专利名称：网络电视智能电子节目导航系统与方法
技术领域：
本发明涉及交互式网络电视电子节目导航技术，特别是涉及智能电子节目导航技术。
背景技术：
随着计算机通信技术的发展、宽带业务的增加、服务的表现形式的多样化、细节化的分工与协作，为数字电视带来了革命性的发展前景。与模拟电视相比，数字电视的一大特点就是在同样的频带上能够传送大量的节目。但如何使观众在大量的节目中方便迅速地搜索节目和了解节目信息，就成为不可缺少的重要环节，而实现这一目的的工具就是智能电子节目导航系统(EPG)。
智能电子节目导航系统在美、欧等数字电视发展较早的国家已得到了广泛的应用，成为数字电视的基本业务之一。据统计，在数字电视的各类业务中，智能电子节目导航系统的点击率最高，并逐渐成为数字电视中一个发展迅速的行业，出现了如美国TV Guide等一批专业的智能电子节目导航系统开发的制作公司。实际上，智能电子节目导航系统已成为数字电视的重要标志，是观众进入数字电视的门户。
电子节目导航系统是用户和外界交互的桥梁，用户发出的服务请求经机顶盒中的智能电子节目导航系统用户端发送，并接收中心系统的控制信息和经过压缩的节目信息，然后对这些MPEG(运动图像专家组编码方式)传输流解码并送至用户的电视机。要完成智能电子节目导航系统导游，机顶盒必须首先接收电子菜单并把它显示在用户的终端上。该电子菜单显示了当天中心系统提供的各种节目，节目按服务类型来组织编排(各服务类型下可以有子服务类型)，这样的组织编排更有利于对用户进行导游。电子菜单生成后经压缩成为MPEG传输流，然后通过CATV(有线电视)等通用信道进行广播(电子菜单最终压缩成MPEG传输流是为了适合于在网络中传输)。
电子菜单的设计涉及到两个方面①节目是按服务类型来组织编排的，各服务类型下又有子服务类型，形成了菜单的树型结构，树的最末端才是节目。要能正确地对用户进行导游，必须能按用户的请求进行菜单页面的跳转。②树的每一项的显示信息必须正确，尤其是节目的显示名称和节目的实际名称要一致。另外，还有字体及其颜色等外观特性。由此可见，电子菜单可分为两部分，菜单跳转表的生成和菜单页面及外观特性的设置。以下是传统的智能电子节目导航系统设计方案。
方案一选用MPEG格式的文件序列来保存。用MPEG帧序列表示具有随时更换底图或插播广告的优点，但也存在许多不足之处，例如，采用这种方案，菜单的数据量比较大，在通用信道上传输时，如果服务器以固定速率发送菜单信息，菜单的接收时间比较长，菜单之间的切换就变慢。当然也可以用增加通用信道的数量来解决这个问题，但这样就降低了信道的利用率。
方案二用位图(bmp)格式来保存电子菜单。即在菜单的每一页、每一项分别叠加各自的底图，在每一菜单项的底图上嵌入相应菜单项的文字信息，按菜单的页号、项号保存菜单。用位图格式的方法表示菜单可以大幅度压缩位图至很小的数据量，当服务器以固定速率发送菜单信息时，菜单的接收时间短，菜单之间的切换延迟时间也相对较短，在改善了性能的同时又提高了信道的利用率，这是MPEG帧序列格式所不具有的。但美中不足的是，采用位图格式时，菜单底图要么没有，要么就只能放在机顶盒内，不能随时更新，插播广告不方便。菜单页面用MPEG帧序列和位图格式表示各有利弊。EPG(智能电子节目导航系统)是处在系统和用户交互的最前端，在能正确完成电子节目导游的同时，响应速度也是一个很重要的因素。为了有更快的响应速度，可以采用第3种方案—汉字内码。
方案三采用汉字内码来实现。在STB(机顶盒)中预置一个常用汉字的小字库。STB在收到菜单的链表文件和菜单信息后，根据这些信息和预置的小字库，自动生成导游菜单。采用这种方案制作菜单，数据量更小。例如，24点阵的1000个汉字，只有72K，300个汉字只有21K，100个汉字仅仅只有7K。而在100个汉字的情况下，采用bmp格式，数据量就有32K之多，采用MPEG格式则更多。由此可见，采用内码方式生成菜单时会大大缩短接收菜单的时间，显然也将大幅度提高菜单切换的响应速度。但另一方面，由于STB中预置的小字库只包含部分常用的汉字，虽然菜单本身的汉字量不大，但必然还存在某些小字库中没有包含的不常用汉字出现在菜单中的可能性。这种情况就会造成汉字内码产生误码，从而导致菜单不能正确显示这些汉字。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种智能电子节目导航系统及实现方法。
