有線電視數(shù)字機頂盒的關(guān)鍵技術(shù)詳解
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一個完整的數(shù)字機頂盒由硬件平臺和軟件系統(tǒng)組成，可以將其分為4層，從底向上分別為：硬件、底層軟件、中間件、應(yīng)用軟件。硬件提供機頂盒的硬件平臺；底層軟件提供操作系統(tǒng)內(nèi)核以及各種硬件驅(qū)動程序；應(yīng)用軟件包括本機存儲的應(yīng)用和可下載的應(yīng)用；中間件將應(yīng)用軟件與依賴于硬件的底層軟件分隔開來，使應(yīng)用不依賴于具體的硬件平臺。
成熟的商用中間件產(chǎn)品有Opentv的EN2、Liberate的TVNavigatorforDTV、Enreach的 EnreachTVforDTV、Canel+的Mediahighway和Intellibyte的IBEPG、IBSIManager、 IBBrowser等。這些產(chǎn)品在市場上都占有一席之地，但彼此并不兼容。
目前，標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)認(rèn)識到這個事實，并且開始著手建立公開的中間件標(biāo)準(zhǔn)。 DVB提出了基于Java虛擬機的中間件標(biāo)準(zhǔn)DVB-MHP（多媒體家庭平臺）；ATSC成立T3/S17技術(shù)專家小組委員會來為機頂盒定義軟件環(huán)境，該軟件環(huán)境稱為DTV應(yīng)用軟件環(huán)境（DASE）。ATVEF（先進電視發(fā)展論壇）也創(chuàng)建了一種稱為 AdvancedTelevisionEnhancementForumSpecificationforInteractiveTelevision的規(guī)范。
4．加解擾技術(shù)
加解擾技術(shù)用于對數(shù)字節(jié)目進行加密和解密。目前，國際上有兩種標(biāo)準(zhǔn)：OpenCable定義的POD和DVB定義的SimulCrypt和 MultiCrypt標(biāo)準(zhǔn)。OpenCable定義的POD是一個通過PCMCIA接口與機頂盒相連的模塊，該模塊除了解擾功能外，還要完成與前端的交互功能。DVB的MultiCrypt也是采用PCMCIA接口與機頂盒連接，但它只有解擾功能。DVB的SimulCrypt則只需要機頂盒具有 ISO7816的SmartCard接口既可，但需要機頂盒具有硬件解擾引擎。下面簡述DVB的有條件接入的基本原理。
有條件接入的基本原理如圖4所示。節(jié)目在播出前，要經(jīng)過加擾處理，加擾過程是將復(fù)用后的傳送流（TransportStream）與一個偽隨機加擾序列做模2加，而這個偽隨機序列的生成由控制字發(fā)生器提供的控制字（ControlWord，簡稱CW）確定。有條件接入的核心實際上是控制字傳輸?shù)目刂?。在MPEG傳輸流中，與控制字傳輸相關(guān)的有兩個數(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)目來源、時間、內(nèi)容分類和節(jié)目價格等節(jié)目信息。對控制字加密的業(yè)務(wù)密鑰在授權(quán)管理信息中傳送，并且業(yè)務(wù)密鑰在傳送前要經(jīng)過用戶個人分配密鑰（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)目或時間段、用戶付的收視費等。用戶個人分配密鑰（PDK）存放在用戶的智能卡（SmartCard）中。
在用戶端，機頂盒為了再生出解擾隨機序列，必須獲取相關(guān)的條件接收控制信息。首先，機頂盒根據(jù)PMT和CAT表中CA_descriptor，獲得 EMM和ECM的PID值。然后，從TS流中過濾出ECMs和EMMs，并送通過SmardCard接口送給SmartCard。SmardCard首先讀取用戶個人分配密鑰（PDK），用PDK對EMM解密，取出SK，然后利用SK對ECM進行解密，取出CW，并將CW通過SmartCard接口送給解擾引擎，解擾引擎利用CW就可以將將已加擾的傳輸流進行解擾
5．電纜調(diào)制解調(diào)器
到目前為止，各種研究機構(gòu)對電纜調(diào)制解調(diào)器進行了廣泛的研究，這些研究成果最終形成了幾個國際性組織定義的標(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協(xié)議。
在這些協(xié)議中，MCNS標(biāo)準(zhǔn)的目的最為簡單和明確，就是在有線網(wǎng)絡(luò)上透明地傳輸IP數(shù)據(jù)包，因此該協(xié)議對IP的支持最好；DAVIC的目的主要是給用戶提供交互式的數(shù)字視音頻服務(wù)，同時也兼顧提供數(shù)據(jù)傳輸，該協(xié)議對數(shù)字視頻的支持是最好的；IEEE802.14的目的是建立一個基于HFC的城域網(wǎng)，并使該網(wǎng)絡(luò)能支持各種業(yè)務(wù)，包括固定比特率CBR、可變比特率VBR以及有效比特率ABR服務(wù)，該目的使得它對ATM有很好的支持。
不同的目的使得各個標(biāo)準(zhǔn)間存在很大的差異，這些差異主要體現(xiàn)在各個標(biāo)準(zhǔn)定義的物理層、MAC層的幀格式和MAC協(xié)議。
IEEE802.14對ATM信元有很好地支持，并能通過ATM信元很好地支持OoS。在傳輸ATM信元方面，該協(xié)議與MCNS相比有較小的延遲和延遲抖動。但在支持IP方面，由于必須通過AAL5來支持，因而在傳輸IP分組的吞吐量方面比MCNS標(biāo)準(zhǔn)低，這一點對DAVIC標(biāo)準(zhǔn)同樣適用。
在MAC層，MCNS標(biāo)準(zhǔn)的上行信道訪問方式和碰撞解析算法比IEEE802.14和DAVIC都簡單，使得用戶端設(shè)備比較簡單，再加上對IP有最好的支持，使MCNS標(biāo)準(zhǔn)在目前的市場上最為看好。但也正是因為其簡單，在采用MCNS的CableModem進行話音和視頻業(yè)務(wù)時還有一些缺陷，具體地說，在使用MCNS標(biāo)準(zhǔn)的CableModem支持IP電話和可視電話方面，還需要增加支持QoS的機制。但隨著DOCSIS1.1的發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)已逐步完善起來。
在對數(shù)字視頻業(yè)務(wù)的支持上，DAVIC由于對數(shù)字電視廣播的兼容和具有帶外信道的優(yōu)勢，在數(shù)字機頂盒的標(biāo)準(zhǔn)中有重要影響。事實上，北美的 OpenCable標(biāo)準(zhǔn)就是將MCNS與DAVIC有機地結(jié)合的產(chǎn)物，而歐洲的EuroBox和EuroModem實際上就是采用DAVIC標(biāo)準(zhǔn)。而最早開始制定的IEEE802.14協(xié)議，已漸漸地被市場拋棄。
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