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機頂盒
來源:互聯網

數字視頻變換盒(Set Top Box)簡稱STB,通常稱作機頂盒或機上盒,是一個連接電視機與外部信號源的設備。它可以將壓縮的數字信號轉成電視內容,并在電視機上顯示出來。信號可以來自有線電纜、衛星天線、寬帶網絡以及地面廣播。機頂盒接收的內容除了模擬電視可以提供的圖像、聲音之外,更在于能夠接收數字內容,包括電子節目指南、因特網網頁等等。它使用戶能在現有電視機上觀看數字電視節目,并可通過網絡進行交互式數字化娛樂、教育和商業化活動。

發展歷程

機頂盒(STB芯片,STB)起源于20世紀90年代初,當時主要是歐美國家有線電視臺為解決有線電視收視費問題而設計的一個解擾設備。機頂盒作為數字電視(DTV)輔助設備是從20世紀90年代后期歐美國家試播數字電視和高清數字電視(HDTV)開始的。它的主要作用是使用戶能夠用原有的模擬電視機收看數字電視節目和高清數字電視節目,即提供數/模信號轉換功能,通常把這類機頂盒稱為數字電視機頂盒。數字電視機頂盒具有網絡環境特征和條件接收功能。所謂網絡環境特征是指在不同的電視廣播網中使用的機頂盒不同,根據ETSI定義的三種數字電視傳輸制式可有:用于接收有線電視的數字電視機頂盒DVB-C、接收數字衛星電視的數字電視機頂盒DVB-S、接收地面廣播電視的數字電視機頂盒DVB-T三種類型。

近年來,隨著寬帶網絡的發展,互聯網應用越來越廣泛,人們萌發了利用互聯網收看電視的想法。2018年,我國超高清電視國內銷量占比達67%,三大電信運營商4K機頂盒用戶數達到1.5億,超高清視頻產業發展快速。特別是IPTV如火如荼的發展帶動了終端市場的活躍,電信設備制造商紛紛投入機頂盒的研發生產,原有數字電視機頂盒廠商也在試水雙向IP機頂盒。機頂盒由原來單一的解擾或數/模轉換專用機頂盒,發展到支持多種接入方式和IP,有多種編解碼能力和圖形瀏覽器功能,可以支持包括數字電視在內的視頻點播、時移電視、網絡瀏覽、信息服務、遠程教學和醫療、互動游戲等業務功能的IPTV機頂盒。未來IPTV機頂盒將作為一種家用數字平臺被廣泛用于不斷擴大的交互式多媒體數字內容服務領域。

2024年11月28日消息,江蘇有線率先完成10000臺插入式微型機頂盒采購項目的公開招標,這是全國首次插入式微型機頂盒批量采購招標,標志著插入式微型機頂盒試點推廣和批量部署工作已經起步。

2025年1月消息,中國首款插入式微型機頂盒品取得入網認定證書。2025年4月8日,國家廣播電視總局聯合工業和信息化部召開一體化電視機研究及試點工作推進會,會議強調實現電視機機頂盒一體化是治理電視操作復雜的根本之策。4月22日,超高清插入式微型機頂盒千萬級規模部署啟動儀式在第三十一屆中國國際廣播電視信息網絡展覽會(CCBN2025)開幕式暨主題報告會上舉行。

構成

機頂盒的硬件結構 ??????

從數字電視機頂盒的構成上看,主要包括硬件和軟件兩大部分。從結構上看,機頂盒一般由主芯片、內存、調諧解調器、回傳通道、CA(ConditionalAccess)接口、外部存儲控制器以及視音頻輸出等幾大部分構成。

主芯片 ???????

作為機頂盒心臟的控制子系統,由CPU、ROM和RAM組成,提供信號存取和控制的處理功能,并搭建可編程平臺。隨著芯片技術的發展,越來越多的廠家將機頂盒的功能更多地集成在一個主芯片里,例如現在大部分廠商都將CPU、解碼器、解復用器、圖形處理器與視音頻處理器集成在芯片中,甚至一些以Philips為代表的芯片廠商將調諧解調器也集成在芯片中,形成一體化的芯片解決方案,有效地降低了器件成本并提高了可靠性。在主芯片中,首先根據傳輸流所傳遞的標志信息對接收到的傳輸流進行解復用,然后根據CA智能卡所傳遞的解擾信息對節目流進行解擾,解擾后的TS流送到視音頻解碼器中分別對其進行解碼,還原成AV信號進行輸出,同時,也分離出復用在TS流中的各類系統數據表,送給機頂盒處理器分別輸出。?????? 另外,由于在主芯片中集成了CPU和圖形管理器,使機頂盒可以完成更多的功能,它可以運行各種軟件完成諸多任務,例如股票接收、網頁瀏覽等,也可以通過圖形管理器實現2D甚至3D的圖形處理,為用戶提供更美觀的界面,實現交互式游戲等各種高畫質應用。由于CPU是主芯片的核心,因此通常情況下CPU的性能就決定了主芯片的性能。CPU的性能一般是由主頻決定的,主頻越高則CPU的性能也越高。目前最快的CPU主頻已經超過了400MIPS,即使是目前市場上流行、最基本的機頂盒中CPU的主頻也超過了50MIPS。CPU速度同運行其上的業務系統有著必然的聯系,如果需要在一個STB中運行一個HTML瀏覽器,100MIPS可能就是對CPU的最低要求,當然這還需要內存的配合。

內存 ??????

