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标题: IPTV挑战DSL机顶盒高整合设计能力 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-13 07:54
标题: IPTV挑战DSL机顶盒高整合设计能力
在数字广播趋势日显明朗的推动下，全球对于机上盒（Set Top Box）的需求逐渐成长，根据IDC 的数据显示，在2005年全球数字电视终端用户数约为2.5亿户，而未来五年，全球数字电视用户数将以37％的年成长率持续成长，预估到2010年全球的数字电视终端用户将超过5亿户。因此这样的成长现象也带动着机上盒（Set Top Box）不断成长的市场规模。2002年全球机上盒出货量仅达到3,570万台，3年之后的2005年，全球机上盒出货量已成长将近2.5倍达到8,380万台左右，而预估2006年全球机上盒总出货量将更高达到1.1亿台。

      可以发现的到虽然IPTV的成长，就整体而言，已经可以感受到成长的动力出现因为诸多的因素无法呈现一个高速成长的情况，除了网络环境与机制本身的问题之外，仍旧昂贵机上盒（Set Top Box）是牵绊住终端用户积极使用IPTV的另一个重要原因，所以，如何降低机上盒的采购成本，提高用户的使用率，将是IPTV业者必须解决的一大问题。

      基本解调变能力已无法支持IPTV所带来的多服务

      所以，在IPTV业务兴起和成熟的过程中，对机上盒也有新的需求，从原来只能提供解调变能力，发展成为可以支持多种存取方式和利用IP，以及拥有多种编译码功能，另外，还可以进行随选视讯、网络浏览、互动游戏等业务功能。所以，在未来IPTV机上盒将成为家用数字平台，被广泛用于不断扩大的交互式多媒体数字内容服务。

      因为对于终端用户来说，期望能够利用家中现有的影音设备享受到IPTV服务的话，基本上必须具备支持LAN或DSL网络传输的机上盒，而在功能性方面，因为是作为视讯的观看，所以机上盒还必须拥有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和WMV等的解碼能力，以及提供随选视讯、数字版权管理、网页浏览，网络游戏等等的功能。当然，如果希望能够拥有这些处理功能的话，高效能微处理器势必免不了的，而做重要的如何选择匹配高效能微处理器的操作系统或平台，也就成了决定终端用户的操作容易与否的关键。

      机上盒从功能上来看，简单的说是计算机和电视的融合产物，但实际上的结构却与两者不同，从讯号处理上来看是透过实体层和连接层、传输层、应用层等等来进行QPSK、QAM、OFDM、VSB等等讯号的解调变，以及MPEG2/MPEG4视讯、MPEG/AC 3音讯译码，和执行输出入等等，所以大多的机上盒都具备了讯号的解调变、视音讯译码，以及连接因特网、遥控、多媒体整合等等不一的功能。

      解决因为传统电视技术所带来的困扰

      目前为止，仅有少数业者开发出整合DSL调制解调器与IPTV的机上盒，虽然，有一些半导体解决方案的业者开发了一些初期的方案来解决接口和其它设计问题，但是期望能够完美地将两种技术整合在同一系统内，事实上对于关键组件的整合是存在着一些困难度。

      例如，就以电视和计算机显示器的应用差异而言，虽然CRT是相当成熟的技术，但是使用的是低分辨率显示文字，尤其是小于24×24的小字，这就使的问题就变得有一点复杂了。因为电视的映像管是大节距的低分辨率射管，适合显示720×576或640×480的影像，再加上扫描偏转系统是固定的，因为是为525条扫描线60Hz或625条扫描线50Hz设计的，而数字电视有18种以上的显示格式，另外，如果浏览网页的话，还必须支持VESA格式，这些要求都是采用CRT无法直接支持的。另外，电视采用低Frame Rate来进行交错扫描，当显示影像和文字时，亮度的讯号会出现背景闪烁，而水平直线则会出现扫描线间闪烁，所以如果把，非交错扫描的计算机影像或文字转换到电视上，水平的边缘就会仅出现在奇数或偶数的扫描在线，而屏幕的变化相当接近眼睛视觉暂留的时间，就会产生相当严重的闪烁现象，所以，期望使用电视上网的话，就必须对电视显示的缺陷做一定程度的补救，而这些补救的动作就必须依赖机上盒来进行。

