交互數字電視標準DVB MHP

數字電視取代模擬電視之所以成為不可逆轉的趨勢，不僅是其畫面品質的提升，增加節(jié)目頻道，減少傳輸成本，最關鍵還是能給電視產業(yè)提供更多的增值服務。數據能夠與音視頻流一起混合傳播，增強了電視的互動性，使得在數字電視接收設備上運行很多交互式應用程序，如EPG(電子節(jié)目指南)、游戲、股票信息、和VOD等。作為交互式應用程序核心的中間件起到關鍵作用。DVB-MHP是DVB組織針對多媒體家庭應用而制定的中間件標準，它也是目前國際上影響力最大，采用最廣的中間件標準。它基于Java環(huán)境、定義了交互應用與終端設備之間的接口標準。

全球交互數字電視標準 

全球交互數字電視標準，主要分為私有的標準和開放的標準這兩類。例如，歐洲DVB(Digital Video Broadcasting project)組織所制定的MHP(Multimedia Home Platform)標準，美國ATSC組織所制定的DASE(DTV Architecture for Software Environment)標準、 ACAP(Advanced Common Application Platform)標準，北美的有線電視業(yè)者的規(guī)格制定組織CableLabs所制定的OCAP(OpenCable Application Platform)標準，日本ARIB(Association of Radio Industries and Businesses) 組織所制定的STD-B23(application execution engine platform for digital broadcasting)標準，英國MHEG(Multimedia and Hypermedia information coding Expert Group)組織所制定的MHEG-5標準等，都是屬于公開的交互數字電視標準。另外，OpenTV公司的中間件解決方案，還有NDS公司的MediaHighway core中間件解決方案等，則是屬于私有的交互數字電視標準。

圖1 MHP系統(tǒng)架構圖

DVB MHP標準制定與全球使用狀況

歐洲數字電視廣播技術發(fā)展組織(Digital Video Broadcasting Project)致力于制定數字電視與信息服務的相關標準。MHP目的是允許多個不同廠家能夠使用同一平臺，同時使系統(tǒng)不同層次的運營商能單獨操縱整個運作。2000年2月DVB組織發(fā)布了MHP 1.0版，現已發(fā)展到1.1版本。另外，為了解決知識產權的問題，DVB項目以MHP標準為基礎，制定了一個可供其它組織在制定交互數字電視標準時的參考規(guī)范--GEM(Globally Executable MHP)。GEM并不是一個完整的、可供直接操作的交互數字電視標準，定義了一些強制性的核心特性，要求所有基于“GEM終端規(guī)范”之上的所有規(guī)范都必須支持。

MHP適用于所有DVB定義的傳輸媒體和衛(wèi)星，例如網絡、有線、地面、微波。MHP現在已經在一些國家得到應用，并且已被很多國家直接定為國家標準。其它國際流行的數字電視標準，都是以MHP為基礎。如日本的ARIB組織所制定的ARIB STD-B23標準，美國CableLabs組織所制定的OCAP標準、以及ATSC組織所制定的ACAP標準，都是使用GEM作為基礎，形成符合本國市場需求的標準。 

MHP標準現今已被許多國家所采用，例如，德國、瑞典、挪威、芬蘭、意大利、西班牙、新加坡、以及韓國的衛(wèi)星廣播部份等，都采用了MHP作為交互數字電視標準；奧地利、澳大利亞、比利時、捷克、丹麥、匈牙利、馬耳他、中國臺灣等正在進行或已經計劃采用MHP標準。另外，日本、北美、韓國以及地面無線部份，則采用了以MHP為基礎的標準，日本采用了ARIB，北美和韓國采用OCAP。 

DVB MHP標準技術規(guī)范

MHP主要定義了機頂盒中間件的整體結構、傳送協(xié)議、內容格式、Java虛擬機和DVB-J APIs、安全性、各層的細節(jié)、應用狀態(tài)和表現、應用的自動啟動等，還定義了專用的應用信令。MHP標準將其終端接收設備的系統(tǒng)架構分為三層--資源層，系統(tǒng)軟件層和應用層，并規(guī)范各個層次的功能，以及定義提供交互應用程序可使用的應用程序接口(Application Program Interface, API)，使得MHP標準具有最大的跨平臺能力：

資源層(Resources) 

