【编者按】在今年的ICTC国际传输与覆盖研讨大会期间，10月31日，DVBCN数字电视中文网获得独家消息：全国广电标委会已经正式发布行业标准《下一代广播电视网（NGB）终端中间件技术规范》，该标准的编号为GY/T 267-2012，这标志着我国下一代广播电视网（NGB）标准家族再添一个新成员。DVBCN数字电视中文网独家通过本文介绍统一的NGB终端中间件的重大意义、重要作用，并介绍最新标准中NGB终端中间件的6大特点、5大设计原则、15大功能模块，敬请关注！
1、智能操作系统与广电数字电视中间件/NGB中间件的关系
目前，广电有线电视网络正在积极探索智能化与融合化的NGB终端发展之路（比如可查阅DVBCN数字电视中文网之前的相关报道：（1）《广电智能电视终端被列为战略性新兴产业重点产品》http://design.dvbcn.com/2012/09/26-94174.html；（2）《详解：浙江华数的云电脑一体机、“云宽带”战略》http://hfc.dvbcn.com/2012/09/14-93756.html；（3）《国家还是没有“忘记”有线电视网络》http://hfc.dvbcn.com/2012/09/20-93953.html），那么，将Android或者其他智能操作系统移植到数字电视机顶盒或一体机是否就意味着可以抛弃数字电视中间件/NGB中间件？对于此问题，DVBCN数字电视中文网认为：非也！比如，现有的Android必须要进行必要的裁剪和扩展后才能适用于数字电视领域/NGB领域，经裁剪和扩展后的Android实际上就是数字电视中间件/ NGB中间件的一种具体实现。那么，统一的NGB中间件标准有何重大意义？请详见下文！
2、制定统一的NGB中间件标准的重大意义
1）我国有线数字电视业内的中间件采用现状
自从DVB在2001年推出数字电视中间件标准DVB-MHP以来，全球其他标准组织也都进行了数字电视中间件技术的研究与标准制定工作（我国则是从2001年12月开始的。DVBCN注）。目前，全球的数字电视中间件技术主要包括欧洲DVB-MHP标准、美国ATSC组织所指定的DASE标准、ACAP标准、北美的OCAP标准、日本ARIB组织所指定的STD-B24标准、英国MHEG组织所指定的MHEG-5标准等。
我国的NGB正在如火如荼的建设之中，随着对各项NGB业务的不断探索，越来越多的有线运营商已经意识到中间件对于NGB业务的开展是不可或缺的。尽管一些原有的问题，例如业务部署周期长、二次业务集成工作量大、对终端厂商依赖度过高、稳定性差等，选用中间件后会在一定程度上得以改善，但同时也暴露出如下一些新的问题：
（1）基于不同中间件技术平台之上的业务不具备互通性：现在市面上有各种各样的应用解决方案，但所开发的业务只能运行在特定的中间件平台上，导致数字电视价值链的缩短，价值链越短，参与方越少，运营商越被动。
（2）无法形成统一评估检验标准，导致运营商在选择产品上承担更大的风险：在缺乏统一标准的情况下，对于中间件解决方案自然也就无法形成比较权威的技术评估检验标准。中间件作为一内嵌式的软件模块，又不可能仅通过直观的方式有效地判定其技术结构的优劣，从而增加运营商的潜在运营风险。
（3）业务/内容提供商的业务研发、维护成本高，难以建立起良性发展的商业模式；因[page]各种技术平台之间不能互联互通，互动应用可选择范围小，定制开发增加了互动应用成本；同时，由于目前数字电视受众具有区域局限性，高品质的业务投放往往无法产生收益，甚至无法收回成本，形成恶性循环。
总之：众多中间件技术方案为运营商提供了更多的选择空间，但同时也给决策带来了困扰。由于没有统一的标准，各中间件开发商都在按照自己对数字电视产业发展方向的理解进行中间件设计、开发和市场推广，且各家的中间件互相之间不能兼容，其后果仍然是市场混乱，业务推广困难；更由于缺乏统一的标准，难以产生规模效益，从而提升了运营成本，这些都严重阻碍我国数字电视行业的健康发展。
2）制定统一的NGB中间件标准具有重大意义
从本小节第1）部分所述的现状可以看出，制定统一NGB中间件标准具有重大的现实意义。
另一方面，DVBCN认为，也要在“三网融合”这一大背景之下来审视统一的NGB中间件标准的重大意义，如下：
