有线电视数字机顶盒与视频点播(上)_视频通信

彭志强先生，广东环网宽带数字技术有限公司总经理。

　　本文分为两部分：第一部分简要介绍了数字机顶盒的原理级基本功能；第二部分介绍了数字机顶盒的关键技术及广东环网公司设计开发的机顶盒和VOD点播系统。

一有线电视数字机顶盒的基本原理

　　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(STB)。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。　　上网机顶盒是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接入功能的设备。因此，可以将其看成是一种非PC类的互联网接入设备。数字卫星机顶盒、数字地面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。

图1

　　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，从中抽出一个节目的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、EPG、NVOD、PPV、软件在线升级、数据广播、Internet接入、电子邮件、IP电话、VOD等。

　　1. 电子节目指南

　　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，用户还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节目。同时，EPG可提供分类功能，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数据传输业务；数据流方式可在数字电视广播系统中实现面向流的、端到端数据传输；多协议封装对需要在数字电视广播系统中传送符合通信协议的数据报数据业务提供了技术支持; 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. 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，发送电子邮件，同时机顶盒也可以提供各种接口与PC相连，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

　　中间件是一种将应用程序与底层的操作系统、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。

图2

　　目前成熟的商用中间件产品有Open TV的EN2、Liberate的TV Navigator for DTV、Enreach的EnreachTV for DTV、Canel+的Mediahighway和Intellibyte的IB EPG、IB SI Manager、IB Browser等。这些产品在市场上都占有一席之地，但彼此并不兼容。许多国际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Advanced Television Enhancement Forum Specification for Interactive Television 的规范。但完全符合某个标准的产品还没有面市。随着硬件平台的不断完善，机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，这些研究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，目前在北美，符合该标准的电缆调制解调器已售出了几百万台。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作为下行物理层标准(在EuroDOCSIS标准中下行的码元速率为6.9652MS/s)，上行频率范围为5~65MHz。其余与DOCSIS完全一样。

　　EuroMODEM标准产品在去年底才出现。该标准基本上采用了DAVIC标准中定义的相关协议，在物理层与MAC层均与EuroDOCSIS有很大不同。相比之下，EuroDOCSIS标准的目的简单明确，就是在有线网络上透明地传输IP数据包，该协议对IP的支持最好，随着DOCSIS1.1中对QoS的完善，该标准可支持IP电话和可视电话。而Euro MODEM的上下行带宽都较小，而且在传输IP数据时的效率也相对较低，更重要的是其商业化进程比较缓慢，因此我们认为EuroDOCSIS对我国来说是一种比较好的选择。事实上，广东环网公司已经推出了兼容DOCSIS和Euro DOCSIS的电缆调制解调器终端系统，也推出了符合DOCSIS和EuroDOCSIS的电缆调制解调器，为我国的电缆调制解调器产业做了有益的尝试。（待续）

摘自《中国CATV》