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1、IPTV机顶盒,电子科技大学杨忠孝,1、机顶盒的发展历程解扰机顶盒机顶盒（settopbox，STB）起源于20世纪90年代初，主要是欧美国家有线电视台为解决有线电视收视费问题而设计的一个解扰设备。数字电视机顶盒20世纪90年代后期,机顶盒作为数字电视（DTV）辅助设备,是从欧美国家试播数字电视和高清数字电视（HDTV）开始的。主要作用是使用户能够用原有的模拟电视机收看数字电视节目和高清数字电视节目。数字电视传输制式可有三种：用于接收有线电视的数字电视机顶盒DVB-C、接收数字卫星电视的数字电视机顶盒DVB-S、接收地面广播电视的数字电视机顶盒DVB-T。,IPTV机顶盒随着宽带网络的发展，互
2、联网应用越来越广泛，人们萌发了利用互联网收看电视的想法。特别是IPTV如火如荼的发展带动了终端市场的活跃，电信设备制造商纷纷投入机顶盒的研发生产，原有数字电视机顶盒厂商也在试水双向IP机顶盒。机顶盒由原来单一的解扰或数模转换专用机顶盒，发展到支持多种接入方式和IP，具有多种编解码能力和图形浏览器功能，可以支持包括数字电视在内的电视直播、视频点播、时移电视、可视业务、网络浏览、信息服务、远程教学和医疗、互动游戏等业务功能的IPTV机顶盒。IPTV机顶盒将作为一种家用数字平台被广泛用于不断扩大的交互式多媒体数字内容服务领域。,时移业务（TSoC是Time Shifting Over Cable的缩
3、写）:是指观众在观看DVB数字电视节目时，可以随时按暂停或后退/快进键，也可以选择几天前的电视节目。TSoC彻底颠覆了原有看电视的方式，给观众带来全新的收视体验；也使得数字电视成为真正的“我的电视”，摆脱了时间的束缚，顺应现代人越来越快的生活节奏。,广州高创首款GoBox系列IP机顶盒,IPTV的网络拓扑图,2、IPTV机顶盒的技术需求IPTV机顶盒的技术需求，主要从两个方面考虑，一是实现业务的需求，二是用户体验的需求。IPTV的主要业务特征体现在交互式多媒体检索和播放形式上。交互需要网络具有双向能力，检索需要双向信息交互。播控也需要交互；播放需要足够的接入带宽和媒体传输协议；多媒体需要音视频
4、编解码能力。,为实现IPTV业务应用，要求IPTV机顶盒具有支持接收网络直播电视节目，进行视频点播、时移点播等基本业务功能，同时还要具有互联网浏览和信息服务、电子节目指南（EPG）和节目检索，以及互动游戏和软件在线升级等扩展功能。作为IPTV业务终端的机顶盒设备要具有开放式系统结构，以适应不断升级和扩展的业务需求；充分考虑网络环境和协议因素，要求其具有不少于两种的上行网络接口，支持多种接入认证协议和IP；要求具有音视频媒体编解码功能，以及业务应用和管理功能等。,从用户体验的需求考虑，IPTV业务所带来的改变是将传统互联网PC终端观看流媒体视频的书房体验转移到客厅，将前倾坐姿变为后仰坐姿，将键盘
5、操作改为遥控器操作。这些改变要求IPTV机顶盒的设计要充分考虑习惯于操作电视机的广大用户群体，应尽量保持操作简单、性价比适中和耐用的特点。根据用户不同消费需要。机顶盒应设计成高、中、低不同档次，满足各种层次的消费群体。IPTV机顶盒的关键支持技术，主要包括音视频编解码技术、图形和图像显示技术、媒体流传输控制技术（协议）、中间件技术、嵌入式系统和各类接口技术。,3、IPTV机顶盒的技术方案早期的机顶盒只能提供视频服务，技术重点主要集中在视频部分。而IPTV业务的最终目标是实现视频、语音和数据的融合，通过IPTV机顶盒提供三网融合的业务。正因为IPTV机顶盒可以成为同时提供视频、语音和数据融合业务
