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        >重大項目>TVOS

        盛志凡深度解密TVOS2.0

        發表時間: 2016-03-29

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         【原標題】盛志凡深度解密TVOS2.0

        【來 源】媒介雜志【作 者】王薇
        【原 文】http://www.ngb-tvos.cn/appc/appcinfo_forwardAppcInformationIndexForDetail.action?infoindex=187

         

                為期兩天的“第三屆CCBN有線數字電視運營商國際峰會”于2016年3月22日在北京國際會議中心舉行。今日,國家新聞出版廣電總局廣播科學研究院總工程師、TVOS工作組組長盛志凡在會上,向我們詳細講解了中國自主智能電視操作系統TVOS。而《媒介》雜志在3月刊“TVOS撬動電視產業革命”中曾對盛總進行了專訪,以下為采訪全文。

          2015年12月26日,長沙,TVOS2.0正式亮相。從2010年開始研發,到2013年底推出TVOS1.0,再到今天的2.0,我們看到TVOS這一中國自主研發的智能電視操作系統正在一步步走向成熟。TVOS究竟是在什么樣的背景下發展起來的?到底有什么特點呢?跟安卓操作系統有什么不同?從1.0到2.0有什么新變化?它的發展規劃又是什么樣的?帶著一系列的問題,《媒介》雜志專訪了國家新聞出版廣電總局廣播科學研究院總工程師、TVOS工作組組長盛志凡,他向我們詳細講解了TVOS這一中國自主智能電視操作系統的來龍去脈。

         

        TVOS勢在必行

          《媒介》:請問中國自主智能電視操作系統TVOS是在什么背景下開始做的?

          早在2010年底左右,手機智能化引發的整個終端市場的智能化,正在向著電視終端演進,讓我們感覺到電視智能化已是大勢所趨,并且通過智能操作系統在手機智能化過程中所起的關鍵作用,我們意識到在電視終端智能化時代,掌握著操作系統,就意味著掌握了行業的主導權,掌握了內容、安全等方面的入口權,操作系統可以說是智能媒體產業競爭的主引擎,核心驅動力。同時我們還意識到智能電視終端可能需要一款專門的智能操作系統,而不是共用手機所用的智能操作系統,為此,當時就率先提出了智能電視操作系統這個概念,以區別于手機所用的智能操作系統,并在NGB工作組下設立了中間件與智能電視操作系統專題組,開始著手布局智能電視操作系統的研發。

          在手機等移動終端智能化的過程中,蘋果、安卓等已經全面占領了市場。一方面,他們牢牢掌握了移動終端產業發展的主導權,比方說,安卓系統的研發及其所有新版本的演進都是在跟美國芯片廠家深度合作基礎上推出的,從任一版本的安卓系統推出之日起,美國的芯片廠家就做好了大規模生產銷售的準備,并且被谷歌公司視為核心合作伙伴的國外手機終端廠家,也做好了相關準備,而我們的芯片和終端廠家,需要等待安卓操作系統相應版本開源之后,才能開展相關研發和生產準備工作,而這個時間至少在6個月以上,在這個行業,6個月就是一個世紀,這就導致我國相關產業發展永遠處于被動競爭狀態,既無權決定發展方向,又必須只能被動地等待;另一方面,這給我國的信息安全帶來了極大隱患。因此,在電視屏這個終端上,不僅從技術上看需要有專門的電視操作系統,而且安全上來講,國家也要求我們必須要有自己的智能電視操作系統,以保證我們的信息安全可控,改變產業被動發展的局面,

          我們接到這個任務之后,就聯合業界眾多廠家,開始著手研發我國自主的智能電視操作系統,并于2013年底成功推出了TVOS1.0版本,2015年底又推出了2.0版本。

          需要強調的是,我們所要研發的是“智能電視”操作系統,它不同于智能操作系統。一開始業界質疑我們說,安卓操作系統已經很成熟了,通過適配的方式,電視終端也能用,而且大家都在這么做,還有必要做專門針對電視的操作系統嗎?答案是,有!

