數(shù)字機(jī)頂盒技術(shù)詳細(xì)介紹

????????? ?有線廣播電視網(wǎng)正在向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，最終建成為寬帶綜合信息網(wǎng)。 依托有線廣播電視網(wǎng)提供綜合信息業(yè)務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備這一是用戶終端設(shè)備數(shù)字機(jī)頂盒（STB），本文在介紹數(shù)字機(jī)頂盒定義、功能及分類后，著重介紹了目前數(shù)字機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)。

1、機(jī)頂盒的定義

??? 對(duì)于機(jī)頂盒，目前沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的定義，傳統(tǒng)的說(shuō)法是："置于電視機(jī)頂上的盒子"。它是利用有線電視網(wǎng)絡(luò)作為傳輸平臺(tái)，利用電視機(jī)作為用戶終端，提高現(xiàn)有電視機(jī)的性能或增加其功能 。由于功能和用途不同，這就使"機(jī)頂盒"這個(gè)概念有些含糊不清，如早期的增補(bǔ)頻道機(jī)頂盒，圖文電視機(jī)頂盒，付費(fèi)電視機(jī)頂盒等。

??? 數(shù)字電視機(jī)頂盒是信息家電之一，它是一種能夠讓用戶在現(xiàn)有模擬電視上，觀看數(shù)字電視 節(jié)目，進(jìn)行交互式數(shù)字化娛樂(lè)、教育和商業(yè)化活動(dòng)的消費(fèi)業(yè)電子產(chǎn)品。

2、數(shù)字機(jī)頂盒的功能

??? 數(shù)字機(jī)頂盒的基本功能是接收數(shù)字電視廣播節(jié)目，同時(shí)具有所有廣播和交互式多媒體應(yīng)用 功能，如：

（1）電子節(jié)目指南（EPG）。給用戶提供一個(gè)容易使用、界面友好、可以快速訪問(wèn) 想看節(jié)目的一種方式，用戶可以通過(guò)該功能看到一個(gè)或多個(gè)頻道甚至所有頻道上近期將播放的電視節(jié)目；

（2）高速數(shù)據(jù)廣播。能給用戶提供股市行情、票務(wù)信息、電子報(bào)紙、熱門網(wǎng)站等 各種消息；

（3）軟件在線升級(jí)。軟件在線升級(jí)可看成是數(shù)據(jù)廣播的應(yīng)用之一。數(shù)據(jù)廣播服務(wù) 器按DVB數(shù)據(jù)廣播標(biāo)準(zhǔn)將升級(jí)軟件廣播下來(lái)，機(jī)頂盒能識(shí)別該軟件的版本號(hào)，在版本不同時(shí)接收該軟件，并對(duì)保存在存儲(chǔ)器中的軟件進(jìn)行更新；

（4）因特網(wǎng)接入和電子郵件。數(shù)字機(jī)頂盒 可通過(guò)內(nèi)置的電纜調(diào)制解調(diào)器方便地實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入功能。用戶可以通過(guò)機(jī)頂盒內(nèi)置的瀏覽器上網(wǎng)，發(fā)送電子郵件。同時(shí)機(jī)頂盒也可以提供各種接口與PC相連，用PC與因特網(wǎng)連接；

（5） 有條件接收。有條件接收的核心是加擾和加密，數(shù)字機(jī)頂盒應(yīng)具有解擾和解密功能。總之，到 目前為止，圍繞數(shù)字機(jī)頂盒的數(shù)字視頻、數(shù)字信息與交互式應(yīng)用三大核心功能開(kāi)發(fā)了多種增值業(yè)務(wù)。具體見(jiàn)下表：

3、數(shù)字機(jī)頂盒的分類

??? 目前，已出現(xiàn)在市場(chǎng)上的機(jī)頂盒基本上可劃分為數(shù)字電視機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)電視（WebTV）機(jī)頂盒和多媒體（Multimedia）機(jī)頂盒三類。

??? 其中，數(shù)字電視機(jī)頂盒的主要功能就是將接收下來(lái)的數(shù)字電視信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電視信號(hào)， 使用戶不用更換電視機(jī)就能收看數(shù)字電視節(jié)目，圖像質(zhì)量接近500線水平，但無(wú)上網(wǎng)功能。根據(jù)傳輸媒體的不同，數(shù)字電視機(jī)頂盒又分為數(shù)字衛(wèi)星機(jī)頂盒（DVB-S）、地面數(shù)字電視機(jī)頂盒 （DVB-T）和有線電視數(shù)字機(jī)頂盒（DVB-C）三種。目前應(yīng)用較為廣泛的是數(shù)字衛(wèi)星機(jī)頂盒。

