IPTV系统中EPG模块的设计与实现

1、IPTV系统中EPG模块的设计与实现摘要IPTV系统是目前宽带网络技术的前沿应用，EPG提供IPTV系统和用户交互的首要界面，是系统的核心模块之一。当前数字电视中EPG的常用设计方法不合适用来设计IPTV中的EPG。根据IPTV系统的自身特点，本文介绍了一种EPG模块的设计和实现方法。关键词IPTV；EPG；机顶盒；V1引言IPTV即网络电视,是目前一种新兴的网络应用，它利用宽带互联网的根底设施，以家用电视机作为主要终端，通过互联网协议IP来提供包括电视节目在内的多种数字媒体效劳及其增值业务的技术。IPTV最大的优势在于“互动性和“按需观看，彻底改变了传统电视单向播送的特点1。它的出现极大的满

2、足了用户文中的用户是指安装了IPTV客户端的消费者，客户是指IPTV效劳提供商和运营商对在线影视欣赏的需求。IPTV的开展非常迅速，国际上，UT斯达康、微软、西门子、阿尔卡特、惠普等，国内的华为、中兴和浩大等厂家都投入了IPTV的开发和研究。国外早已有IPTV的商业运营系统，英国VideNetrks公司早在1999年就推出了IPTV业务。国内截至目前，首个IPTV已在上海投入商业应用，并且中国电信已在五省市进展IPTV试点，IPTV在国内和国际都有广阔的开展前景。为了提供“互动性和“按需观看，系统需要提供和用户交互的界面，供用户阅读系统提供的节目信息并选择要欣赏的节目。在IPTV系统中由EPG

3、EletrniPrgraGuide电子程序向导效劳器提供这套界面。EPG是一个当前和将来节目信息的交互式节目安排表，用户通过操作遥控器进展阅读2。EPG模块在整个IPTV系统中是至关重要的，它是整个IPTV系统的门户。EPG给用户提供一个容易使用的、界面友好的、可以快速访问节目的一种方式。因此，用户对IPTV整个系统的评价在很大程度上取决于EPG。提供简单易用、快速、稳定、美观的交互界面是EPG的首要目的。2IPTV的系统构造模型图1是一个IPTV系统构造模型,此模型已在国内一些城市得到实际应用。在此模型构造图中，整个IPTV系统分为两大局部：后台局部和用户接入局部。后台局部主要提供媒体内容的

4、管理、用户管理、整个系统的效劳器管理、用户认证和计费管理等等。用户接入局部为用户提供视频效劳和其他效劳，根据城市规模大小可分为多个区域，每一区域主要有区域媒体基站和EPG效劳器。用户使用机顶盒345加电视或者P作为终端，通过ADSL或小区宽带收看系统存储的节目或者直播电视节目。机顶盒是一台功能简单的计算机，有PU、内存、网络连接设备、解码器等硬件及操作系统和应用程序等软件，接收通过宽带IP网络传输过来的视频信号，信号经过处理后在电视机上显示出来。用户通过操纵遥控器使用机顶盒提供的功能。用户被划分为多个区域，每个区域分别部署多个区域媒体效劳器和EPG效劳器，用户的视频效劳和交互界面由用户所在区域

5、的媒体效劳器和EPG效劳器提供。这种部署方式具有容易扩大的特点，合适大规模部署。增加一个区域只须增加区域媒体基站和EPG效劳器，对后台局部和其它区域不会造成影响。同时，用户的大局部数据流量都集中在自己所在区域，减轻了主干网的负担，而且单个区域系统的崩溃不会影响其它区域。系统工作过程大致如下：媒体源经过媒体处理模块处理成系统所定义的格式，存储在主媒体基站上，并由后台的媒体分发管理模块负责如何将这些节目分发到下面的每一个区域中的媒体基站中。同时有关节目的信息也被下发到EPG效劳器中，供EPG显示给用户。用户开机经过后台认证后登录到EPG效劳器上，开场阅读系统的节目信息。当用户选择一个节目观看后，E

