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【摘要】多屏互动是借助于广域网中的XMPP即时通讯协议以及局域网中的mDNS组播域名系统将智能电视、平板电脑、智能手机的媒体资源整合到一起，而实现资源共享、同步不同屏幕的显示内容的一种智能高端技术。近年来，随着互联网技术、电子信息技术的迅猛发展，智能电子设备的更新换代速度惊人，社会各领域出于对商业宣传用途的考虑，相继引入了广电网多屏互动系统，该系统通过屏幕展示、数据通信中间件以及后台管理三大模块，使屏幕与屏幕之间建立了一种联动关系，进而为广大用户提供了多角度、立体化的视觉体验。
【关键词】广电网;多屏互动系统;设计;实现路径
中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.05.039
多屏互动系统基于一个功能完善的管理控制平台，能够同时对显示屏、智能手机、PC端的内容进行发布与管控。多年来，经过广大科研人员的不懈努力，我国自主研发的多屏互动系统也在国际市场站稳脚跟，并逐步形成了特有的多屏互动系统数字品牌。
1. 多屏互动系统的概念
“多屏”，顾名思义，主要将一个整体式的大屏幕分割成为众多的展示播放方式。多屏互动主要运用闪联协议、Miracast等协议，借助于无线网络这一中间传输介质，基于各个不同的多媒体终端对图片、视频、音频等内容进行传输、展示和操控，进而实现在不同的平台设备上能够同时共享展示内容的目的，使用户能够收到更加优质的视觉服务体验。也可以通俗理解成为在移动手机客户端播放的音视频也可以同时在智能电视上播放，在平板电脑上面显示图片内容也可以同时在智能电视共享。目前，多屏互动系统应用平台也成为诸多企业拓展宣传渠道，树立良好对外形象的一个多功能应用平台。
1.1 广电网多屏互动系统的广域网功能模块
广域网在多屏互动系统运行过程中，主要担负着将网络音频、视频等多媒体文件向智能电视端传送的职责，比如将智能手机上的腾讯视频、优酷视频内容推送至智能电视端播放，这时，用户可以在电视屏幕直接观看到智能手机上面的视频内容。其中广域网的功能模块主要包括用户注册、用户登录、设备注册、设备登录以及用户与设备绑定等。广域网功能模块如图1所示。
1.2 广电网多屏互动系统的局域网功能模块
局域网主要针对android系统的智能手机、智能电视以及pad等专属设备而言，是设备之间实现资源共享的一种传输网络。当系统接入局域网后，这些设备之间便会建立一种连带关系，比如智能手机能够发现智能电视释放出的信号，然后将智能手机中SD卡中多媒体资源设置为共享模式，如果在智能电视端订阅了手机或者pad上面的资源，同属于一个网段区间的智能电视就会发现这些资源，进而在电视端播放将这些多媒体资源播放出来。局域网功能模块如图2所示。
2. 广电网多屏互动系统设计原理
2.1 前端屏幕展示系统设计
该系统主要承担多媒体文件的展示播放功能，其中系统的运作流程主要包括获取服务器地址、自动注册、POLLING服务、屏幕亮度检测、屏幕保护以及连接IOCP服務等。其中在获取服务器地址环节，需要通过自架服务器来获取总服务器的地址，比如多屏互动系统所在区域归属于哪一个服务器，手机将直接访问该服务器地址，进而在手机保持常亮的状态时完成服务器注册流程，如果在注册次数超过3次，依然显示不成功的提示，则无需再注册，因为系统可以在离线状态下自动完成注册。POLLING即终端设备定时询问功能，资源主要包括智能手机当中时时更新的图片、音视频资源以及相关APP端的多媒体资源。亮度检测功能是当手机端处于黑屏状态时，系统将自动发生预警提示，以确保手机始终保持一种常亮状态。屏幕保护功能是在无人操作与监管的情况下，系统可以自动往复播放多媒体文件。IOCP即I/O完成端口，当这一端口功能启动后，可以随时发出资源更新预警，当系统接收到预警信号后可以自动切换至终端设备定时询问功能，以保证获取的多媒体资源能够始终保持最新状态。目前，多屏互动系统中的前端屏幕展示系统所面向的用户，主要通过自有手机、pad、电脑等智能电子设备来安装与系统运行参数相匹配的应用软件，同时采取接入无线网络的方式，来发布多媒体文件，这种方式操作便捷，而且可以满足不同用户群体的需求。