在某些方面,機頂盒同PC機有很多相似之處,甚至可以說是一臺簡化了的PC機,兩者最相似之處就是內存。對機頂盒而言,內存主要分為Flash內存和SDRAM內存。Flash用來存貯機頂盒的系統軟件、驅動軟件、應用程序以及一些用戶信息,在系統斷電時內容還可保留,同時Flash可以通過在線的方式對其上所載的軟件進行更新,達到機頂盒軟件升級的目的。SDRAM主要是用來存儲應用數據。機頂盒的許多功能都需要內存來實現,例如圖形處理、視音頻解碼和解復用等,不同的應用需求,內存的大小配置也各不相同。容量大的Flash和SDRAM的配置雖然可以為將來的業務系統預留足夠的內存空間,但內存并不是決定軟件能否運行的因素,它需要配合CPU來工作,不切合實際的高配置只會造成資源浪費,而無助于STB性能的提高。

調諧解調器 ??????

調諧解調器部分的作用是將傳輸過來的調制數字信號解調還原成傳輸流,調諧解調器的不同就構成了不同的數字機頂盒,例如用于QPSK解調的衛星機頂盒(DVB-S),用于QAM解調的有線數字機頂盒(DVB-C)以及用于OFDM解調的地面傳輸數字機頂盒(DVB-T)。目前市場上比較流行的調諧解調器的生產廠商有Thomson、Sharp等,國內雖然也有一些廠商生產調諧解調器,但市場份額很小。

外部存儲設備 ??????

外部存儲設備一般指外掛式HDD,大容量的硬盤可以用于存儲節目流以滿足用戶的個性化需求。一個STB中能否插件硬盤一般都是由主芯片所決定的,只有CPU的處理能力達到一定程度時才有可能支持硬盤的讀寫,而硬盤的讀寫也需要更多的內存空間。

智能卡接口 ????????

通過讀卡器讀取CA智能卡中的數據用于數字電視節目的解擾,特別是在付費電視發展的今天,這是大多數STB必不可少的部件。除了標準的讀卡器外,在有些STB中也采用通用接口CI(CommonInterface)來完成對CA智能卡的讀取。CI是一個由DVB組織為機頂盒和分離的硬件模塊之間定義的標準接口。這種起源于PCMCIA的技術應用,使機頂盒可以批量生產,也為機頂盒帶來了變化,有著廣泛的應用前景。

回傳通信接口 ??????

隨著機頂盒應用的擴展,使用戶對機頂盒的需求已經不單單停留在簡單地收看視音頻節目上了,交互式的需求使機頂盒中內嵌了回傳設備,這些設備可以包括網卡、調制解調器等通信接口,用于滿足用戶將信息回傳到前端。

其他設備接口 ??????

? 新技術的發展使機頂盒的物理接口也不斷地增加,如RS232接口、紅外遙控器接口、無線鍵盤接口、Wi-Fi接口等等,使STB可以同攝像機、DVD、PDA等眾多設備進行連接。

電源變壓器

機頂盒中開關電源變壓器被視做機頂盒電源的心臟,主要功能是功率傳送、電壓變換和絕緣隔離。變壓器功率一般在30W左右,工作原理是基于電磁感應原理,既強調功率傳送大,又強調絕緣隔離電壓高。變壓器的使用條件包括兩方面內容:可靠性和電磁兼容性。以前只注意可靠性,現在由于環境保護意識增強,必須注意電磁兼容性。屏蔽是防止電磁干擾,增加高頻電源變壓器電磁兼容性的好辦法。為了阻止高頻電源變壓器的電磁干擾,在設計磁芯結構和設計繞組結構也應當采取相應的措施,例如在變壓器的繞組內加屏蔽銅箔或在變壓器外邊加屏蔽罩等。

機頂盒的軟件系統 ???????

機頂盒作為一個客戶端系統,除了要具有良好的硬件平臺外還需要配備不同的軟件系統才能使其完成各種任務。機頂盒中的軟件可以分成三個主要的層:應用層、中間解釋層和驅動層,每一層都包含了諸多的程序或接口等。

驅動層? ???????

驅動層包括機頂盒硬件的驅動程序和API接口,它主要用于完成對硬件設備的操作。

中間解釋層 ???????

中間解釋層將STB的應用程序指令翻譯成CPU能識別的指令,從而通過驅動層去調動硬件設備完成相應的操作。該層包括嵌入式操作系統、中間件、CA駐留軟件等。雖然中間件的使用可以給STB軟件的設計和應用帶來極大好處,但高昂的使用費用,對硬件需求的增加以及技術上的不成熟使中間件在國內鮮有應用。目前許多軟件設計者采用直接調用驅動層的軟件來編寫應用程序,這雖然可以滿足一時的需求,但隨著應用需求的增加,在STB中使用中間件才是一個很好的解決方案。

應用層 ????????