“三网融合”是业务层面的融合，NGB除了提供最基本的广播电视业务之外，还可提供VoIP、互联网接入等新兴业务（DVBCN注：从技术架构来看，NGB业务可分为单向广播业务、双向交互业务、三网融合业务，单向广播是NGB不得基本功能、双向交互是NGB的必要条件、融合互通是NGB的终极目标），因此，要与时俱进地制定适合NGB业务发展要求的NGB中间件标准。另一方面，为满足NGB业务快速生成和部署的需求，使得跨域业务的互联互通变得更加简单，就必须要制定统一的NGB中间件技术标准。
3、我国下一代广播电视网（NGB）标准家族再添一个新成员！
在今年的ICTC国际传输与覆盖研讨大会期间，（请查阅DVBCN“2012年ICTC报道专题”http://news.dvbcn.com/html/special/ICTC2012/），10月31日，DVBCN数字电视中文网获得独家消息：全国广电标委会已经正式发布行业标准《下一代广播电视网（NGB）终端中间件技术规范》，该标准的编号为GY/T 267-2012，这标志着我国下一代广播电视网（NGB）标准家族再添一个新成员（请查阅《广电风向标》第11期《详解8月末发布的5大广电NGB标准》http://news.dvbcn.com/html/special/fxb11/）！
其后，DVBCN数字电视中文网进一步获悉，新近发布的《下一代广播电视网（NGB）终端中间件技术规范》适用于下一代广播电视网（NGB）的单向广播业务和双向宽带业务，规定了下一代广播电视网（NGB）终端中间件的软件架构、协议栈、内容格式、应用信令、应用传输、对应用的支撑、安全机制、应用编程接口（API）等技术要求。DVBCN注意到，参与该标准制定工作的包括广电总局相关单位、科研院所、有线电视网络运营商、中间件开发商、业务/内容提供商和终端厂商。
4、NGB终端中间件的重要作用
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既然如上文所述，统一的NGB中间件标准具有重大意义，那么NGB终端中间件有何重要作用，DVBCN数字电视中文网为您总结如下：
NGB终端及中间件在NGB终端之中的逻辑位置如图1所示，其是集信息处理、交互、业务汇聚和安全控制等多种功能于一体的新型智慧家庭网络中心，可用丰富的有线和无线标准接口构建家庭信息与物联网络。形态包括智慧家庭信息网关、新型电视终端和具有联网功能的家用智能电器三种主要类型，硬件上具有充足的运算资源、存储资源、显示资源、控制资源以及丰富的网络接口，可支持多模接入方式及高清视频输入输出。软件上，引入透明计算理念，采用基于网络的终端系统程序动态加载和可重构运行环境，确保应用的开放性和使用的安全性。
图1 NGB终端结构及中间件于其中的逻辑位置
NGB终端中间件向上为各种应用提供统一的接口，向下屏蔽软硬件平台及特定接入网络的差异，使得业务的运行和展现不受限于软硬件平台，为业务的横向融合、全向融合提供技术支撑，实现业务的跨屏迁移、三屏合一（请查阅《详解：下一代广播电视网（NGB）视频点播系统技术规范》http://sarft.dvbcn.com/2012/08/27-92928.html）。
5、NGB终端中间件所具有的6大特点
那么，NGB终端中间件具有什么特点呢？DVBCN数字电视中文网为您总结如下6点：
NGB终端中间件6大特点之一：提供统一的应用程序接口，支撑丰富多彩的NGB业务；
NGB终端中间件6大特点之二：可运行于多种硬件/操作系统平台之上；
NGB终端中间件6大特点之三：支持有线网络环境、逐步支持无线网络环境；
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NGB终端中间件6大特点之四：具备适配底层不同网络接入的能力；
NGB终端中间件6大特点之五：支持单向、双向传输协议；
NGB终端中间件6大特点之六：可保证终端的合法性和数据传输的安全性。
6、NGB终端中间件的5大设计原则
那么，NGB终端中间件的设计原则如何？DVBCN数字电视中文网为您总结如下5点：
（1）业务驱动：NGB的技术发展是由业务需求所驱动，中间件架构应以兼顾我国数字电视网络和技术发展的现状为前提，从业务发展和业务承载的角度出发，进行研究和制定；