2.2 数据更新系统设计
数据更新系统的主要流程包括注册、连接IOCP、访问POLLING服务器以及修改配置文件，其中注册功能是指当运行程序启动以后，可以直接判断注册状态，如果系统显示成功注册信息，则代表已经与IOCP服务器连接成功，如果没有接收到系统反馈信息，则需要重新注册。当该系统连入IOCP以后，可以随时对资源更新情况进行有效监控，而且能够及时发送系统更新的通知消息。访问POLLING服务器主要是为了获取更多的最新资源，当资源下载完毕，通过修改Mark=0的参数来对配置文件进行修改，同时，可以提醒程序员是否需要对现有资源进行更换。
2.3 后台管理模块设备
多屏互动系统的后台管理模块主要包括信息管理、素材管理、节目单管理、报表管理以及系统管理五大模块。其中信息管理模块的主要功能是对设备信息、设备类型以及组织机构进行管理。当操作人员登录到系统界面，可以借助于页面编辑功能对终端信息进行修改、删除、添加、查询等操作，需要查询的信息包括终端设备号、组织结构、设备类型、手机类型、IP地址等，如果需要添加一些新的信息，可以点击新增按钮录入所需的信息。如果在查询过程中，发现某一类信息不正确，操作人员可以点击修改按钮对终端设备的相关参数进行修改。 素材管理中的页面功能可以实现对素材类型的添加、删除、修改操作，如果需要添加新的素材，操作人员可以点击新增按钮完成添加过程，如果发现选择的素材类型有误，可以点击修改按钮对相关信息进行修改操作。节目单管理中的页面功能主要是对审核通过的素材进行发布操作，在显示页面上，能够显示出查询按钮以及相关的节目信息，而发布的节目内容主要包括发布内容、发布时间以及终端设备号等。当需要添加新节目时，操作人员可以点击新增按钮，对MIBS_Request_Publish进行操作。当需要修改节目单信息时，操作人员可以直接点击修改按钮，然后在弹出的修改界面中对表MIBS_Request_Publish进行操作。
广电网多屏互动系统涉及到的报表包括设备报表、节目发布报表以及手机品牌报表等，其中设备报表包括设备使用状态是否完好，设备故障类型等，通常以excel的文件格式导出。节目发布报表包括节目的发布时间、节目的具体内容等信息，也是以excel的文件格式导出。手机品牌报表可以对各种品牌手机的型号、功能等信息进行汇总统计，然后利用excel文件导出。系统管理的功能模块包括角色设置、用户设置、权限设置、用户登录日志以及用户操作日志。以权限设置模块为例，该模块中的页面功能主要针对角色与页面、角色与按钮权限，然后对表MIBS_Relate_Group_Purview以及MIBS_Relate_Group_Btn进行操作。一般情况下，在显示页面上，主要体现权限名称、权限描述、能否进入、按钮权限等内容，这些功能按钮都可以页面菜单上体现出来，操作人员只需要通过点击功能按钮便可以完成权限设置功能。
3.广电网多屏互动系统的实现路径
3.1 广域网的实现路径
在广域网当中，多个不同需求的用户可以通过XMPP（子集XML的协议）服务器实现互联互通，某一个独立的用户也可以将XMPP服务器作为载体，与自己的专属智能电子设备进行绑定操作，然后通过无线网络，将设备接入到Internet，由此可以看出，用户的绑定与体验过程中完成依赖于XMPP服务器而实现。而中间过程所产生各种通信数据也以xml流的格式存储在数据库当中，并且流经XMPP服务器，实现信息传输功能。该传输层的工作原理实际上是以TCP为介质，通过三次握手而建立一种安全可靠的连接，进而保证系统能够接收到正确的数据流。
3.2 局域网的实现路径
