機頂盒技術(shù)趨勢與芯片解決方案分析

目前，中國市場供應(yīng)的機頂盒主要包括衛(wèi)星機頂盒和有線機頂盒。

由于中國數(shù)字電視節(jié)目的衛(wèi)星廣播事實上是基于歐洲的DVB-S標準，所以本地制造的衛(wèi)星機頂盒也是支持DVB-S。這些設(shè)備一般不帶條件接收(CA)功能，成本低于300元人民幣，目標市場是有線網(wǎng)絡(luò)不普及的廣大城鎮(zhèn)和農(nóng)村電視用戶。衛(wèi)星機頂盒可以像其它消費類電子產(chǎn)品一樣直接由制造商賣給終端用戶。LSI Logic公司中國及香港區(qū)系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)理楊代偉預計今年中國衛(wèi)星機頂盒的銷量將達到200萬臺，明年將達到500萬臺。在數(shù)字節(jié)目的有線廣播方面，中國尚未確定自己的標準，但已開通的數(shù)字有線電視臺目前基本采用歐洲的DVB-C標準。所以，目前本地出貨的有線機頂盒以支持DVB-C為主，并帶有條件接收功能。與衛(wèi)星機頂盒不同，有線機頂盒并不零售，而是由各省有線電視網(wǎng)的運營商統(tǒng)一購買，然后再以賣或捆綁的形式提供給用戶。

現(xiàn)在，許多制造商推出了DVB-C STB產(chǎn)品，但都是小批量供給有線網(wǎng)絡(luò)運營商進行商業(yè)試驗，而沒有大規(guī)模出貨。意法半導體(ST)機頂盒商務(wù)部經(jīng)理葉青華預計，2003年中國DVB-C STB的銷量大約為50萬臺，而LSI的楊代偉持更保守的看法，認為今年銷量不會超過30萬臺。 阻礙DVB-C STB推廣和普及的因素主要包括：一、條件接收技術(shù)、EPG和中間件技術(shù)不兼容。目前大部分STB產(chǎn)品都需要根據(jù)有線臺前端系統(tǒng)要求來定制產(chǎn)品，而無法成為一種通用產(chǎn)品在市場上銷售，這限制了制造商的生產(chǎn)規(guī)模，不利于進一步降低產(chǎn)品成本。二、數(shù)字節(jié)目源有限。盡管數(shù)字電視在技術(shù)上具有許多優(yōu)勢，但真正能夠吸引用戶的是內(nèi)容。目前，中國用戶能夠收看到的數(shù)字節(jié)目仍相對匱乏，這在一定程度上削弱了他們配置機頂盒的積極性。不過，這個問題正在得到改善。中國國家廣電總局預計今年將開播10套以上的付費影視頻道和若干套有線數(shù)字電視，明年則將開播30套以上的付費影視頻道。雖然有線機頂盒的市場暫時尚未起飛，但它的前景十分光明，其主要賣點在于交互式功能。運營商籍此可以向用戶提供視頻點播、網(wǎng)上銀行和電視購物等增值服務(wù)，從而創(chuàng)造重要的利潤來源。

根據(jù)中國廣電總局制訂的目標，2005年全國有線機頂盒用戶要達到3,000萬。一些業(yè)內(nèi)人士認為有線機頂盒市場將在明年啟動。研發(fā)現(xiàn)狀和解決方案比較。目前，中國機頂盒制造商主要分為兩類：一類是專業(yè)開發(fā)機頂盒的新興公司，如深圳同洲電子和福建卓異電子等；一類是傳統(tǒng)的電視機制造商，如創(chuàng)維、康佳和長虹等。這些制造商一般購買來自芯片供應(yīng)商的完整解決方案，在此基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)。我們將在下文中剖析和比較當前的機頂盒解決方案，并重點闡述相關(guān)的設(shè)計要點。

