IPTV生態(tài)系統和基于DSP的IP機頂盒設計

　　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。