      软硬件业者积极推出新方案抢占

      由于早期的机上盒大多只有对视讯译码的能力，所以在开发技术上，主要是针对视讯的部分，而接下来的IPTV应用，最终是期望能够达到视讯、语音和数据的多元化提供，并且结合宽带存取和无线网络，创早初网络化的家庭环境。

      从终端用户的需求考虑，由于IPTV所带来的改变是，将原本利用计算机作为终端观看串流媒体视讯的个人空间，验转移到可提供多人同时观赏的客厅，并且操作控制的方式，也由键盘、鼠标改为遥控器。这样的改变使得在开发IPTV机上盒时，必须考虑习惯操作电视的大多数终端用户群，尽量维持传统电视的简单操作、以及低价、高耐用度等等得市场要求。

      不同的业者对于IPTV机上盒软件的设计理念，因为本身的策略与技术上的差异大多都不相同，不过IPTV机上盒在开发的过程中，大多都期望满足前述诸多的要求，就需要有整体考虑的解决方案来提供开发工具、组件和技术的支持，主要包括音讯、视讯编译码、影像示技术、串流媒体控制技术、嵌入式系统和各类接口技术。
      对于IPTV这一新出现的潜力市场，X86架构业者也积极的推出新一代适用于IPTV机上盒的产品，例如英特尔推出854方案，便是针对IPTV机上盒和数字录像机应用，而威盛的VIAEden处理器也可以用于机上盒。相对于X86的架构功能齐备、价格高昂，RISC核心微处理器在成本、功耗方面都有一定的优势，使得这一方面的业者也陆续推出相关的解决方案，就像意法半导体在不久前，推出的STB7109解决方案，STB7109解决方案采用了32位RISC CPU ST40，频率为266MHz，而运算效能则达到480MIPS，虽然是RISC的架构，但是可以同时WinCE、Linux和OS21等等的操作系统。而飞利浦则也推出了STB22x作为IPTV IP机上盒解决方案，STB22x是以NexperiaPNX1500媒体处理器作为基础，PNX1500的核心是采用VLIW的TM3260，VLIW的优点是更简化了处理器的结构，抛弃掉处理器内部许多复杂的控制电路，而让一些工作交由编译码芯片来运作。当然，如果提到运算处理器，DSP也是最佳选择的候选之一，因为其数字处理以及可编程性的结构，对于需要大量运算处理的IPTV机上盒来说，是相当理想的。

      WinCE、Linux、VxWork各有其优缺点

      嵌入式实时操作系统与桌面计算机操作系统不同，它不安装在硬盘中，而是嵌入式在非挥发性的内存中。嵌入式操作系统结构紧凑，功能相对简单，资源开销较小，目前主要有三种：WinCE、Linux、VxWork，其中应用较多的是前两种，而就技术应用与市场潜力而言，这些操作系统各有其优缺点。

      对于使用WinCE嵌入式平台来说，最大的特色便是在于和API、Win32有相当高的兼容度，对于利用Windows环境开发的软件来说，便能够轻易、快速的转换给嵌入式WinCE终端机上盒来使用，例如WMVx播放器就可以直接在WinCE操作系统上运作。所以，只要将现有的Windows管理应用软件稍加修改，就可以在WinCE终端机上盒里进行网络管理以获视讯流控制，包括像可以减轻频宽需求压力的MMS等的Windows Media来说，都是可以达到快速开发的目标。不过，就像PC用的Windows操作系统一样，最大的弱势还是在于WinCE并不公开原始码，如果使用WinCE操作系统的话，还是必须向微软支付一定额度的费用，这就使的成本上增加了许多。此外，因为WinCE是衍生自Windows操作系统，所以对于暂存内存的需求也是相当庞大，并且需要相当高效率的微处理器来匹配。

