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1研究生学位论文开题报告表姓名院、系（所）学科专业攻读学位工学硕士研究方向多媒体通信系统体系结构与应用指导教师拟定学位论文题目：基于嵌入式Linux的IPTV视频点播终端的设计与实现参加开题报告教师人数参加旁听学生人数开题报告组成人员姓名职称所在工作单位2研究生开题报告及指导教师所提问题回答的内容记录：开题报告：一、立论依据选题的研究意义随着计算机网络和信息业的迅猛发展，国内电信网、计算机网和广电网三网正逐渐走向融合，IPTV的发展也越来越迅速，逐渐成为业界关注的焦点。IPTV（InternetProtocolTelevision）即交互式网络电视，是一种利用宽带网络作为基础设施，集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体，通过IP协议向用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。IPTV业务扩展了电信业务的使用终端，又拓展了电视终端可支持的业务范围，其覆盖的业务范围非常之广，可分为基本业务和增值业务。其中基本业务包括视频直播，视频点播和时移播放等；目前比较有市场潜力的增值业务有个人视频录制、远程教育、视频会议、电视购物、游戏等。而实质上，对于用户来说，IPTV最大的优势就在于可以通过视频点播的方式收看自己感兴趣的节目。同时据有关资料显示，上海文广新闻传媒集团曾对IPTV用户进行了调查，结果显示，在所有的IPTV业务中，视频点播业务最受用户的欢迎。视频点播（VOD,VideoonDemand）,也称为交互式电视点播系统，是计算机技术、网络技术与多媒体技术发展的产物，它之所以倍受人们的青睐，主要原因在于它彻底改变了过去收看节目的被动方式，解决了一个想看什么节目就看什么节目，想何时收看就何时收看的问题。是一种可以按用户需要点播节目的交互式视频系统，为用户提供各种交互式信息服务。目前家庭中普遍采用的有线电视视频点播是利用有线电视网络，采用多媒体技术，讲声音、图像、图形、文字和数据等集成为一体，向特定用户播放其指定的视听节目的业务活动，包括按次付费、轮播及按需实时点播等服务形式。IPTV系统中的视频点播其本质就是一种基于IP网络的、利用机顶盒作为接受终端，电视机作为显示设备的视频点播系统[4]。视频点播作为IPTV的核心业务，其实质是实现流媒体的播放，这样一来，流媒体播放终端的功能和性能对于IPTV有着很大的影响。目前已经有一些适合商用的流媒体服务器，但是对基于IPTV机顶盒的流媒体终端还没有一个统一的解决方案，因此对基于IPTV机顶盒的视频点播终端的研究显得很有意义，对于推动我国实现IPTV产业化有着巨大的潜力。现在的视频点播不再仅仅是为了满足用户对自主收看视频节目的需求，已经渗入到大众文化和商业运作之中，不仅为用户提供丰富多彩的媒体信息服务，扩大人们的信息渠道，丰富人3们的内在精神财富，而且在医院、宾馆、飞机等场所的娱乐，远程教育、公司的职员培训、公司的广告业务等领域都充斥着视频点播技术的全新应用，相信在不久的将来，视频点播也会同其他信息服务一样，走进千家万户。国内外现状目前，在国内外IPTV系统的用户终端一般有以下3种接收方式：（1）通过IP网络直接连接到PC终端；（2）通过移动通信网络连接到手持移动终端；（3）通过IP网络连接到IP机顶盒和电视机。然而前两种方式都存在着一定的局限性：PC终端虽自身具备较强的处理能力，但其播放软件局限于厂商私有的文件格式，通用性差，而且不会使用电脑的人也无法享受此业务，因此利用PC机作为IPTV终端仅适合低成本推广IPTV业务的场合，不会成为发展的重点。而将手持移动终端作为IPTV终端设备，必须具备处理和显示数字视频信号的能力。目前市场上具有处理显示动态画面的手机受其网络传输速率和视频解码处理能力的限制，还无法提供比较流畅的视频信号，虽然目前3G网络已投入运营，但尚未有更有效的编码方案，只有其编码方案成熟后，手机才能逐渐成为IPTV的终端设备。据以上分析，我们采用了第三种接收方式，通过IP网络连接到IP机顶盒和电视机。IP机顶盒具备数据转换功能、接入支持、协议支持、解码支持等在内的多种功能，可以将接收到的IP数据转换成电视屏幕可以显示的数据，支持LAN/xDSL/WLAN/FTTH等多种宽带接入方式，支持TCP/UDP/IP协议族来完成互操作信息的网络传输，以及IP数据和流媒体数据的接收与处理工作，支持多媒体码流的解码能力，支持现有的国际标准（如MPEG-4，H.264等）以及中国标准AVS。这种形式的IPTV终端兼顾了个人电脑和电视机的功能，可以直接利用家庭中已有的电视终端来扩展业务，因此成为目前发展的重点[4]。IP机顶盒国内外发展状况如下：首先是基于专用芯片的结构：2005年1月5日，机顶盒芯片供应商ST（意法微电子）公司发布了世界上第一个支持H.264和VC-1高清晰度标准的解码芯片STB7100。2005年年底，ST公司又退出了STB7100的第二代产品STB7109，改进了安全性和连通性，增加了对新的DVD格式和安全标准的支持。2006年8月底，浙江大华数字科技有限公司推出了基于STB7100的第三代有线/IP双模机顶盒。Micrbonas与面向消费电子产业的嵌入式软件和开发工具供应商Planetweb结成联盟，联手推出用于IPTV和数字电视机顶盒的参考设计。该设计整合了Micronas的DeCyhperDHM8100高清多格式解码器和Planetweb的SpectraWorks用户界面平台和应用程序。4荷兰飞利浦电子公司也推出了NexperiaSTB810IP机顶盒解决方案。该方案包含了一个硬件开发平台、软件基础架构、主要编解码器和一些参考实例。对于基于数字媒体处理器的结构：美国德州仪器（TI）公司的TMS320DM644x数字媒体处理器能够满足IP机顶盒对DSP的要求。