不断翻新的IP STB互动服务

　　IP机顶盒（IP-STB）是一种专用计算设备，它可以充当电视机和宽带网络之间的接口。 除了对电视信号进行解码并呈现其内容外，IP 机顶盒还可以提供包括视频点播 （VOD）、电子节目指南 （EPG）、数字权限管理 （DRM） 以及各种交互式服务和多媒体服务在内的功能。 IP 机顶盒可以支持用户占主动的功能，比如 Web 浏览、电子邮件及其附件浏览、的多媒体编码解码器、家庭网络、个人计算机连接、网关功能、即时信息 （IM） 和实时的 voice over IP （VoIP） 通讯。

　　通过电视系统可以提供的互动数字内容服务包括电视点播（VoD）、数字视频记录（Digital Video Recorder , DVR）、电子节目指南（Electronic Program Guide, EPG）、电视商务（television commerce, t-commerce）、讯息服务、音乐、游戏、IP电话、网络网关器和网页浏览等等，而且还不断有新的服务在推陈出新。

　　由于提供这些功能的难易程度不同，同样是IP STB还可以再分为简单型和进阶式两大类。简单型是强调成本效益的入门级设备，主要是能提供基本的广播电视服务、VoD、EPG和网络浏览等功能；进阶型则定位为全功能的媒体中心，这类产品往往在STB中置入硬盘（HDD），让STB有足够的储存容量录制节目，进而能提供DVD播放和录像、PVR和个人多媒体储存功能，不仅如此，这类设备还可能具有家庭网络的连接端口，让STB进一步成为家用网关器（Residential Gateway）。

　　图1　IP STB的功能定位示意图

　　IP STB的系统架构

　　IP STB中除了有网络处理器和媒体处理器主要的支持器件外，还需要有网络物理连接，而采用TSB43DA42第三代集成化1394链路层／物理层解决方案（见图3所示）不失为是一种理想选择，因它是具有优化功能组合和增强型性能链路层：它集成了两端口、400Mbps l394aPHY；能利用三个5C密码实现的DTCP内容保护以及利用硬件帮助来执行的全AKE；能支持IEC61883标准，包括MPEG-2、DirecTV（DSS）、DV和音频（A&M）；支持PCI、SRAM型或68K型外部CPU接口；利用DMA硬件增强实现了较高的异步吞吐量，以便支持更快的OSD（屏幕显示）和高速HDD（硬盘机）。应该说，它的应用除了数字电视机顶盒外是属于实现消费类电子设备的下一代数字连接。

　　IP STB通过IP的连结即可传送交互式、个人化的视频内容到今日的电视上头，为了提供安全、高品质的内容，一个IP STB必需要建置一个弹性的平台，才能支持符合产业标准的资料传送和网络协议。

　　以IP STB的系统架构来说，包含三个独立的子系统：TV单元、条件存取（conditional access, CA）单元和PC单元。TV子系统由调变器（tuner）和影像译码器组成，它们用来处理数字串流信息；CA子系统让服务商具有控制能力，能够知道收视户在何时收看什么节目；PC子系统多半是模块式的设计，也就是说STB的设计者可以依其需求而增加或减少这个系统中的组件，由于IP STB的目标是要提供网际网络的服务功能，它的PC系统方面就得提供TCP/IP的堆栈协议，并具有更佳的储存方案。

　　在IP STB处理器架构的设计上，通常采用DSP和另一块通用处理器（General Purpose Processor , GPP）的双核架构，其中DSP主要用于视频及音讯上的译码处理，目前多采用可程序化的DSP，以满足定制化上的弹性需求；GPP则用来处理从各种接口来的控制及运算需求，这些接口包括硬盘总线接口、以太网及GPIO等有线接口，以及无线接口等，请参考图2。

　　图2　IP STB的处理器架构

　　以Broadcom的BCM7318系统单芯片为例，它具有MPEG-2影音译码功能、32位MIPS微处理器（266MHz）、10/100Mbps以太网络控制器和USB 2.0主控制器。在这个架构下，这块译码芯片可以处理从以太网、外接硬盘，以及从线缆、电话线、卫星或数字地面网络接口模块等特定外接接口来的串流内容。

　　IP STB的系统规划

　　对于STB来说，如何以现有的频宽提供高品质的影音内容是一个重点，而这个解决方案已浮出水面，也就是从现有的MPEG-2格式转向新的高阶影像压缩技术，也就是H.264或微软的VC-1格式。

