面向三网融合的智能电视系统设计

徐遥令，侯志龙

（创维集团研发总部，广东 深圳 518108）

中国在2001年通过的十五计划纲要中首次明确提出促进电信、电视、互联网的三网融合[1]；在2006年通过的十一五规划纲要中再度提出三网融合，并积极推进三网融合[2]；2009年国务院批转发展改革委《关于2009年深化经济体制改革工作意见》中指出：“要落实国家相关规定，实现广电和电信企业的双向进入”，三网融合取得实质性进展[3]；2010年1月国务院总理温家宝主持召开的国务院常务会议中明确了三网融合的时间表，6月第一批三网融合12个试点城市名单和试点方案正式公布，2011年12月第二批三网融合42个试点城市名单公布，三网融合进入了快速推进阶段；2010年国家战略性新型产业发展专项规划和广东省战略性新兴产业发展“十二五”规划均将三网融合产业布局为十二五期间的重点发展方向。

国外也一直在进行三网融合业务的开展和推进，其中美国、英国、法国和日本比较突出。美国很早就成立了联邦电信委员会来促进三网融合的发展[4]，并于1996年颁布电信法来促进广播、电话、有线电视、网络影视服务等业务互相渗透融合。英国电信不仅提供互联网、电话等通信服务，也提供网络电视频道；英国广播公司（BBC）也提供网络服务；在2003年英国成立的通信业管理机构Ofcom融合了原有电信、电视、广播、无线通信等多个管理机构的职能，极大地促进了网络融合的发展。三网融合在法国发展最快，预计2014年将有50%以上的家庭选择三网融合的服务[5]。日本正在着手开发下一代网络NGN、以及日本总务省在2010年向国会例会提交了《信息通信法》草案，以便消除电信、广电和互联网之间的界限，提供自由参与竞争的环境，来实现三网的融合和发展。

因此，网络融合是发展的趋势和必然，三网融合将是网络化、信息化、智能化与服务化融合发展的战略性产业，将得到快速推进和实现。在三网融合的大环境下，电视将是一个支持多种媒体的信息平台，成为三网融合的重要载体。该文提出面向三网融合的智能电视系统设计，建立了广播电视网、电信网和互联网之间的互联互通技术，实现了高清数字电视、IPTV、网络视频等各种服务和应用，能够进行快速推广应用。

1 实施方案

首先基于TV SoC单芯片来搭建面向三网融合的智能电视的硬件系统，基于硬件系统、以Android4.X操作系统为基础完成软件系统构架设计以及数字电视、IPTV、互联网应用等模块的接口定义。

采用模块化设计的方式分别单独完成数字电视模块、IPTV模块、互联网应用等模块的软件设计，以及完成智能电视的交互界面设计。

最后基于智能电视的硬件系统和软件构架，通过软件来集成数字电视模块、IPTV模块、互联网应用等模块，完成模块与接口的链接，完成整个软件系统的设计。

2 硬件系统实现

智能电视系统的硬件框图如图1所示。硬件系统基于高集成度的TV SoC单芯片，接口电路包括模拟AV音视频接口、HDMI接口、USB接口、SD卡接口、有线网络和无线WiFi接口、CA小卡接口、Tuner接口，存储器包括DDR，NAND Flash，SPI Flash，以及电源管理模块、喇叭功放、IR和LED等。

图1 智能电视系统硬件框图

TV SoC的CPU为双核为ARM cortex-A9，最高为1.5 GHz时钟频率；GPU为四核ARM Mali-400 3D GPU，图像处理能力达1 600 Mpixel/s和40 Mtri/s（每秒输出百万个三角形）；帧存贮及数据缓存采用1 Gbytes DDR3-1600，程序存储采用4 Gbyte Nand Flash和16 Mbit SPI Flash；WiFi采 用 2.4 GHz和 5 GHz载 频 ，支 持IEEE802.11.b/g/n无线协议、WiFi Display等；有线网络的网络MAC和PHY由TV SoC系统集成，简化了有线网络设计和提升了网络的稳定性。

采用数模一体Tuner实现了模拟电视、DVB-C和DT⁃MB数字电视，模拟电视信号经过Tuner调谐处理后直接以IF中频信号给到TV SoC；DVB-C和DTMB则在调谐处理并经过Demod后输出TS流信号给到TV SoC，TV SoC从CA卡中获得密匙对TS流进行解密、进一步进行解码和播放节目。

NandFlash用于存储操作系统及应用程序，SPI Flash用于存储Uboot程序。系统上电时，首先运行Uboot程序，实现CPU寄存器、DDR等硬件初始化，建立好内存空间映射等操作系统运行的软硬件环境，然后开始加载NandFlash中的操作系统Kernel、文件系统以及应用程序等，系统上电完毕开始正常运行。

