2022年行業(yè)分析關(guān)于IP機(jī)頂盒的功能及其未來發(fā)展

關(guān)于IP機(jī)頂盒的功能及其未來發(fā)展IP機(jī)頂盒概述

IPTV（InternetProtocolTVorInteractivePersonalTV）也叫交互式網(wǎng)絡(luò)電視，是利用寬帶網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，以家用電視機(jī)或計算機(jī)作為主要終端設(shè)備，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等多種技術(shù)于一體，通過IP協(xié)議向家庭用戶供應(yīng)包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式數(shù)字媒體服務(wù)的嶄新技術(shù)。IPTV業(yè)務(wù)核心框架主要由內(nèi)容運(yùn)營平臺、業(yè)務(wù)運(yùn)營平臺、業(yè)務(wù)承載傳輸網(wǎng)絡(luò)、用戶終端網(wǎng)絡(luò)等四大部分組成。IPTV技術(shù)涉及了視頻編解碼、網(wǎng)絡(luò)分發(fā)、數(shù)字版權(quán)愛護(hù)、終端接入等各面的技術(shù)。

IP機(jī)頂盒是視頻解碼終端，相當(dāng)于一臺自帶嵌入式操作系統(tǒng)的計算機(jī)。從圖1可以看出，IP機(jī)頂盒一端通過DSL或以太網(wǎng)方式接入IPVT網(wǎng)絡(luò)，一端將通過網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的媒體流等信息轉(zhuǎn)換成模擬視音頻輸出至電視，由此在電視上祥視頻點(diǎn)播、網(wǎng)頁掃瞄、嬉戲等功能，它具備計算機(jī)的數(shù)據(jù)交換等基本功能，可以采納遙控器或PC直接操作。

IP機(jī)頂盒的構(gòu)成與功能

機(jī)頂盒由軟件和硬件兩大部分組成，機(jī)頂盒的硬件包含了主芯片、內(nèi)存、調(diào)諧解調(diào)器、回傳通道、CA（ConditionalAccess）接口、外部存儲掌握器以及視音頻輸出等幾大部分。軟件則分成應(yīng)用層、中間解釋層和驅(qū)動層三層，每一層都包含了諸多的程序或接口等。

與傳統(tǒng)的數(shù)字機(jī)頂盒相比，IP機(jī)頂盒實(shí)現(xiàn)了視頻、語音、數(shù)據(jù)三者的融合，即所謂的三網(wǎng)合一業(yè)務(wù)（TriplePlayService）。IP機(jī)頂盒的系統(tǒng)架構(gòu)包含三個獨(dú)立的子系統(tǒng)：TV單元、PC單元和條件存?。醇用芟到y(tǒng)、CA）單位。TV子系統(tǒng)由調(diào)頻器和視頻解碼器組成，它們用來處理數(shù)字串流信息；CA子系統(tǒng)讓服務(wù)商具有掌握力量，可以對用戶實(shí)現(xiàn)接近，能夠知道用戶在何時收看什么節(jié)目；PC子系統(tǒng)大多是模塊式的設(shè)計，STB的設(shè)計者可以依其需求而增加或削減這個系統(tǒng)中的組件，由于IPSTB的目標(biāo)是要供應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)功能，故它的PC系統(tǒng)方面就得供應(yīng)TCP/IP的堆棧協(xié)議，并具有更佳的儲存方案。

由此可以看出，IP機(jī)頂盒的功能主要包括以下三方面：

·支持目前的LAN或DSL網(wǎng)絡(luò)傳輸，接收及處理IP數(shù)據(jù)和視頻流；

·支持MPEG、WMV和Real等視頻解碼；

支持用戶認(rèn)證功能、通過與IPTV系統(tǒng)的交互實(shí)現(xiàn)用戶的訪問掌握、計費(fèi)等管理功能。

IP機(jī)頂盒的分類方式

依據(jù)硬件、軟件的不同，IP機(jī)頂盒有不同的分類方式

1.基于硬件的分類方式

IP機(jī)頂盒根據(jù)基中使用的CPU芯片的不同，可以分為以下三種：

（1）基于專用芯片組（ASIC/SOC編解碼芯片）的機(jī)頂盒

專用芯片組除了處理器以外，在芯片內(nèi)還集成了一些其他的IP（LntelligentProperty）模塊，如Videoin，Videoout，Audioin及Audioout等，有的還有圖像壓縮硬件加速模塊等。由于專用視頻壓縮芯片攜帶固定壓縮模塊、固定的處理方式和固定的微碼，所以傳統(tǒng)的基于ASCI/SOC的機(jī)頂盒產(chǎn)品價格比較低廉，但由于全硬件芯片的實(shí)現(xiàn)方案使得運(yùn)營商無法通過軟件升級來提升產(chǎn)品性能，另外這種機(jī)頂網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性也有較大問題。

