有線(xiàn)電視數字機頂盒的關(guān)鍵技術(shù)詳解
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一個(gè)完整的數字機頂盒由硬件平臺和軟件系統組成，可以將其分為4層，從底向上分別為：硬件、底層軟件、中間件、應用軟件。硬件提供機頂盒的硬件平臺；底層軟件提供操作系統內核以及各種硬件驅動(dòng)程序；應用軟件包括本機存儲的應用和可下載的應用；中間件將應用軟件與依賴(lài)于硬件的底層軟件分隔開(kāi)來(lái)，使應用不依賴(lài)于具體的硬件平臺。
成熟的商用中間件產(chǎn)品有Opentv的EN2、Liberate的TVNavigatorforDTV、Enreach的 EnreachTVforDTV、Canel+的Mediahighway和Intellibyte的IBEPG、IBSIManager、 IBBrowser等。這些產(chǎn)品在市場(chǎng)上都占有一席之地，但彼此并不兼容。
目前，標準組織已經(jīng)認識到這個(gè)事實(shí)，并且開(kāi)始著(zhù)手建立公開(kāi)的中間件標準。 DVB提出了基于Java虛擬機的中間件標準DVB-MHP（多媒體家庭平臺）；ATSC成立T3/S17技術(shù)專(zhuān)家小組委員會(huì )來(lái)為機頂盒定義軟件環(huán)境，該軟件環(huán)境稱(chēng)為DTV應用軟件環(huán)境（DASE）。ATVEF（先進(jìn)電視發(fā)展論壇）也創(chuàng )建了一種稱(chēng)為 AdvancedTelevisionEnhancementForumSpecificationforInteractiveTelevision的規范。
4．加解擾技術(shù)
加解擾技術(shù)用于對數字節目進(jìn)行加密和解密。目前，國際上有兩種標準：OpenCable定義的POD和DVB定義的SimulCrypt和 MultiCrypt標準。OpenCable定義的POD是一個(gè)通過(guò)PCMCIA接口與機頂盒相連的模塊，該模塊除了解擾功能外，還要完成與前端的交互功能。DVB的MultiCrypt也是采用PCMCIA接口與機頂盒連接，但它只有解擾功能。DVB的SimulCrypt則只需要機頂盒具有 ISO7816的SmartCard接口既可，但需要機頂盒具有硬件解擾引擎。下面簡(jiǎn)述DVB的有條件接入的基本原理。
有條件接入的基本原理如圖4所示。節目在播出前，要經(jīng)過(guò)加擾處理，加擾過(guò)程是將復用后的傳送流（TransportStream）與一個(gè)偽隨機加擾序列做模2加，而這個(gè)偽隨機序列的生成由控制字發(fā)生器提供的控制字（ControlWord，簡(jiǎn)稱(chēng)CW）確定。有條件接入的核心實(shí)際上是控制字傳輸的控制。在MPEG傳輸流中，與控制字傳輸相關(guān)的有兩個(gè)數據流：授權控制信息（ECMs）和授權管理信息（EMMs）。由業(yè)務(wù)密鑰（SK）加密處理后的控制字在ECMs中傳送，其中還包括節目來(lái)源、時(shí)間、內容分類(lèi)和節目?jì)r(jià)格等節目信息。對控制字加密的業(yè)務(wù)密鑰在授權管理信息中傳送，并且業(yè)務(wù)密鑰在傳送前要經(jīng)過(guò)用戶(hù)個(gè)人分配密鑰（PDK）的加密處理，EMMs中還包括地址、用戶(hù)授權信息、如用戶(hù)可以看的節目或時(shí)間段、用戶(hù)付的收視費等。用戶(hù)個(gè)人分配密鑰（PDK）存放在用戶(hù)的智能卡（SmartCard）中。
在用戶(hù)端，機頂盒為了再生出解擾隨機序列，必須獲取相關(guān)的條件接收控制信息。首先，機頂盒根據PMT和CAT表中CA_descriptor，獲得 EMM和ECM的PID值。然后，從TS流中過(guò)濾出ECMs和EMMs，并送通過(guò)SmardCard接口送給SmartCard。SmardCard首先讀取用戶(hù)個(gè)人分配密鑰（PDK），用PDK對EMM解密，取出SK，然后利用SK對ECM進(jìn)行解密，取出CW，并將CW通過(guò)SmartCard接口送給解擾引擎，解擾引擎利用CW就可以將將已加擾的傳輸流進(jìn)行解擾
5．電纜調制解調器
到目前為止，各種研究機構對電纜調制解調器進(jìn)行了廣泛的研究，這些研究成果最終形成了幾個(gè)國際性組織定義的標準： IEEE定義的IEEE802.14協(xié)議、DAVIC定義的DAVIC協(xié)議和MCNS定義的DOCSIS協(xié)議。
在這些協(xié)議中，MCNS標準的目的最為簡(jiǎn)單和明確，就是在有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上透明地傳輸IP數據包，因此該協(xié)議對IP的支持最好；DAVIC的目的主要是給用戶(hù)提供交互式的數字視音頻服務(wù)，同時(shí)也兼顧提供數據傳輸，該協(xié)議對數字視頻的支持是最好的；IEEE802.14的目的是建立一個(gè)基于HFC的城域網(wǎng)，并使該網(wǎng)絡(luò )能支持各種業(yè)務(wù)，包括固定比特率CBR、可變比特率VBR以及有效比特率ABR服務(wù)，該目的使得它對ATM有很好的支持。
不同的目的使得各個(gè)標準間存在很大的差異，這些差異主要體現在各個(gè)標準定義的物理層、MAC層的幀格式和MAC協(xié)議。
IEEE802.14對ATM信元有很好地支持，并能通過(guò)ATM信元很好地支持OoS。在傳輸ATM信元方面，該協(xié)議與MCNS相比有較小的延遲和延遲抖動(dòng)。但在支持IP方面，由于必須通過(guò)AAL5來(lái)支持，因而在傳輸IP分組的吞吐量方面比MCNS標準低，這一點(diǎn)對DAVIC標準同樣適用。
在MAC層，MCNS標準的上行信道訪(fǎng)問(wèn)方式和碰撞解析算法比IEEE802.14和DAVIC都簡(jiǎn)單，使得用戶(hù)端設備比較簡(jiǎn)單，再加上對IP有最好的支持，使MCNS標準在目前的市場(chǎng)上最為看好。但也正是因為其簡(jiǎn)單，在采用MCNS的CableModem進(jìn)行話(huà)音和視頻業(yè)務(wù)時(shí)還有一些缺陷，具體地說(shuō)，在使用MCNS標準的CableModem支持IP電話(huà)和可視電話(huà)方面，還需要增加支持QoS的機制。但隨著(zhù)DOCSIS1.1的發(fā)布，該標準已逐步完善起來(lái)。
在對數字視頻業(yè)務(wù)的支持上，DAVIC由于對數字電視廣播的兼容和具有帶外信道的優(yōu)勢，在數字機頂盒的標準中有重要影響。事實(shí)上，北美的 OpenCable標準就是將MCNS與DAVIC有機地結合的產(chǎn)物，而歐洲的EuroBox和EuroModem實(shí)際上就是采用DAVIC標準。而最早開(kāi)始制定的IEEE802.14協(xié)議，已漸漸地被市場(chǎng)拋棄。
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