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隨著(zhù)IPTV市場(chǎng)準備起飛，競爭生態(tài)系統數量的增加意味著(zhù)STB開(kāi)發(fā)商必須保持他們的實(shí)現方案選項具備開(kāi)放性。 未來(lái)幾年，由電信業(yè)務(wù)提供商推動(dòng)的IPTV市場(chǎng)(利用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議傳輸數字電視)有望形成規模。然而，目前該市場(chǎng)陷入了各種硬件和軟件解決方案的競爭之中，不同種類(lèi)的壓縮技術(shù)非常復雜，并與家庭網(wǎng)絡(luò )應用存在潛在的融合。這些因素使工程師在設計IP機頂盒的時(shí)候面臨決策困難，所以原始設備制造商(OEM)需要選擇處理技術(shù)，以使他們保持實(shí)現方案選項的開(kāi)放性。 作為傳輸方案的焦點(diǎn)，STB必須能夠適應它要部署的特殊IPTV“生態(tài)系統”的要求，因此，互通性以及處理高吞吐量的視頻所需要的性能對于這些系統是至關(guān)重要的。對于IPTV網(wǎng)絡(luò )可能提供的許多新應用，可伸縮性也很重要；而成本始終是消費電器面臨的一個(gè)問(wèn)題。STB設計工程師已經(jīng)看到，高度集成的數字信號處理(DSP)能夠滿(mǎn)足這些要求，它不僅提供買(mǎi)得起的高度實(shí)時(shí)的性能，而且也便于重新編程以實(shí)現新的配置、刷新、升級和應用。 圖1：IPTV生態(tài)系統 IPTV生態(tài)系統 STB的設計牽涉到IPTV生態(tài)系統中的所有設備和軟件，主要項目如圖1所示。在前端，服務(wù)提供商從諸如地面廣播、預先記錄的專(zhuān)有內容、衛星電視頻道之類(lèi)的節目源為IPTV傳輸經(jīng)過(guò)編碼的視頻；內容也可以由VOD服務(wù)商直接提供。 為了確保正確的接收，所有這類(lèi)內容的傳輸都通過(guò)條件接收服務(wù)器(SAS)，它通過(guò)加密、驗證和鑒權等措施提供傳輸的安全性。中間件服務(wù)器負責協(xié)調這些單元，監測客戶(hù)的請求、與其它服務(wù)器通信和調度傳輸，并為從事業(yè)務(wù)保障、收費、維護和其它必要服務(wù)的網(wǎng)絡(luò )管理提供接口。這種服務(wù)器也與客戶(hù)的STB通信，以管理這些請求并提供友好的圖形用戶(hù)界面(GUI)。 圖中的客戶(hù)端顯示了一個(gè)DSL調制接調器和STB，在一些情況下這兩個(gè)功能可能會(huì )結合在單一盒中。STB從寬帶連接接收和解碼IPTV信號，然后，輸出一路或更多視頻流供電視機顯示。需要注意的是：目前所提議的大多數方案不包括通過(guò)STB對互聯(lián)網(wǎng)的寬帶開(kāi)放接入，但是，將來(lái)可能支持這種功能。 STB瀏覽器和中間件 在STB的頂層是承載瀏覽器的WinCE、Linux或VxWorks等操作系統(OS)，它的作用是圖形引擎，通過(guò)它與中間件的互動(dòng)，讓用戶(hù)方便地訪(fǎng)問(wèn)互動(dòng)服務(wù)。中間件客戶(hù)軟件協(xié)調對網(wǎng)絡(luò )的訪(fǎng)問(wèn)。一些瀏覽器和中間件客戶(hù)是基于具備JavaScript的HTML；而其它是基于Java并運行在STB中的Java虛擬機(JVM)上。為了獲得更為復雜的圖形處理能力，新興的選項集成具有Macromedia Flash或Dynamic HTML的中間件。 這些選項的每一種依次更為復雜，需要更強的處理性能，所以，STB處理器需要具備可伸縮性，以便支持這些不同的組合。如果把圖形和視頻處理密集的任務(wù)從普通的操作任務(wù)中分離出來(lái)，處理架構就能夠加速系統的整體性能，并為可伸縮性提供開(kāi)銷(xiāo)。 服務(wù)提供商都建立了自有的系統，而STB必須與這些系統互通，以便被用于不同的IPTV環(huán)境。每一種部署都有獨特的網(wǎng)絡(luò )配置和一系列配套方案，所以，中間件、瀏覽器和其它軟件會(huì )隨著(zhù)新功能和服務(wù)的加入而持續演進(jìn)。OEM必須考慮給定的處理器的性能是否容許系統具有可伸縮性，以支持這些變化并執行新的任務(wù)。 