          我們通過分析認為,電視跟手機具有很大的差異性。首先,電視的安全性要求比手機要高,對電視屏的管理也更加嚴格,因為電視是面向家庭的媒體,在全球范圍內都是如此。第二,電視需要更強大的媒體處理能力。手機的核心功能是通訊,而電視端的核心功能是媒體服務,提供直播、點播等視頻服務。這兩點都是以服務手機為首要任務的安卓操作系統所不具備的,因此我們認為非常有必要開發專門針對電視的操作系統。

          旗幟鮮明的提出來要做“智能電視”操作系統的,全球范圍內來看我們也是第一個。直到2014年,蘋果才推出了針對電視的操作系統“tvOS”,這時業界也才普遍意識到,有必要且有可能做一款專門針對電視的操作系統。這時又有質疑說,蘋果開始做智能電視操作系統了,你們拿什么跟蘋果競爭?我們不這么認為。一是蘋果的tvOS只能用在蘋果終端,二是蘋果做tvOS,恰恰說明了智能電視操作系統這個事情是必要且可行的,能帶動產業對智能電視操作系統的認可度和參與度,而只有更多的人參與競爭,才能促進發展。

          《媒介》:這么看來,研發自主的智能電視操作系統TVOS確實非常有必要,既能保證內容的安全性,滿足媒體融合下的多媒體處理需求,也有助于掌握行業發展的主導權,那么,為什么中國廣電可以做成這件事情呢?

          除了信息安全性、行業主導權這些國家利益層面的考慮之外,中國廣電能完成這個任務,還得益于這樣幾個方面的因素。

          首先是中國有龐大的市場。做操作系統,不僅僅是做好技術就可以的,足夠大的市場規模是最基礎的條件。縱覽全球,能把操作系統做成的,也不過美國、中國、印度、歐盟等少數幾個國家和地區。中國擁有龐大的用戶規模,產業鏈上下游豐富的廠家,完整的生態鏈條,這些都是中國能夠做成操作系統的先決條件。

          其次,中國廣電面臨數字化發展的良好窗口期。自2003年啟動數字電視整體轉換以來,中國廣電已經積累的十多年數字化發展經驗。同時機頂盒終端歷經十年,也到了要更新換代的時候,此時就可以直接更換成TVOS系統的機頂盒,正好給了TVOS一個良好的發展契機。

          第三,離不開廣大廠家和研發人員的熱情參與。在TVOS的工作組里,有來自產業鏈上下游幾十個廠家、超過500人參加,研發人員也熱情很高,在TVOS2.0上線前連續加班了2個多月,而國家并沒有為此投入多少錢,企業都是自帶干糧來干活的。

          拿華為來說,在TVOS的研發上,投入了超過100人的團隊,光人力成本投入就有幾千萬,它看中的就是TVOS作為操作系統在行業主導權、話語權上的戰略地位。

          那么,華為自己做操作系統行不行呢?技術上沒有什么不行的,也不是它沒有錢投入。可問題是,做操作系統不僅是技術和投入問題,更是市場問題,或者大一點說就是生態問題。技術再好,也要落地應用才行。而由某一家企業來做的話,很有可能不夠開放,無法吸引全行業的廣泛參與,也就不太可能形成一個完整的生態系統,由廣電總局來牽頭,就有效避免了這個問題。在TVOS的研發過程中,我們在TVOS工作組內建立了一套有效的開源的共享機制,所有技術在組內都是開源的,組內各廠家廠家之間共享代碼,要知道這里面有很多都是競爭對手,這在以往是不能想象的。另外,有線、衛星、地面加起來,中國廣電有4億戶的用戶規模,如果TVOS做起來了,能夠把目前非標準化的碎片市場變成標準化的規模市場,從而激發巨大市場和產業發展機會,廠家看中的是這樣的發展前景,因此,沒有國家撥款也愿意積極參與,為什么不呢?