      所以，以X86架构为基础的机上盒，由于内建Win CE操作系统，而具有较齐全的应用软件，并且因为维护成本低，可以轻松地与PC进行资源的分享。采用WinCE作为嵌入式平台，虽然有快速应用软件开发的优势，但是因为核心还是存在着Windows操作系统令人诟病的缺点，使得在整体成本上造成了相当程度的负担。

      但是这些优缺点，对于采用Linux操作系统作为嵌入式平台的终端机上盒来说恰巧相反。采用Linux操作系统的终端机上盒，大多是内建专用多媒体微处理器，再加上以太网络以及影音的接口而构成一个完整的基本系统架构，这些多媒体微处理器本身，不仅仅具有嵌入式RISC来快速运算所需的指令，并且还加入了MPEG2或MPEG4译码功能的芯片，而这些组合再配合Linux操作系统，就可以完成一个高功能的IPTV网络终端运算机构。当然，配合了许多专用功能的芯片，使得整体的视讯处理速度明显提高，再配合高效率编译码芯片，更使的视讯处理时不至于产生严重的延迟现象，相当适合视讯直播系统来应用。与WinCE所不同的是，采用Linux操作系统不需要太大的暂存内存，就成本结构来看，是可以降低对于暂存内存需求的负担。

      而最重要的应用软件方面，因为Linux的原始码是完全公开，也陆续出现许多低成本的开发工具和应用软件可用，不过就现有的应用软件与标准支持程度来说，还是比WinCE所能够达到的少了一些，但是因为是公开的架构，权利金的部分也就无须负担，只需负担较低成本应用软件。就整个效能价格比来说，是采用Linux操作系统的一大特色。

      IPTV带来相隔万里却可亲临其境的享受

      IPTV机上盒的整体设计就如前述，因为需要将DSL调制解调器与IP视讯转换器，两个独立的系统，整合于同一机构内，所以在许多方面是需要整合多元化的服务与技术，对于设计者来说，仍然是一个巨大的挑战，除了基本了组件整合、软件考虑之外，因为，为了要达到与现有电视服务质量相同，就必须使用复杂的QoS机制来确保讯号的完整性，另外，防止随机突发噪音干扰等等的问题，都是需要克服的一些课题，而除了基本能力之外，愈来愈多新的应用也即将被整合到系统之内，例如无线局域网络和录像机等等。愈来愈多的功能、复杂的系统，和干扰等等的问题与无止境的困扰着新一代IPTV机上盒的设计者。

      随着IPTV服务的标准化、产业化发展，IPTV机上盒产业也将会不断地成长，相信在多元发展的趋势之下，未来机上盒的可能会出现分头发展，一方面可能会朝向消费电子应用方向发展，将机上盒功能整合在电视之中。这种电视机上盒，所提供的功能包含了IPTV服务的一般功能，例如直播电视、随选视讯、数据上传和下载，以及简单的游戏功能。另一方面，高阶单独的IPTV机上盒，将会朝向家用数字平台方向发展，功能将会比整合于电视内的机上盒更为强大，除了多样化的连接接口，来支持IPTV基本服务以外，并且还可以提供电话、互动游戏、网上购物、互动教学等的能力务。再接下来，随着次世代网络的发展，以及和电信、电视、网络融合的趋势下，相信IPTV机上盒将陆续出现双模产品。随着电子技术与影像编译码的进一步发展下，包括译码芯片、储存芯片、微处理器、PC影像摄影机等等将不断出现更新一代解决方案，为机上盒带来更多更强大的功能，而具有双译码能力，和区域个人视讯储存能力的机上盒会越来越多。

      IPTV机上盒在相关技术越来越成熟，功能越来越强大之下，未来相信的将来人们将可以透过机上盒享受到IPTV带来相隔万里，却又能亲临其境的享受。

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