提供安全性 基于軟件的條件接收(CA)系統——非常類(lèi)似數字版權管理(DRM)軟件—采用諸如AES或3DES之類(lèi)的安全標準，從而使針對條件接收的密鑰交換成為可能。如果黑客試圖打開(kāi)密鑰，可編程處理器就容許STB作出快速修改以增強安全級別。 傳統的基于硬件的CA方法采用智能卡和固定的硬件來(lái)保護系統免受不安全的訪(fǎng)問(wèn)。就像基于軟件的系統一樣，這些基于硬件的安全系統必須持續升級以擊敗黑客的攻擊；因此，CA供應商在他們的設計中構建了不同級別的安全性，使之不僅支持老的用法，而且滿(mǎn)足將來(lái)新的接收條件。(改寫(xiě)) 這些安全功能要求把知識產(chǎn)權構建到處理器之中；而因為每一個(gè)CA供應商都有其自己的設置，STB制造商需要確保對所有主要的供應商都提供適當的支持。 最近，水印系統已經(jīng)引起了內容所有者、服務(wù)提供商和向他們提供IPTV設備的制造商的興趣。在內容未經(jīng)適當授權而被接收的情況下，水印技術(shù)容許服務(wù)提供商快速定位這種非法接收的地點(diǎn)，在那里要升級CA。 視頻編碼和VOD MPEG-2是目前業(yè)內所使用的老一代視頻編解碼(編碼器/解碼器)，它在標準清晰度電視中已經(jīng)使用多年，而現在也常被用于高清晰度電視。最初推出的IPTV采用的就是MPEG-2標準，然而，為了提高帶寬利用率和增加所容納的家庭的數量，許多服務(wù)提供商正在采用更為先進(jìn)的多媒體數字信號編解碼器標準，如H.264/MPEG-4部分10/AVC和WMV9/VC1。這些較新的編解碼器的帶寬利用率通常比MPEG-2提高了兩個(gè)數量級。除了這些流行的先進(jìn)編解碼器之外，中國正在部署其自己的新標準，即AVS。 與視頻編解碼器配套的有采用各種音頻壓縮標準的音頻編解碼器。還要考慮的是：在每一種編解碼器規范內，都有一些解釋空間，讓編碼器供應商能夠持續增強其產(chǎn)品，以實(shí)現更佳的品質(zhì)并減少比特率。因此，存在若干可能的音頻和視頻編解碼器的組合，它們在實(shí)現方案上與不同編碼器供應商的方案略微不同。 視頻點(diǎn)播通信的基礎是RTP和RTSP；RTP是下行傳輸的流協(xié)議，RTSP是針對數據的控制協(xié)議，兩者都容許在實(shí)現中建立極大的靈活性。為了使互通性變得更為復雜，不同的VOD供應商采用完全具有自主編碼特性的不同的離線(xiàn)編碼器。為了減少問(wèn)題，來(lái)自不同供應商的VoD服務(wù)器可能由一家IPTV服務(wù)提供商安裝。 面對多種編解碼器、不同種類(lèi)的編解碼器組合和實(shí)現方案以及不同的協(xié)議解釋?zhuān)羞@些因素都要求待設計的STB具有靈活性和可伸縮性，以支持廣泛變化、持續升級的互通性要求。 家庭聯(lián)網(wǎng) 因為STB共享數字媒體適配器(DMA)所采用的大部分技術(shù)，STB也有望可能通過(guò)以太網(wǎng)、HomePlug、WLAN或Moca連接到家庭網(wǎng)絡(luò )。STB然后可以接收并玩從個(gè)人電腦下載的內容，如顯示照片夾、播放音樂(lè )或者甚至從互聯(lián)網(wǎng)下載影片。應該考慮的是：STB也可能配備其自己的硬盤(pán)以記錄IPTV播放的內容，然后這些內容可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)共享。 如果STB被連接到娛樂(lè )系統，如網(wǎng)絡(luò )DVD播放機、音響系統和游戲機，那么，融合的可能性就更為有趣。最終，諸如視頻電話(huà)和在線(xiàn)賭博之類(lèi)的應用也可能與STB融合，從而帶來(lái)他們自身的一系列互通性問(wèn)題。 為了能夠處理這些新的融合應用，至關(guān)重要的一點(diǎn)是STB必須支持各種各樣家用電器系統所使用的標準，因為在家庭網(wǎng)絡(luò )內存在不同的需求，它也為用戶(hù)提供了各種服務(wù)。例如，如果把4Mbps MPEG2流轉換并編碼為1.5-Mbps WMV9流，就可以保持帶寬并增加在給定的硬盤(pán)空間內所存儲的內容。 作為一個(gè)例子，從CA轉換為DRM安全可以確保保護家庭網(wǎng)絡(luò )內的視頻內容。