与广域网不同，在局域网内，智能手机、pad、平板电脑与智能电视之间的相互连接与发现主要依靠于组播DNS服务器来实现，组播DNS主要采用5353端口，如果局域网内部没有DNS服务器时，就会出现该项组播信息。正是结合了组播DNS服务器的这一特点，在各个智能电子设备之间搭建一座信息互通桥梁，进而达到多屏互动播放的效果。另外，在局域网内，智能设备之间的通信网络完全依靠于套接字socket的方式而建立，为了达到最佳的通信质量，通信传输层主要使用TCP即传输控制协议完成整个通信过程，TCP是面向连接的一种安全可靠，同时基于字节流的运输层通信协议，在这一协议的支撑下，能够保证收到较为理想的数据通信效果。
局域网内的设备主要包括智能手机、平板电脑、智能电视等，其中，多屏互动系统的节目播放端接收到的多媒体资源特指智能手机以及平板电脑通过无线网络而获取的资源，最为常见的资源类型包括图片资源、音频资源以及视频资源。由于这些资源被统一存储在智能电子设备的SD卡中，因此，需要通过局域网资源共享的方式，将这些资源转化为xml流的格式，然后经过数据传输通道，将这种格式的文件传送至多屏互动系统的播放端，即智能电视当中，进而实现了各种多媒体文件的同时同步互动播放。
局域网与广域网的智能共享设计流程是：智能电子设备信息初始化启动局域网模块、局域网功能启动生效、用户信息初始化、用户注册到服务器、用户登陆成功、设备登陆、用户与设备绑定成功、设备注册、訂阅与接收，通过这一完整的循环流程，广电网多屏互动系统才能为广大用户提供良好的视听体验。
4. 结语
目前，多屏互动系统的实际应用场景已被越来越多的用户群体所关注，用户只需要借助于智能手机端便可以观赏到精彩纷呈的电影、电视剧或者视频短片，然后可以利用广域网将这种服务体验分享给更多的人，这不仅丰富了人们的业余文化生活，同时，也推进了广电网数字化时代的发展进程。虽然广电网多屏互动系统只支持智能手机、pad、PC电脑端以及智能电视，应用平台仅限于android平台，但是，随着数字技术的迅猛发展，广电网多屏互动系统的应用场景必将得到进一步拓展，受众群体数量也必将呈指数级上升趋势。
参考文献：
[1]陈猛.一种面向家庭的多屏互动媒体播放系统的设计与实现[D].四川：电子科技大学，2019.
[2]何衍.基于Android的DLNA多屏互动系统的设计与开发[D].江苏：东南大学，2018.
[3]霰心培.智能电视操作系统中多屏互动子系统的设计与实现[D].陕西：西安电子科技大学，2016.
[4]李剑华.福建广电高清云平台多屏互动系统的设计与实现[D].福建：厦门大学，2016.
【关键词】广电网;多屏互动系统;设计;实现路径
中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.05.039
多屏互动系统基于一个功能完善的管理控制平台，能够同时对显示屏、智能手机、PC端的内容进行发布与管控。多年来，经过广大科研人员的不懈努力，我国自主研发的多屏互动系统也在国际市场站稳脚跟，并逐步形成了特有的多屏互动系统数字品牌。
1. 多屏互动系统的概念
“多屏”，顾名思义，主要将一个整体式的大屏幕分割成为众多的展示播放方式。多屏互动主要运用闪联协议、Miracast等协议，借助于无线网络这一中间传输介质，基于各个不同的多媒体终端对图片、视频、音频等内容进行传输、展示和操控，进而实现在不同的平台设备上能够同时共享展示内容的目的，使用户能够收到更加优质的视觉服务体验。也可以通俗理解成为在移动手机客户端播放的音视频也可以同时在智能电视上播放，在平板电脑上面显示图片内容也可以同时在智能电视共享。目前，多屏互动系统应用平台也成为诸多企业拓展宣传渠道，树立良好对外形象的一个多功能应用平台。
1.1 广电网多屏互动系统的广域网功能模块
广域网在多屏互动系统运行过程中，主要担负着将网络音频、视频等多媒体文件向智能电视端传送的职责，比如将智能手机上的腾讯视频、优酷视频内容推送至智能电视端播放，这时，用户可以在电视屏幕直接观看到智能手机上面的视频内容。其中广域网的功能模块主要包括用户注册、用户登录、设备注册、设备登录以及用户与设备绑定等。广域网功能模块如图1所示。
1.2 广电网多屏互动系统的局域网功能模块