6、PG将有关节目信息和用户的信息发送到后台局部，由后台的用户管理局部判断用户是否可以欣赏节目，假如可以，用户的机顶盒那么向本区域的媒体基站发送播放节目的恳求。播放完毕，机顶盒向后台发送扣除相应收费的恳求，同时重新定向到EPG效劳器，用户可以继续阅读节目和欣赏节目。考虑到目前IPTV在国内还处于开展阶段，一个区域的用户不是很多。目前系统设计为一个区域支持最多3000用户，在同一时刻访问EPG效劳器的用户数不超过500。当用户数量增多时，可以使用EPG效劳器集群。在图1中，每个区域都部署了一个主EPG效劳器，为了系统的稳定性，同时也部署了一个备用的EPG效劳器。3EPG模块的设计从IPTV系统在中国

7、的部署应用看，EPG模块是整个系统中需求变化最大、最快的模块，而且是直接展示给客户的模块，很大程度上决定客户是否采用我们的系统。模块在整体框架设计时，主要考虑以下原那么：1构造明晰，开发快速。客户的需求变化是很快的，在设计时，首先要考虑可以在最短的时间内按照客户的要求开发出新界面，构造明晰的设计有利于快速开发。2维护方便。可以让客户在对EPG代码和实现不是很理解的情况下改动EPG的某些代码或修改一些配置，而不会影响EPG的运行。3方便客户定制。客户可能要求自己制作EPG。因此，设计时要考虑到可以快速、简单地使客户明白EPG的制作过程，在较短时间内掌握制作EPG。4性能满足设计要求。要满足设计时

8、的性能要求，主要考虑效劳器优化，数据库的优化。5界面简单美观，有良好的可扩展性和开放性。容易支持新的业务，可以兼容不同厂家的机顶盒。EPG实现主要有两种方案选择，本地应用方案和交互式实现方案7。目前国内和国外的EPG设计根本上是针对数字电视的，其EPG实现一般采用本地应用方案。本地方案对机顶盒的硬件要求较高，而且在和用户的交互性方面做的不是很好。IPTV是一种和用户有高度交互性的系统，设计和实现合适采用第二种方案。此模型中EPG实现选择交互式方案，采用由EPG效劳器给机顶盒提供HTL页面的实现方式。将系统的节目信息存储在数据库中，效劳器从数据库中检索节目信息，以HTL页面的形式提供应机顶盒，机

9、顶盒解析页面后呈现给用户。这样，对P用户来说，用户端自带的阅读器即可阅读。对使用机顶盒的用户来说，需要机顶盒实现可以解析HTL页面的功能。在本文中，着重针对机顶盒的EPG设计，详细实现采用Linux+Apahe+ySQL+PHP，程序的整个框架设计基于V形式的思想。3.1V的设计形式模型视图控制del-Vie-ntrller是一种经典的软件设计形式，它采用分治的思想将系统分成三大模块，每个模块各负其责，其关系如图2所示。(1)模型。负责维护数据并提供数据访问方法。模型只有纯粹的功能性接口,也就是一系列的公开方法。通过这些公开方法,可以获得模型的所有功能。(2)视图。用来显示模型的数据。在一个V

10、模型中可以有多个视图。(3)控制器。用户可以通过视图来改变模型的状态,这种更新是通过控制器来完成的。控制器负责调用模型的改值方法以改变模型的状态,同时,控制器会通知所有的已登记视图刷新数据显示。V体系有效地实现了表示与数据的别离,能很方便地用多个视图来显示多套数据,使系统很方便地支持其它新的客户端类型,可以很好地表达用户的交互。从国内的应用情况看，大局部客户都是对显示界面要求不一样，对程序处理逻辑有少量不同。采用V形式，可以很方便的响应客户的需求变化，而且可以很容易提供不同的显示界面让客户自己选择。3.2详细实现根据设计目的和V形式，考虑到用户使用的终端设备为机顶盒，在客户端需要一些与机顶盒有

11、关的特殊处理，效劳器处理恳求的实现过程分为五个层次，如图3所示。页面展示层。负责系统节目信息的显示。用户端处理层。负责恳求发出前和恳求处理结果返回后的一些特殊处理。此处参加用户端处理层主要是因为目前用户的终端为机顶盒，机顶盒阅读器的功能不是很强。在用户转向另外一个页面或者返回到原来的页面都需要EPG做一些处理，比方记录光标的位置、初始化光标位置。恳求和响应层。负责恳求到达效劳器后和处理结果返回给用户端前的一些处理。逻辑处理层。负责对客户的恳求进展处理。数据访问层。负责提供获取数据库中数据的接口。我们以显示热门影片的实例说明使用V形式的思想处理恳求的过程。处理显示热门影片恳求的过程如图4所示。过