本发明提供一种网络电视智能电子节目导航系统，包括IP机顶盒，用于发送节目请求和接收节目内容；多台电子节目导航服务器，用于验证用户身份、节目授权和请求流媒体服务器的路由；认证、鉴权、计费服务器，用于对IP机顶盒进行验证、鉴权和计费；平台数据服务器，用于存储用户的基本信息；流媒体服务器，用于向IP机顶盒提供各种直播节目；WEB服务器，用于提供向IP机顶盒各种点播节目；其中IP机顶盒、该电子节目导航服务器、该认证、鉴权、计费服务器、该流媒体服务器和该WEB服务器通过网络互联，该平台数据服务器与该电子节目导航服务器、该流媒体服务器和该WEB服务器连接。
所述电子节目导航服务器包括网络服务模块以及与该网络服务模块分别连接的接入认证服务模块、中心路由服务模块、直播授权服务模块和数据管理服务模块，该接入认证服务模块用于验证用户身份是否合法，确定用户身份；该直播授权服务模块用于对用户要观看的节目进行授权，以便用户可以正常观看节目；该网络服务模块用于对其他各个模块提供网络基础服务；该数据管理服务模块提供数据管理功能。
本发明还提供一种网络电视智能电子节目导航方法，包括以下步骤a)IP机顶盒向认证、鉴权、计费服务器发送身份认证请求信息，认证、鉴权、计费服务器返回身份认证响应信息；b)IP机顶盒向认证、鉴权、计费服务器发送授权请求信息，认证、鉴权、计费服务器返回授权响应信息给IP机顶盒；c)IP机顶盒发送节目请求信息；d)进行节目请求的授权认证，并发回节目请求的授权响应；
e)判定请求的节目是直播节目或点播节目；f)将直播节目请求信息发送给流媒体服务器，获取播放节目的流媒体服务器的播放地址和直播节目内容；g)将点播节目请求信息发给相应的WEB服务器，该WEB服务器确认可以提供服务后，提供请求的节目内容。
其中步骤c)-f)可以重复进行。
本发明的方法还包括步骤通过浏览节目预告确定用户想要观看的节目，设置节目提示，在确定的节目开始前的预定时间提示用户观看。
通过本发明的系统和方法可以实现网络电视系统中的基于用户/服务端模式的智能电子节目导航系统。该智能电子节目导航系统解决了传统智能电子节目导航系统菜单传输数据慢、菜单切换慢、效率低等问题，实现菜单节目单的自动更新，使用热键事先设置用户喜爱的频道、想要观看的节目、设置节目提示、锁定频道和播放节目的顺序，直接使用热键激活喜爱的频道。
图1是交互式网络电视系统逻辑网络结构示意图。
图2是智能电子节目导航系统服务器内部模块组成示意图。
图3是IP-STB的结构示意图。
图4是交互式网络电视系统交互过程示意图。
具体实施例方式
图1表示交互式网络电视系统逻辑网络结构示意图。因特网或WAN/LAN互联多台EPG服务器、IP-STB、AAA(认证、鉴权、计费)服务器、流媒体服务器、WEB服务器和平台数据库服务器，该平台数据库服务器也与该EPG服务器、该流媒体服务器及该WEB服务器连接。AAA服务器是双台热备份的。AAA服务器连接该流媒体服务器和计费数据库。IP机顶盒用于发送节目请求和接收节目内容。多台电子节目导航服务器用于验证用户身份、节目授权和请求流媒体服务器的路由。认证、鉴权、计费服务器用于对IP机顶盒进行验证、鉴权，验证用户身份的合法性，并授予具有合法身份的用户访问相应服务的权限，以控制用户对不同服务的访问权限，并实时处理来自流媒体服务器的用户计费信息，对各种应用进行统一集中的计费。平台数据服务器用于存储用户的基本信息，例如用户名、状态。
