交互數(shù)字電視標準DVB MHP

數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)字電視標準 

全球交互數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)字電視廣播技術發(fā)展組織(Digital Video Broadcasting Project)致力于制定數(shù)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(xiàn)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(shù)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(shù)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(xiàn)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(shù)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(xiàn)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(shù)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(xiàn)、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(shù)字電視的標準，交互數(shù)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(shù)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(shù)字平臺提供了一個非常好的兼容環(huán)境，可以讓數(shù)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(shù)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(shù)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(xiàn)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(shù)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(shù)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(xiàn)了“青島模式”，“佛山模式”，“杭州模式”等等，都給中國數(shù)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(shù)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(xiàn)發(fā)展改革委員會)于2002年設立數(shù)字電視標準專項，牽頭與信息產業(yè)部、廣電總局等成立數(shù)字電視標準專家小組，致力于研究和制定符合數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)字電視中間件標準將采納Java技術；Sun公司將協(xié)助中國數(shù)字電視中間件標準應用的推廣和中國數(shù)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(shù)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(shù)字電視運營商有更多的啟示，數(shù)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.