IPTV生態(tài)系統(tǒng)和基于DSP的IP機(jī)頂盒設(shè)計(jì)

　　隨著IPTV市場(chǎng)準(zhǔn)備起飛，競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)系統(tǒng)數(shù)量的增加意味著STB開發(fā)商必須保持他們的實(shí)現(xiàn)方案選項(xiàng)具備開放性。

　　未來幾年，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(shù)字電視)有望形成規(guī)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(jìng)爭(zhēng)之中，不同種類的壓縮技術(shù)非常復(fù)雜，并與家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用存在潛在的融合。這些因素使工程師在設(shè)計(jì)IP機(jī)頂盒的時(shí)候面臨決策困難，所以原始設(shè)備制造商(OEM)需要選擇處理技術(shù)，以使他們保持實(shí)現(xiàn)方案選項(xiàng)的開放性。

　　作為傳輸方案的焦點(diǎn)，STB必須能夠適應(yīng)它要部署的特殊IPTV“生態(tài)系統(tǒng)”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(duì)于這些系統(tǒng)是至關(guān)重要的。對(duì)于IPTV網(wǎng)絡(luò)可能提供的許多新應(yīng)用，可伸縮性也很重要；而成本始終是消費(fèi)電器面臨的一個(gè)問題。STB設(shè)計(jì)工程師已經(jīng)看到，高度集成的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)能夠滿足這些要求，它不僅提供買得起的高度實(shí)時(shí)的性能，而且也便于重新編程以實(shí)現(xiàn)新的配置、刷新、升級(jí)和應(yīng)用。

　　                                                    圖1：IPTV生態(tài)系統(tǒng)

　　IPTV生態(tài)系統(tǒng)

　　STB的設(shè)計(jì)牽涉到IPTV生態(tài)系統(tǒng)中的所有設(shè)備和軟件，主要項(xiàng)目如圖1所示。在前端，服務(wù)提供商從諸如地面廣播、預(yù)先記錄的專有內(nèi)容、衛(wèi)星電視頻道之類的節(jié)目源為IPTV傳輸經(jīng)過編碼的視頻；內(nèi)容也可以由VOD服務(wù)商直接提供。

　　為了確保正確的接收，所有這類內(nèi)容的傳輸都通過條件接收服務(wù)器(SAS)，它通過加密、驗(yàn)證和鑒權(quán)等措施提供傳輸?shù)陌踩?。中間件服務(wù)器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)這些單元，監(jiān)測(cè)客戶的請(qǐng)求、與其它服務(wù)器通信和調(diào)度傳輸，并為從事業(yè)務(wù)保障、收費(fèi)、維護(hù)和其它必要服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)管理提供接口。這種服務(wù)器也與客戶的STB通信，以管理這些請(qǐng)求并提供友好的圖形用戶界面(GUI)。

　　圖中的客戶端顯示了一個(gè)DSL調(diào)制接調(diào)器和STB，在一些情況下這兩個(gè)功能可能會(huì)結(jié)合在單一盒中。STB從寬帶連接接收和解碼IPTV信號(hào)，然后，輸出一路或更多視頻流供電視機(jī)顯示。需要注意的是：目前所提議的大多數(shù)方案不包括通過STB對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的寬帶開放接入，但是，將來可能支持這種功能。

　　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(tǒng)(OS)，它的作用是圖形引擎，通過它與中間件的互動(dòng)，讓用戶方便地訪問互動(dòng)服務(wù)。中間件客戶軟件協(xié)調(diào)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問。一些瀏覽器和中間件客戶是基于具備JavaScript的HTML；而其它是基于Java并運(yùn)行在STB中的Java虛擬機(jī)(JVM)上。為了獲得更為復(fù)雜的圖形處理能力，新興的選項(xiàng)集成具有Macromedia Flash或Dynamic HTML的中間件。

　　這些選項(xiàng)的每一種依次更為復(fù)雜，需要更強(qiáng)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，處理架構(gòu)就能夠加速系統(tǒng)的整體性能，并為可伸縮性提供開銷。

　　服務(wù)提供商都建立了自有的系統(tǒng)，而STB必須與這些系統(tǒng)互通，以便被用于不同的IPTV環(huán)境。每一種部署都有獨(dú)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)隨著新功能和服務(wù)的加入而持續(xù)演進(jìn)。OEM必須考慮給定的處理器的性能是否容許系統(tǒng)具有可伸縮性，以支持這些變化并執(zhí)行新的任務(wù)。

　　提供安全性

　　基于軟件的條件接收(CA)系統(tǒng)——非常類似數(shù)字版權(quán)管理(DRM)軟件—采用諸如AES或3DES之類的安全標(biāo)準(zhǔn)，從而使針對(duì)條件接收的密鑰交換成為可能。如果黑客試圖打開密鑰，可編程處理器就容許STB作出快速修改以增強(qiáng)安全級(jí)別。

　　傳統(tǒng)的基于硬件的CA方法采用智能卡和固定的硬件來保護(hù)系統(tǒng)免受不安全的訪問。就像基于軟件的系統(tǒng)一樣，這些基于硬件的安全系統(tǒng)必須持續(xù)升級(jí)以擊敗黑客的攻擊；因此，CA供應(yīng)商在他們的設(shè)計(jì)中構(gòu)建了不同級(jí)別的安全性，使之不僅支持老的用法，而且滿足將來新的接收條件。(改寫)

　　這些安全功能要求把知識(shí)產(chǎn)權(quán)構(gòu)建到處理器之中；而因?yàn)槊恳粋€(gè)CA供應(yīng)商都有其自己的設(shè)置，STB制造商需要確保對(duì)所有主要的供應(yīng)商都提供適當(dāng)?shù)闹С帧?/p>

　　最近，水印系統(tǒng)已經(jīng)引起了內(nèi)容所有者、服務(wù)提供商和向他們提供IPTV設(shè)備的制造商的興趣。在內(nèi)容未經(jīng)適當(dāng)授權(quán)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(jí)CA。

　　視頻編碼和VOD

　　MPEG-2是目前業(yè)內(nèi)所使用的老一代視頻編解碼(編碼器/解碼器)，它在標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視中已經(jīng)使用多年，而現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)，然而，為了提高帶寬利用率和增加所容納的家庭的數(shù)量，許多服務(wù)提供商正在采用更為先進(jìn)的多媒體數(shù)字信號(hào)編解碼器標(biāo)準(zhǔn)，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(shù)量級(jí)。除了這些流行的先進(jìn)編解碼器之外，中國(guó)正在部署其自己的新標(biāo)準(zhǔn)，即AVS。