流媒体服务器用于提供各种直播节目，例如各个电视频道的节目。WEB服务器用于提供由服务提供商提供的各种节目信息，例如影片，交通、天气预报，各种业务查询、交费等。，IP-STB首先访问AAA服务器，经认证、授权后，获得该用户类型、EPG服务器地址、端口以及EPG节目单更新标志。用户访问EPG服务器获得最新EPG节目单，当用户通过IP-STB操作EPG服务器选择播放节目的时候，IP-STB访问EPG服务器，再由AAA授权，EPG服务器再请求流媒体服务器的路由，然后返回播放地址给IP-STB进行播放。IP-STB向流媒体服务器请求媒体播放的时候，由流媒体服务器记录用户的播放请求，交由AAA服务器对用户点播进行记费操作，并和IP-STB用户端建立播放通道进行播放。IP-STB的用户端通过身份认证以后，一次性下载用户的配置信息以及运营商提供的节目信息到用户端，用户的操作就在本地进行，提高了用户端的运行效率，只在请求授权和维护心跳包的时候连接服务器，减轻了EPG服务器负载的负担。传统的HTTP模拟用户导航，每次刷新就交互一次，而实际上节目信息更新并不是非常频繁的。EPG服务器定时更新EPG数据信息并驻留在内存中，保证用户读取信息的效率和得到服务提供商提供的最新节目信息。
图2是智能电子节目导航系统服务器内部模块组成示意图。该EPG服务器内部模块包括网络服务模块以及与该网络服务模块分别连接的接入认证服务模块、中心路由服务模块、直播授权服务模块和数据管理服务模块。该接入认证服务模块用于验证用户身份是否合法，确定用户身份。该直播授权服务模块用于对用户要观看的节目进行授权，以便用户可以正常观看节目。该网络服务模块用于对其他各个模块提供网络基础服务。在交互式网络电视系统中，由于网络同时在线的用户数量大等原因，需要设置多台能播放节目的流媒体服务器，该中心路由服务模块根据路由策略、算法以及流媒体服务器状态、网络状态能高效快速从这些流媒体服务器中找出各项性能指标都最好的一台流媒体服务器为一个用户播放节目。该数据管理服务模块提供数据管理功能。
图3是IP-STB结构示意图。IP-STB结构由设置在主板上的中央处理器、智能电子节目导航控制器、电子硬盘存储器、通过串行口与IP-STB的主板连接的读卡器和通过红外线接口控制IP-STB的遥控器组成。用户可以通过在读卡器插拔卡，登录和退出当前系统。中央处理器是由逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成，在逻辑运算和控制单元中包括一些寄存器，这些寄存器用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存，其核心部分是一片微处理器的芯片，用来执行程序指令，完成各种运算和控制功能。智能电子节目导航控制器相当于智能电子节目导航系统的客户端，包括节目导航控制模块、节目提醒模块、喜爱频道设置模块、家长控制模块。智能电子节目导航控制器接收智能电子节目导航系统发送的XML数据包存储在电子硬盘存储器，智能电子节目导航控制器拆分存储在电子硬盘存储器XML数据包并作相应处理，并在IP-STB终端上表现出智能电子节目导航控制器的指令处理结果。电子硬盘存储器用于存储XML数据包文件。
下面结合图2、3、4具体叙述交互式网络电视直播和点播的认证交互过程。
图4是交互式网络电视系统交互过程示意图。AAA服务器与EPG服务器之间、IP-STB与EPG服务器之间及AAA服务器与媒体服务器或WEB服务器之间的交互过程如下IP-STB开机后，首先向AAA服务器发送身份认证请求，当通过认证后，AAA服务器返回身份认证响应。接着IP-STB向AAA服务器发送授权请求，AAA服务器返回授权响应信息给IP-STB，该响应信息包括用户类型、EPGIP、EPGPORT、菜单更新标志。菜单更新标志为1表示“有更新”，菜单更新标志为0表示“无更新”。当菜单更新标志为1时，用户向EPG服务器发送“更新节目单请求”。EPG服务器的接入认证服务模块验证用户的身份合法后，按照处理过程通过网络服务模块和数据管理服务模块将EPG菜单信息、EPG最后更新时间以XML文件格式返回给IP-STB，实现了菜单节目单更新。这里EPG频道菜单从服务端发送到用户端IP-STB并通过智能电子节目导航控制器存储在IP-STB用户端的电子硬盘存储器。
当用户通过IP-STB发送节目请求给EPG服务器时，依据存储在EPG服务器的电子硬盘存储器的XML文件中的节目参数判定该节目是直播节目还是点播节目。
当判定此节目是直播节目时，EPG服务器这里作为透明网关通过网络服务模块将该节目请求直接发送到AAA服务器，AAA服务器对该IP-STB进行授权请求认证合法后，发回授权请求响应给EPG服务器。EPG服务器将直播节目请求发送给流媒体服务器，EPG服务器从直播授权服务模块和中心路由服务模块获取视频播放服务器流媒体播放地址返回给IP-STB，IP-STB获得直播节目内容，因此，用户可以使用电视机观看该直播节目。当用户需要连续地或在预定的时间观看多个直播节目时，他可以重复发送直播节目请求并进行设置，可以一次选择自己希望观看的多个直播节目。