應用層可以分成駐留應用程序和可下載應用程序兩部分,不同的STB軟件設計理念使這兩個部分包含的應用程序也不盡相同,合理規劃這兩部分的組成將有助于提高STB的可靠性和相應時間。目前國內機頂盒中的應用較少,主要以EPG、數據廣播、股票、簡單的下載游戲等為主,而數字電視的魅力并不在于看電視,而在于這種基于數字電視平臺的業務應用,這些應用將會改善人們的一些日常生活習俗。隨著雙向網絡的建設,交互式應用的普及,基于交互式的應用軟件也將越來越多,這也會給運營商帶來難以預料的增值收入。

參考

工作原理

機頂盒各個模塊在Internet的高速接入中,協同工作。用戶首先通過發送命令請求一個URL。在使用PPP點對點協議的一次交易過程中,該命令最終到達Internet業務提供者的調制解調器共用機架上。然后通過動態分配法,該用戶獲得本次交易中使用的IP地址,并把請求送往Internet。當Internet的內容被找到之后,接著把它送到Internet業務提供者(ISP)那里,再由ISP的路由器負責把它送到電纜電視網絡,最后回到用戶的機頂盒。在有線電視的機頂盒,信息內容被截獲。機頂盒在電視機與電纜網絡之間完成一個網關的任務。它的任務是管理IP的通信流量,具有控制用戶進出網絡的能力一旦IP包到達機頂盒,把視頻信號從該包中分離下來,對其中的數據進行譯碼,然后把它送到瀏覽器里準備在電視機上顯示。

由于CableModem要求用戶要配置一部電腦才能上網,影響了用戶層的擴展,而使用機頂盒則不需電腦,一部電視機足矣,因而機頂盒的市場前景可能看好。信息使用者從企業向家庭過渡,網絡帶寬從窄帶向寬帶過渡,用戶入網設備從PC機向帶機頂盒(STB)的電視過渡,使用界面從Windows向電視遙控鍵界面過渡,信息內容從為企業服務向為人民生活服務過渡,是network service發展的大方向,機頂盒(STB)顯然是這個大方向上的一個階段。

數字電視機頂盒接收數字電視節目,處理數據業務和完成多種應用的解析。各類信源在進入有線電視網絡之前經過兩級編碼,第一級是視音頻信號的信源編碼,并將所有信源封裝成傳輸流,第二級是傳輸用的信道編碼。與前端相應,數字電視機頂盒首先從傳輸層提取信道編碼信號,完成信道解調,接著還原壓縮的信源編碼信號,恢復原始視音頻流,同時完成數據業務和多種應用的接收、解析。

數字電視機頂盒的工作過程:數字電視機頂盒通過網絡接口模塊選擇頻道,并進行解調和信道解碼處理,輸出MPEG-2多節目傳輸流數據,送給解復用器,解復用器從MPEG-2傳輸流數據中抽出一個節目的已打包的視音頻基本流(PES)數據,包括機頂盒視頻PES,音頻PES和輔助數據PES,解復用器中包含一個解擾引擎,可在傳輸流層和PES層對加擾的數據進行解擾,解復用器輸出的是已解擾的視音頻PES。視頻PES送入視頻解碼器,取出MPEG-2視頻數據并對其解碼后,輸出到模擬編碼器,編碼成模擬視頻信號,再經視頻輸出電路輸出。音頻PES送入音頻解碼器,取出MPEG-2音頻數據并對其解碼,輸出PCM音頻數據到音頻D/A變換器,音頻D/A變換器輸出模擬立體聲音頻信號,經音頻輸出電路輸出。

參考

區別

網絡接入不同

簡單的說,“網絡機頂盒”可以看成是一個通過INTERNET互聯網獲得視頻節目的“機頂盒”。也就是說普通的機頂盒接的是同軸線纜,走的是有線電視網絡;而網絡機頂盒接的是網線,走的是互聯網。

主要功能不同

傳統電視所收看的節目都是固定的,不能接入互聯網,也不能隨消費者自己的喜好支配電視節目,不具有可以加載的內容和應用。而連接上網絡機頂盒,通過網線或無線WIFI接入互聯網,在電視機上實現網頁瀏覽、視頻影片播放、在線聊天、游戲娛樂、在線電影電視等可依據自己喜好支配電視節目,也可隨意安裝應用程序。

網絡連接:網絡電視機頂盒之所以帶有“網絡”這個詞就是因為它能夠連接到互聯網,重復利用網絡上的資源(視頻、圖片、文字信息等),所以網絡電視盒一般都配有有線接口和網線WIFI網卡,是用戶能夠方便的鏈接到互聯網。

電視機顯示:名稱中的“電視”一詞是指電視盒主要通過電視機顯示,Tacadia網絡電視機頂盒T10不僅可以鏈接高清的HDMI數據線,還可以鏈接傳統的三色AV線,兼容性比較強大。

外接設備:豐富的外部設備擴展接口,可以鏈接鼠標鍵盤、攝像頭、游戲機、外部存儲(U盤、SD卡和HDD)等。

節目內容不同

而從節目內容上看,普通機頂盒接收的是各個電視頻道,而網絡機頂盒是通過互聯網實現各種與電腦同樣的功能,如:在線觀看電影電視、游戲娛樂、網頁瀏覽、微博、博客、收發郵件、在線聊天等內容。

新華區工商局聯合河北廣電網絡集團石家莊分公司,對石市部分非法銷售網絡機頂盒商戶進行了依法查處。記者跟隨執法人員來到太和電子城,發現一些商戶的攤位上,都在顯著的位置掛著“網絡機頂盒” “網絡播放器”等招牌,有的則貼出“用網絡機頂盒,免費看電視”的宣傳語,而在攤位上,則擺放著很多網絡機頂盒,涉及熾天使、映美訊等多個品牌,價錢從200多元到400多元不等。但經執法人員檢查,發現大多都沒有國家強制性產品認證標識(3C認證)。對此,執法人員對4家商鋪6個品牌上百件無3C認證的網絡機頂盒進行了查處。