（2）可扩展、可裁剪：数字电视中间件技术的需求和发展是长期的、渐进的，因此中间件架构要求具备可扩展性，可以随着业务的发展和技术的进步对应用执行环境和功能模块进行扩充。同时，为适配不同的NGB硬件支撑能力、网络条件，及业务需求，要求中间件架构具有可裁剪性；
（3）可升级：随着NGB网络和技术的进步，以及业务的发展，中间件需要不断地进行扩充和完善，因此要求中间件架构具备可升级能力；
（4）可分类分级：NGB业务分为单向业务、双向业务、全向融合类业务，NGB终端也相应地分为不同的级别。因此，要求中间件架构具备分类分级的版本，以适应不同业务和终端的要求；
（5）互操作性：要求中间件架构满足一个数字电视接收终端能够执行不同业务提供商提供的应用，并且一个应用能够在不同数字电视接收终端厂家的硬件平台上运行。
7、NGB终端中间件的功能模块
NGB终端软件从上到下可分为三层：应用层、中间件层和资源层，如图2所示，其中的应用程序接口是一组由中间件提供给应用程序进行系统功能调用的接口函数。DVBCN数字电视中文网获悉，NGB中间件标准对应用程序接口制定了统一的规范。
图2 NGB终端中间件架构
另据DVBCN数字电视中文网进一步了解，NGB中间件架构包括如下15大功能模块：
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（1）广播单元
NGB终端中间件为应用提供接口，以实现对调谐解调模块的控制，对PSI/SI、DSM-CC、数据轮播、对象轮播、字幕和图文等单向广播协议数据的解析或提取。
（2）交互单元
NGB终端中间件为应用提供接口，以实现对双向通信模块的控制，对HTTP、FTP、RTSP、TCP、UDP、IP、IGMP、MLD、SIP、H.323等协议数据的解析或提取。
（3）用户接口
NGB终端中间件为应用提供接口，以实现对遥控器/键盘、图形、图像、图层、动画、字体、窗口、USB等用户接口单元进行处理。其中图形、图像、图层分别为：
①图形：是指由外部轮廓线条构成的矢量图。图形用一组指令集合来描述其内容，如描述构成该图形的各种图元位置维数、形状等。描述对象可任意缩放不会失真。NGB终端中间件可支持各种常用图形及相应操作，如绘制、擦除、变形等。
②图像：是由像素点阵构成的位图。NGB终端中间件可支持常用的图像格式及各种操作（如显示、隐藏、变换等）。
③图层：是构成图像的一个一个的层，每个层都能单独地进行编辑操作。许多效果可以通过对层的直接操作而得到，用图层来实现效果是一种直观而简便的方法。NGB终端中间件可提供图层机制，实现丰富的显示及处理效果。
（4）系统管理
NGB终端中间件可为应用提供接口，以实现对文件系统、存储系统（例如内存、闪存、EEPROM等）、定时器等资源进行管理和控制。
（5）软件维护
NGB终端中间件可为应用提供接口，以访问读取中间件的版本信息和版权信息，访问读取应用软件和系统软件的升级信息。
（6）媒体处理
NGB终端中间件可为以下应用提供接口，包括：
①媒体播放：实现对多种常用格式媒体的播放、暂停、恢复等控制，媒体格式需求方面，DVBCN了解到，其中主要包括单向广播通道、双向交互通道这两个通道的，这两个通道的协议栈分别如下一页的图3、图4所示：
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图3 NGB终端单向广播通道协议栈
DVBCN数字电视中文网获悉，NGB中间件可提供统一的接口以实现对单向广播通道协议数据进行解析或提取：传送流遵循GB/T 17975.1-2000；节目特定信息遵循GB/T 17975.1-2000；业务信息遵循GY/Z 174-2001；DSM-CC数据轮播遵循GY/T 201-2004；DSM-CC对象轮播遵循GY/T 201-2004；多协议封装遵循GY/T 201-2004；互联网协议遵循RFC 791、RFC2460；用户数据协议遵循RFC 768。
图4 NGB终端双向交互通道协议栈