          有了這些堅實的條件支撐,中國廣電也就有了做成TVOS這一前所有未的自主智能電視操作系統的可能。

          TVOS總體架構和核心功能特點

          架構特點:自主研發的層次化模塊化架構和可拼接可裁剪的構建機制

          《媒介》:在堅定了要研發自主的智能電視操作系統之后,TVOS的總體架構思路是怎樣的?

          經過對兼容性、擴展性、安全性、市場需求等多個因素的綜合考慮之后,我們確定了層次化、模塊化總體架構,并且實現了可拼接可裁剪的架構構建機制。在最底層的內核部分,我們采用了Linux的開源系統,在這一點上,所有的智能系統都是一樣的,都是在原來操作系統上的擴展,安卓、iOS、TVOS都選擇的Linux系統。

          在內核之上是硬件適配層,HAL(Hardware Abstraction Layer)。HAL的核心作用是把硬件層面的差異盡可能屏蔽掉,使得硬件層面的改變不會影響軟件層面的改變,從而保證了硬件和軟件的兼容性。

          HAL之上是功能豐富的組建層,再上面是應用層,這個應用層支持JAVA和HTML5兩種技術,既可以使用同時支持JAVA和HTML5的雙平臺模式,也可以把JAVA去掉,只用HTML5的單平臺模式,從而構建了一個可拼接可裁剪的建構機制。

          《媒介》:在TVOS系統上,可以看到很多安卓的影子,比如,TVOS里面有一些安卓的模塊,因此有輿論認為,TVOS并沒有太多自主創新,不過是安卓的改進版本,對此您怎么看?

          的確有這種說法,因為TVOS要兼容安卓的應用,就必須要有安卓的功能模塊,要用JAVA,但如果大家一看到有安卓的功能模塊,就說TVOS是安卓,這是個非常錯誤的認識,TVOS是一款自主創新的的智能電視操作系統軟件。

          首先,兩者的內核都是從Linux開源社區拿來的,Linux就不是安卓的。同時,我們運用DTS機制對Linux內核進行了改造,使得操作系統的核心功能與硬件驅動相關的軟件實現了解耦合,使TVOS能夠非常靈便地在不同硬件平臺上移植。

          第二,TVOS構建了自己的完整的系統架構和安全體系,只不過是應用了安卓的技術模塊和接口,使得TVOS可以兼容安卓,同時開發了很多安卓沒有的模塊,尤其是在融合媒體處理方面更是如此。

          第三,TVOS2.0既可以有同時支持JAVA應用和HTML5 Web應用、兼容安卓應用的雙平臺版本,也可以通過可拼接可裁剪的機制,對雙平臺的組件層及其之上的軟件模塊進行拼接裁剪,把JAVA應用框架裁掉,并且把所有安卓相關軟件模塊裁剪的,構建基于Linux+HTML5的單平臺版本,一旦用這樣的單平臺,就跟安卓完全沒有相似之處了。不僅如此,兩個平臺版本的源代碼可以放在同一個TVOS代碼目錄樹下,兩個平臺不同的代碼部分放在各自專有的子目錄之下,其他源代碼按照代碼樹設計放在相應子目錄下,并且可以通過編譯選項的不同,形成TVOS雙平臺或單平臺的執行代碼文件。

          《媒介》:那么,為什么我們要采用可以兼容安卓的雙平臺這一技術架構呢?為什么不直接采用HTML5這一單平臺呢?這樣的話不就不會產生誤會了嗎?