分類與應用

不同的運營商和不同的機頂盒廠商按照不同的應用習慣將STB分成基本型、增強型、交互型等幾種,運營商對數字電視理解和應用水平的不同對STB的劃分也有所不同。大多數的運營商將基本型定義成僅支持視音頻服務和接收EPG信息,不支持數據瀏覽和其他應用,而將這些應用放在所謂的增強型中;把具有雙向功能的STB定義為交互型。實際上從功能上很難區分什么是基本型什么是交互型,不同的商業目的就會有不同的劃分,所謂的基本型和增強型往往都是使用同一個硬件平臺,不同的只是軟件而已,雖然也有廠商宣稱他們的STB是交互型的或者可以開展交互式服務,但由于網絡上的原因,在國內還沒有一種成熟的交互式應用,目前所謂的交互式應用基本上都還停留在本地交互的基礎上。 ????????選用的芯片不同,構成的硬件平臺就不同,配備的其他設備和接口也不同,這就組成了多種多樣的STB。例如,在STB中加上調制解調器或網卡,就構成了一個具有雙向功能的機頂盒;加上HDD就構成了個人視頻錄制器(PVR:PersonalVideoRecorder),當然這些都需要軟件的配合。在同一個硬件平臺上通過駐留不同的軟件也可以構成不同應用的機頂盒,而多樣化的STB滿足了不同層次的需求。

STB的發展趨勢 ???????

? 龐大的市場空間,數百億的產值吸引了眾多的商家從事STB的生產制造,據估計國內大約有300余家企業都在從事STB的生產,而截至到2004年底,全國有線數字用戶大約在80萬戶左右,除去以前累計發展的30多萬戶,實際去年一年新增用戶不會超過50萬戶,市場競爭的殘酷性使全行業處于一種虧損狀態。雖然目前運營商在大規模推廣數字電視,搞全網的整體平移,向用戶免費發放STB,為此也創立了諸如青島模式、佛山經驗以及杭州模式等,但這一切并沒有帶來STB行業的繁榮,也沒有促進STB技術的發展,反而給數字電視行業造成了很多的困惑。如何順應技術的發展,把握技術發展的方向,可能不再僅僅是制造商需要關注的問題,也許更應當引起行業主管部門和運營商的關注,需要各方協同努力盡快為數字電視創造一個良好的可持續發展的空間。

數字電視一體機 ??????

目前國內使用的機頂盒大多都屬于基本型的范疇,它們可以接收數字電視節目,也可以提供一些諸如電子政務服務類的應用。隨著數字電視機技術的發展,帶數字解碼功能的新型電視機已經面世,目前正在處于投產前的大規模測試階段。這種將最基本的STB和電視機的功能結合在一起的新型一體化電視機,將對STB的制造業和數字電視的運營產生重大影響,面對家電巨頭們龐大的生產能力和新的技術產品,大多數STB生產商將面臨重新洗牌的風險。 ??????? 對運營商而言,一體機的出現也使運營發生了改變。過去運營商不僅要為節目傳輸操心,也要為用戶的STB投入大量的精力,甚至為此背上沉重的包袱,特別是在整體平移的過程中,由于發送STB而背負了龐大的債務,而這一切都可能因為一體機的出現而得到很好的解決。在未來的2~3年內,按照國家產業的規劃,國內生產的35%以上的電視機將帶有STB功能,這意味著每年將有1500臺以上的一體機投放市場,以后這個數字還將會不斷攀升。

機卡分離 ???????

?機卡分離和一體機幾乎是天生的一對。電視機的大規模制造不僅提高了產品的可靠性,也降低生產的成本,而大規模制造的基礎就是所生產的產品具有一致性,這不僅表現在硬件上也表現在軟件上。由于軟件的差異性使得制造商無法像生產電視機一樣大規模地生產機頂盒。所以實現規模制造,CA是首先要解決的問題。 ??????? 機卡分離技術的含義在于讓數字電視的接收設備(機)和CA智能卡及其軟件(卡)無關,兩者通過一個接口產品(大卡或CAM卡)來連接,電視機和STB預留這個通用的接口。在插入CA智能卡之前,所有的電視機和STB的軟硬件都是相同的,而智能卡首先要插到一個與之適應的CAM卡中才能插到電視機或機頂盒上,解出相應的節目。雖然從表面上看由于使用了CAM卡增加了用戶的接入成本,但由于脫離了CA的束縛給運營商和制造商都帶來了使用和制造成本的降低,最終也帶來了用戶接入成本的降低。諸多的優點使機卡分離成為一種產業發展的趨勢,美國已經把機卡分離作為數字電視機的標準,并為此定義了強制性的時間表。對中國這樣一個電視機生產大國而言,機卡分離也將成為中國產業發展的趨勢和標準。隨著產品的批量投放市場,數字電視機的普及將有助于帶動數字電視用戶的發展。

交互式STB ???????

雖然一體機可能代替普及型STB,但在數字電視發展中,由于業務的不斷擴展,STB的軟件也將不斷完善,特別是在交互式領域,隨著中間件的完善和應用,STB就成為一個價格低廉的硬件平臺,可以通過更換不同的軟件來實現多種應用。對運營商而言,交互式應用有著龐大的商業利益,是未來最重要的利潤來源,而交互式STB的使用可以幫助實現這一目標。交互式STB也代表著機頂盒技術發展的最高水平,有著發展空間。 ????????在STB中加上存儲設備就可以將自己喜歡的節目存儲起來,這種STB就是PVR。雖然目前PVRSTB在國內還沒有形成一定的市場,但國外每年幾百萬臺銷量的強勁增長就預示著國內未來市場的龐大,隨著時間的推移,這種需求將會越來越大。

雙解碼或多解碼STB ???????