6、的纽带，结合宽带接入和无线网络，就可以创建真正网络化的家庭环境。,IPTV机顶盒的应用过程一般为业务内容通过宽带网络接入到机顶盒，利用机顶盒遥控器或遥控键盘向宽带网络索要视频内容，宽带网络将需要的视频信号传送到用户端，经过机顶盒解码后在电视上输出。实现视频点播或网页浏览等。IPTV机顶盒产品类型：基本型、增强型和超强型。基本型是指机顶盒可支持IPTV基本业务，提供电子节目单、实现网络电视节目的播放，可以进行基本播放控制。,增强型机顶盒除具有基本型的功能外，还可提供互联网浏览、可视业务、文本信息和简单游戏等功能。超强型高端机顶盒相当于一个家庭数字娱乐中心，不但可以提供IPTV的基本业务和扩展业务
7、，还可以实现视频互动游戏、个人视频存储等高附加值功能。,3.1 IPTV机顶盒的硬件结构机顶盒设备是由硬件和软件两部分组成，不同档次的机顶盒所采用的系统平台不同，软件架构不同，从而它们所实现的功能也不同。硬件结构基于专用芯片架构、基于多媒体数字信号处理器（DSP）架构和基于X86架构的平台。软件结构采用层次化、模块化结构，也有采用中间件结构。,机顶盒的硬件结构由核心控制单元、媒体处理单元以及各类接口组成，如图1所示。核心控制单元一般采用嵌入式系统处理器芯片，可以运行实时操作系统。媒体处理单元一般根据机顶盒成本选用ASIC（Application Specific Integrated Circ
8、uit专用集成电路）专用解码芯片或数字信号处理器，也有采用软件解码实现的。,IPTV机顶盒接口比其他电视机顶盒要丰富得多，网络侧接口根据网络接入方式的不同可配置成高速以太网接口、ADSL接口或无线局域网接口，甚至EPON或电缆接口。媒体播放接口基本配置有复合音视频端子和S端子，较高配置可有YpbPr、YCbCr和数字音频输出接口。控制接口是指用户操作控制机顶盒的接口，一般以红外遥控器为主，也有采用红外遥控键盘或WiFi技术的。除以上基本业务应用所必需的接口外，可根据业务需要配置USB接口、串行接口、Z接口、智能卡接口等其他扩展接口。,注：ADSL （Asymmetric Digital Sub
9、scriber Line ）（非对称数字用户线路）被欧美等发达国家誉为“现代信息高速公路上的快车”，因具有下行速率高、频带宽、性能优等特点而深受广大用户的喜爱，成为继Modem、ISDN之后的一种全新更快捷、更高效的接入方式。 ADSL是一种非对称的DSL技术，所谓非对称是指用户线的上行速率与下行速率不同，上行速率低，下行速率高，特别适合传输多媒体信息业务，如视频点播（VOD）、多媒体信息检索和其他交互式业务。ADSL在一对铜线上支持上行速率512Kbps1Mbps，下行速率1Mbps8Mbps，有效传输距离在35公里范围以内。ISDN（Integrated Services Digital
10、Network，综合业务数字网）,康佳IPB5310参考价格：新品 价格纠错商家报价： 无 商家促销处理器类型：Sigma Designs EM85XX 标配内存：24MB输出分辨率：720576视频解码：视频解码格式: MPEG-4, 达到D1效果 .音频解码：音频解码格式: MPEG-1 Layer 3、MPE.功能特点：支持linux操作系统流媒体协议: RT.,简述： IPB5310机顶盒采用EQUATOR公司功能强大的可编程流媒体芯片与先进的软件编码技术，具有很高的性价比，由于机顶盒功能由纯软件实现，因此在不改变硬件的情况下IPB5310具有很强的功能扩展能力，可以通过智能化的在线升
11、级方式升级机顶盒的软件系统，实现新的功能。 功能特点： VOD点播 广播 互联网信息浏览 支持频道管理和自定义频道列表，可设置喜好节目 支持软键盘输入控制 在线下载与升级程序,基本规格 支持linux操作系统 视频解码：MPEG-4，达到D1效果 音频解码：MPEG-1 Layer 3、MPEG2-AAC LC、MPEG4-AAC LC 流媒体协议：RTP/RTCP/SDP/RTSP 支持PPPoE NTSC/PAL复合视频输出：BNC（S-Video） 音频输出：Analog stereo，digital SPDIF,图1 IPTV机顶盒的硬件结构,从图1中可以看出，IPTV机顶盒的核心成分
