摘要：從機頂盒發(fā)展歷程可以看出不同時期機頂盒有著不同的功能與作用。在IPTV業(yè)務興起和成熟的過程中，對機頂盒也有新的需求。本文首先介紹了目前IPTV機頂盒技術解決方案并同時進行了分析和比較，然后介紹了IPTV機頂盒標準的進展情況和對未來IPTV機頂盒發(fā)展前景的看法。本文對IPTV機頂盒設備的研發(fā)有一定的參考作用。 機頂盒（set top box，STB）起源于20世紀90年代初，當時主要是歐美國家有線電視臺為解決有線電視收視費問題而設計的一個解擾設備。機頂盒作為數(shù)字電視（DTV）輔助設備是從20世紀90年代后期歐美國家試播數(shù)字電視和高清數(shù)字電視（HDTV）開始的。它的主要作用是使用戶能夠用原有的模擬電視機收看數(shù)字電視節(jié)目和高清數(shù)字電視節(jié)目，即提供數(shù)／模信號轉(zhuǎn)換功能，通常把這類機頂盒稱為數(shù)字電視機頂盒。數(shù)字電視機頂盒具有網(wǎng)絡環(huán)境特征和條件接收功能。所謂網(wǎng)絡環(huán)境特征是指在不同的電視廣播網(wǎng)中使用的機頂盒不同。根據(jù)ETSI定義的三種數(shù)字電視傳輸制式可有：用于接收有線電視的數(shù)字電視機頂盒DVB-C、接收數(shù)字衛(wèi)星電視的數(shù)字電視機頂盒DVB-S、接收地面廣播電視的數(shù)字電視機頂盒DVB-T三種類型。 近年來，隨著寬帶網(wǎng)絡的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)應用越來越廣泛，人們萌發(fā)了利用互聯(lián)網(wǎng)收看電視的想法。特別是IPTV如火如荼的發(fā)展帶動了終端市場的活躍，電信設備制造商紛紛投入機頂盒的研發(fā)生產(chǎn)，原有數(shù)字電視機頂盒廠商也在試水雙向IP機頂盒。機頂盒由原來單一的解擾或數(shù)／模轉(zhuǎn)換專用機頂盒，發(fā)展到支持多種接入方式和IP，具有多種編解碼能力和圖形瀏覽器功能，可以支持包括數(shù)字電視在內(nèi)的視頻點播、時移電視、網(wǎng)絡瀏覽、信息服務、遠程教學和醫(yī)療、互動游戲等業(yè)務功能的IPTV機頂盒。未來IPTV機頂盒將作為一種家用數(shù)字平臺被廣泛用于不斷擴大的交互式多媒體數(shù)字內(nèi)容服務領域。 2、IPTV機頂盒的技術需求 IPTV業(yè)務是一個全新的業(yè)務模式，它給消費者帶來的是集信息、娛樂、學習、購物于一體的網(wǎng)絡享受。個人電腦、機頂盒+電視機或3G手機都可以作為IPTV業(yè)務的終端。從適合廣大用戶消費習慣和舒適度角度考慮，機頂盒+電視機應是IPTV未來的主流終端。談到對IPTV機頂盒的技術需求，這里主要從兩個方面考慮，一是實現(xiàn)業(yè)務的需求，二是用戶體驗的需求。 IPTV可提供的業(yè)務有電視直播、視頻點播、時移電視、可視業(yè)務、信息業(yè)務、網(wǎng)絡瀏覽、互動游戲，以及未來可擴充的業(yè)務。IPTV的主要業(yè)務特征體現(xiàn)在交互式多媒體檢索和播放形式上。交互需要網(wǎng)絡具有雙向能力，檢索需要雙向信息交互。播控也需要交互；播放需要足夠的接入帶寬和媒體傳輸協(xié)議；多媒體需要音視頻編解碼能力。因此，為實現(xiàn)IPTV業(yè)務應用，要求IPTV機頂盒具有支持接收網(wǎng)絡直播電視節(jié)目，進行視頻點播、時移點播等基本業(yè)務功能，同時還要具有互聯(lián)網(wǎng)瀏覽和信息服務、電子節(jié)目指南（EPG）和節(jié)目檢索，以及互動游戲和軟件在線升級等擴展功能。作為IPTV業(yè)務終端的機頂盒設備要具有開放式系統(tǒng)結(jié)構，以適應不斷升級和擴展的業(yè)務需求；充分考慮網(wǎng)絡環(huán)境和協(xié)議因素，要求其具有不少于兩種的上行網(wǎng)絡接口，支持多種接入認證協(xié)議和IP；要求具有音視頻媒體編解碼功能，以及業(yè)務應用和管理功能等�？傊�，從業(yè)務角度需要IPTV機頂盒具有開放型業(yè)務能力，以滿足不斷發(fā)展的業(yè)務需求。 從用戶體驗的需求考慮，IPTV業(yè)務所帶來的改變是將傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)PC終端觀看流媒體視頻的書房體驗轉(zhuǎn)移到客廳，將前傾坐姿變?yōu)楹笱鲎耍瑢?FONT color=#000066>鍵盤操作改為遙控器操作。這些改變要求IPTV機頂盒的設計要充分考慮習慣于操作電視機的廣大用戶群體，應盡量保持操作簡單、性價比適中和耐用的特點。根據(jù)用戶不同消費需要。機頂盒應設計成高、中、低不同檔次，滿足各種層次的消費群體。