資源層，MPEG Processing、I/O Devices、Memory、CPU、繪圖器(Graphics)等資源。資源層通過廣播通道(Broadcast Channel)，使得MHP終端接收設備可以通過MPEG-2 TS流和DSM-CC OC等通信協(xié)議接收廣播訊號。并且，資源層也可以通過回傳通道，使得MHP終端接收設備通過TCP/IP與UDP/IP等通信協(xié)議回傳信息給頭端設備，或是與其它終端設備進行信息交換。另外，資源層也輸出信號到顯示設備，并接收遙控器的輸入信號。 

系統(tǒng)軟件層(System Software)

系統(tǒng)軟件層包含交互應用程序管理器(Applications Manager, AM)，負責管理所有在MHP終端接收設備上的交互應用程序。例如，交互應用程序的生命周期的控制、交互應用程序使用資源的分配、以及交互應用程序之間的溝通，都是由應用程序管理器來管理。此外，應用程序管理器也提供觀眾切換頻道與選擇節(jié)目等功能。系統(tǒng)軟件層也包含了操作系統(tǒng)、Java 虛擬機(Java Virtual Machine, JVM)、以及Sun Java、HAVI、DAVIC、DVB所制定的應用程序接口，以提供交互應用程序去使用資源層的資源。

應用層(Applications)

交互應用程序位于應用層。交互應用程序可利用軟件層提供的應用程序接口，來使用資源層的資源，以執(zhí)行各種各樣的交互功能。采用Java技術的交互應用程序，在生命周期機制下，將可以確保交互應用程序的行為與觀眾的期待是一致的。也就是說，交互應用程序的啟動時間很短，交互應用程序可以進入沒有提供服務的狀態(tài)、以及隨時都可以終止交互應用程序。另外，MHP交互應用程序可以經由使用者來啟動，或是由MHP交互應用程序自行啟動。并且，MHP標準也支持多個交互應用程序同時執(zhí)行。

MHP標準支持的內容格式有JPEG、PNG、GIF、MPEG-2 I-Frame等圖形格式，以及MPEG-1/2 Audio、MPEG-2 Video、DVB subtitles、Teletext、駐留字符、下載字符、HTML和XML等碼流格式，具有廣泛的互操作性，使得MHP交互應用程序可以提供給觀眾各種各樣的多媒體交互服務。另外，也可以采用外掛功能模塊的方式，使得MHP交互應用程序可以支持更多的內容格式。

隨著各國相繼采用MHP作為交互數字電視的標準，交互數字電視標準DVB-MHP成為主流之一。2005年，MHP 1.1.2發(fā)布，支持高清 (High Definition)，改善了信息、投票等相關應用問題，加強了智能卡在解密與使用認證方面的功能。2005年4月，DVB組織發(fā)表了兩份文件Document A087(PVR/PDR Extension tothe Multimedia Home Platform)與DVB Document A088(Digital Recording Extension to GloballyExecutable MHP)，使得MHP標準與GEM參考構架，在PVR/PDR方面的功能更加完善功能。

DVB-MHP的技術核心和應用層次

Java是MHP的核心技術。作為一種程序設計語言，Java提供簡化的優(yōu)點和面向對象而又不依賴于機器的開放結構，具有卓越的可移植性、安全性特點，并且可通過并發(fā)機制帶來強大的性能。Java技術的軟件能夠運行在從小型設備到超級計算機的任何機器上，其兼容性幾乎無所不在。借助Java技術，無論用戶使用的是PC、Macintosh計算機、網絡計算機，還是機頂盒、數字電視、Internet可視電話、各種掌上設備，可以在不同的設備上運行同樣的應用，這就給交互式數字平臺提供了一個非常好的兼容環(huán)境，可以讓數字電視平臺上的所有硬件和軟件，不論是前端的還是終端的，不論是各種服務提供設備，還是機頂盒和數字電視，都可以不加修改地相互移植，相互銜接，具有極高的兼容性。利用Java技術的特性，Java語言使廣播節(jié)目開發(fā)商能更得心應手地、靈活地開發(fā)應用界面，以提供給觀眾更加引人入勝的交互電視節(jié)目；此外，Ｊａｖａ語言編寫的數字電視內容具有安全、可擴展和可移植的特點，可用于各種不同的電視接收機，還可大大節(jié)省開發(fā)商把交互應用投放市場的時間和成本。