（2）基于X86平臺

基于X86架構(gòu)CPU的嵌入式系統(tǒng)有如下優(yōu)勢：一是它可以對不同格式的文件進(jìn)行編解碼；二是X86架構(gòu)的CPU有較齊全的應(yīng)用軟件，維護(hù)成本低；三是基于X86架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)可以輕松與PC資源共享。

（3）基于多媒體處理器技術(shù)

基于X86平臺的方式在使用時要占據(jù)CPU的絕大部分處理力量。因此，在有些不適合采納這種方式。于是消失了基于多媒體處理器技術(shù)的獨(dú)立機(jī)型的機(jī)頂盒。這種芯片高速的運(yùn)算力量完全可以實(shí)現(xiàn)適合不同協(xié)議的通信終端。采納這些芯片可以很便利地實(shí)現(xiàn)MPEG視頻和音頻處理、H.263視頻處理，以及DVD、機(jī)頂盒、數(shù)字電視等。

由于使用了實(shí)時視頻解碼功能芯片，視頻處理速度明顯提高，協(xié)作實(shí)時編碼，全程視頻處理時延小，特殊適合視頻直播系統(tǒng)應(yīng)用；系統(tǒng)配有USB，IDE，PCMCIA和以太等接口，使IPTV終端功能可擴(kuò)充性增加、內(nèi)存占用少、硬件結(jié)構(gòu)緊湊，成本不高。

2.基于軟件的分類方式

操作系統(tǒng)是機(jī)頂盒中的核心軟件，機(jī)頂盒中的操作系統(tǒng)不大，但卻要求可以在實(shí)時的環(huán)境中工作，并能在較小的內(nèi)在內(nèi)存空間中運(yùn)行，這種操作系統(tǒng)稱為實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS），目前主要有VxWorks、WindowsCE、嵌入式Linux等三類。

（1）嵌入式WinCE終端

WinCE最大特點(diǎn)是其API與Win32兼容，這有利于使用Windows環(huán)境開發(fā)WinCE應(yīng)用，此外，WMV播放器還可直接運(yùn)行于WinCEOS，很多現(xiàn)成的Windows組件稍加改造就能應(yīng)用于終端上的網(wǎng)絡(luò)管理以及視頻流掌握等功能，能夠充分共享MMS等的WindowsMedia優(yōu)秀成果。微軟目前推出WinCE5.0，并擴(kuò)大開放部分程序源代碼。在這個開放了源代碼方案授權(quán)下，微軟開放250萬行源代碼程序作為評估套件，凡是個人、廠商都可以下載這些源代碼加以修改使用。將來廠商OEM時，則需依執(zhí)行時期授權(quán)，支付WinCE5.0核心每臺機(jī)器數(shù)美元的授權(quán)費(fèi)用。，作為市場新進(jìn)入者，微軟強(qiáng)調(diào)較低的開發(fā)成本。微軟在WinCE加入了檔案系統(tǒng)、IPv4/IPv6、WLAN、藍(lán)牙等聯(lián)網(wǎng)功能以及WindowsMediaCoder等功能。

不過此類終端的弊端在于：應(yīng)用源代碼不公開，終端采納WinCE須向微軟交納版稅；另外，WinCE代碼浩大，占用許多的ROM和RAM，要求有高性能的X86微處理器支持，全部這些都造成了終端成本的居高不下。

（2）嵌入式LINUX終端

這種終端往往以專用的多媒體微處理器為核心，輔以以太接口和視頻接口構(gòu)成系統(tǒng)。多媒體微處理器本身不但具有嵌入式RISC（精簡指令集CPU）去運(yùn)行系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，而且?guī)PEG2或MPEG4實(shí)時解碼功能芯片，在引LinuxOS和必要的視頻以及各幫助接口驅(qū)動程序后，就成為一個完整的IPTV網(wǎng)絡(luò)終端運(yùn)用環(huán)境。

使用Linux開發(fā)平臺優(yōu)點(diǎn)首先Linux源代碼公開，有大量免費(fèi)優(yōu)秀開發(fā)工具和應(yīng)用軟件可用，無須為每例應(yīng)用交納許可證費(fèi)；其次有浩大的開發(fā)群體，技術(shù)溝通便利，軟件開發(fā)和維護(hù)成本低；最終，Linux本身穩(wěn)定，內(nèi)核精焊，運(yùn)行所需資源少，有優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能，支持的硬件數(shù)量浩大。總之，性價比高是其最大特色。

