盛志凡深度解密TVOS2.0

发表时间:2016-03-29

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 【原标题】盛志凡深度解密TVOS2.0

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

 

        为期两天的“第三届CCBN有线数字电视运营商国际峰会”于2016年3月22日在北京国际会议中心举行。今日,国家新闻出版广电总局广播科学研究院总工程师、TVOS工作组组长盛志凡在会上,向我们详细讲解了中国自主智能电视操作系统TVOS。而《媒介》杂志在3月刊“TVOS撬动电视产业革命”中曾对盛总进行了专访,以下为采访全文。

  2015年12月26日,长沙,TVOS2.0正式亮相。从2010年开始研发,到2013年底推出TVOS1.0,再到今天的2.0,我们看到TVOS这一中国自主研发的智能电视操作系统正在一步步走向成熟。TVOS究竟是在什么样的背景下发展起来的?到底有什么特点呢?跟安卓操作系统有什么不同?从1.0到2.0有什么新变化?它的发展规划又是什么样的?带着一系列的问题,《媒介》杂志专访了国家新闻出版广电总局广播科学研究院总工程师、TVOS工作组组长盛志凡,他向我们详细讲解了TVOS这一中国自主智能电视操作系统的来龙去脉。

 

TVOS势在必行

  《媒介》:请问中国自主智能电视操作系统TVOS是在什么背景下开始做的?

  早在2010年底左右,手机智能化引发的整个终端市场的智能化,正在向着电视终端演进,让我们感觉到电视智能化已是大势所趋,并且通过智能操作系统在手机智能化过程中所起的关键作用,我们意识到在电视终端智能化时代,掌握着操作系统,就意味着掌握了行业的主导权,掌握了内容、安全等方面的入口权,操作系统可以说是智能媒体产业竞争的主引擎,核心驱动力。同时我们还意识到智能电视终端可能需要一款专门的智能操作系统,而不是共用手机所用的智能操作系统,为此,当时就率先提出了智能电视操作系统这个概念,以区别于手机所用的智能操作系统,并在NGB工作组下设立了中间件与智能电视操作系统专题组,开始着手布局智能电视操作系统的研发。

  在手机等移动终端智能化的过程中,苹果、安卓等已经全面占领了市场。一方面,他们牢牢掌握了移动终端产业发展的主导权,比方说,安卓系统的研发及其所有新版本的演进都是在跟美国芯片厂家深度合作基础上推出的,从任一版本的安卓系统推出之日起,美国的芯片厂家就做好了大规模生产销售的准备,并且被谷歌公司视为核心合作伙伴的国外手机终端厂家,也做好了相关准备,而我们的芯片和终端厂家,需要等待安卓操作系统相应版本开源之后,才能开展相关研发和生产准备工作,而这个时间至少在6个月以上,在这个行业,6个月就是一个世纪,这就导致我国相关产业发展永远处于被动竞争状态,既无权决定发展方向,又必须只能被动地等待;另一方面,这给我国的信息安全带来了极大隐患。因此,在电视屏这个终端上,不仅从技术上看需要有专门的电视操作系统,而且安全上来讲,国家也要求我们必须要有自己的智能电视操作系统,以保证我们的信息安全可控,改变产业被动发展的局面,

  我们接到这个任务之后,就联合业界众多厂家,开始着手研发我国自主的智能电视操作系统,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。

  需要强调的是,我们所要研发的是“智能电视”操作系统,它不同于智能操作系统。一开始业界质疑我们说,安卓操作系统已经很成熟了,通过适配的方式,电视终端也能用,而且大家都在这么做,还有必要做专门针对电视的操作系统吗?答案是,有!

  我们通过分析认为,电视跟手机具有很大的差异性。首先,电视的安全性要求比手机要高,对电视屏的管理也更加严格,因为电视是面向家庭的媒体,在全球范围内都是如此。第二,电视需要更强大的媒体处理能力。手机的核心功能是通讯,而电视端的核心功能是媒体服务,提供直播、点播等视频服务。这两点都是以服务手机为首要任务的安卓操作系统所不具备的,因此我们认为非常有必要开发专门针对电视的操作系统。

  旗帜鲜明的提出来要做“智能电视”操作系统的,全球范围内来看我们也是第一个。直到2014年,苹果才推出了针对电视的操作系统“tvOS”,这时业界也才普遍意识到,有必要且有可能做一款专门针对电视的操作系统。这时又有质疑说,苹果开始做智能电视操作系统了,你们拿什么跟苹果竞争?我们不这么认为。一是苹果的tvOS只能用在苹果终端,二是苹果做tvOS,恰恰说明了智能电视操作系统这个事情是必要且可行的,能带动产业对智能电视操作系统的认可度和参与度,而只有更多的人参与竞争,才能促进发展。

  《媒介》:这么看来,研发自主的智能电视操作系统TVOS确实非常有必要,既能保证内容的安全性,满足媒体融合下的多媒体处理需求,也有助于掌握行业发展的主导权,那么,为什么中国广电可以做成这件事情呢?