? 對國內的運營商而言,特別是在整體平移的過程中,如何解決用戶兩臺以上的電視機收看數字電視節目是一個令開發人員十分頭疼的問題,雖然可以通過強制性的行政行為達到一機一卡,提高收視費,但無法讓用戶理解這種運營模式,也使數字電視的推廣面臨很大的阻力。雙解碼STB是在一個STB中采用雙解碼芯片或在一個芯片中嵌入兩個以上的解碼電路,并配以兩個解調器,進而使一個STB輸出兩路不同的節目,而STB的成本僅僅增加了30%~50%。這種新產品的出現,無疑對那些擁有兩臺以上電視機的用戶是一個福音,當然對那些寄希望于用戶購買兩臺以上的STB以及交兩份以上的節目費的運營商而言,這并不是一個好消息。

DVB和IP合二為一 ???????

IP技術的飛速發展給數字電視帶來了巨大威脅,但在短期內由于網絡成本的原因使兩者只能共存而無法替代。雖然目前國內市場上有所謂的帶IP功能的STB,但這些機頂盒只是集成了網卡或帶回傳通道,由于它們無法滿足流媒體等服務,因此還不完全是一個將DVB和IP合二為一的STB。隨著具有MPEG-II和MPEG-IV雙解碼功能芯片的推出和完善,國外已經有此類STB投放市場,它可適應于不同的網絡環境,有著廣闊的發展前景。另外,這種技術的發展和整合可能會給人們帶來一些意想不到的變化,也許在不久的將來,隨著網絡技術的發展,一個集DVB和IP于一體的終端產品將會成為家庭的一員,它連接著家庭的顯示設備、計算機甚至其他的智能化設備,滿足家庭信息化的需求。

小結 ??????

總之,機頂盒作為數字電視標志性的產品,有著廣闊的發展空間。隨著數字電視應用、芯片技術和軟件技術的發展,STB的功能也必將越來越強大,可以為運營商和用戶開展更多的服務,滿足不同層次的需求。如今市場競爭越來越激烈,如何在有限的時間內完成項目,滿足客戶的需求成為企業決策者所需要面對的現實。AnyChat SDK可以讓企業越過復雜的底層技術實現,而把主要精力投入項目的業務邏輯處理上,加快項目開發進展,從而為企業贏得市場先機。

參考

功能要求

媒體處理要求

需支持基本業務和擴展業務所需要的媒體處理功能。對于基本業務,可在AVS視頻、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4Part10/H.264、SMPTEVC-1中選擇一種或多種作為視頻解碼標準;音頻解碼可采用MPEG-2/4AAC、MPEG-2音頻、杜比AC3/5.1、MPEG-1Layer2和MP3等。當技術和業務都比較成熟后,最終會確定一兩項作為IPTV的音視頻編解碼標準。對于擴展業務,需支持CIF或QCIF等圖像顯示格式和H.261或H.263視頻編解碼標準,必須支持G.711音頻編解碼標準,也可采用G.723、G.728、G.729音頻編解碼標準。之所以采用多選項方式,主要是考慮各種音視頻編解碼標準的專利收費情況等沒有確定標準。

此外,機頂盒需支持分辨率為640×480、720×576、352×288圖形顯示方式,每像素至少支持16位彩色;支持可同時顯示多個平面的內容,可采用平鋪或疊加圖像方式;支持顯示字符和漢字的能力,漢字編碼應符合GB18030要求。

交互要求

機頂盒需提供交互內容選擇和內容交互控制兩類交互功能。交互內容選擇功能支持利用門戶導航菜單選擇內容、進行節目檢索、與業務平臺的認證系統交互認證信息等交互過程。內容控制功能主要針對在實現點播業務時,機頂盒與IPTV業務平臺之間應具有交互控制命令以控制內容信息的功能。

管理要求

軟件升級功能。機頂盒可以提供應用軟件接口,通過在線或本地軟件升級獲得支持新業務的能力,必須能夠通過網絡或外圍存儲設備獲取最新軟件版本號并判斷是否需要升級,也可以通過HTTP(S)或FTP獲取最新版本文件。如果升級失敗,機頂盒必須仍能正常工作,并在開機時進行軟件版本檢查。

日志功能。機頂盒必須實現對本機版本信息和系統信息的管理及錯誤信息的診斷,并形成雙備份日志文件。狀態發生變化時填寫日志;當機頂盒開機時上傳日志文件,并每隔24h上傳一次日志文件。

遠程配置功能。機頂盒必須能夠實現重啟動、下載、設置參數值、恢復出廠設置、設置參數屬性、刪除設備注冊、最小內核恢復等功能。

本地配置功能。包括通過局域網對機頂盒信息進行配置(機頂盒提供Web方式配置界面)以及用戶通過遙控器對機頂盒進行配置,配置信息包括IPTV業務管理系統.ch、網絡接入方式、網絡接入賬號/密碼、靜態IP、網關、DNS服務器、DHCP和用戶業務編號/密碼等。

