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数字电视机顶盒技术综述一、机顶盒的基本概念机顶盒（STB，Set Top Box）的概念是比较广泛的，从广义上说，凡是与电视机连接的网络终端设备都可称为机顶盒。
从基于有线电视网络的模拟频道增补器、模拟频道解扰器，到将电话线与电视机联系在一起的"上网机顶盒"、数字卫星的综合接收解码器（IRD，Integrated Receive Decoder）、数字地面机顶盒、以及有线电视数字机顶盒都可称为机顶盒。
从狭义上说，我们可以将模拟设备排除在外，按主要功能将机顶盒分为上网机顶盒、数字卫星综合接收解码器、数字地面机顶盒、以及有线电视数字机顶盒。
这些设备由于具有很好的网络功能，因此也成为信息家电的代表。
二、各种机顶盒的主要功能和特点1．上网机顶盒提起机顶盒，我们首先想到的可能是微软的维纳斯计划。
维纳斯计划实际上是一个Windows CE推广计划，只不过在推出Windows CE的同时，捆绑了一个机顶盒硬件平台。
它利用电话网络做为传输平台，利用电视机做为显示平台，实现Internet接入功能。
因此，可以将其看成是一种非PC类的互联网接入设备。
随着Internet的不断发展，互联网接入设备的前景是非常好的，但这种机顶盒占用了用户家中几乎所有的网络资源（电话线和电视机），却只能实现上网功能，对用户来说，是得不偿失的。
电视机的最大优势是显示视频，最大的作用还是娱乐，但这种机顶盒不论是硬件还是软件，均不支持视频应用，这个缺陷，注定了它的前景不会太好。
在维纳斯计划推出不久，我国有许多企业陆续推出了该类产品，如康佳?quot;光元"网络机顶盒、海信的"家庭网络快车"DB-200M互联网机顶盒、海尔的"网神"网络机顶盒，但市场却没有任何反映，这也说明了这种机顶盒是没有前途的。
事实上，将维纳斯计划中机顶盒的电话调制解调器用电缆调制解调器来代替，也可以实现上网功能，但由于这种机顶盒与有线电视网络相连，一般都支持视频，我们把它放在有线电视数字机顶盒中介绍。
有线电视数字机顶盒的关键技术详1．有线电视数字机顶盒的基本原理有线电视数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，示意图如图1所示，调谐模块接收射频信号并下变频为中频信号，然后进行A/D转换变为数字信号，再送入QAM解调模块进行QAM解调，输出MPEG传输流串行或并行数据。
解复用模块接收MPEG传输流，从中抽出一个节目的PES数据，包括视频PES、音频PES以及数据PES。
解复用模块中包含一个解扰引擎，可在传输流层和PES层对加扰的数据进行解扰，其输出是已解扰的PES。
视频PES送入视频解码模块，取出MPEG视频数据，并对MEPG视频数据进行解码，然后输出到PAL/NTSC编码器，编码成模拟电视信号，再经视频输出电路输出。
音频PES 送入音频解码模块，取出MPEG音频数据，并对MPEG音频数据进行解码，输出PCM音频数据到PCM解码器，PCM解码器输出立体声模拟音频信号，经音频输出电路输出。
有线电视数字机顶盒的关键技术该机顶盒由以下几部分组成：数字电视广播接收前端、MPEG解码、视音频和图形处理、电缆调制解调器、CPU以及存储器、以及各种接口电路。
数字电视广播接收前端包括调谐器和QAM解调器，该部分可以从射频信号中解调出MPEG传输流；MPEG解码部分包括解复用、解扰引擎和MPEG解压缩，其输出为MPEG视音频基本流以及数据净荷。
视音频和图形处理部分完成视音频的模拟编码以及图形处理功能。
电缆调制解调模块由一个双向调谐器、下行QAM解调器、上行QPSK/QAM调制器和媒体访问控制（MAC）模块组成，该部分实现电缆调制解调的所有功能。
CPU与存储器模块用来存储和运行软件系统，并对各个模块进行控制。
接口电路则提供了丰富的外部接口，包括通用串行接口USB、高速串行接口1394、以太网接口、RS232、视音频接口等等。
该框图所描述的有线电视数字机顶盒是一种功能齐全的机顶盒，实际上，在具体实现时，厂商可以根据需要对其进行裁减。
有线电视数字机顶盒的关键技术1、根据传输媒介的不同，数字电视机顶盒分为：数字卫星机顶盒（DVB-S）；地面数字电视机顶盒（DVB-T）；有线电视数字机顶盒（DVB- C）。
2、根据图像清晰度的不同，机顶盒分为：标清机顶盒；高清机顶盒。