　　以今日的MPEG-2格式来说，要服务商提供多频道的视频节目是不可能的任务。在今日的环境下，每个收视户能使用的频宽通常都小于2Mbps，这还不足以顺畅地传送MPEG-2高容量多媒体信息。不过，若采用ISO编码标准H.264压缩技术（又称为MPEG-4 part10/AVC），那就可以在1Mbps的频宽下传送的数字串流影像，这对于标准型电视（SDTV）节目的播放是不成问题的。如此一来，电信服务商就能以现有的网络架构来为用户提供数字广播服务了。

　　市场调查公司ABI Research近发表的一份研究即指出，目前约有30%的IP-STB支持H.264和VC-1。由于厂商已陆续推出H.264的高阶视频译码器硬件芯片方案，这将能提高IP STB在建置上的成本效益，ABI指出，这种高阶视频译码器将成为IP-STB的标准配备，预计到2008年时，它将进入几乎所有的机顶盒中。在此情况下，也将带动系统业者对IP STB的采用意愿。

　　采用高阶视频译码器的IP STB，提供支持高品质H.264/ MPEG-4 AVC影像译码能力，它能提供高画质（high definition, HD）和标准画质（standard definition, SD）的视频服务；此外，在声音的译码上，这个译码器也得支持的多种音讯标准，包括MPEG-4 高效率AAC （AAC+）、MPEG-4 AAC （ACC-LC）、Dolby Digital Plus （Enhanced AC3）、Dolby Digital （AC3）、MPEG-1 Layer I, II, III （MP3），和PCM （pulse code modulation）等，才能满足今日多元的音讯处理环境。

　　除了视频服务外，高阶IP STB也要求支持更多的功能，例如采用包含硬件绘图加速器的2D图形引擎，它可以支持高阶的绘图功能，也可以提升软件式的电子节目指南与IPTV的互动服务，进而具有产品的差异性。此外，加入硬盘的IP STB，再配合软件上的设计，就能提供包括个人观看（viewing）和排程（scheduling）、视频和资料推播、随选视频等新的服务。

　　前景

　　由于国内市埸上销售的“数字电视机”，一般只在普通电视机加入了数字动态图像处理、数字解码与数字滤波等功能，从而在一定程度上改善节目图像的质量，但这些电视机的大部份只有数字电视机的转换显示部份，而没有数字电视机的接收处理部份，故不能直接收看数字电视节目，不是真正意义上的数字电视机。所以在今后一段时间内只要在有线电视的普通电视机上加装一个数字电视机顶盒就可以收看数字电视节目了，故目前一段时间内，数字电视机顶盒将是国内大多数常庭的。

　　然而由于IPSTB将会整合更多的功能，例如调制解调器、硬盘、MP3和DVD播放机，甚至是家庭网络的功能，若要播放高画质视频内容，己经那就需要比标准视频高出4-6倍的频宽和更高效能的应用软件、译码技术，如以H.264取代今日的MPEG-2（例上述的TMS320DM641或TMS320DM642数字媒体处理器）等技术设备与器件己经面世，因而IPSTB取代有线STB已为期不远了，其前景看好。

　　结语

　　服务商和市场用户对功能的需求，正不断推动IP STB的向前发展。以服务商的角度来说，他们希望在的投资费用下，以及更弹性及便利的系统开发环境中，引进确实能创造收入的新服务。在这些服务中，以多媒体和娱乐导向的新应用受到重视，而为了保证有版权的内容能受到保护，不致于被非法散布，IP STB的开发上也不能忽视在数字版权管理（DRM）上的议题。

　　此外，如何提供容易升级的IP STB设备，也成了开发者的共同需求。未来IP STB的开发得满足定制化的需求，同时遵循可靠和成熟的产业规范，以加速设计时程及降低开发成本。一些国际组织的出面协调制定共通规范，对于STB的广泛应用有很大的帮助。目前有两个代表性的标准推动组织，一是欧洲的ECCA（European Cable Communications Association）和美国为主的CableLabs，分别已推出多项STB的参考设计规范。

　　IP STB将会整合更多的功能，例如调制解调器、硬盘、MP3和DVD播放机，甚至是家庭网络的功能，若要播放高画质视频内容，那就需要比标准视频高出4~6倍的频宽，还得采用更高效能的译码技术，如以H.264或VC-1取代今日的MPEG-2。

　　然而，除了终端用户的IP STB外，还需要有系统端的完整传输环境及相关设备技术，例如VOD后台的整合技术、EPG的伺服/终端间中介软件支持，和DVR引擎技术，才能提供端对端（end-to-end）的IP应用服务（请参考图3）。不过，IP STB在新功能和新服务上的技术改变，仍是推动产业持续进步的一大动力。

　　图3　STB在整体网络环境中之定位