          的確,從技術上來講是完全可以這么做,但這不是個技術問題,而是市場問題,技術能實現不代表市場能實現,是市場戰略決定了技術戰略。

          在技術選型這個問題上,我們內部是經過了激烈的討論的。2014年10月HTML5標準正式出臺,它對視頻的支持能力足夠強,而且它是面向WEB的,更加靈活,跟云端對接也更容易,是技術發展的方向,此時有一種意見就認為,TVOS直接上HTML5就好了,不用JAVA了,這樣也可以徹底擺脫跟安卓的關系了。阿里巴巴曾經一度是這個方案的熱衷者,他們為此還專門去韓國考察,因為韓國就是用HTML5做了一套操作系統web OS。但是阿里考察后發現,韓國的做法可能行不通。為什么這么說呢?因為HTML5的應用生態還沒建立起來,從而導致這個方案在市場推廣時可能會面臨巨大的風險。

          眾所周知,安卓采取的是開放的模式,在它的身邊已經形成了成熟的、龐大的產業和應用生態,無數廠家、開發者在采用安卓的系統和技術。如果我們開發了一套跟安卓完全不一樣的系統的話,也就意味著現有的廠家都無法參與其中,這顯然不符合產業發展的現實。TVOS完全可以借用安卓的生態為我所用,借安卓成熟的生態,建設TVOS自己的生態,把各方資源都融合起來形成合力。所以,經過長達5個多月的討論之后,我們最終確定了用雙平臺的架構。

          在雙平臺的架構中,TVOS出于借用安卓生態來吸引更多參與者的角度出發,兼容了安卓的應用,的確有安卓的影子,這不是因為安卓了不起,而是跟它走的應用開發那些人了不起,我們要把他們吸納進來,為我所用。一旦這些人看到廣電龐大的市場,都來用TVOS,為TVOS寫應用,安卓的模塊也就可以徹底裁減掉了。

          這樣一來,TVOS在雙平臺的結構中,就可以借用安卓的生態,在可管可控的范圍內,發展TVOS的生態,同時培育自己的HTML5單平臺生態,而單平臺發展起來之后,又可以反哺雙平臺,單平臺和雙平臺相互支持,相互發展,比安卓更靈活、更豐富,這一步棋走下來,TVOS就活了。

          所以,TVOS將不是一個版本的概念,而是一個全方位的終端技術體系的概念,既有有線、OTT、IPTV等終端,也有衛星、地面的終端,其中衛星和地面的平臺,由于安卓之前并沒有進入,不用考慮借用它的生態的問題,所以直接上的就是HTML5的單平臺架構方案。

          所以說,TVOS不是安卓,它比安卓考慮的要深遠,更靈活,更廣泛,是我國自主研發的,具有完全自主知識產權的操作系統。

          在這里我還想補充一點的是,那種認為沒有安卓操作系統,電視終端智能化就行不通的觀點需要修正,例如,美國最大的媒體公司也是最大的有線電視網絡公司Comcast,從其開始推進終端智能化的第一天起,就宣布不會采用安卓操作系統,并且為此組織開發了他們自己的智能電視操作系統PDK,現在PDK已在Comcat的智能電視機頂盒上全面部署,而且其他美國有線電視網絡公司也都采用了RDK。

          核心功能特點:高安全性 + 強大的媒體處理能力

          《媒介》:TVOS在功能特點上有什么獨特之處?

          出于TVOS的發展動因考慮,TVOS在研發的時候,考慮的兩個基本功能點就是:第一,安全性,要建構一個更為安全的技術體系、機制、能力;第二,針對廣播電視的全媒體處理能力,這是安卓的弱項,也是我們重點突破的地方。除了安全性和全媒體處理能力之外,TVOS還內置了多種特色功能組件,比如智能家庭服務、家庭網關、智能人機交互、大數據采集等功能模塊,相關的應用開發起來就很容易了。

          《媒介》:那么,首先,TVOS在安全性方面,是如何實現的?能達到一個什么樣的安全級別?