3 软件系统实现

智能电视系统的软件构架如图2所示。软件系统基于Android4.X操作系统，并根据智能电视的特性和需求来进行扩展后形成。整个构架分为4层：最底层为Linux内核层，然后是Android运行库和lib层，接着是应用程序框架层，最上层是智能TV应用程序层。

1）Linux内核层。位于整个系统的最底层，为整个系统提供最基本服务。不仅将底层硬件的驱动包含在其中，而且提供进程控制和进程调度。智能电视的硬件驱动包括显示芯片驱动、WiFi驱动、声音驱动等都放在这一层。

2）Android运行库和lib层。Android运行库层与An⁃droid lib层，是操作系统与应用程序的沟通桥梁，应用分为函数层（Library）和虚拟机（Virtual Machine）；函数层为Android原生库，包括OpenGL/ES，Webkit等，实现图像处理、浏览器引擎等；Dalvik虚拟机可以有多个实例（in⁃stance），每个Android应用程序都用一个自属的Dalvik虚拟机来运行，让系统在运行程序时可达到优化。TV lib是根据智能电视需要添加的C和JAVA函数库，包括DTV硬件数据接口、DTV CORE、DTV CA等。

3）应用程序框架层。应用程序框架层包括Android应用程序框架和智能TV框架层。Android应用程序框架是编写Google发布的核心应用时所使用的API框架，采用这些框架来开发应用使得程序开发的架构设计得到简化。智能TV框架是根据智能电视的需要添加的额外管理服务，包括DTV SDK，TV services等。

4）应用程序层。应用层的所有应用都是针对智能电视来进行专门的开发和定制，在保证与Android系统API兼容的基础上对Android系统进行了扩展和修订，增加了IPTV框架和应用程序、数字电视管理框架和应用程序、Web框架和应用程序等；以及修改网络接口及协议栈，支持 UPNP，IGRS等。

4 关键技术实现

1）智能电视平台技术

面向三网融合的智能电视系统采用软件共平台设计，DVB-C、IPTV、互联网应用及本地应用等都是智能电视系统的一个应用，易于集成和管理。

2）数字电视接收技术

智能电视系统整合了DTMB和DVB-C数字电视解调解码技术；CA通过软件模块集成，采用小卡可接收和播放DVB-C数字电视，并具有电子节目指南功能（EPG）。由于CA采用了软件模块化设计，根据不同CA可进行客制化升级，能够很好地满足各地广电运营商的定制化需求。

3）IPTV技术

智能电视系统基于中国电信IPTV2.2标准研发。中国电信为IPTV内容服务提供网络平台支撑，网络内容服务平台为IPTV提供正版节目内容，智能电视系统实现对IPTV节目的接收、音视频解码与显示、节目搜索与节目管理、电子节目导航EPG、软件与数据在线升级等功能与应用。

智能电视系统的IPTV是基于Android操作系统的WebView组件，使用WebKit的渲染引擎来加载和显示网页内容，使得显示的内容可通过后台服务器来控制和自动更新，避免了电视终端由于频繁更新内容而消耗的资源，而使用者能够实时享受服务器端更新的内容。

4）超级浏览器技术

智能电视系统在保证兼容Android4.X所具有的浏览器基础上，对WebKit、Web框架及一些互联网访问应用程序进行了修改、优化和补充，实现了全网超级浏览器。全网浏览器支持Flash 10.1和HTML5，有效提升了CPU的使用效率，能够直接快速进行网页浏览、网络视频在线播放、搜索、网络微博等功能。

5 应用情况

面向三网融合的智能电视系统的应用主页如图3所示。主页具有数字电视、IPTV、互联网、本地媒体等用户交互接口，通过电视遥控器进行操作可调用数字电视、IPTV等应用。

目前采用该系统的多个智能电视产品已经大批量进入市场，例如E680系列销售已经近百万台。这些产品只需要一张小卡而无需机顶盒就能观看数字电视，通过IP⁃TV可以随时获取网络直播或点播节目，采用浏览器可进行快速上网冲浪等，给用户带来了良好的视听体验，颇受市场好评。

6 结束语

本文提出一种基于高集成度TV SoC和Android4.X操作系统的面向三网融合的智能电视系统，详细阐述了智能电视的实施方案、硬件和软件的实现以及系统关键技术的实现。智能电视系统的数字电视、IPTV、互联网应用及本地应用等采用了模块化设计和通过软件集成，易于移植和推广应用。采用该系统的智能电视产品目前已经大规模产业化应用，带来了良好的社会经济效益。

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[1]胡瑜熙，郑毅.三网融合发展现状探讨[J].电讯技术，2008，48（5）：12-16.

[2]温建伟，王厚芹.国际三网融合进程评价与启示[J].电视技术，2010，34（6）：113-115.

[3]中央政府门户网站.国务院批转发展改革委关于2009年深化经济体制改革工作意见的通知[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.