DVB MHP 共有三個應用領域和層次，如圖2所示：分別為增強性廣播(MHP 1.0)、交互性廣播(MHP 1.0)和互聯(lián)網接入(MHP 1.1)。基層是增強性廣播(Enhanced Broadcasting Profile)僅支持單向廣播業(yè)務和本地交互業(yè)務，包括Java VM、DVB-J APIs和廣播傳送協(xié)議，HTML子集作為即插件，提供本地端交互的相關服務，例如氣象資訊服務、旅游資訊服務、股市交易、各種運輸工具時刻表、交互體育信息等服務，它不需要回傳通道；交互性廣播 (Interactive Broadcast Profile) 支持交互業(yè)務，這意味著有相應的硬軟件支持，對增強性廣播的擴展有用于交互應用的DVB-J API和交互傳送協(xié)議，HTML子集作為選件，提供本地端與其它端的交互應用服務。例如投票、電視商務、電視銀行等服務，它需要回傳通道；仍在完善中的是互聯(lián)網接入(Internet Access)，增加的API有互聯(lián)網接入APIs、IP廣播傳送協(xié)議和HTML，ECMA script等描述協(xié)議，提供了訪問互聯(lián)網的功能，提供電視收發(fā)Email、瀏覽網頁等功能。

圖2 MHP應用層次 

MHP應用發(fā)展情況

MHP應用范圍極廣，根據國際國內交互電視業(yè)務的發(fā)展經驗，根據MHP應用的層次，首先，在第一階段，運營商通過單向網絡以廣播的方式向用戶提供一些基本的信息服務，同時還能夠向用戶提供一些本地交互應用。如：天氣預報、新聞、電子節(jié)目指南、單向游戲等等；在第二階段，運營商和觀眾可以通過回傳通道來交換信息，進行交互，使電視不僅僅作為娛樂和信息的來源，還成為通訊和交易工具。如：短信服務、電視郵信、明星投票等等。在第三階段，運營商可以利用在第二個階段的基礎上進一步拓展運營思路，使電視機成為一個娛樂的平臺，一個信息的平臺，一個交易的平臺。從而產生長期穩(wěn)定的收益，實現一個完整的交互電視系統(tǒng)。如電視購物、電視政務等。 

中國中間件情況

目前中國數字電視發(fā)展也較為迅速，早期一些運營商也試用了OpenTV、Alticast、NDS的中間件；廣電總局為了數字電視發(fā)展也制定了相關的政策，大力推進“整體平移”的計劃，國內也出現了“青島模式”，“佛山模式”，“杭州模式”等等，都給中國數字電視產業(yè)的發(fā)展帶來了一些思路，由于采用了瀏覽器的技術，無法開展增值業(yè)務，始終沒有形成很好的贏利模式，數字電視用戶的增長也較為緩慢。隨著整個產業(yè)的進一步成熟，越來越多的運營商也認識到了中間件的重要性。
中國政府由原國家計委(現發(fā)展改革委員會)于2002年設立數字電視標準專項，牽頭與信息產業(yè)部、廣電總局等成立數字電視標準專家小組，致力于研究和制定符合數字電視產業(yè)的實際情況和中國市場特點的具有自主知識產權的數字電視標準。中國標準在MHP的基礎上，吸收了MHP可用之處，除去了MHP包中冗余的部分，以Java語言為基礎，定義了符合數字電視應用開發(fā)的Java功能包。2005年9月，Sun公司與中國電子技術標準化研究所達成一項諒解備忘錄，內容是有關中國數字電視中間件標準將采納Java技術；Sun公司將協(xié)助中國數字電視中間件標準應用的推廣和中國數字電視標準符合性測試能力的建設，并根據中國國情確定知識產權使用費。2006年，隨著中國電子技術標準化研究所中間件測試實驗平臺完成，相信中國中間件標準也將正式頒布，這也將大大促進中國數字電視產業(yè)的發(fā)展。

目前國內瀏覽器提供廠商有茁壯、天柏、佳創(chuàng)等等，中間件提供廠商有上海藍信(前身是上海高清中間件項目組，后與ST成立了合資公司)等。上海藍信已經分別推出了支持中國中間件標準和MHP標準中間件。

最近美國有線電視業(yè)已達成協(xié)議，將在今年10月份開始部署基于Java的開放軟件平臺—OCAP，相信會給中國數字電視運營商有更多的啟示，數字電視產業(yè)必須有一種任何人都能寫入內容的標準中間件。

參考文獻：
1.  DVB project, Multimedia Home Platform (MHP) Specification 1.1.2, 2005 
2.  ETSI TS 101 812 v.1.3.1, Technical Specification, DVB: Multimedia Home Platform (MHP) Specification 1.0.3, June 2003.