  除了信息安全性、行业主导权这些国家利益层面的考虑之外,中国广电能完成这个任务,还得益于这样几个方面的因素。

  首先是中国有庞大的市场。做操作系统,不仅仅是做好技术就可以的,足够大的市场规模是最基础的条件。纵览全球,能把操作系统做成的,也不过美国、中国、印度、欧盟等少数几个国家和地区。中国拥有庞大的用户规模,产业链上下游丰富的厂家,完整的生态链条,这些都是中国能够做成操作系统的先决条件。

  其次,中国广电面临数字化发展的良好窗口期。自2003年启动数字电视整体转换以来,中国广电已经积累的十多年数字化发展经验。同时机顶盒终端历经十年,也到了要更新换代的时候,此时就可以直接更换成TVOS系统的机顶盒,正好给了TVOS一个良好的发展契机。

  第三,离不开广大厂家和研发人员的热情参与。在TVOS的工作组里,有来自产业链上下游几十个厂家、超过500人参加,研发人员也热情很高,在TVOS2.0上线前连续加班了2个多月,而国家并没有为此投入多少钱,企业都是自带干粮来干活的。

  拿华为来说,在TVOS的研发上,投入了超过100人的团队,光人力成本投入就有几千万,它看中的就是TVOS作为操作系统在行业主导权、话语权上的战略地位。

  那么,华为自己做操作系统行不行呢?技术上没有什么不行的,也不是它没有钱投入。可问题是,做操作系统不仅是技术和投入问题,更是市场问题,或者大一点说就是生态问题。技术再好,也要落地应用才行。而由某一家企业来做的话,很有可能不够开放,无法吸引全行业的广泛参与,也就不太可能形成一个完整的生态系统,由广电总局来牵头,就有效避免了这个问题。在TVOS的研发过程中,我们在TVOS工作组内建立了一套有效的开源的共享机制,所有技术在组内都是开源的,组内各厂家厂家之间共享代码,要知道这里面有很多都是竞争对手,这在以往是不能想象的。另外,有线、卫星、地面加起来,中国广电有4亿户的用户规模,如果TVOS做起来了,能够把目前非标准化的碎片市场变成标准化的规模市场,从而激发巨大市场和产业发展机会,厂家看中的是这样的发展前景,因此,没有国家拨款也愿意积极参与,为什么不呢?

  有了这些坚实的条件支撑,中国广电也就有了做成TVOS这一前所有未的自主智能电视操作系统的可能。

  TVOS总体架构和核心功能特点

  架构特点:自主研发的层次化模块化架构和可拼接可裁剪的构建机制

  《媒介》:在坚定了要研发自主的智能电视操作系统之后,TVOS的总体架构思路是怎样的?

  经过对兼容性、扩展性、安全性、市场需求等多个因素的综合考虑之后,我们确定了层次化、模块化总体架构,并且实现了可拼接可裁剪的架构构建机制。在最底层的内核部分,我们采用了Linux的开源系统,在这一点上,所有的智能系统都是一样的,都是在原来操作系统上的扩展,安卓、iOS、TVOS都选择的Linux系统。

  在内核之上是硬件适配层,HAL(Hardware Abstraction Layer)。HAL的核心作用是把硬件层面的差异尽可能屏蔽掉,使得硬件层面的改变不会影响软件层面的改变,从而保证了硬件和软件的兼容性。

  HAL之上是功能丰富的组建层,再上面是应用层,这个应用层支持JAVA和HTML5两种技术,既可以使用同时支持JAVA和HTML5的双平台模式,也可以把JAVA去掉,只用HTML5的单平台模式,从而构建了一个可拼接可裁剪的建构机制。

  《媒介》:在TVOS系统上,可以看到很多安卓的影子,比如,TVOS里面有一些安卓的模块,因此有舆论认为,TVOS并没有太多自主创新,不过是安卓的改进版本,对此您怎么看?