3、根据是否双向互动，机顶盒又可分为：单向机顶盒；双向互动机顶盒。
第一、机顶盒的硬件结构从数字电视机顶盒的构成上看，主要包括硬件和软件两大部分。
从结构上看，机顶盒一般由主芯片、内存、调谐解调器、回传通道、CA（Conditional Access）接口、外部存储控制器以及视音频输出等几大部分构成。
《调谐解调器》------调谐解调器部分的作用是将传输过来的调制数字信号解调还原成传输流，调谐解调器的不同就构成了不同的数字机顶盒，例如用于QPSK解调的卫星机顶盒（DVB-S），用于QAM解调的有线数字机顶盒（DVB-C）以及用于OFDM解调的地面传输数字机顶盒（DVB-T）。
目前市场上比较流行的调谐解调器的生产厂商有Thomson、Sharp 等，国内虽然也有一些厂商生产调谐解调器，但市场份额很小。
《主芯片》------随着芯片技术的发展，越来越多的厂家将机顶盒的功能更多地集成在一个主芯片里，例如现在大部分厂商都将CPU、解码器、解复用器、图形处理器与视音频处理器集成在芯片中，甚至一些以Philips为代表的芯片厂商将调谐解调器也集成在芯片中，形成一体化的芯片解决方案，有效地降低了器件成本并提高了可靠性。
在主芯片中，首先根据传输流所传递的标志信息对接收到的传输流进行解复用，然后根据CA智能卡所传递的解扰信息对节目流进行解扰，解扰后的TS流送到视音频解码器中分别对其进行解码，还原成A V信号进行输出，同时，也分离出复用在TS流中的各类系统数据表，送给机顶盒处理器分别输出。
另外，由于在主芯片中集成了CPU和图形管理器，使机顶盒可以完成更多的功能，它可以运行各种软件完成诸多任务，例如股票接收、网页浏览等，也可以通过图形管理器实现2D 甚至3D的图形处理，为用户提供更美观的界面，实现交互式游戏等各种高画质应用。
数字电视机顶盒关键技术全球电视的数字化发展已成定局，模拟电视机最终将被数字电视机所取代。
由于从模拟电视向数字电视转换需要一个逐步实现的过程，数字电视机顶盒是这一期内最理想的解决方案。
1 机顶盒的概念、分类和特点1.1 机顶盒的概念机顶盒，顾名思义，因人们常常将它放在电视机的上面而得名，其作用是为了增强或扩展电视机功能，可分为模拟机顶盒和数字机顶盒，现在，我们所说的机顶盒通常指数字电视机顶盒。
它是一种能够让普通电视机呈现数字电视的高品质画面，并可通过网络进行教育和商业化活动、交互式数字化娱乐的消费类电子产品。
1.2 数字电视机顶盒的分类及特点1.2.1 上网机顶盒上网机顶盒是利用电话网或有线电视网作为传输介质，使用电视机作为显示器，，实现没有电脑确可以上网的功能，使电视机与互联网有机融合。
换言之，可以把上网机顶盒看作是一种非PC类的互联网络接入设备。
因其使用需要一定带宽，有时可能出现因用户的数量增多而引起的收看不太顺畅的情况。
1.2.2 数字卫星机顶盒数字卫星机顶盒是一种用来接收卫星数字电视信号并转化成高质量的音视频信号输出的设备，优点是画质清晰，不用交月租，另外每增加一用户，仅需增加一台机顶盒，多用户时成本低，缺点是只能收卫星电视节目，不能接收香港台、清溪新闻等，适宜宾馆安装。
1.2.3 数字地面机顶盒其功能与数字卫星机顶盒类似，只是传输平台不同，其传输平台为地面广播信道。
其优点是可以随时移动收看，但这种无线信道的情况相对有线电视网络复杂，并且存在的多径接收、邻频干扰等问题。
1.2.4 数字有线电视机顶盒其基本原理与数字地面机顶盒相同，只是传输平台不同，其传输平台是有线电视所采用的全电缆网络或光纤/同轴混合网。
但由于传输质量好、技术成熟、功能最多，接收的台也较多，所以被业界普遍看好。
目前，该类机顶盒已得到广泛应用：视频点播、准视频点播（NVOD）、电子节目指南（EPG）、数据广播、数字电视接收、按次付费观看（PPV）、Internet接入等等。
数字机顶盒技术概述有线广播电视网正在向数字化、网络化、产业化方向发展，最终建成为宽带综合信息网。
依托有线广播电视网提供综合信息业务的关键设备这一是用户终端设备数字机顶盒（STB），本文在介绍数字机顶盒定义、功能及分类后，着重介绍了目前数字机顶盒的关键技术。
1、机顶盒的定义对于机顶盒，目前没有标准的定义，传统的说法是："置于电视机顶上的盒子"。
它是利用有线电视网络作为传输平台，利用电视机作为用户终端，提高现有电视机的性能或增加其功能。
由于功能和用途不同，这就使"机顶盒"这个概念有些含糊不清，如早期的增补频道机顶盒，图文电视机顶盒，付费电视机顶盒等。