          TVOS具有極高的安全性,最核心的因素是它的安全機制是跟硬件捆綁的,是基于硬件層面的安全,而不是軟件層面的安全,這個理念從1.0時就是這么考慮的。

          我們知道,軟件層面做的安全防護再多,都很容易被破解,而軟件跟硬件捆綁之后,就基本上不可能破解了。TVOS要求在所用硬件芯片里面包含安全芯片,使得TVOS可以通過安裝可信機制把TVOS軟件綁定在硬件上,使得操作系統跟硬件對應,當用戶下載應用、更新軟件的時候,安全機制就會一層層的進行校驗,只有跟硬件對應的上的才能被下載和更新,這就可以從根本上防刷機、防破解,做到安全阻斷。

          TVOS1.0版本的價值在于,搭建了一個基于硬件層面的安全架構,提供了高安全級別的能力,同時,兼顧了產業發展和當前需求之間的平衡,只把最基本的需求做進去了,為未來需求擴展也留足了空間。

          TVOS2.0完全繼承了TVOS1.0的安全架構,同時它擴展了基于硬件的可信安全執行環境,也就是TEE(Trusted Execution Environment),這是2.0的一大創新所在。同時,在TEE的基礎上,針對DCAS業務保護、ChinaDRM內容保護和在線電子支付等,建立了統一協同的安全處理手段。

          很有意思的是,最近我們在跟好萊塢的外方交流中發現,TVOS采用基于硬件層面的安全保護,這與好萊塢、奈非等公司對內容安全的要求不謀而合。他們對內容安全的要求都非常高,管理非常嚴格。好萊塢對于4K電視終端就強制要求有基于硬件安全運行環境的安全保障機制,就是我們剛才提到的基于硬件的安全加上TEE,不滿足這個要求的,將不予以供片。我們很高興地看到,TVOS的安全架構符合這種發展要求,也正是因為這樣好萊塢等國外內容提供商也非常愿意跟TVOS合作,支持基于TVOS的智能電視終端。

          《媒介》:在媒體處理能力方面,TVOS又有哪些優勢呢?

          面向融合業務的全媒體處理能力是TVOS的強項。

          眾所周知,安卓系統針對的是手機,核心功能是通訊,所以它的媒體處理能力是比較弱的。而TVOS是專門針對智能電視的操作系統,所以,實現電視的功能是首要任務。在TVOS1.0中,主要是把直播功能做進去了,體現了電視的核心功能。到了TVOS2.0,基于當前和未來的融合媒體形態,突破了對直播、點播、互聯網電視和跨屏互動等各種形態和格式的媒體進行統一協同處理的關鍵技術,構建了強大的全媒體協同處理機制。

          在TVOS2.0中,各種融合媒體業務都采用相同的媒體處理機制和同一全媒體處理引擎處理,基于零拷貝的直播播放技術和安全視頻路徑技術,可以確保4k安全流暢的播放。這是迄今為止國外也沒有實現的,是一個很大的創新突破。

          在這一點上,安卓系統也沒有實現。在安卓里,沒有直播的處理能力,點播、跨屏等又都是分開的,而TVOS則是統一協同的全媒體處理框架,處理媒體業務非常高效。舉個小例子就可以很清楚的看到TVOS比安卓強的地方了。一般來說,廣電機頂盒要求換臺時間在2秒以內,用安卓系統來開發智能機頂盒,達到這個要求很費勁,而TVOS輕而易舉就可以突破這個要求,達到300毫秒、200毫秒,看視頻的體驗大大提升。

          TVOS的進展及發展規劃

          《媒介》:從2010年TVOS開始研發,到2013年底推出TVOS1.0,再到2015年底推出TVOS2.0,一路走來,TVOS的研發采取了一種什么樣的機制?當前發展狀態如何?