  的确有这种说法,因为TVOS要兼容安卓的应用,就必须要有安卓的功能模块,要用JAVA,但如果大家一看到有安卓的功能模块,就说TVOS是安卓,这是个非常错误的认识,TVOS是一款自主创新的的智能电视操作系统软件。

  首先,两者的内核都是从Linux开源社区拿来的,Linux就不是安卓的。同时,我们运用DTS机制对Linux内核进行了改造,使得操作系统的核心功能与硬件驱动相关的软件实现了解耦合,使TVOS能够非常灵便地在不同硬件平台上移植。

  第二,TVOS构建了自己的完整的系统架构和安全体系,只不过是应用了安卓的技术模块和接口,使得TVOS可以兼容安卓,同时开发了很多安卓没有的模块,尤其是在融合媒体处理方面更是如此。

  第三,TVOS2.0既可以有同时支持JAVA应用和HTML5 Web应用、兼容安卓应用的双平台版本,也可以通过可拼接可裁剪的机制,对双平台的组件层及其之上的软件模块进行拼接裁剪,把JAVA应用框架裁掉,并且把所有安卓相关软件模块裁剪的,构建基于Linux+HTML5的单平台版本,一旦用这样的单平台,就跟安卓完全没有相似之处了。不仅如此,两个平台版本的源代码可以放在同一个TVOS代码目录树下,两个平台不同的代码部分放在各自专有的子目录之下,其他源代码按照代码树设计放在相应子目录下,并且可以通过编译选项的不同,形成TVOS双平台或单平台的执行代码文件。

  《媒介》:那么,为什么我们要采用可以兼容安卓的双平台这一技术架构呢?为什么不直接采用HTML5这一单平台呢?这样的话不就不会产生误会了吗?

  的确,从技术上来讲是完全可以这么做,但这不是个技术问题,而是市场问题,技术能实现不代表市场能实现,是市场战略决定了技术战略。

  在技术选型这个问题上,我们内部是经过了激烈的讨论的。2014年10月HTML5标准正式出台,它对视频的支持能力足够强,而且它是面向WEB的,更加灵活,跟云端对接也更容易,是技术发展的方向,此时有一种意见就认为,TVOS直接上HTML5就好了,不用JAVA了,这样也可以彻底摆脱跟安卓的关系了。阿里巴巴曾经一度是这个方案的热衷者,他们为此还专门去韩国考察,因为韩国就是用HTML5做了一套操作系统web OS。但是阿里考察后发现,韩国的做法可能行不通。为什么这么说呢?因为HTML5的应用生态还没建立起来,从而导致这个方案在市场推广时可能会面临巨大的风险。

  众所周知,安卓采取的是开放的模式,在它的身边已经形成了成熟的、庞大的产业和应用生态,无数厂家、开发者在采用安卓的系统和技术。如果我们开发了一套跟安卓完全不一样的系统的话,也就意味着现有的厂家都无法参与其中,这显然不符合产业发展的现实。TVOS完全可以借用安卓的生态为我所用,借安卓成熟的生态,建设TVOS自己的生态,把各方资源都融合起来形成合力。所以,经过长达5个多月的讨论之后,我们最终确定了用双平台的架构。

  在双平台的架构中,TVOS出于借用安卓生态来吸引更多参与者的角度出发,兼容了安卓的应用,的确有安卓的影子,这不是因为安卓了不起,而是跟它走的应用开发那些人了不起,我们要把他们吸纳进来,为我所用。一旦这些人看到广电庞大的市场,都来用TVOS,为TVOS写应用,安卓的模块也就可以彻底裁减掉了。

  这样一来,TVOS在双平台的结构中,就可以借用安卓的生态,在可管可控的范围内,发展TVOS的生态,同时培育自己的HTML5单平台生态,而单平台发展起来之后,又可以反哺双平台,单平台和双平台相互支持,相互发展,比安卓更灵活、更丰富,这一步棋走下来,TVOS就活了。

  所以,TVOS将不是一个版本的概念,而是一个全方位的终端技术体系的概念,既有有线、OTT、IPTV等终端,也有卫星、地面的终端,其中卫星和地面的平台,由于安卓之前并没有进入,不用考虑借用它的生态的问题,所以直接上的就是HTML5的单平台架构方案。