中国康佳集团采用TI公司达芬奇技术开发出全新的IP机顶盒IPB5310。该机顶盒支持MPEG-2、MPEG-4、H.264等多种编解码标准，其应用范围包括IP电视服务、视频点播、时移电视、Web浏览服务、短信通知服务、信息广播服务等。此外，美国模拟器件公司推出了BlackFin561双内核处理器的解决方案，也支持H.264编解码标准。考虑到视频点播对音视频编解码的要求及终端的扩展性，课题采用的IPTV机顶盒为Philips公司生产的STB810开发板，它内含PNX8550家庭娱乐引擎和流媒体编解码芯片（DSP），具有较强的解复用和音视频流解码功能,为IPTV视频点播终端的实现提供了良好的硬件基础。二、论文工作实施研究目标内容提供商影视新闻MTV内容运营商点播直播增值业务内容整合终端维护用户管理运维计费管理网络运营商数据转发光纤计费管理无线专线ADSL用户终端机顶盒+电视机数据接收音视频解码播放人机交互图1IPTV运营结构图如上图所示，在IPTV整个运营图中，主要包括内容提供商、内容运营商、网络运营商和用户终端四大部分。本课题旨在研究用户终端的实现。针对《光纤到户流媒体接入技术》项目的技术和功能要求，通过对现有终端方式的研究和分析，设计出一种能提供良好视频质量和友好人机交互方式的基本视频点播终端。论文研究内容5在IPTV终端主要有本地影片、视频点播、节目直播、移动检测、图片浏览和系统设置六大模块。本文研究的主要内容是视频点播终端模块，它包括数据接收、音视频解码播放和人机交互三大部分。依此确定论文的主要研究内容如下：1.调研机顶盒技术，分析STB810开发平台的架构和软件开发方式。2.调研流媒体技术及相关协议，包括RTP/RTCP/RTSP/MPEG-2传输流。3.调研流媒体服务器和LIVE555开源库，设计流媒体数据接收模块，实现客户端与服务器的交互。4.设计音视频的解码播放模块，实现TS流的解复用和音视频的解码播放。5.设计人机交互模块，通过红外遥控器实现对交互内容的选择和控制功能。从而实现整个视频点播终端，简单流程如下：图2视频点播终端流程图拟解决关键问题1.由于客户端通过网络接收来自流媒体服务器的数据，网络传输的数据包会存在时延抖动的问题，必然影响到客户端视频播放的质量。-因此如何利用环形缓冲区技术解决网络传输过程中存在的时延抖动问题，是保证客户端视频播放质量的关键。2.在上层应用软件对机顶盒硬件底层进行调用时，不可避免会导致系统资源层的多样性和复杂性问题。-采用中间件技术规范上层应用软件对机顶盒硬件底层资源的调用，从而屏蔽了多样性和复杂性问题。3.消息驱动机制最终的体验是用户本人，只有存在良好的消息机制才能让客户端用户更深切地体验视频点播的便捷。-故如何设计良好的消息机制是实现人机交互的关键。论文的创新之处在原有的设计基础上，对缓冲区技术进行改进，设计一种环形缓冲区来解决网络传输过6程中的时延抖动问题。如下图所示：itemWritePtrReadPtr原缓冲区研究计划2008.03-2008.06调研IPTV机顶盒技术和STB810开发板的软硬件架构2008.07-2008.09调研流媒体技术及相关协议，设计客户端数据接收模块2008.10-2008.12分析机顶盒PNX8550多媒体处理引擎，实现音视频解码播放2009.01-2009.03设计终端的人机交互机制2009.04-2009.05撰写论文三、论文工作基础科研工作湖北省科技攻关项目《光纤到户流媒体接入技术》四、参考文献及出处[1]季伟，葛振斌，何青，陈春明.IPTV关键技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2007：170[2]许永明，谢质文，欧阳春.IPTV技术与应用实践[M].北京：电子工业出版社，2006：206-209[3]胡泽，赵新梅.流媒体技术与应用[M].北京：中国广播电视出版社，2006：75-108[4]卢官明，宗昉.IPTV技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2007：8[5]陈彬.视频点播系统客户端设计及H.264差错隐藏的研究[D].北京：北京邮电大学，2008[6]肖磊，陈卓，郑重等.流媒体技术与应用完全手册[M].(第2版).北京：清华大学出版社,重庆大学出版社,2003,8-9[7]IP机顶盒关键技术及应用.WritePtrReadPtritemitemitemitemitemitemitem环形缓冲区7=432,2007-5-17[8]郭斌.MPEG-2压缩编码技术原理应用[J].电视制播数字化网络化[9]H.SchulzrinneS.Casner,R.Frederick,V.Jacobson.RTP:AtransportProtocolforReal-TimeAplication.[10][11]LIVE555StreamingMedia:[12]高文,吴枫.MPEG-4编码的现状和研究[J].计算机研究与发展,1999,36(6):641-652[13]H.Schulzrinne,A.Rao,andR.Lanphier.RealTimeStreamingProtocol(RTSP).[14]M.Handley,V.Jacobson.SDP:SessionDescriptionProtocol.[15]李岩，容盘祥基于53C4B0嵌入式ucLinux系统原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2005：293[16]Zhangaidongetc.Netmedia:StreamingMultimediaPresentationsinDistributedEnvironments.IEEEMultimedia,2002[17]