DVBCN数字电视中文网获悉，在具有双向传输能力的NGB终端中，NGB中间件可提供统一的接口以实现对双向交互通道协议数据进行解析或提取：网络相关协议遵循ETS 300 801、EN 301 195,其内容分别是PSTN/ISDN、GSM等,对有线电视网络的交互通道协议见GY/T 200.2-2004；互联网协议遵循RFC 791、RFC2460；传输控制协议遵循RFC 793；用户数据报协议遵循 RFC 768；超文本传输协议遵循RFC 2616；域名系统（服务）协议遵循RFC 882；文件传输协议遵循RFC 114；实时流协议遵循RFC 2326；安全套接层协议遵循RFC 2818；动态主机配置协议遵循RFC 2131；简单邮件传输协议遵循RFC 2821；邮局协议版本3遵循RFC 1939；会话启动协议遵循RFC 3261；H.323协议遵循ITU-T.R H.323；因特网组管理协议遵循RFC 2236；组播监听者发现协议遵循RFC 3810；UNO-RPC遵循CORBA/IIOP，对此协议的支持可选；UNO-CDR遵循CORBA/IIOP，[page]对此协议的支持可选；SM-CC用户到用户遵循ISO/IEC 13818-6, 对此协议的支持可选；网络时间协议遵循RFC 1305。
②PVR：实现对PVR应用所需的时间标签、缓存操作、硬盘读写、内容加密、冲突仲裁、消息通知等进行管理和控制。
③点播：实现VOD、PushVOD、PullVOD等应用所需的播放特技、下载、元数据、内容推送并存储、后台调度等进行管理和控制。
（7）CA、DRM及安全性
DVBCN数字电视中文网获悉，NGB终端中间件可为应用提供接口，以实现对CA、证书、签名、许可、DRM、MacroVision、SSL/TLS、监控等安全模块的读写访问。其中CA、DRM、SSL/TLS分别为：
CA：与CA驱动模块的接口单元。中间件应具备该接口单元，方便上层应用对底层CA驱动模块的调用。同时，对上层应用和底层CA驱动模块进行有效隔离。
DRM：（数字版权管理）控制被保护对象的使用权的一些技术，保护数字化内容（例如：软件、音乐、电影）以及硬件，处理数字化产品某个实例的使用限制。
SSL/TLS：安全套接层（SSL）及其继任者传输层安全（TLS）是为网络通信提供安全及数据完整性保障的安全协议。TLS与SSL在传输层对网络连接进行加密。
（8）扩展
DVBCN数字电视中文网获悉，NGB终端中间件可选择为扩展应用提供接口，以适应NGB技术发展需求。
（9）应用程序执行环境
DVBCN数字电视中文网获悉，NGB终端中间件：支持采用Java语言开发的应用；支持采用Web技术开发的应用：支持HTML、JavaScript、DOM、CSS、Ajax、Cookie等；支持采用Flash、Widget开发的应用；根据NGB网络和业务的发展需要，可扩展支持其他类型的应用。
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（10）应用程序管理器
DVBCN数字电视中文网获悉，NGB终端中间件的应用程序管理器可支持如下11大功能：
自动下载应用：可以自动从前端下载应用；
自动升级应用：可以检测新版本应用执行升级，能够升级运行中的、具备依赖关系的应
用，并能随时中断升级过程；
自动删除应用：自动删除应用；
提供应用下载状态信息：能提供应用下载、升级、删除的进度信息；
提供应用描述信息：能提供待下载、已下载应用的清单，提供应用名称、应用简介、应用提供者、应用发布时间、应用类别、应用类型等描述信息；
支持多种应用类型：能够下载和运行HTML/JavaScript应用、Java应用等，且可以相互调用；
控制应用启动、暂停、恢复、停止：接收用户的输入请求，对应用进行创建或结束等操作，或者改变应用的运行状态；接收应用发出的请求，对发出请求的应用进行操作，或对其他应用进行操作；
对终端所运行的应用进行调度管理：能够同时运行多个应用，并在多个运行中的应用间进行切换；根据终端系统资源使用情况、应用优先级或其他参考信息，调度和管理应用的运行；对出错或死锁的应用进行处理，进行应用终止和上下文（Context）释放等操作，或给出提示让用户选择相关处理；
支持多窗口：需对多应用所导致的多窗口进行管理；
应用关联：应用可以与电视节目进行关联，在播放某节目的时候，可以自动下载与之关联的应用并运行；
应用管理器的自更新：应用管理器可以进行自升级，为后续应用提供更多、更好的应用扩展；
（11）应用程序执行环境管理器
DVBCN数字电视中文网获悉，NGB终端中间件包含了一个应用程序执行环境管理器：该管理器负责启动应用执行环境，管理所有应用执行环境的生命周期，包括彼此之间的相互操作，保证各应用执行环境能够协调地运行。