局域网主要针对android系统的智能手机、智能电视以及pad等专属设备而言，是设备之间实现资源共享的一种传输网络。当系统接入局域网后，这些设备之间便会建立一种连带关系，比如智能手机能够发现智能电视释放出的信号，然后将智能手机中SD卡中多媒体资源设置为共享模式，如果在智能电视端订阅了手机或者pad上面的资源，同属于一个网段区间的智能电视就会发现这些资源，进而在电视端播放将这些多媒体资源播放出来。局域网功能模块如图2所示。
2. 广电网多屏互动系统设计原理
2.1 前端屏幕展示系统设计
该系统主要承担多媒体文件的展示播放功能，其中系统的运作流程主要包括获取服务器地址、自动注册、POLLING服务、屏幕亮度检测、屏幕保护以及连接IOCP服務等。其中在获取服务器地址环节，需要通过自架服务器来获取总服务器的地址，比如多屏互动系统所在区域归属于哪一个服务器，手机将直接访问该服务器地址，进而在手机保持常亮的状态时完成服务器注册流程，如果在注册次数超过3次，依然显示不成功的提示，则无需再注册，因为系统可以在离线状态下自动完成注册。POLLING即终端设备定时询问功能，资源主要包括智能手机当中时时更新的图片、音视频资源以及相关APP端的多媒体资源。亮度检测功能是当手机端处于黑屏状态时，系统将自动发生预警提示，以确保手机始终保持一种常亮状态。屏幕保护功能是在无人操作与监管的情况下，系统可以自动往复播放多媒体文件。IOCP即I/O完成端口，当这一端口功能启动后，可以随时发出资源更新预警，当系统接收到预警信号后可以自动切换至终端设备定时询问功能，以保证获取的多媒体资源能够始终保持最新状态。目前，多屏互动系统中的前端屏幕展示系统所面向的用户，主要通过自有手机、pad、电脑等智能电子设备来安装与系统运行参数相匹配的应用软件，同时采取接入无线网络的方式，来发布多媒体文件，这种方式操作便捷，而且可以满足不同用户群体的需求。
2.2 数据更新系统设计
数据更新系统的主要流程包括注册、连接IOCP、访问POLLING服务器以及修改配置文件，其中注册功能是指当运行程序启动以后，可以直接判断注册状态，如果系统显示成功注册信息，则代表已经与IOCP服务器连接成功，如果没有接收到系统反馈信息，则需要重新注册。当该系统连入IOCP以后，可以随时对资源更新情况进行有效监控，而且能够及时发送系统更新的通知消息。访问POLLING服务器主要是为了获取更多的最新资源，当资源下载完毕，通过修改Mark=0的参数来对配置文件进行修改，同时，可以提醒程序员是否需要对现有资源进行更换。
2.3 后台管理模块设备
多屏互动系统的后台管理模块主要包括信息管理、素材管理、节目单管理、报表管理以及系统管理五大模块。其中信息管理模块的主要功能是对设备信息、设备类型以及组织机构进行管理。当操作人员登录到系统界面，可以借助于页面编辑功能对终端信息进行修改、删除、添加、查询等操作，需要查询的信息包括终端设备号、组织结构、设备类型、手机类型、IP地址等，如果需要添加一些新的信息，可以点击新增按钮录入所需的信息。如果在查询过程中，发现某一类信息不正确，操作人员可以点击修改按钮对终端设备的相关参数进行修改。 素材管理中的页面功能可以实现对素材类型的添加、删除、修改操作，如果需要添加新的素材，操作人员可以点击新增按钮完成添加过程，如果发现选择的素材类型有误，可以点击修改按钮对相关信息进行修改操作。节目单管理中的页面功能主要是对审核通过的素材进行发布操作，在显示页面上，能够显示出查询按钮以及相关的节目信息，而发布的节目内容主要包括发布内容、发布时间以及终端设备号等。当需要添加新节目时，操作人员可以点击新增按钮，对MIBS_Request_Publish进行操作。当需要修改节目单信息时，操作人员可以直接点击修改按钮，然后在弹出的修改界面中对表MIBS_Request_Publish进行操作。