  所以说,TVOS不是安卓,它比安卓考虑的要深远,更灵活,更广泛,是我国自主研发的,具有完全自主知识产权的操作系统。

  在这里我还想补充一点的是,那种认为没有安卓操作系统,电视终端智能化就行不通的观点需要修正,例如,美国最大的媒体公司也是最大的有线电视网络公司Comcast,从其开始推进终端智能化的第一天起,就宣布不会采用安卓操作系统,并且为此组织开发了他们自己的智能电视操作系统PDK,现在PDK已在Comcat的智能电视机顶盒上全面部署,而且其他美国有线电视网络公司也都采用了RDK。

  核心功能特点:高安全性 + 强大的媒体处理能力

  《媒介》:TVOS在功能特点上有什么独特之处?

  出于TVOS的发展动因考虑,TVOS在研发的时候,考虑的两个基本功能点就是:第一,安全性,要建构一个更为安全的技术体系、机制、能力;第二,针对广播电视的全媒体处理能力,这是安卓的弱项,也是我们重点突破的地方。除了安全性和全媒体处理能力之外,TVOS还内置了多种特色功能组件,比如智能家庭服务、家庭网关、智能人机交互、大数据采集等功能模块,相关的应用开发起来就很容易了。

  《媒介》:那么,首先,TVOS在安全性方面,是如何实现的?能达到一个什么样的安全级别?

  TVOS具有极高的安全性,最核心的因素是它的安全机制是跟硬件捆绑的,是基于硬件层面的安全,而不是软件层面的安全,这个理念从1.0时就是这么考虑的。

  我们知道,软件层面做的安全防护再多,都很容易被破解,而软件跟硬件捆绑之后,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可以通过安装可信机制把TVOS软件绑定在硬件上,使得操作系统跟硬件对应,当用户下载应用、更新软件的时候,安全机制就会一层层的进行校验,只有跟硬件对应的上的才能被下载和更新,这就可以从根本上防刷机、防破解,做到安全阻断。

  TVOS1.0版本的价值在于,搭建了一个基于硬件层面的安全架构,提供了高安全级别的能力,同时,兼顾了产业发展和当前需求之间的平衡,只把最基本的需求做进去了,为未来需求扩展也留足了空间。

  TVOS2.0完全继承了TVOS1.0的安全架构,同时它扩展了基于硬件的可信安全执行环境,也就是TEE(Trusted Execution Environment),这是2.0的一大创新所在。同时,在TEE的基础上,针对DCAS业务保护、ChinaDRM内容保护和在线电子支付等,建立了统一协同的安全处理手段。

  很有意思的是,最近我们在跟好莱坞的外方交流中发现,TVOS采用基于硬件层面的安全保护,这与好莱坞、奈非等公司对内容安全的要求不谋而合。他们对内容安全的要求都非常高,管理非常严格。好莱坞对于4K电视终端就强制要求有基于硬件安全运行环境的安全保障机制,就是我们刚才提到的基于硬件的安全加上TEE,不满足这个要求的,将不予以供片。我们很高兴地看到,TVOS的安全架构符合这种发展要求,也正是因为这样好莱坞等国外内容提供商也非常愿意跟TVOS合作,支持基于TVOS的智能电视终端。

  《媒介》:在媒体处理能力方面,TVOS又有哪些优势呢?

  面向融合业务的全媒体处理能力是TVOS的强项。

  众所周知,安卓系统针对的是手机,核心功能是通讯,所以它的媒体处理能力是比较弱的。而TVOS是专门针对智能电视的操作系统,所以,实现电视的功能是首要任务。在TVOS1.0中,主要是把直播功能做进去了,体现了电视的核心功能。到了TVOS2.0,基于当前和未来的融合媒体形态,突破了对直播、点播、互联网电视和跨屏互动等各种形态和格式的媒体进行统一协同处理的关键技术,构建了强大的全媒体协同处理机制。

  在TVOS2.0中,各种融合媒体业务都采用相同的媒体处理机制和同一全媒体处理引擎处理,基于零拷贝的直播播放技术和安全视频路径技术,可以确保4k安全流畅的播放。这是迄今为止国外也没有实现的,是一个很大的创新突破。

  在这一点上,安卓系统也没有实现。在安卓里,没有直播的处理能力,点播、跨屏等又都是分开的,而TVOS则是统一协同的全媒体处理框架,处理媒体业务非常高效。举个小例子就可以很清楚的看到TVOS比安卓强的地方了。一般来说,广电机顶盒要求换台时间在2秒以内,用安卓系统来开发智能机顶盒,达到这个要求很费劲,而TVOS轻而易举就可以突破这个要求,达到300毫秒、200毫秒,看视频的体验大大提升。

  TVOS的进展及发展规划

  《媒介》:从2010年TVOS开始研发,到2013年底推出TVOS1.0,再到2015年底推出TVOS2.0,一路走来,TVOS的研发采取了一种什么样的机制?当前发展状态如何?