12、程如下:用户在首页单击“最新影片，经过用户端控制层处理关闭在首页播放的广告视频后，恳求被提交到效劳器进展处理。恳求和响应层开场处理恳求，保存上一页有关的状态，并且初始化一些变量如取数据的类、保存页面所有信息的变量。逻辑处理层计算数据库中要取的热门影片的起始位置和数量。调用数据访问层的接口开场从数据库里面取出热门影片的信息节目名称、价格、简介、海报图片名称等。逻辑处理层对取到的数据进展转换，转换后的所有数据保存在一个变量中，这个变量要传递给显示结果的页面。恳求和响应层调用显示结果的页面和用户端的控制代码，生成HTL代码。机顶盒解析传递过来的HTL页面，初始化光标位置，将热门影片信息显示给用户。开

13、发之前，在设计文档中定义预先定义页面展示层和逻辑处理层、逻辑处理层和数据访问层的接口。每一局部的开发人员只须关心自己所做的局部，使用其它层提供的接口调用其它层的功能。这样各个局部的开发可以并行工作，大大进步了开发速度。数据访问层和逻辑处理层可以很容易编写单元测试来测试自己的代码，不受其它层的代码的影响，很大程度上进步了软件的质量。同时后期的维护也是很方便的，假如需求有变，只须改动需求变化所在层次的代码，不用关心其它层代码是否要改动。整个EPG模块每个页面的编码都遵循这种规那么。同时我们提供应客户一个EPG参考手册，主要是取数据的接口函数和用户端处理层JavaSript函数的使用说明。客户只需要

14、掌握一个页面的制作过程和所提供的使用手册中的函数调用方法，并具有一定的编程程度，就可在很短的时间内独立编写自己的EPG。3.3EPG性能测试为了测试EPG性能是否到达了当初的设计要求，使用LadRunner测试工具对EPG效劳器进展了性能测试，测试最主要的指标是不同并发用户数时的事务响应时间，它是效劳器性能最重要的指标。测试的硬件环境为：PUIntel(R)Pentiu(R)42.40GHz，内存1GB，网卡1GB/s。软件环境为：操作系统RedHat9.0，Apahe2.0.50，ySQL4.0.21，PHP4.3.9R3-dev，Squid2.5STABLE1。LadRunner模拟测试并

15、发用户数为220、500，测试EPG效劳器的事务响应时间和事务完成情况。效劳器响应时间和事务完成情况测试数据如表1和表2所示。从测试数据看，当并发用户数为500时，没有出现事务失败的情况，平均响应时间不超过3秒。对用户来说，这个时间是可以承受的。说明采用这种设计方法开发EPG，效劳器的性能也到达了预先的要求。从以上的测试和分析可以看出，使用上文所说的设计方法开发EPG总体上到达了预先的设计原那么。4完毕语本文阐述了一个IPTV系统模型及其EPG模块的设计和实现，在实际应用中也证明了我们的设计方法对快速开发易维护、方便扩展的EPG是正确和可行的。随着IPTV的开展和用户数的增多，今后需要在效劳器

16、的性能方面和EPG的个性化方面进展更深化的研究。表1EPG效劳器响应时间事务模拟用户数登录EPG阅读VD菜单阅读TV菜单返回首页220最大响应时间4.4563.4644.0484.035最小响应时间0.0340.0170.0380.016平均响应时间0.2970.2790.09410.245500最大响应时间10.4659.0878.538.551最小响应时间0.0350.0170.0380.016平均响应时间2.6111.9342.4712.054表2事务执行统计事务模拟用户数登录EPG阅读VD菜单阅读TV菜单返回首页220共执行次数26010260102601026010通过次数26010260102601026010失败次数500共执行次数82904829048290482904通过次数82904829048290482904失败次数参考文献:1关注IPTV关注网络开展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,