与实施例1相同)，开机认证通过后，就进入内容服务过程，该过程可重复执行，无需再执行开机认证过程。

当用户通过系统内核服务器访问流媒体点播服务时，如点播一部影片，系统内核控制器首先将“节目请求”发给Web网页浏览器，Web网页浏览器将该请求转发给媒体播放服务器。

媒体播放服务器接到“节目请求”后，向AAA认证服务器发起“播放授权请求”。

AAA认证服务器对此次节目请求进行播放授权，然后将播放授权结果(播放授权响应)返回给媒体播放服务器。

媒体播放服务器确认可以向用户提供服务后，为用户提供“播放内容”。

用户请求节目浏览的播放授权时，系统内核控制器将根据EPG信息以及用户所选择的界面方案生成EPG操作界面，用户通过该界面的方式步骤可以选择类别进一步浏览节目信息，在浏览的过程中，如果用户发现一部自己喜欢的电影或者节目，通过媒体播放服务器向系统内核控制器发送播放内容请求直接播放，即点播该电影或者节目，系统内核控制器就将该用户的信息以及播放关键字发送给EPG，EPG根据这些信息向AAA认证服务器请求授权，得到授权以后，EPG将这部电影或者节目的关键字发送给内容分发(CDN)控制器请求CDN控制器返回一个最短路径的播放地址，然后返回给系统内核控制器适时播放，同时EPG将该播放请求记录在用户的会话里面。如果用户请求的是一个托管服务，EPG则负责打开该SP运营商的门户站点页面，如果该用户在浏览过程中，要添加频道到自己的私人收藏夹，用户发送了添加的请求，系统内核控制器将该频道自动添加到那里自定义列表里面的最后一个，同时系统内核控制器将修改用户收藏夹对照表，并将改动发送给EPG，EPG保存改动到用户会话。如果用户在浏览直播节目的时候还可以将某个时段的节目添加称为提醒节目，系统内核控制器将负责添加该信息到用户的资料，提交EPG保存。用户点播节目时，首先由系统内核控制器向WEB网页浏览器发送“节目请求”，WEB网页浏览器根据CDN控制器返回的地址向媒体播放服务器转发用户的节目请求，媒体播放服务器接收到节目请求后向AAA认证服务器发送“播放授权请求”消息，AAA认证服务器通过验证后向媒体播放服务器发送“播放授权响应”消息，媒体播放服务器根据AAA认证服务器授权情况向用户提供点播节目或者拒绝本次点播请求。

当内容播放完成后，媒体播放服务器向AAA认证服务器发起“计费请求”。

AAA认证服务器返回计费确认包(计费请求响应)进行确认。接着AAA认证服务器发送拆除连接请求给EPG，EPG发回拆除连接响应，然后断开它们之间的连接。媒体播放服务器向AAA认证服务器发送“拆除连接请求”，AAA认证服务器向媒体播放服务器返回“拆除连接响应”并拆除连接。

AAA认证服务器通过缓冲池、线程池、算法优化等技术，大大提高了系统的并发处理能力，可以胜任实时大容量数据处理任务。AAA认证服务器的容错功能增加了系统的安全性和可靠性。AAA认证服务器提供详细的运行日志，易于排除故障，增加了系统的可维护性。AAA认证服务器具有较高的实时性、稳定性、可靠性、可扩展性、可维护性、安全性，是流媒体内容服务运营商的良好选择。AAA认证服务器可以根据用户的具体业务需求开发用户定制的功能模块和接口。

Claims (9)

1、IP机顶盒嵌入式系统，包括中央处理器、存储器、系统内核控制器，其特征在于：中央处理器、存储器通过总线与IP机顶盒的系统内核控制器连接，所述系统内核控制器分别通过串行接口连接读卡器、通过红外线控制接口接收遥控信号、通过视音频输出端口连接视音频输出设备以及通过网络接口与互联网连接，用户端服务器连接在Internet互联网上。

2、根据权利要求1所述的IP机顶盒嵌入式系统，其特征在于，系统内核控制器包括：

系统设置控制器，通过红外线控制接口与遥控器连接；用于接受和处理用户设置的系统参数；

智能升级控制器，通过系统内核控制器与AAA认证控制器连接；用于使用户无需干预的自动完成系统更新，随时保持该系统为最新状态；

AAA认证控制器，通过读卡控制器经串行接口与读卡器连接；用于认证、授权、计费；认证用户的合法身份并授予合法身份用户访问相应服务的权限，以控制用户对不同服务的访问权限；

EPG节目导航控制器，通过总线经红外线控制接口与遥控器连接；用于电视点播、直播节目频道导航，设置家长频道控制、喜爱频道选择、系统参数设置；

媒体播放控制器，通过视音频输出端口与视音频输出设备连接；

网页浏览器，通过视音频输出端口与视音频输出设备连接；

其他控制器，通过扩展槽及相应接口连接的与X86兼容的硬件设备。

3、根据权利要求1或2所述的IP机顶盒嵌入式系统，其特征在于：所述媒体播放控制器支持Windows Media V8/V9流媒体解码；支持WMA、WMV、MP3、WAV多种媒体格式；视频分辨率：Full D1720×576 or 640×480；支持码流：52Kbps---2000Kbps；CBR或VBR。

4、根据权利要求1或2所述的IP机顶盒嵌入式系统，其特征在于：所述网页浏览器支持Flash 6.0；支持HTML网页浏览；支持SSL、NTLM、Kerberos安全认证协议；支持ADSL/LAN/Cable Modem宽带接入方式；支持CDN宽带内容分发网络。

5、根据权利要求1或2所述的IP机顶盒嵌入式系统，其特征在于：所述其他控制器为视频电话控制器、游戏机及与X86兼容的多种硬件设备。

6、根据权利要求1所述的IP机顶盒嵌入式系统，其特征在于：所述用户端服务器包括：系统设置服务器、AAA认证服务器、EPG节目导航服务器、媒体播放服务器以及网页浏览器；通过网络互联，作为获取与交流互联网上的海量多媒体信息内容的平台。

7、如权利要求1所述的IP机顶盒嵌入式系统的实现方法，是通过下述步骤实现的：

系统启动后，建立EPG节目导航控制器与AAA认证控制器之间的连接；

检查、确定初始网络类型后，连接Internet网络；

系统设置；

AAA认证服务器响应由系统内核控制器经AAA认证控制器发出的认证、授权请求；

认证通过后，建立AAA认证控制器与智能升级控制器之间的连接；

启动智能升级控制器，对机顶盒完成自动升级；

建立AAA认证服务器、EPG节目导航服务器、系统设置服务器与媒体播放服务器、网页浏览器之间的连接；

进入用户服务应用平台，打开默认页。

8、根据权利要求7所述的IP机顶盒嵌入式系统的实现方法，其特征在于：所述系统设置，包括网络设置和认证地址设置。

9、根据权利要求7所述的IP机顶盒嵌入式系统的实现方法，其特征在于：所述流媒体播放服务器支持MMS、HTTP、RTSP流媒体传输协议，支持WMS、RTSP的流媒体播放服务器、支持ISO标准的MPEG4 RTSP协议的流媒体播放服务器。

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