12、是CPU和编解码器。机顶盒功能的强弱与选择不同档次的核心器件有直接关系。目前可见的机顶盒产品归纳起来主要基于以下三种结构：,（1）基于专用芯片的结构（SOC+ASIC）专用视频图像处理芯片内部除了处理器以外，还集成了一些智能模块，如音视频输入输出等，有些还集成了图像压缩、硬件加速模块。从本质上讲，专用视频压缩芯片和通用视频处理芯片都属于SOC（system on chip），差异是前者带有固定的压缩模块、固定的处理方式和固定的微码，后者需要产品开发商开发视频压缩算法程序。,传统的基于ASICSOC结构的机顶盒，由于其全硬件芯片的实现方案使得运营商无法实现软件的有效升级，另外其网络适应性也有较大
13、问题。但由于基于这种结构的机顶盒成本较低，在IPTV业务起步阶段，一般由业务运营商向用户免费提供机顶盒，选用专用芯片结构的机顶盒，在保证基本业务的前提下，能够使业务运营商节省运营开支，对业务推广无疑会起到很好的作用。,什么是TCP/IP？TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)即传输控制协议/网间协议.IPTV：满足网络协议实现电视收视业务的设备,（2）基于多媒体数字信号处理器的结构基于多媒体处理器技术的IPTV机顶盒，采用了高性能数字信号处理器和嵌入式系统芯片作为硬件平台。DSP主要用于视频和音频的解码处理，嵌入式实时操作系统芯
14、片用来控制处理从各种接口来的数据以及运算需求。采用多媒体数字处理器结构可以很方便地实现MPEG-24视频和音频处理、H.264视频处理，同时还支持其他用于IPTV的编解码标准。考核IPTV机顶盒的首要指标就是其对媒体格式的支持能力。因为到目前为止，用于IPTV业务的媒体格式还没有统一标准，各运营商也处于测试选型阶段，因此基于多媒体数字信号处理器结构的机顶盒可以灵活编写不同编码或直接做成双解码形式。,嵌入式系统是计算机、通信、半导体、微电子、语音图像数据传输处理等技术与具体应用对象相结合的产物。一般来说，嵌入式系统由嵌入式芯片、嵌入式软件、嵌入式操作系统及嵌入式系统开发工具等四部分组成。嵌入式芯
15、片包括嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式数字信号处理器以及嵌入式片上系统，随着RISC（reduced instruction set computer，精简指令集计算机）技术和微电子技术的迅速发展，嵌入式芯片的功能越来越强，体积越来越小。注：CISC （Complex Instruction Set Computer,即复杂指令系统计算机）,嵌入式实时操作系统与桌面计算机操作系统不同，它不安装在硬盘中，而是固化在存储器中。嵌入式操作系统结构紧凑，功能相对简单，资源开销较小，目前主要有三种：WindowsCE、Linux、VxWork，其中应用较多的是前两种。WindowsCE主要用于高端
16、机顶盒上面，对机顶盒和PC等设备的联网带来了方便。但费用不菲。对于中档机顶盒产品，选用Linux操作系统更为合理。据市场调查公司StrategyAnalytics发布的一份报告。全球机顶盒市场上，Linux操作平台已成为IPTV机顶盒的主要选择。因为Linux平台不但可支持许多高级功能，例如录像与IP传输，并且非常经济，不需要许可费。,（3）基于X86的结构对比基于RISC架构CPU的嵌入式系统，基于X86架构CPU的嵌入式系统有如下优势：首先它可以对不同格式的文件进行编解码，如MPEG-2、MPEG-4、WMA等，使基于这种嵌入式平台的多媒体音视频设备可以处理各种各样的片源。其次WindowsCE操作系统有一整套集成的多媒体功能和极为丰富的应用程序，使得开发IPTV机顶盒的周期更短，适用于开发高级的IPTV机顶盒。该操作系统固有的桌面兼容性，使机顶盒开发商可以轻松地使用为WindowsXP准备的大量应用程序来扩充IP机顶盒的功能。,
