有线电视数字机顶盒与视频点播系统

有线电视数字机顶盒与视频点播系统

一、有线电视数字机顶盒的基本原理

机顶盒(STB, Set Top Box)的槪念是比较广泛的，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•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扌II ：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、数字地而机顶盒、以及有线电视数字机顶盒。

上网机顶盒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•种非PC 类的互联网接入设备。数字卫星机顶盒、数 字地而机顶盒与数字有线电视机顶盒的基本原理相同，只是信号传输平台不同。有线电 视数字机顶盒用于全电缆网络或光纤/同轴混合网。

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，如图1所示，调谐模块 接收射频信号并下变频为中频信号，然后进行转换变为数字信号，再送入QAM 解调模块 进行解调，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 •个节目的PES 数据，包括视频PES 和音频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PCH 音频数据到PCH 解码器，PCH 解码器输出立体声模 拟音频信号，经音频输出电路输出。

图1有线电视数字机顶盒逻辑框图

有线电视数字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。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。

有线电视数字机顶盒可以支持几乎所有的广播和交互式多媒体应用：数字电视广播 接收、电了节目指南(EPG)、准视频点播(NV0D)、按次付费观看(PPV)、软件在线 升级、数据广播、Internet 接入、电子邮件、IP 电话、视频点播等等。

1) 电子节目指南

电了•节目指南给用户提供•个容易使用、界而友好、可以快速访问想看节目的-种 方式，用户还可以通

过该功能看到•个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的节目。

PCM 音频 模拟音视

音频 PES

分组

同时，EPG可捉供分类功能，可以帮助用户浏览和选择各种类型的节目。

2)数据广播

DVB定义了四种数据广播方式：数据管道(data pipe),数据流(data stream), 多协议封装(Multiple Protocol Encapsulation)和数据/对象轮流传送(Data/Object Carousel)。数据管道支持异步端到端的数据传输业务；数据流方式可以在数字电视广播系统中实现而向流的、端到端的数据传输：多协议封装对需耍在数字电视广播系统中传送符合通信协议的数据报的数据业务捉供了技术支持；

数据/对象轮流传送可以支持需要周期性地传送数据模块的各种应用。通过这些标准，我们可以实现各种数据广播应用如股票信息广播、票务信息广播等等。

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-o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)Internet接入和电子邮件

有线电视数字机顶盒可以通过内置的电缆调制解调器方便地实现Internet接入功能，用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电/邮件，同时机顶盒也可以捉供各种接口与PC相连，使用PC与Internet连接。

二、有线电视数字机顶盒的关键技术

有线电视数字机顶盒的技术含量非常高，它集中反映了多媒体、计算机和通信技术的发展水平，我们在此仅对能体现我国企业设计开发水平的两种技术进行论述。

1.中间件

中间件是•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。中间件在机顶盒中的位置如图2所示。

应用软件

中间件

底层软件

硬件

图2数字机顶盒软硕件环境

•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；底层软件捉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。

顶盒的竞争力将完全体现其中的软件上。我国的企业在中间件的设计开发上是有很大潜力的。

2.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，这些研充成果最终形成了两个国际性组织定义的标准：CableLabs定义的DOCSIS和EuroDOCSIS,以及Euro-CableLabs 定义的EuroMODEM。

DOCSIS是最早商业化的标准，冃前在北荣，符合该标准的电缆调制解调器已竹出出了几百万台。由于DOCSIS标准主要是针•对北美市场定义的，其下行带宽为6MHz,.上行为5-42MHZ, 对采用NTSC模拟电视广播制式的国家是适用的。为了占领采用PAL制式国家的市场，CableLabs又定义了EuroDOCSIS标准。该标准采用DVB-C标准作为下行物理层标准（在EuroDOCSIS标准中下行的码元速率为6. 9652Msymbol/s）,