硬件接口要求

機頂盒硬件基本配置應具有3類物理接口,即上行網絡接口、下行音視頻接口和紅外遙控接口,根據需要還可以配置多種輔助接口。

通信協議要求

IPTV機頂盒作為IP網絡接入的終端設備,必須支持一系列與業務相關的IP。可以將機頂盒所涉及的IP歸納為:接入過程中涉及的相關協議,包括PPPoE、DHCP、IEEE802.1x;文件/文本傳送協議,包括TFTP、FTP、HTTP;媒體傳送協議,包括實時傳輸協議(RTP)和符合ISO/IEC 13818-1:2000規定的傳輸協議;Internet組管理協議,包括支持組播的IGMP(應符合RFC2236的規定);媒體播放控制協議,包括實時流RTSP(應符合RFC2326的規定);管理協議,包括由DSL論壇定義的用戶終端廣域網管理協議TR069和簡單網絡管理協議SNMPv2;網絡時間同步協議,可選擇網絡時間協議(NTP)或簡單網絡時間協議(SNTP)。

安全要求

機頂盒應支持AAA認證方式,接入IP網絡時應提供必要的信息,包括用戶識別碼或用戶名和密碼,經認證授權后才可以使用IPTV業務平臺提供的各類業務;同時支持機卡分離,利用智能卡技術以硬件加密方式存儲用戶信息。數字版權管理安全要求:對于網絡的數字版權保護由內容提供商或業務提供商實現,傳送到用戶端的信息應是具有DRM的信息。在STB中需具有針對業務平臺DRM的相應版本,提供內容版權的保護。

特色功能

數字機頂盒的基本功能是接收數字電視

如:(1)電子節目指南(EPG)。給用戶提供一個容易使用、界面友好、可以快速訪問想看節目的一種方式,電視節目

(2)高速數據廣播。能給用戶提供股市行情、票務信息、電子報紙、熱門網站等各種消息

(3)軟件在線升級。軟件在線升級可看成是數據廣播的應用之一。數據廣播服務器按DVB數據廣播標準將升級軟件廣播下來,機頂盒能識別該軟件的版本號,在版本不同時接收該軟件,并對保存在存儲器中的軟件進行更新

(4)因特網接入與電子郵件功能。數字機頂盒可通過內置的電纜調制解調器實現因特網接入。用戶可利用機頂盒內置的瀏覽器進行網絡訪問及電子郵件發送操作。此外,數字機頂盒支持在線流媒體播放服務(如騰訊視頻YouTube等),其內置的應用市場可提供教育類、音樂類等多類型應用程序下載;部分設備還具備網絡游戲、視頻電話等互聯網服務功能。部分數字機頂盒設有多種接口,可與personal computer(PC)連接,通過PC實現因特網接入。

(5)有條件接收。有條件接收的核心是機頂盒加擾和加密,數字機頂盒應具有解擾和解密功能。

新一代機頂盒的功用應包括:①接收廣播方式的模擬電視和數字電視節目,②高速訪問Internet,收發e-mail,③視頻點播(VOD)和音樂點播功能,④電話、可視電話、會議電視,⑤連接VCR、VCD等消費電子產品的功能,⑥電子購物,⑦電子游戲等。

參考

發展趨勢

硬件平臺發展趨勢

??? 從機頂盒發展趨勢看,Tuner和解調芯片合二為一,物理上減小體積,降低成本,提高性能;或者采用芯片實現Tuner 的功能。

??? 由于CPU與TS流解復用器,MPEG-2 A/V解碼器,視頻編碼器集成,形成STB 的核心芯片,它的發展速度將決定機頂盒未來的方向。必然的趨勢是CPU處理速度越來越快,存儲器容量越來越大,MPEG解碼器將同時支持多路節目的解碼;并支援更多解碼格式,如可以解碼更高壓縮率的H.264。同時用戶可以直接看到的圖形顯示界面將從簡單的OSD,發展到強大的2D、3D圖形引擎。

??? 由于數字電視傳輸網絡的建設和改進,以及internet網絡技術的成熟,可以實現各種交互式應用。通過網絡通道和機頂盒,觀眾坐在家中就能享受到視頻點播(VOD)、網上沖浪、遠程購物、交互游戲等增值業務。這種交互性將極大地改變人們看電視的方式。因此,雙向傳輸方案將成為機頂盒發展的主流。

??? 外部接口將更加豐富,通過USB口可以實現和數碼相機的連接,通過IDE接口可以掛接HDD實現節目存儲等等。

??? 機頂盒是網絡的終端產品,現實中存在著通信網、計算機網和廣播電視網。雖說三網合一是必然趨勢,而且三網在骨干網的傳輸技術上已經融合。最終將數字機頂盒發展成為家庭網關,將機頂盒與PC、打印機、DVD機等數字設備連接起來,并通過雙向模塊與Internet相連,真正地成為信息家電。

? ? 軟件平臺發展趨勢

??? 電視網絡數字化改造的不斷深入,開放式業務系統的廣泛使用,運營商的利潤增長點將從以前靠收視費和廣告費轉向靠多種應用去支撐。因此,機頂盒將支持越來越多的應用,如電子節目指南、PPV節目、IPPV節目、準視頻點播、數據廣播、Internet接入、電子郵件、視頻點播以及IP電話和可視電話等。而上述應用的發展,必須依靠機頂盒的軟件平臺,也就是中間件。因此,機頂盒的發展趨勢在很大程度上依靠中間件技術的發展方向。