??? 網(wǎng)絡(luò)電視機(jī)頂盒是在微軟公司"維納斯計(jì)劃"和凱思公司的"女媧計(jì)劃"的催化下產(chǎn)生的，主要功能是使我國(guó)現(xiàn)有3.2億臺(tái)模擬電視機(jī)用戶通過(guò)PSTN（公眾電話交換網(wǎng)）和雙向CATV網(wǎng)實(shí)現(xiàn)上 因特網(wǎng)，收發(fā)電子郵件、游戲娛樂(lè)、網(wǎng)上學(xué)習(xí)等。

??? 多媒體機(jī)頂盒是對(duì)前兩種機(jī)頂盒功能的綜合下產(chǎn)生的，有也稱綜合業(yè)務(wù)機(jī)頂盒或全功能數(shù) 字機(jī)頂盒。它可以支持幾乎所有的廣播和交互式多媒體應(yīng)用，包括收看普通電視節(jié)目、數(shù)字加密電視節(jié)目、點(diǎn)播多媒體節(jié)目和信息、電子節(jié)目指南（EPG）、收發(fā)電子郵件、因特網(wǎng)瀏覽、網(wǎng) 上購(gòu)物、遠(yuǎn)程教育等，需要的條件是雙向CATV網(wǎng)。

4、有線電視數(shù)字機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)

??? 有線電視數(shù)字機(jī)頂盒的技術(shù)含量非常高，它集中反映了多媒體、計(jì)算機(jī)、數(shù)字壓縮編碼、 加解擾算法、加解密算法、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展水平。目前數(shù)字機(jī)頂盒的關(guān)鍵技術(shù)主要有：

（1）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）

??? 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)本地資源和網(wǎng)絡(luò)資源的管理，提供基本的操作功能和設(shè)備的訪問(wèn)控制。

??? 在啟動(dòng)機(jī)頂盒時(shí)，由引導(dǎo)程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從中心控制系統(tǒng)下載，深圳迪科網(wǎng)視通數(shù)字機(jī)頂盒的 RTOS在設(shè)計(jì)上采用從FLASH ROM引導(dǎo)，其引導(dǎo)程序功能包括：a系統(tǒng)自檢。對(duì)系統(tǒng)部分硬件進(jìn)行 檢測(cè)，如DRAM等；b系統(tǒng)設(shè)置。用戶可通過(guò)遙控器對(duì)系統(tǒng)必要的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如基本頻率、輔助頻率、符號(hào)率、DTV節(jié)目信息表等；cDTV功能。用戶在無(wú)點(diǎn)播服務(wù)的情況下，可看數(shù)字電視節(jié) 目；d系統(tǒng)升級(jí)。通過(guò)判別系統(tǒng)或臺(tái)標(biāo)的名稱和版本號(hào)，下載升級(jí)FLASH ROM中的系統(tǒng)或臺(tái)標(biāo)數(shù) 據(jù)。

（2）中間件（Middle Ware）

??? 中間件是一種將應(yīng)用程序與底層的操作系統(tǒng)、硬件細(xì)節(jié)隔離開(kāi)來(lái)的軟件環(huán)境，它通常由各種虛擬機(jī)構(gòu)成。如HTML虛擬機(jī)、JavaScript虛擬機(jī)、Java虛擬機(jī)、MHEG-5虛擬機(jī)等。一個(gè)完整的數(shù) 字機(jī)頂盒由硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)組成，可以分為4層，從底層向上分別為：硬件、底層軟件、中間件、應(yīng)用軟件。硬件提供機(jī)頂盒的硬件平臺(tái)；底層軟件提供操作系統(tǒng)以及各種硬件驅(qū)動(dòng)程序； 應(yīng)用軟件包括本機(jī)存儲(chǔ)的應(yīng)用和可下載的應(yīng)用；中間件將應(yīng)用軟件與依賴硬件的底層軟件分隔開(kāi)來(lái)，使應(yīng)用不依賴于具體的硬件平臺(tái)。

（3）加解擾技術(shù)