  TVOS绝不是广电系统自己的事情,从一开始研发走的就是合作、开放、共赢的路子,得到了大量企业的认可。

  我们成立了TVOS工作组,建立了产学研用联合攻关的机制,几十家公司和机构参与其中,这里面有华为、阿里巴巴、中兴、乐视、腾讯、上海联彤、深圳茁壮等一流IT或软件企业,也有海思、Mstar、兆芯、Broadcom、Realtec、Amlogic等国内外一流智能电视芯片生产企业,还有创维、海信、TCL、长虹、九洲、同洲等国内一流机顶盒、电视机生产企业,更有东方有线、江苏有线、湖南有线、陕西有线、山东有线、北方联合、中国互联网电视和CIBN等广电运营商,大家在组内以组内开源的方式协同开发,共同出人出物出钱,一起打造了TVOS2.0。

  比方说,TVOS2.0就是在TVOS1.0与华为MediaOS和阿里巴巴YunOS融合基础上的技术演进,它充分吸纳了三个操作系统的优点和相应代码。而TVOS1.0的主要开发者又有中兴、上海联彤、创维、长虹、中科院声学所、信工所、软件所、计算所等单位。再比方说,TVOS2.0的500多人参研团队的管理协同、任务指派跟进、文档和代码共享、问题追踪等是非常复杂的,为此,我们采用了各大公司的通用做法,构建了一个在线管理平台,而这个平台软件就是创维贡献的,如果要到市场上去买的话,需要几百万元,再有运行这个管理平台软件需要有服务器,这个是阿里巴巴贡献的云服务器,代码编译不能用云服务器,创维就贡献了能力超大的编译服务器,而代码开发需要开发板,海思就为每个承担任务的TVOS成员单位免费提供开发板,并且提供免费技术培训和技术支持。这样的事例数不胜数,充分说明TVOS2.0是60多家TVOS成员单位通力合作共同打造的成功结晶,是由所有参与TVOS2.0研发的同志们的智慧、辛劳、汗水浇铸而成。它是在中央、新闻出版广电总局、工信部、科技部领导的大力支持下成长、发展,但却不是行政命令的结果,而是体现了广电行业和产业界各方的集体意愿、追求和智慧。

  目前,TVOS1.0智能电视终端的用户已超百万,基于TVOS2.0的稳定、可商用的终端产品已经推出,2016年,TVOS2.0的首要任务就是推动落地,实现规模应用。TVOS工作组计划将与广电智能终端产业联盟密切配合推动TVOS2.0在全国各有线电视网络的规模应用,包括有线与互联网电视双模机顶盒规模应用。同时,也将会在直播卫星终端实现规模应用。此外,还将积极推动TVOS2.0在IPTV智能终端上的应用。

  《媒介》:下一阶段,TVOS有哪些发展重点呢?

  我们在不断完善TVOS2.0双平台版本的同时,开发和完善基于Linux+HTML5的单平台版本,并推出基于单平台的TVOS2.0直播卫星版本,推动TVOS2.0在直播卫星和地面数字电视中的应用。在此基础上,将积极研发TVOS3.0版本,推动TVOS技术演进发展。同时,还将构建完善的TVOS开源社区,把TVOS2.0通过开源社区对全社会免费开源,为全行业提供更高效的开发环境。

  与此同时,还将积极推动和强化TVOS以及智能电视终端的入网管理,完善入网认证测试。依据国务院412号令《国务院对确需保留的行政审批项目设定行政许可的决定》中的“广播电视设备器材入网认定”行政许可,2014年6月,广电总局发出推进TVOS 1.0规模应用的通知,对智能电视操作系统软件实施广播电视入网认定,并要求智能电视终端只有安装了获得入网认定的智能电视操作系统TVOS才能接入广播电视网。今后只有符合TVOS标准的终端,才能获得入网许可。为此,我们将完善认证测试工作,进一步完善TVOS2.0的入网认证测试标准和流程,推动行业有序发展。

 


 

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