数字电视机顶盒是信息家电之一，它是一种能够让用户在现有模拟电视上，观看数字电视节目，进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费业电子产品。
2、数字机顶盒的功能数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒体应用功能，如：（1）电子节目指南（EPG）。
给用户提供一个容易使用、界面友好、可以快速访问想看节目的一种方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目；（2）高速数据广播。
能给用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等各种消息；（3）软件在线升级。
软件在线升级可看成是数据广播的应用之一。
数据广播服务器按DVB数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新；（4）因特网接入和电子邮件。
数字机顶盒可通过内置的电缆调制解调器方便地实现因特网接入功能。
用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件。
同时机顶盒也可以提供各种接口与PC相连，用PC与因特网连接；（5）有条件接收。
有条件接收的核心是加扰和加密，数字机顶盒应具有解扰和解密功能。
总之，到目前为止，围绕数字机顶盒的数字视频、数字信息与交互式应用三大核心功能开发了多种增值业务。
有线电视数字机顶盒的关键技术详
有线电视数字机顶盒的关键技术详
1．有线电视数字机顶盒的基本原理
有线电视数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，示意图如图1所示，调谐模块接收射频信号并下变频为中频信号，然后进行A/D转换变为数字信号，再送入QAM解调模块进行QAM解调，输出MPEG传输流串行或并行数据。
解复用模块接收MPEG传输流，从中抽出一个节目的PES数据，包括视频PES、音频PES以及数据PES。
解复用模块中包含一个解扰引擎，可在传输流层和PES层对加扰的数据进行解扰，其输出是已解扰的PES。
视频PES 送入视频解码模块，取出MPEG视频数据，并对MEPG视频数据进行解码，然后输出到PAL/NTSC编码器，编码成模拟电视信号，再经视频输出电路输出。
音频PES送入音频解码模块，取出MPEG音频数据，并对MPEG音频数据进行解码，输出PCM音频数据到PCM解码
作系统，在美国应用较广。
另外，随着Linux的兴起，嵌入式的Linux已渐渐成熟。
它不仅为机顶盒厂商提供一种选择，而且由于Linux的开放性和先进的结构，会对现有的实时操作系统构成巨大的威胁。
3．中间件
中间件是一种将应用程序与低层的操作系统、硬件细节隔离开来的软件环境，它通常由各种虚拟机来构成，如HTML虚拟机、JavaScript 虚拟机、Java虚拟机、MHEG-5虚拟机等等。
一个完整的数字机顶盒由硬件平台和软件
系统组成，可以将其分为4层，从底向上分别为：硬件、底层软件、中间件、应用软件。
硬件提供机顶盒的硬件平台；底层软件提供操作系统内核以及各种硬件驱动程序；应用软件包括本机存储的应用和可下载的应用；中间件将应用软件与依赖于硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于具体的硬件平台。
成熟的商用中间件产品有Opentv的EN2、Liberate的TVNavigatorforDTV、Enreach的EnreachTVforDTV、Canel+的Mediahighway 和Intellibyte的IBEPG、IBSIManager、IBBrowser等。
这些产品在市场上都占有一席之地，但彼此并不兼容。
目前，标准组织已经认识到这个事实，并且开始着手建立公开的中间件标准。
DVB提出了基于Java虚拟机的中间件标准DVB-MHP（多媒体家庭平台）；ATSC成立T3/S17技术专家小组委员会来为机顶盒定义软件环境，该软件环境称为DTV应用软件环境（DASE）。
ATVEF （先进电视发展论坛）也创建了一种称为AdvancedTelevisionEnhancementForumSpecifi cationforInteractiveTelevision的规范。