? ? 機頂盒種類發展趨勢

??? (1)數字電視一體機

??? 隨著數字電視機技術的發展,帶數字解碼功能的新型電視機已經面世。這種將最基本的機頂盒和電視機的功能結合在一起的新型一體化電視機,將對機頂盒的制造業和數字電視的運營產生重大影響,面對家電巨頭們龐大的生產能力和新的技術產品,大多數機頂盒生產商將面臨重新洗牌的風險。

??? 對運營商而言,一體機的出現也使運營發生了改變。過去運營商不僅要為節目傳輸操心,也要為用戶的機頂盒投入大量的精力,甚至為此背上沉重的包袱,特別是在整體平移的過程中,由于發送機頂盒而背負了龐大的債務,而這一切都可能因為一體機的出現而得到很好的解決。在未來的2~3年內,按照國家產業的規劃,國內生產的35%以上的電視機將帶有機頂盒功能,這意味著每年將有1500臺以上的一體機投放市場,以后這個數字還將會不斷攀升。

??? (2)機卡分離

??? 機卡分離和一體機幾乎是天生的一對。電視機的大規模制造不僅提高了產品的可靠性,也降低生產的成本,而大規模制造的基礎就是所生產的產品具有一致性,這不僅表現在硬件上也表現在軟件上。由于軟件的差異性使得制造商無法像生產電視機一樣大規模地生產機頂盒。所以實現規模制造,CA是首先要解決的問題。

??? 機卡分離技術的含義在于讓數字電視的接收設備(機)和CA智能卡及其軟件(卡)無關,兩者通過一個接口產品(大卡或CAM卡)來連接,電視機和STB預留這個通用的接口。在插入CA智能卡之前,所有的電視機和STB的軟硬件都是相同的,而智能卡首先要插到一個與之適應的CAM卡中才能插到電視機或機頂盒上,解出相應的節目。雖然從表面上看由于使用了CAM卡增加了用戶的接入成本,但由于脫離了CA的束縛給運營商和制造商都帶來了使用和制造成本的降低,最終也帶來了用戶接入成本的降低。諸多的優點使機卡分離成為一種產業發展的趨勢,美國已經把機卡分離作為數字電視機的標準,并為此定義了強制性的時間表。對中國這樣一個電視機生產大國而言,機卡分離也將成為中國產業發展的趨勢和標準。隨著產品的批量投放市場,數字電視機的普及將有助于帶動數字電視用戶的發展。

??? (3)雙向機頂盒

??? 互動正逐漸成為機頂盒的主打發展方向,在雙向機頂盒與單向機頂盒價格差越來越小的情況下,雙向機頂盒代替單向機頂盒進行整轉的趨勢已經被大多數有線運營商所認同,并成為可能。

??? (4)雙解碼或多解碼機頂盒

??? 對國內的運營商而言,特別是在整體平移的過程中,如何解決用戶兩臺以上的電視機收看數字電視節目是一個令開發人員十分頭疼的問題,雖然可以通過強制性的行政行為達到一機一卡,提高收視費,但無法讓用戶理解這種運營模式,也使數字電視的推廣面臨很大的阻力。雙解碼機頂盒是在一個機頂盒中采用雙解碼芯片或在一個芯片中嵌入兩個以上的解碼電路,并配以兩個解調器,進而使一個機頂盒輸出兩路不同的節目,而機頂盒的成本僅僅增加了30%~50%。這種新產品的出現,無疑對那些擁有兩臺以上電視機的用戶是一個福音,當然對那些寄希望于用戶購買兩臺以上的機頂盒以及交兩份以上的節目費的運營商而言,這并不是一個好消息。

??? (5)PVR機頂盒

??? 隨著節目源的豐富和網絡運營商服務的不斷改善,中國的數字電視業務會不斷向專業化和個性化等領域發展,用戶對PVR機頂盒的需求也將相應增加,PVR機頂盒將逐漸從實驗室產品走向市場,具備PVR功能未來將成為機頂盒標準配置。由于PVR機頂盒技術復雜,內置HDD的造價成本又相對較高,調查顯示,外置硬盤的PVR機頂盒使用戶的選擇和使用更加方便靈活,因此將受到用戶的喜愛。從2009 年起,廣電大力推廣Push-vod業務,這將促進PVR機頂盒市場的發展,預計PVR市場將從2009年逐漸啟動,但PVR機頂盒短時間內在保有量上仍然不會有大的突破,原因主要是:終端用戶的消費習慣需要一個逐漸改變的過程;在目前的數字電視節目內容上,可錄的高質量節目仍然不是很多;知識產權問題;PVR機頂盒價格仍然較貴。

??? (6)雙模機頂盒

??? 有線/IP雙模機頂盒主要在杭州以及揚州,此類型的雙模機頂盒市場發展受到一定的局限;地面/衛星雙膜機頂盒同時能夠接收地面和衛星傳輸的節目內容,在日本等國受到用戶的歡迎,成為最主要的機頂盒產品類型之一,顯示了其前景。地面/衛星雙模機頂盒在中國的發展目前仍然受到衛星節目接收政策上的限制,從長遠來看,以地面解決當地節目,以衛星解決外地節目,將成為一種重要的接收方式。