??? 加解擾技術(shù)用于對(duì)數(shù)字節(jié)目進(jìn)行加密解密，其基本原理是采用加擾控制字加密傳輸?shù)姆椒?，用戶端利?a target="_blank">IC卡解密。在MPEG傳輸流中，與控制字傳輸相關(guān)的有兩個(gè)數(shù)據(jù)流：授權(quán)控制信息 （ECMs）和授權(quán)管理信息（EMMs），由業(yè)務(wù)密鑰（SK）加密處理后的控制字在ECMs中傳送，其中還包括節(jié)目來(lái)源、時(shí)間、內(nèi)容分類和節(jié)目?jī)r(jià)格等節(jié)目信息。對(duì)控制字加密的業(yè)務(wù)密鑰在授權(quán)管理 中傳送，并且業(yè)務(wù)密鑰在傳送前要經(jīng)過(guò)用戶個(gè)人分配密鑰（ PDK）的加密處理，EMMs中還包括地址、用戶授權(quán)信息，如用戶可以看的節(jié)目或時(shí)間段，用戶付的收視費(fèi)等。用戶個(gè)人分配密鑰（PDK）存放在用戶的智能卡（Smart Card）中。 在用戶端，機(jī)頂盒根據(jù)PMT和CAT表中的CA-descriptor，獲得EMM和ECM的PID值，然后從TS流中過(guò)濾出ECMs和EMMs，并通過(guò)Smard Card接口送給Smart Card。Smart Card首先讀取用戶個(gè)人分 配密鑰（PDK），用PDK對(duì)EMM解密，取出SK，然后利用SK對(duì)ECM進(jìn)行解密，取出CW，并將CW通過(guò) Smart Card接口送給解擾引擎，解擾引擎利用CW就可以將擾的傳輸流進(jìn)行解擾。 加解擾技術(shù)分為同密和多密技術(shù)。 同密技術(shù)是將兩家或兩家以上的條件接收（CA）系統(tǒng)應(yīng)用于同一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之中，從有線電視臺(tái)角度是實(shí)現(xiàn)技術(shù)的選擇和競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境。 多密技術(shù)要求機(jī)頂盒采用CI技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同一機(jī)頂盒可接收不同CA系統(tǒng)加密節(jié)目。從用戶角度 來(lái)講，不會(huì)因購(gòu)買是一家CA的機(jī)頂盒而受到限制，用戶還有選擇其CA服務(wù)的可能性。

（4）電纜調(diào)制解調(diào)器

??? 到目前為止，各種研究機(jī)構(gòu)對(duì)電纜調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行了廣泛的研究，這些研究成果最終形成了幾個(gè)國(guó)際性組織定義的標(biāo)準(zhǔn)，IEEE定義的IEEE802.14協(xié)議、DAVIC定義的DAVIC協(xié)議和MCNS定義的 DOCSIS及EuroDOCSIS協(xié)議。

??? 國(guó)家廣電總局科技司周毅副司長(zhǎng)在2000年（第八屆）國(guó)際有線電視技術(shù)研討會(huì)中外專家有線電視論壇上指出：對(duì)于CA系統(tǒng)，我國(guó)已經(jīng)確定采用同密技術(shù)，盼望有線電視能早日應(yīng)用有我國(guó)自 主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CA系統(tǒng)。對(duì)于我國(guó)電纜調(diào)解調(diào)器（CM）的標(biāo)準(zhǔn)的制定，傾向于EuroDOCSIS，在此基礎(chǔ)上加入我國(guó)自己的東西。EuroDOCSOS標(biāo)準(zhǔn)中下行碼元速率為6.9652mb/s，上行頻率范圍為 5-65MHz。

5、結(jié)束語(yǔ)

??? 數(shù)字機(jī)頂盒不僅是用戶終端，還是網(wǎng)絡(luò)終端，它能使模擬電視機(jī)從被動(dòng)接收模擬電視轉(zhuǎn)向交互式數(shù)字電視（如視頻點(diǎn)播等），并能接入因特網(wǎng)，使用戶享受電視、數(shù)據(jù)、語(yǔ)言等全方位的信 息服務(wù)。目前，有些人認(rèn)為機(jī)頂盒就是用來(lái)使電視機(jī)上網(wǎng)，這是一種認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。實(shí)際上，數(shù)字機(jī)頂盒是在走普及數(shù)字電視機(jī)之前寬帶綜合信息網(wǎng)的組成成員這一。隨著數(shù)字技術(shù)、多媒體技 術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，將促使數(shù)字機(jī)頂盒內(nèi)置和整個(gè)成本下降，讓大多數(shù)用戶在普通模擬電視機(jī)上實(shí)現(xiàn)既能娛樂(lè)，又能上網(wǎng)等多種服務(wù)。