当判定此节目是点播节目时，在经过了AAA服务器对EPG服务器授权请求响应之后，EPG服务器将“点播节目请求”的业务请求信息发给相应的WEB服务器，WEB服务器收到请求后将请求信息发给AAA服务器进行授权认证，AAA服务器进行认证授权，然后将认证授权结果返回给WEB服务器；WEB服务器确认可以向用户提供服务后，向WEB服务器发起服务请求；WEB服务器返回节目内容给IP-STB。这时用户可以使用电视机观看该点播节目。
对于直播频道的直播节目可以设置定时提醒功能。用户可以通过浏览节目预告，确定自己想要观看的节目，设置节目提示，IP-STB在用户定义好的节目开始的前的预定时间，例如10分钟，提示用户他要观看的某个频道的某个节目要开始了。IP-STB通过智能电子节目导航终端控制器预定已有节目单中直播频道中未播出的节目，将预定的直播节目播出时间保存在智能电子节目导航终端控制器中，智能电子节目导航终端控制器定期与该节目播放时间进行比较，该时间差少于一个预定的时间值时，智能电子节目导航系统提示用户是否切换到预定节目的直播频道。如果选择“是”，则系统通过直播方式从流媒体服务器获取直播节目，此时电视机界面切换到此直播频道；如果选择“否”，则智能电子节目导航系统在智能电子节目导航终端控制器中的XML文件列表里删除此直播节目预定记录，电视机上的提示界面自动消失，播放内容仍停留在原播放的节目或网页。上述过程也可通过提示框、屏幕字幕方式或者声音等多种方式提醒用户。
IP-STB与EPG服务器之间的交互主要实现三个信息交互菜单授权、直播授权、维护心跳。每次交互的信息量大，持续时间短，IP-STB与EPG服务器之间通过短连接来传递这三个信息，节省了系统维护长连接所要耗费的资源，提高了EPG服务器端的并发吞吐量。
STB与EPG服务器之间定时的维护心跳，心跳包附带EPG信息更新标志发送给EPG服务器端，服务器端根据EPG信息更新标志判断是否更新EPG信息，回送用户端IP-STB最新的EPG菜单信息，同时用户端IP-STB在将EPG信息在本地保存，以免信息丢失，保证数据最新而且一致。
所有的交互都是通过SOCKET(网络消息)套接字通信，摈弃了传统的采用HTTP(超文本传输协议)模拟用户导航，提高了信息的传输效率。
根据本发明的智能电子节目导航系统，还为用户端提供以下功能1.用户自定义喜爱频道的功能。用户可以根据自己的喜好，在IP-STB端直接定义自己喜欢的频道，用户喜爱的频道的设置等信息事先存储在IP-STB电子硬盘存储器中的XML文件中，当增加一个喜爱的频道时，则在对应的XML文件中增加一条记录。当用户开机时，可以直接使用热键激活喜爱的频道。
2.开机播放上次播放频道。用户每次开机，经过身份认证以后，EPG用户程序会自动保留信息并自动播放上次关机时用户播放的频道。
3.定义锁定频道。家长可以设置锁定频道，通过设置的密码来决定儿童可以选择和观看的节目，避免儿童接触不适合自己的节目和信息。家长设置的锁定频道的信息也存储在IP-STB电子硬盘存储器中的XML文件中。
4.自定义播放顺序。当用户希望连续观看多个节目时，可以利用遥控器上数字热键自定义对应的播放频道的节目和自定义播放节目的顺序。当用户自定义了播放顺序的时候，用户不用呼出EPG的主菜单，可直接用数字热键切换到自己定义的喜爱频道，使用户能在大量的频道信息之间快捷的定位到自己喜欢的频道。
5.快速浏览。EPG是一个迅速而易于使用的导航工具，通过导航功能用户可以浏览内容提供商提供的所有节目信息。用户可以通过浏览节目预告，确定自己想要观看的节目。因为应用固化在IP-STB里面的应用程序，提高了对用户的响应速度。用户还可以通过EPG选择不同的服务分类，从而快速的定位到具体的服务提供商门户，浏览或者播放节目。