??? (7)3D 高清機頂盒

??? 2008年,一些有前瞻性的公司將3D機頂盒帶入中國,目前處于產品試銷階段,最為一種高端的機頂盒產品,3D的出現豐富了機頂盒的產品類型。3D 游戲使用三維技術,使游戲內的物體具有空間性,游戲視角可以隨意變動,具有較強的視覺沖擊力,在國外市場上受到歡迎,但在中國仍然屬于比較超前的機頂盒類型,其發展有待進一步觀望。

參考

行業標準

2023年11月,廣電總局發布了《有線電視業務技術要求》等三項廣播電視和網絡視聽行業標準的通知,要求有線電視智能機頂盒開機過程所需時間應不大于35s。有線電視運營機構在提供直播頻道和時移電視、頻道回看、視頻點播等有線電視業務時,應確保界面簡潔友好、操作方便快捷、節目優質傳輸。

與機頂盒相關的標準和規范與數字電視機頂盒有關的一些技術標準和規范包括:

參考

增值業務

圍繞數字機頂盒的數字視頻、數字信息與交互式應用三大核心功能開發了多種增值業務。具體見下表:

參考

接口介紹

參考

作用

數字機頂盒不僅是用戶終端,還是網絡終端,它能使模擬電視機從被動接收模擬電視轉向交互式數字電視(如視頻點播等),并能接入因特網,使用戶享受電視、數據、語言等全方位的信息服務。目前,有些人認為機頂盒就是用來使電視機上網,這是一種認識上的誤區。實際上,數字機頂盒是走在普及數字電視機之前的寬帶綜合信息網的組成成員之一。隨著數字技術、多媒體技術和網絡技術的發展,將促使數字機頂盒內置和整個成本下降,讓大多數用戶在普通模擬電視機上實現既能娛樂,又能上網等多種服務。

技術

信道解碼、信源解碼、上行數據的調制編碼、嵌入式CPU、MPEG-2解壓縮、機頂盒軟件、顯示控制和加解擾技術是數字電視機頂盒的主要技術。

機芯片

網絡電視機頂盒的機芯片是一種叫意法半導體機芯,根據市場研究機構IMS預測,到2015年DOCSIS3.0客戶端設備的出貨量將達到4900萬個。這樣的流通量可見現在網絡電視機頂盒的趨勢是很可觀的,意法半導體(ST)推出了符合DOCSIS3.0最新標準的纜線數據機系統單晶片。能夠將16個下行通道和4個上行通道分別整合成一個通道,使上下行數據傳輸速度分別達到108Mbps和800Mbps。這款產品的數據速率較目前市場上銷售的數據機明顯快很多,讓多個用戶能夠透過同一個家庭網路同時體驗高品質的全高畫質多媒體和互動網路服務。意法半導體的纜線數據機研發經驗是高數據速率的保障。

意法半導體DOCSIS3.0纜線數據機技術采用一顆ARMCortex-A9雙核處理器,針對路由器、交換機、電話、安全和媒體服務器等應用。因為可支援多媒體功能和付費電視及網路媒體服務加密演算法,新產品將被意法半導體用于各種應用IC的內核,包括有線機上盒、有/無視訊輸出的媒體閘道和纜線數據機。

意法半導體數位融合事業群副總裁暨統一平臺產品部總經理LaurentRemont表示:「DOCSIS3.0的功能和性能標準讓有線電視營運業者能夠在未來提供創新服務,提升服務品質。我們的DOCSIS3.0數據機技術優于目前市場上的同類技術,將協助客戶開發先進產品,提供高品質的內容和新型服務,例如家庭自動化、家庭安全和遠端健康監控。」

纜上資料服務介面規格(DataOverCableServiceInterfaceSpecifications,DOCSIS)是全球有線電視服務供應商及相關設備供應商所采用的主要有線電纜數據機標準之一。DOCSIS技術包括全歐洲使用的EuroDOCSIS標準,讓有線電視營運業者能夠提供視訊、語音和數據叁網融合服務。

最新的DOCSIS3.0標準可支援網路電視協議,讓有線電視營運業者能夠提供視訊點播和視訊串流,并可支援下一代網路協議,為民眾提供更出色的服務內容。

而且,DOCSIS3.0還將頻道整合技術導入有線電纜數據機,這項靈活的技術可使設備實現100Mbps以上的高性能。DOCSIS3.0是同時為多個用戶提供互動式多媒體服務和高速上網體驗的關鍵技術。

現在人們的生活水平越來越好,人們的生活越來越豐富,網絡電視機頂盒是這個時代新興的產品是便民,是時尚,是趨勢,是未來。

參考

參考資料 >

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【機頂盒】機頂盒報價及圖片大全-ZOL中關村在線.ZOL中關村在線.2021-08-18

機頂盒智能搜索和精準推薦在智慧廣電中的應用研究.中國知網.2023-11-27

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PPPoE協議詳解.豆丁網.2023-12-09

DHCP協議在校園網絡中的應用研究.豆丁網.2023-12-09

數字電視知識-- 機頂盒原理技術及應用.CSDN博客.2023-12-09

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事關你看電視!廣電總局明確要求.澎湃新聞.2023-12-09

數字電視-DVB介紹.CSDN博客.2023-12-09

智能云電視機頂盒怎么連接(設備連接方法和注意項).CSDN博客.2023-12-09

數字機頂盒的制式研究及相關技術介紹.中國電子網.2023-12-09

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DVB機頂盒工作原理.CSDN博客.2023-12-09

機頂盒芯片分為哪幾種.ZNDS問答.2023-12-09

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