4．加解扰技术
加解扰技术用于对数字节目进行加密和解密。
目前，国际上有两种标准：OpenCable定义的POD和DVB定义的SimulCrypt和MultiCrypt标准。
OpenCable定义的POD是一个通过PCMCIA接口与机顶盒相连的模块，该
模块除了解扰功能外，还要完成与前端的交互功能。
DVB的MultiCrypt也是采用PCMCIA接口与机顶盒连接，但它只有解扰功能。
DVB的SimulCrypt则只需要机顶盒具有ISO7816的SmartCard接口既可，但需要机顶盒具有硬件解扰引擎。
下面简述DVB的有条件接入的基本原理。
有条件接入的基本原理如图4所示。
节目在播出前，要经过加扰处理，加扰过程是将复用后的传送流（TransportStream）与一个伪随机加扰序列做模2加，而这个伪随机序列的生成由控制字发生器提供的控制字（ControlWord，简称CW）确定。
有条件接入的核心实际上是控制字传输的控制。
在MPEG传输流中，与控制字传输相关的有两个数据流：授权控制信息（ECMs）和授权管理信息（EMMs）。
由业务密钥（SK）加密处理后的控制字在ECMs中传送，其中还包括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息。
对控制字加密的业务密钥在授权管理信息中传送，并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥（PDK）的加密处理，EMMs中还包括地址、用户授权信息、如用户可以看的节目
或时间段、用户付的收视费等。
用户个人分配密钥（PDK）存放在用户的智能卡（SmartCard）中。
在用户端，机顶盒为了再生出解扰随机序列，必须获取相关的条件接收控制信息。
首先，机顶盒根据PMT和CAT表中CA_descriptor，获得EMM和ECM的PID值。
然后，从TS流中过滤出ECMs和EMMs，并送通过SmardCard接口送给SmartCard。
SmardCard 首先读取用户个人分配密钥（PDK），用PDK 对EMM解密，取出SK，然后利用SK对ECM 进行解密，取出CW，并将CW通过SmartCard 接口送给解扰引擎，解扰引擎利用CW就可以将将已加扰的传输流进行解扰
5．电缆调制解调器
到目前为止，各种研究机构对电缆调制解调器进行了广泛的研究，这些研究成果最终形成了几个国际性组织定义的标准：IEEE定义的IEEE802.14协议、DAVIC定义的DAVIC协议和MCNS定义的DOCSIS协议。
在这些协议中，MCNS标准的目的最为简单和明确，就是在有线网络上透明地传输IP数据包，因此该协议对IP的支持最好；DAVIC的目的主要是给用户提供交互式的数字视音频服务，同时也兼顾提供数据传输，该协议对数字视频的支持是最好的；IEEE802.14的目的是建立一个基于HFC的城域网，并使该网络能支持各种业务，包括固定比特率CBR、可变比特率VBR以及有效比特率ABR服务，该目的使得它对ATM 有很好的支持。
不同的目的使得各个标准间存在很大的差异，这些差异主要体现在各个标准定义的物理层、MAC层的帧格式和MAC协议。
IEEE802.14对ATM信元有很好地支持，并能通过ATM信元很好地支持OoS。
在传输ATM 信元方面，该协议与MCNS相比有较小的延迟和延迟抖动。
但在支持IP方面，由于必须通过AAL5来支持，因而在传输IP分组的吞吐量方面比MCNS标准低，这一点对DAVIC标准同样适用。
在MAC层，MCNS标准的上行信道访问方式和碰撞解析算法比IEEE802.14和DAVIC都简单，使得用户端设备比较简单，再加上对IP 有最好的支持，使MCNS标准在目前的市场上最为看好。
但也正是因为其简单，在采用MCNS 的CableModem进行话音和视频业务时还有一些缺陷，具体地说，在使用MCNS标准的CableModem支持IP电话和可视电话方面，还需要增加支持QoS的机制。
但随着DOCSIS1.1的发布，该标准已逐步完善起来。
在对数字视频业务的支持上，DAVIC由于对数字电视广播的兼容和具有带外信道的优势，在数字机顶盒的标准中有重要影响。
事实上，北美的OpenCable标准就是将MCNS与DAVIC 有机地结合的产物，而欧洲的EuroBox和EuroModem实际上就是采用DAVIC标准。
而最早开始制定的IEEE802.14协议，已渐渐地被市场抛弃。