機頂盒解決方案包括兩個基礎(chǔ)部分：前端接收和后端處理。前端接收又包括調(diào)諧器和通道解碼器。后端處理通常是一個單芯片的信源解碼器，它集成有一個MPEG-2解碼器和一個CPU。除了前端接收部分不同以外，衛(wèi)星與有線機頂盒的區(qū)別在于一般不帶條件接收，而且不提供交互式功能。這兩種機頂盒的信源解碼器完成的功能是相同的，不過在處理能力和擴展接口方面可能會有差別。目前，機頂盒芯片供應(yīng)商推出了面向從低端到高端產(chǎn)品的信源解碼器，但在中國市場主推低成本芯片，代表性產(chǎn)品有ST的STi5518B、LSI的AViA-9700和富士通的SmartMPEG等。這類低成本解碼器中集成的處理器時鐘頻率一般在150MHz以下，不帶硬盤接口和USB接口。 LSI的AViA-9700是AViA-9600的簡化版。在其視頻解碼部分，該芯片支持無窮層次的畫面疊加，允許制造商通過軟件任意控制播出畫面。它還提供了PIG(picture-in-graphics)功能。AViA-9700的一個特色是具有2D圖形加速器，可以更好地播放動畫。 AViA-9700集成了一個148.5MHz 的microSPARC CPU。楊代偉認為，這樣強大的CPU將有利于制造商在今后擴展功能。例如，microSPARC CPU可以執(zhí)行圖文(Teletext)解碼功能，所以當電視臺開始提供圖文服務(wù)時，制造商只需升級軟件就可以對該功能給予支持。此外，該CPU可以實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧，從而能夠基于此芯片開發(fā)出IP 機頂盒。 ST的STi5518B具有較好的成本優(yōu)勢，主要用于實現(xiàn)數(shù)字電視信號條件接收以及股票信息接收等基本功能。在中高端方案方面，這些芯片廠商推出的方案具有高集成度、高性能的特點。如LSI Logic的AviA9600、ATI公司的XILLEON220和ST公司的STi5528。該些方案的共同特點是處理器性能得到很大提高，以STi5528為例，該芯片集成了雙CPU，其數(shù)據(jù)處理能力超過300Mips。該類方案通常還集成了更多的外圍接口功能，如硬盤接口、IEEE1394和USB。此外，該類方案通常具有優(yōu)越的音頻和圖像處理功能。這類芯片的目標應(yīng)用主要是具有網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能和多種交互式應(yīng)用的高端機頂盒。

為了降低整機成本，芯片供應(yīng)商試圖進一步提高解決方案的集成度。當前包括LSI Logic、ST公司都實現(xiàn)了衛(wèi)星機頂盒的調(diào)諧器從傳統(tǒng)的機械式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樾酒桨?，但在有線應(yīng)用上都還沒有類似的產(chǎn)品。ST的葉青華透露，該公司不久后將推出應(yīng)用于有線機頂盒的硅集成調(diào)諧器。此外，LSI提出一種設(shè)想，即將通道解碼功能集成到信源解碼器中，從而實現(xiàn)一種雙芯片方案。在DVB-S解決方案中，富士通已經(jīng)將調(diào)諧器和信道解碼功能集成在單個芯片上。突破條件接收的瓶頸條件接收是機頂盒發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，也是有線電視運營商最關(guān)心的功能。中國主要基于DVB的SimulCrypt(同密)標準，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。條件接收技術(shù)的成熟和安全性是運營商關(guān)注的重點，ST公司的葉青華表示，目前部分中國機頂盒廠商在與國際運營商洽談合作的問題，由于國外系統(tǒng)的技術(shù)要求不同，機頂盒廠商必須針對其要求提供相應(yīng)的性能和功能，而條件接收的成熟情況是進軍國際市場的關(guān)鍵，機頂盒廠商必須取得可靠CAS提供商的認證。據(jù)了解，目前只有少數(shù)幾家中國廠商的部分產(chǎn)品獲得了這樣的認證。葉青華認為，大部分中國機頂盒廠商在今年才開始CA和中間件的開發(fā)，以及采用第三方IP，產(chǎn)品的完善成熟需要一定時間。此外，要取得國外CAS系統(tǒng)商的認證必須通過數(shù)百項技術(shù)測試，CA認證需要較長的周期。對當前中國條件接收技術(shù)情況，LSI公司的楊代偉認為，目前條件接收和SmardCard芯片的技術(shù)主要掌握在國外制造商手中，這對中國電視廣播而言是個安全隱患。所以，DTVIA、清華同方等中國廠商正在介入這個行業(yè)，試圖開發(fā)出中國的條件接收標準。創(chuàng)維數(shù)字技術(shù)公司技術(shù)總監(jiān)張繼濤透露：“目前在省網(wǎng)上主要采用國外的條件接收系統(tǒng)，而地市網(wǎng)絡(luò)則以國內(nèi)CA為主?！贝送猓瑱C卡分立的方案得到廣電總局的支持。揚智電子中國區(qū)總經(jīng)理修俊良認為，一旦機卡分離在中國市場實施，由于將機頂盒內(nèi)容解密部分分離開，對整機廠商和消費者都有利。而楊代偉認為該方案具有技術(shù)難度和可靠性的問題，目前該方案相對傳統(tǒng)方案存在近10美元的成本差距。信號回傳推動交互式應(yīng)用 信號回傳是機頂盒實現(xiàn)交互式應(yīng)用的必備功能。