1、機頂盒的發(fā)展歷程
IPTV機頂盒在設計過程中要滿足以上諸多需求，需要一系列關鍵技術的支持，主要包括音視頻編解碼技術、圖形和圖像顯示技術、媒體流傳輸／控制技術（協(xié)議）、中間件技術、嵌入式系統(tǒng)和各類接口技術。
3、IPTV機頂盒的技術方案
早期的機頂盒只能提供視頻服務，技術重點主要集中在視頻部分。而IPTV業(yè)務的最終目標是實現(xiàn)視頻、語音和數(shù)據(jù)的融合，通過IPTV機頂盒提供三網(wǎng)融合的業(yè)務。正因為IPTV機頂盒可以成為同時提供視頻、語音和數(shù)據(jù)融合業(yè)務的紐帶，結(jié)合寬帶接入和無線網(wǎng)絡，就可以創(chuàng)建真正網(wǎng)絡化的家庭環(huán)境。
IPTV機頂盒的應用過程一般為業(yè)務內(nèi)容通過寬帶網(wǎng)絡接入到機頂盒，利用機頂盒遙控器或遙控鍵盤向?qū)拵ЬW(wǎng)絡索要視頻內(nèi)容，寬帶網(wǎng)絡將需要的視頻信號傳送到用戶端，經(jīng)過機頂盒解碼后在電視上輸出。實現(xiàn)視頻點播或網(wǎng)頁瀏覽等。
目前可支持IPTV業(yè)務的機頂盒產(chǎn)品大致有三個檔次，即基本型、增強型和超強型。所謂基本型是指機頂盒可支持IPTV基本業(yè)務，提供電子節(jié)目單、實現(xiàn)網(wǎng)絡電視節(jié)目的播放，可以進行基本播放控制。增強型機頂盒除具有基本型的功能外，還可提供互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、可視業(yè)務、文本信息和簡單游戲等功能。而超強型高端機頂盒相當于一個家庭數(shù)字娛樂中心，不但可以提供IPTV的基本業(yè)務和擴展業(yè)務，還可以實現(xiàn)視頻互動游戲、個人視頻存儲等高附加值功能。
3.1 IPTV機頂盒的硬件結(jié)構
機頂盒設備是由硬件和軟件兩部分組成，不同檔次的機頂盒所采用的系統(tǒng)平臺不同，軟件架構不同，從而它們所實現(xiàn)的功能也不同。在硬件結(jié)構上基本存在三種結(jié)構的平臺，即基于專用芯片架構、基于多媒體數(shù)字信號處理器（DSP）架構和基于X86架構的平臺。軟件結(jié)構大多采用層次化、模塊化結(jié)構，也有采用中間件結(jié)構。
機頂盒的硬件結(jié)構由核心控制單元、媒體處理單元以及各類接口組成，如圖1所示。核心控制單元一般采用嵌入式系統(tǒng)處理器芯片，可以運行實時操作系統(tǒng)。媒體處理單元一般根據(jù)機頂盒成本選用ASIC專用解碼芯片或數(shù)字信號處理器，也有采用軟件解碼實現(xiàn)的。IPTV機頂盒接口比其他電視機頂盒要豐富得多，網(wǎng)絡側(cè)接口根據(jù)網(wǎng)絡接入方式的不同可配置成高速以太網(wǎng)接口、ADSL接口或無線局域網(wǎng)接口，甚至EPON或電纜接口。媒體播放接口基本配置有復合音視頻端子和S端子，較高配置可有YpbPr、YCbCr和數(shù)字音頻輸出接口�？刂平涌谑侵赣脩舨僮骺刂茩C頂盒的接口，一般以紅外遙控器為主，也有采用紅外遙控鍵盤或WiFi技術的。除以上基本業(yè)務應用所必需的接口外，可根據(jù)業(yè)務需要配置USB接口、串行接口、Z接口、智能卡接口等其他擴展接口。
從圖1中可以看出，IPTV機頂盒的核心成分是CPU和編解碼器。機頂盒功能的強弱與選擇不同檔次的核心器件有直接關系。目前可見的機頂盒產(chǎn)品歸納起來主要基于以下三種結(jié)構：
圖1 IPTV機頂盒的硬件結(jié)構
（1）基于專用芯片的結(jié)構（SOC+ASIC）
專用視頻圖像處理芯片內(nèi)部除了處理器以外，還集成了一些智能模塊，如音視頻輸入輸出等，有些還集成了圖像壓縮、硬件加速模塊。從本質(zhì)上講，專用視頻壓縮芯片和通用視頻處理芯片都屬于SOC（system on chip），差異是前者帶有固定的壓縮模塊、固定的處理方式和固定的微碼，后者需要產(chǎn)品開發(fā)商開發(fā)視頻壓縮算法程序。
傳統(tǒng)的基于ASIC／SOC結(jié)構的機頂盒，由于其全硬件芯片的實現(xiàn)方案使得運營商無法實現(xiàn)軟件的有效升級，另外其網(wǎng)絡適應性也有較大問題。但由于基于這種結(jié)構的機頂盒成本較低，在IPTV業(yè)務起步階段，一般由業(yè)務運營商向用戶免費提供機頂盒，選用專用芯片結(jié)構的機頂盒，在保證基本業(yè)務的前提下，能夠使業(yè)務運營商節(jié)省運營開支，對業(yè)務推廣無疑會起到很好的作用。
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