行業(yè)聯(lián)盟—數字生活網(wǎng)絡(luò )聯(lián)盟—所關(guān)心的是為家庭網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)互通性標準，目前在家庭網(wǎng)絡(luò )上最為流行的產(chǎn)品都遵循DLNA標準。 STB對處理器的要求 雖然人們正在部署不同的IPTV生態(tài)系統，在不同的系統和配置中實(shí)現互通性不僅從短期看很重要，而且從長(cháng)期看也很重要，因為事物在持續地發(fā)展。隨著(zhù)不同的服務(wù)提供商開(kāi)始配置由許多操作系統、壓縮技術(shù)、中間件、瀏覽器、CA/DRM、實(shí)時(shí)編碼器供應商和VoD服務(wù)器供應商的產(chǎn)品構成的可能組合方案，STB將不得不適應這種多組合的應用需求，同時(shí)，也是為了滿(mǎn)足提供商向其產(chǎn)品中添加新服務(wù)所提出的要求。成功的STB設計將依賴(lài)于提供高性能、編程靈活性、可伸縮性和高系統級集成的處理解決方案。 音視頻編解碼器、圖形加速、通信和許多潛在融合的家庭應用將需要高級的性能，大多數是對實(shí)時(shí)信號處理能力的要求。通過(guò)使用加速器并把信號處理任務(wù)進(jìn)行軟件分區就可以增強性能，例如，視頻解碼最好由從事控制任務(wù)的DSP來(lái)處理，用戶(hù)界面采用RISC處理器來(lái)處理就比較好。通過(guò)在處理器上運行最合適的任務(wù)，設計工程師能確保最高的性能和最高效率的產(chǎn)品設計。 DSP媒體處理器的實(shí)例 TI公司的TMS320DM*x數字媒體處理器能夠滿(mǎn)足IP STB對DSP的要求。先進(jìn)的C64x+ DSP內核集成了提供視頻編碼和解碼所需要的高速計算能力的視頻協(xié)處理器以及處理用戶(hù)界面、實(shí)現系統控制和便于應用編程的ARM926 RISC處理器。系統級芯片(SoC)中還集成了網(wǎng)絡(luò )外設、音視頻接口、高速存儲子系統、外部存儲接口和增強的直接存取接口(EDMA)，因此，BOM單中的硬件減少多達50%。 圖2顯示了DM*3處理器的功能，它就是針對像STB這樣的解碼系統而設計的。另外一個(gè)器件，代碼和引角兼容的DM*6為添加解碼能力提供一種便利的升級方案。 圖2：DM*3的方框圖 DM*x處理器可以被編程為支持任何數量的音頻和視頻標準，并且能方便地通過(guò)下載網(wǎng)絡(luò )配置和服務(wù)所需要的變更完成升級。通過(guò)對DSP和視頻加速器上數學(xué)運算密集的信號處理以及在A(yíng)RM處理器上的控制操作進(jìn)行軟件分區，可以為其它應用提供大量的性能開(kāi)銷(xiāo)。作為T(mén)I公司達芬奇技術(shù)的關(guān)鍵單元，DM*x處理器由基礎軟件和API支持，能夠使視頻系統開(kāi)發(fā)更為直接，并簡(jiǎn)化客主之間的互通性。 基于DSP的STB軟件架構 圖3顯示了基于DM*x的IP STB的基本軟件架構圖，其中包含諸如主操作系統、瀏覽器和堆棧中的中間件之類(lèi)的應用軟件。在基礎部分是DSP/BIOS實(shí)時(shí)操作系統和鏈路以及RISC與DSP之間通信的框架。在該層的頂部是基本的視頻表達和音視頻(AV)媒體引擎的播放軟件部分。 采用其圖形引擎的瀏覽器、客戶(hù)中間件和條件接收都通過(guò)AV播放機連接到媒體引擎，它是應用和編解碼器引擎之間的關(guān)鍵鏈路。各種應用軟件連接到主操作系統之中，其中，還有提供通信和外部接口所必需的驅動(dòng)器、TCP/IP堆棧和其它網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。 圖3：IPTV客戶(hù)軟件系統 在變化市場(chǎng)中的互通性 隨著(zhù)IPTV市場(chǎng)準備起飛，競爭生態(tài)系統的數量與日俱增，意味著(zhù)STB開(kāi)發(fā)商必須保持他們的實(shí)現方案選項具有開(kāi)放性�；ネㄐ允悄壳笆袌�(chǎng)環(huán)境中取得成功的關(guān)鍵。高性能DSP提供確�；ネㄐ运枰木幊天`活性，并確保在變化的IPTV生態(tài)環(huán)境中保持方案的通用性。SoC集成方案以買(mǎi)得起的價(jià)格帶來(lái)了這些優(yōu)勢，并且軟件使開(kāi)發(fā)更快和更為簡(jiǎn)單。在不斷演變的IPTV市場(chǎng)，基于DSP的STB將能夠快速和有成效地適應變化。 |