广电网多屏互动系统涉及到的报表包括设备报表、节目发布报表以及手机品牌报表等，其中设备报表包括设备使用状态是否完好，设备故障类型等，通常以excel的文件格式导出。节目发布报表包括节目的发布时间、节目的具体内容等信息，也是以excel的文件格式导出。手机品牌报表可以对各种品牌手机的型号、功能等信息进行汇总统计，然后利用excel文件导出。系统管理的功能模块包括角色设置、用户设置、权限设置、用户登录日志以及用户操作日志。以权限设置模块为例，该模块中的页面功能主要针对角色与页面、角色与按钮权限，然后对表MIBS_Relate_Group_Purview以及MIBS_Relate_Group_Btn进行操作。一般情况下，在显示页面上，主要体现权限名称、权限描述、能否进入、按钮权限等内容，这些功能按钮都可以页面菜单上体现出来，操作人员只需要通过点击功能按钮便可以完成权限设置功能。
3.广电网多屏互动系统的实现路径
3.1 广域网的实现路径
在广域网当中，多个不同需求的用户可以通过XMPP（子集XML的协议）服务器实现互联互通，某一个独立的用户也可以将XMPP服务器作为载体，与自己的专属智能电子设备进行绑定操作，然后通过无线网络，将设备接入到Internet，由此可以看出，用户的绑定与体验过程中完成依赖于XMPP服务器而实现。而中间过程所产生各种通信数据也以xml流的格式存储在数据库当中，并且流经XMPP服务器，实现信息传输功能。该传输层的工作原理实际上是以TCP为介质，通过三次握手而建立一种安全可靠的连接，进而保证系统能够接收到正确的数据流。
3.2 局域网的实现路径
与广域网不同，在局域网内，智能手机、pad、平板电脑与智能电视之间的相互连接与发现主要依靠于组播DNS服务器来实现，组播DNS主要采用5353端口，如果局域网内部没有DNS服务器时，就会出现该项组播信息。正是结合了组播DNS服务器的这一特点，在各个智能电子设备之间搭建一座信息互通桥梁，进而达到多屏互动播放的效果。另外，在局域网内，智能设备之间的通信网络完全依靠于套接字socket的方式而建立，为了达到最佳的通信质量，通信传输层主要使用TCP即传输控制协议完成整个通信过程，TCP是面向连接的一种安全可靠，同时基于字节流的运输层通信协议，在这一协议的支撑下，能够保证收到较为理想的数据通信效果。
局域网内的设备主要包括智能手机、平板电脑、智能电视等，其中，多屏互动系统的节目播放端接收到的多媒体资源特指智能手机以及平板电脑通过无线网络而获取的资源，最为常见的资源类型包括图片资源、音频资源以及视频资源。由于这些资源被统一存储在智能电子设备的SD卡中，因此，需要通过局域网资源共享的方式，将这些资源转化为xml流的格式，然后经过数据传输通道，将这种格式的文件传送至多屏互动系统的播放端，即智能电视当中，进而实现了各种多媒体文件的同时同步互动播放。
局域网与广域网的智能共享设计流程是：智能电子设备信息初始化启动局域网模块、局域网功能启动生效、用户信息初始化、用户注册到服务器、用户登陆成功、设备登陆、用户与设备绑定成功、设备注册、訂阅与接收，通过这一完整的循环流程，广电网多屏互动系统才能为广大用户提供良好的视听体验。
4. 结语
目前，多屏互动系统的实际应用场景已被越来越多的用户群体所关注，用户只需要借助于智能手机端便可以观赏到精彩纷呈的电影、电视剧或者视频短片，然后可以利用广域网将这种服务体验分享给更多的人，这不仅丰富了人们的业余文化生活，同时，也推进了广电网数字化时代的发展进程。虽然广电网多屏互动系统只支持智能手机、pad、PC电脑端以及智能电视，应用平台仅限于android平台，但是，随着数字技术的迅猛发展，广电网多屏互动系统的应用场景必将得到进一步拓展，受众群体数量也必将呈指数级上升趋势。
参考文献：
[1]陈猛.一种面向家庭的多屏互动媒体播放系统的设计与实现[D].四川：电子科技大学，2019.
[2]何衍.基于Android的DLNA多屏互动系统的设计与开发[D].江苏：东南大学，2018.
[3]霰心培.智能电视操作系统中多屏互动子系统的设计与实现[D].陕西：西安电子科技大学，2016.
[4]李剑华.福建广电高清云平台多屏互动系统的设计与实现[D].福建：厦门大学，2016.