根据本发明，EPG服务器通过缓冲池、线程池技术，大大提高了系统的并发处理能力，可以胜任实时大容量数据处理任务。EPG服务器RADIUS扩展协议采用和容错功能增加了系统的安全性和可靠性。EPG服务器提供详细的运行日志，易于排除故障，增加了系统的可维护性。EPG服务器具有较高的实时性、稳定性、可靠性、可扩展性、可维护性、安全性，是流媒体内容服务运营商的良好选择。EPG服务器可以根据用户的具体业务需求开发用户定制的功能模块和接口。
本发明通过实施例结合附图进行了叙述，但是这些实施例是说明性的，而不是限定性的。本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种变形、替换。例如本发明的EPG服务器的一些功能可以利用软件来实现。本发明的保护范围是由权利要求书限定的。
权利要求
1.一种网络电视智能电子节目导航系统，包括IP机顶盒，用于发送节目请求和接收节目内容；多台电子节目导航服务器，用于验证用户身份、节目授权和请求流媒体服务器的路由；认证、鉴权、计费服务器，用于对IP机顶盒进行验证、鉴权和计费；平台数据服务器，用于存储用户的基本信息；流媒体服务器，用于向IP机顶盒提供各种直播节目；WEB服务器，用于提供向IP机顶盒各种点播节目；其中IP机顶盒、该电子节目导航服务器、该认证、鉴权、计费服务器、该流媒体服务器和该WEB服务器通过网络互联，该平台数据服务器与该电子节目导航服务器、该流媒体服务器和该WEB服务器连接。
2.根据权利要求1的网络电视智能电子节目导航系统，其特征在于所述电子节目导航服务器包括网络服务模块以及与该网络服务模块分别连接的接入认证服务模块、中心路由服务模块、直播授权服务模块和数据管理服务模块，该接入认证服务模块用于验证用户身份是否合法，确定用户身份；该直播授权服务模块用于对用户要观看的节目进行授权，以便用户可以正常观看节目；该网络服务模块用于对其他各个模块提供网络基础服务；该数据管理服务模块提供数据管理功能。
3.根据权利要求1的网络电视智能电子节目导航系统，其特征在于所述IP机顶盒包括中央处理器，用于执行程序指令并完成各种运算和控制；智能电子节目导航控制器，用于接收智能电子节目导航系统发送的XML数据包并存储在电子硬盘存储器；电子硬盘存储器；遥控器；读卡器。
4.一种网络电视智能电子节目导航方法，包括以下步骤a)IP机顶盒向认证、鉴权、计费服务器发送身份认证请求信息，认证、鉴权、计费服务器返回身份认证响应信息；b)IP机顶盒向认证、鉴权、计费服务器发送授权请求信息，认证、鉴权、计费服务器返回授权响应信息给IP机顶盒；c)IP机顶盒发送节目请求信息；d)进行节目请求的授权认证，并发回节目请求的授权响应；e)判定请求的节目是直播节目或点播节目；f)将直播节目请求信息发送给流媒体服务器，获取播放节目的流媒体服务器的播放地址和直播节目内容；g)将点播节目请求信息发给相应的WEB服务器，该WEB服务器确认可以提供服务后，提供请求的节目内容。
5.根据权利要求4的方法，其中步骤c)-f)可以重复进行。
6.根据权利要求4或5的方法，还包括步骤通过浏览节目预告确定用户想要观看的节目，设置节目提示，在确定的节目开始前的预定时间提示用户观看。
7.根据权利要求4或5的方法，还包括步骤使用热键事先设置用户喜爱的频道、设置锁定频道来限制儿童可以选择观看的节目和定义播放节目的顺序，直接使用热键激活喜爱的频道。
8.根据权利要求4的方法，其中步骤a)还包括自动菜单节目单更新的步骤。
全文摘要
本发明提供一种网络电视智能电子节目导航系统，包括IP机顶盒，多台电子节目导航服务器，认证、鉴权、计费服务器，平台数据服务器，流媒体服务器，WEB服务器，其中IP机顶盒、该电子节目导航服务器、该认证、鉴权、计费服务器、该流媒体服务器和该WEB服务器通过网络互联，该平台数据服务器与该电子节目导航服务器、该流媒体服务器和该WEB服务器连接。本智能电子节目导航系统解决了菜单传输数据慢、菜单切换慢、效率低等问题，实现菜单节目单的自动更新，使用热键事先设置用户喜爱的频道、想要观看的节目、设置节目提示、锁定频道和播放节目的顺序，直接使用热键激活喜爱的频道。
文档编号H04N7/16GK101039410SQ200610046060
公开日2007年9月19日 申请日期2006年3月16日 优先权日2006年3月16日
发明者张晓刚, 郑杰 申请人:沈阳鼎通科技有限公司