但是，這種系統(tǒng)適應(yīng)低帶寬力量存在肯定的局限性。由于采納的是硬件實(shí)時解碼，解碼器性能提高受制于芯片技術(shù)進(jìn)展，于是就省去QPEL和GMC編碼工具，這就使得MPEG4ASP高清楚度性能、適合DSL低帶寬網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)得不到充分發(fā)揮，某些OS基于μCLinux、解碼器甚于不完全MPEG4ASP的終端，線路工作帶寬在3Mbit/s，在同樣播放分辯率D1下，適合DSL網(wǎng)絡(luò)低帶寬的力量比基于WMVx的Codec終端遜色。這種機(jī)頂盒的價格較低，但由于兼容性不好，系統(tǒng)服務(wù)器端的建設(shè)和媒體文件的采集成本會偏高。

VxWorks是美國WindRiverSystem公司推出的一個實(shí)時操作系統(tǒng)。VxWorks是一個運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上的高性能、可裁減的嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)。它以其良好的牢靠性和卓越的實(shí)時性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時性要求極高的領(lǐng)域，如衛(wèi)星通信、軍事演習(xí)、彈道制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等。

當(dāng)然，依據(jù)機(jī)頂盒的功能凹凸和價格差異，也可把機(jī)頂盒分成基本型、專業(yè)型、綜合型等。

機(jī)頂盒與IPTV平臺的接口

機(jī)頂盒與IPTV平臺的接口涉及內(nèi)容許多，其中涉及用戶業(yè)務(wù)流程的可以分為：認(rèn)證接口、付費(fèi)接口和服務(wù)使用接口三大類。

1.認(rèn)證接口

認(rèn)證接口含網(wǎng)絡(luò)層認(rèn)證和應(yīng)用層認(rèn)證就是實(shí)現(xiàn)機(jī)頂盒早互聯(lián)網(wǎng)的過程，即互聯(lián)網(wǎng)用戶接入互聯(lián)網(wǎng)的過程。按用戶與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信方式，目前使用較多的網(wǎng)絡(luò)層接入認(rèn)證方式分為PPPoE和DHCP+WeB兩種。

（1）PPPoE技術(shù)

目前PPPoE認(rèn)證技術(shù)在以太網(wǎng)接入和ADSL接入方式中應(yīng)用的最為廣泛，其組網(wǎng)原理基本相同，都是利用交換機(jī)或DSLAM將用戶接入網(wǎng)內(nèi)，在交換機(jī)和DSLAM后面設(shè)置BRAS設(shè)備來終結(jié)PPP。終結(jié)PPP連接的寬帶接入服務(wù)器可以對這PPP連接分別進(jìn)行管理，可對用戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)分別進(jìn)行時長和流量信息的統(tǒng)計，各種計費(fèi)方式供應(yīng)必要的用戶上網(wǎng)信息。

PPPoE的實(shí)質(zhì)是在以太網(wǎng)上跑PPP協(xié)議，在用戶端和寬帶接入服務(wù)器之間建立了PPP的點(diǎn)對點(diǎn)通道。也就是說，假如在用戶主機(jī)和BRAS之間啟用組播業(yè)務(wù)，則組播數(shù)據(jù)必需以BRAS作為接收端復(fù)制點(diǎn)，這樣會使大量的組播數(shù)據(jù)穿越網(wǎng)絡(luò)和DSLAM設(shè)備，違反組播的初衷。因此PPPoE接入方式限制了組播協(xié)議的存在，影響視頻業(yè)務(wù)的開展。

（2）DHCP+Web技術(shù)

DHCP+Web認(rèn)證需要與DHCP服務(wù)器和Web認(rèn)證服務(wù)器協(xié)作使用，Host首先通過DHCP得到一個IP地址，與Web認(rèn)證服務(wù)器通信，也可以使用戶只訪問一些內(nèi)部服務(wù)器，然后，接入服務(wù)器將用戶強(qiáng)制連接到Web認(rèn)證服務(wù)器上，并在掃瞄器中彈認(rèn)證頁面。在該頁面中輸入賂和密碼，WebServer作為Radius的Client端把認(rèn)證信息傳送到RadiusServer，對用戶進(jìn)行認(rèn)證。認(rèn)證通過后，用戶獲得新的合法的IP地址，可以訪問因特網(wǎng)或特定的網(wǎng)絡(luò)。

在DHCP+Web認(rèn)證方式中，用戶主機(jī)和接入服務(wù)器之間并沒有任何類似PPP的第3層通道，也不存在對組播協(xié)議的限制。假如用戶主要到接入服務(wù)器之間的交換機(jī)或DSLAM能支持IGMPSnooping，組播業(yè)務(wù)很簡單開展。但是DHCP本身存在許多缺點(diǎn)，特殊是平安性問題，如何能夠保證用戶信息的合法性、真實(shí)性是DHCP需要解決的關(guān)鍵問題。