目前，機頂盒可以采用基于電話線、以太網(wǎng)和有線電纜等不同介質(zhì)的三種回傳方式。電話線回傳最容易實現(xiàn)，成本也最低，因此現(xiàn)有的交互式機頂盒大部分是基于這種回傳方式，但其缺點是速度和響應(yīng)慢，造成用戶體驗差。與之相比，以太網(wǎng)回傳就不存在這些問題，它還可以通過互聯(lián)網(wǎng)來提供視頻點播和網(wǎng)上沖浪等交互式應(yīng)用。據(jù)康佳集團機頂盒項目負責人施朝煜透露，該公司將于年內(nèi)推出的一款機頂盒就采用了這種技術(shù)。其美中不足之處是實現(xiàn)這種回傳方式需要在機頂盒中添加一塊100/10M以太網(wǎng)卡，這大幅增加了整機成本。此外，它的應(yīng)用也受到用戶是否已部署以太網(wǎng)接口的限制。有線電纜回傳是業(yè)界設(shè)想的一種理想回傳方式，它可以實現(xiàn)快捷、方便的交互式操作。但它要求有線電視網(wǎng)的運營商將目前單向傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)改造成雙向網(wǎng)絡(luò)，而這需要投入大量的財力和時間。機頂盒制造商正在觀望這方面的進程，如果網(wǎng)絡(luò)改造進展順利，這種回傳方式有望在未來的機頂盒中占據(jù)主流。操作系統(tǒng) 在ST提供的完整解決方案中，它向客戶提供了免版權(quán)費的OS20實時操作系統(tǒng)，這是專門為其ST20 CPU開發(fā)的一個操作系統(tǒng)，優(yōu)勢在于其專用性，能充分利用CPU的硬件性能，實現(xiàn)性能的最優(yōu)化。LSI Logic和富士通沒有提供操作系統(tǒng)，所以客戶需要向第三方OS開發(fā)商購買。 LSI的楊代偉表示，第三方OS是由專業(yè)操作系統(tǒng)供應(yīng)商開發(fā)的，其優(yōu)勢在于實時性更好，而且可以支持一些擴展功能，如TCP/IP協(xié)議等。目前，LSI已與風河系統(tǒng)公司達成協(xié)議，客戶可以通過LSI購買Vx Works RTOS，只需一次性支付大約1萬美元，不用再根據(jù)產(chǎn)品銷售數(shù)量支付版稅。 未來發(fā)展趨勢機頂盒交互式應(yīng)用將促進中間件的集成，不同業(yè)務(wù)對中間件的要求不同。葉青華認為，DVB-MHP(多媒體家庭平臺)作為DVB提出的基于Java虛擬機的中間件標準將很快被中國機頂盒廠商采用。他們基于該中間件可以簡化產(chǎn)品的開發(fā)，加快新技術(shù)和新功能的應(yīng)用，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽、VOD等多種交互式服務(wù)。目前，已經(jīng)有部分中國公司在開展這方面的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，國外第三方開發(fā)商已經(jīng)有成熟的中間件技術(shù)方案。接口技術(shù)將是未來機頂盒方案提供商考慮集成的重要功能?，F(xiàn)在一般的家庭已經(jīng)有多種數(shù)字設(shè)備，設(shè)備間的數(shù)字信號傳輸是這些設(shè)備必須具備的功能，因此機頂盒集成USB、IEEE1394將是必然的趨勢。此外，機頂盒的DVR功能未來將成為其標準配置。目前在上海數(shù)字有線中應(yīng)用的機頂盒產(chǎn)品都集成了DVR功能，隨著硬盤技術(shù)的發(fā)展，機頂盒數(shù)據(jù)存儲功能將得到加強，機頂盒完全可能成為家庭的數(shù)字娛樂存儲中心。目前，多家方案提供商都提供帶DVR功能的方案，如LSI公司的AviA9600提供了IDE/ATAPI硬盤驅(qū)動接口，ST的STi5514提供全功能DVR。隨著更高性能芯片方案的推出以及整個市場的啟動，作為與有線網(wǎng)這個寬帶資源連接同時與家庭最大的顯示設(shè)備相連的數(shù)字電視機頂盒，未來機頂盒的功能將可能發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)變，交互式應(yīng)用功能將大大增強。

此外，機頂盒一開始就面向家庭應(yīng)用，具有友好的應(yīng)用界面，將可能部分替代PC，作為家庭數(shù)據(jù)儲存中心，甚至是家庭網(wǎng)關(guān)。此外，除了標清產(chǎn)品開發(fā)，高清晰數(shù)字電視機頂盒市場也值得關(guān)注。有預測顯示，僅2003年中國將有120萬臺背投和近8萬臺PDP電視，這些彩電普遍清晰度高于1000線，大部分高端CRT彩電的清晰度也在1000線以上，而這部分彩電本身不具備數(shù)字信號接收和交互應(yīng)用功能。此外，這部分用戶本身就是追求時尚的高端用戶。這些情況為高清晰數(shù)字電視機頂盒的開發(fā)帶來了商機。