（12）内容格式
NGB多媒体数据业务的解析和展示依赖于具体的软硬件平台，实现方案差异性较大，可以由硬件解析完成，也可以由软件解析完成。DVBCN数字电视中文网获悉，新近发布的《下一代广播电视网（NGB）终端中间件技术规范》没有规定多媒体数据解析实现方式的需求，但认为应提供接口以便应用调用从而实现对业务内容的解析。
（1）图形格式：要求至少能够支持JPG、PNG、BMP、GIF等格式；
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（2）音、视频编码格式：要求视频至少能够支持MPEG-1/2，根据芯片硬件能力支持MPEG-4、AVC（H.264）、AVS、WMV；要求音频至少能够支持MPEG-1/2，根据芯片硬件能力支持AC3、AAC、DRA、WMA；
（3）音、视频封装格式：可选择支持MKV、AVI、MP4、FLA、FLV等格式；
（4）流格式：要求至少能够支持TS、PS流格式；
（5）字符编码：要求支持GB 2312-1980、GB 13000-1993和GB 18030-2000标准，根据能力支持其他字符编码；
（6）应用文件类型：要求支持*.class、*.htm、*.html、*.css、*.js、*.swf等文件类型。
（13）应用信令
应用信令是指在NGB系统中用于对业务应用进行控制的指令。DVBCN数字电视中文网获悉，新近发布的《下一代广播电视网（NGB）终端中间件技术规范》通过对应用信令的约定，可以解决以下几方面的问题：
（1）接收终端通过NGB中间件能够识别出与一个业务相关的应用，发现该应用并对其进行定位；
（2）接收终端通过NGB中间件能够识别业务应用的应用类型（如Java或Web应用）并获得运行该应用类型的应用所需的相关参数，从而启动对应的应用执行环境；
（3）接收终端通过NGB中间件能够识别业务应用的更新状态，判断是否存在更新版本，从而对该应用进行升级；
（4）接收终端通过NGB中间件能够识别业务应用所采的传输通道并获得传输通信的相关参数，从而通过该传输通道获取应用的内容数据；
（5）前端系统通过NGB中间件能够控制终端应用的生存周期和运行状态。
（14）安全性
NGB中间件安全认证系统在设计上需要遵循稳定可靠、易实现、易部署、资源占用低、验证速度快、应用可管可控等原则。DVBCN数字电视中文网获悉，新近发布的《下一代广播电视网（NGB）终端中间件技术规范》要求在尽量少占用CPU运算时间和其他系统资源的条件下，实现稳定、可靠、快速的安全认证。
NGB中间件安全认证系统需要提供以下4个方面的安全性保障：
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（1）中间件本身的安全性：通过采用数字签名、证书、文件完整性认证等方式或者其他方式确认烧录并运行在NGB终端上的中间件代码本身的安全；
（2）网络传输的安全性：通过对TLS、SSL等安全传输协议的支持、对加密算法的支持或者其他方式确认NGB双向网络中，业务前端和NGB终端应用之间进行通信的交互通道是安全的，尤其是Web应用；
（3）应用的安全性：指确认终端应用是安全的，包含以下几个方面：
应用来源认证：通过采用数字签名、证书等方式或者其他方式确认NGB终端下载的应用来源合法。
应用完整性认证：通过支持完整性认证算法或者其他方式确认NGB终端下载的应用代码、文件经过网络传输没有被更改或增删。
终端认证：通过数字签名、证书或其他方式确认只有通过认证的NGB终端才可以下载运行NGB应用。
应用可管可控：通过支持控制信令或其他方式确认NGB前端有能力对NGB终端运行的应用进行管理和控制。
（4）系统资源的安全性：中间件需要对应用的权限进行认证，避免未授权应用对系统资源进行破坏，例如恶意擦除非易失性存储器上的代码或数据，运行产生内存垃圾导致系统性能下降等。
（15）中间件运行环境
DVBCN数字电视中文网获悉，新近发布的《下一代广播电视网（NGB）终端中间件技术规范》可根据单向广播业务、双向交互业务和三网融合业务对中间件运行环境提出终端参考配置。
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