（3）改進(jìn)方案

由此可以看到，網(wǎng)絡(luò)層認(rèn)證依據(jù)STB終端支持的程度可采納PPPoE認(rèn)證或DHCP方式。但是這兩種認(rèn)證方式，都不能夠滿意IPTV業(yè)務(wù)開展的需要。因此，我們就需要針對現(xiàn)在的認(rèn)證方式供應(yīng)相應(yīng)的解決方案，在保證IPTV業(yè)務(wù)開展的前提下，盡可能的削減對現(xiàn)網(wǎng)的大規(guī)范改動，以保證原有業(yè)務(wù)的的支撐。

對于STB終端采納PPPoE進(jìn)行認(rèn)證的方式，主要需要解決的問題是數(shù)據(jù)的下發(fā)。因此可以針對用戶的不同業(yè)務(wù)采納不同的業(yè)務(wù)分發(fā)通道。也就是說，一方面要求BRAS設(shè)備支持IPTV業(yè)務(wù)的PPPoE認(rèn)證，其相關(guān)的單播數(shù)據(jù)通過PPPoE的通道進(jìn)行下發(fā)；這就要求BRAS通過認(rèn)證信息能夠區(qū)分用戶業(yè)務(wù)種類，而DLSAM設(shè)備需要支持組播分發(fā)及組播組的掌握，同時要求STB設(shè)備支持雙協(xié)議棧。這樣既可以保證原有認(rèn)證系統(tǒng)的功能，同時也能夠保證組播業(yè)務(wù)的順當(dāng)開展。

而對于DHCP認(rèn)證方式，其主要問題是保證DHCP接入的平安性和真實(shí)性，這就需要在DHCP包文中引入OPTION82選項(xiàng)；對于存在多個終端同時使用DHCP的場合，為了區(qū)分這些終端，還需引入OPTION60選項(xiàng)。DHCPOOPTION82選項(xiàng)通常由DSLAM設(shè)備將用戶的商品信息和設(shè)備信息到用戶的DHCP報文，DHCP服務(wù)器通過識別OPTION82為來執(zhí)行IP地址安排策略或其它策略。OPTION60選項(xiàng)通常由終端自帶，不同類型的終端可以通過設(shè)置不同的OPTION60來識別。通過OPTION60選項(xiàng)，可以實(shí)現(xiàn)不同的終端安排不同的地址空間。但是，OPTION82的引入需要DSLAM的支持，目前運(yùn)營使用的設(shè)備并不具備該功能，因此需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的改造。

目前的解決方案比較傾向于采納DHCP，并采納獨(dú)立的IPPOOL的方式，該方案可以通過針對IP的策略配置實(shí)現(xiàn)IPTV業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)上網(wǎng)業(yè)務(wù)的隔離。在IP-TV用戶量不高的狀況下，較小的設(shè)資就可以滿意業(yè)務(wù)要求。

（4）應(yīng)用層認(rèn)證

應(yīng)用層認(rèn)證明現(xiàn)了機(jī)頂盒用戶在IPTV系統(tǒng)的身份認(rèn)證過程，經(jīng)過應(yīng)用層認(rèn)證的用戶才可以消費(fèi)、使用IPTV臺供應(yīng)的各種類型的服務(wù)。只有平安的應(yīng)用層認(rèn)技術(shù)，才能保證內(nèi)容供應(yīng)商放心地精彩的內(nèi)容用放在IPTV系統(tǒng)上。

2.用戶消費(fèi)接口

用戶消費(fèi)接口需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)價格提示、用戶確認(rèn)購買、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)扣費(fèi)一個簡單的消費(fèi)過程，依據(jù)計費(fèi)方式和付費(fèi)方式的不同，接口的流程也有不同。

3.內(nèi)容使用接口

內(nèi)容使用接口實(shí)現(xiàn)用戶從內(nèi)容運(yùn)營獲得不同應(yīng)用服務(wù)的過程IPTV系統(tǒng)供應(yīng)的應(yīng)用已經(jīng)日益豐富，如視頻直播、視頻點(diǎn)播、嬉戲、卡拉OK、信息檢索等等，隨著機(jī)頂盒功能的日益強(qiáng)大，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的不斷增加，我們有理由信任現(xiàn)在PC上的各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都會通過機(jī)頂盒呈現(xiàn)在用戶的電視機(jī)上。

IP機(jī)頂盒的進(jìn)展方向

從數(shù)字電視機(jī)頂盒（DVB-C）、衛(wèi)星機(jī)頂盒（DVB-S）、網(wǎng)絡(luò)電視機(jī)