          TVOS絕不是廣電系統自己的事情,從一開始研發走的就是合作、開放、共贏的路子,得到了大量企業的認可。

          我們成立了TVOS工作組,建立了產學研用聯合攻關的機制,幾十家公司和機構參與其中,這里面有華為、阿里巴巴、中興、樂視、騰訊、上海聯彤、深圳茁壯等一流IT或軟件企業,也有海思、Mstar、兆芯、Broadcom、Realtec、Amlogic等國內外一流智能電視芯片生產企業,還有創維、海信、TCL、長虹、九洲、同洲等國內一流機頂盒、電視機生產企業,更有東方有線、江蘇有線、湖南有線、陜西有線、山東有線、北方聯合、中國互聯網電視和CIBN等廣電運營商,大家在組內以組內開源的方式協同開發,共同出人出物出錢,一起打造了TVOS2.0。

          比方說,TVOS2.0就是在TVOS1.0與華為MediaOS和阿里巴巴YunOS融合基礎上的技術演進,它充分吸納了三個操作系統的優點和相應代碼。而TVOS1.0的主要開發者又有中興、上海聯彤、創維、長虹、中科院聲學所、信工所、軟件所、計算所等單位。再比方說,TVOS2.0的500多人參研團隊的管理協同、任務指派跟進、文檔和代碼共享、問題追蹤等是非常復雜的,為此,我們采用了各大公司的通用做法,構建了一個在線管理平臺,而這個平臺軟件就是創維貢獻的,如果要到市場上去買的話,需要幾百萬元,再有運行這個管理平臺軟件需要有服務器,這個是阿里巴巴貢獻的云服務器,代碼編譯不能用云服務器,創維就貢獻了能力超大的編譯服務器,而代碼開發需要開發板,海思就為每個承擔任務的TVOS成員單位免費提供開發板,并且提供免費技術培訓和技術支持。這樣的事例數不勝數,充分說明TVOS2.0是60多家TVOS成員單位通力合作共同打造的成功結晶,是由所有參與TVOS2.0研發的同志們的智慧、辛勞、汗水澆鑄而成。它是在中央、新聞出版廣電總局、工信部、科技部領導的大力支持下成長、發展,但卻不是行政命令的結果,而是體現了廣電行業和產業界各方的集體意愿、追求和智慧。

          目前,TVOS1.0智能電視終端的用戶已超百萬,基于TVOS2.0的穩定、可商用的終端產品已經推出,2016年,TVOS2.0的首要任務就是推動落地,實現規模應用。TVOS工作組計劃將與廣電智能終端產業聯盟密切配合推動TVOS2.0在全國各有線電視網絡的規模應用,包括有線與互聯網電視雙模機頂盒規模應用。同時,也將會在直播衛星終端實現規模應用。此外,還將積極推動TVOS2.0在IPTV智能終端上的應用。

          《媒介》:下一階段,TVOS有哪些發展重點呢?

          我們在不斷完善TVOS2.0雙平臺版本的同時,開發和完善基于Linux+HTML5的單平臺版本,并推出基于單平臺的TVOS2.0直播衛星版本,推動TVOS2.0在直播衛星和地面數字電視中的應用。在此基礎上,將積極研發TVOS3.0版本,推動TVOS技術演進發展。同時,還將構建完善的TVOS開源社區,把TVOS2.0通過開源社區對全社會免費開源,為全行業提供更高效的開發環境。

          與此同時,還將積極推動和強化TVOS以及智能電視終端的入網管理,完善入網認證測試。依據國務院412號令《國務院對確需保留的行政審批項目設定行政許可的決定》中的“廣播電視設備器材入網認定”行政許可,2014年6月,廣電總局發出推進TVOS 1.0規模應用的通知,對智能電視操作系統軟件實施廣播電視入網認定,并要求智能電視終端只有安裝了獲得入網認定的智能電視操作系統TVOS才能接入廣播電視網。今后只有符合TVOS標準的終端,才能獲得入網許可。為此,我們將完善認證測試工作,進一步完善TVOS2.0的入網認證測試標準和流程,推動行業有序發展。

         


         

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