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IPTV(InternetProtocolTVorInteracTIvePersonalTV),也称为交互式网络电视,是利用宽带网络基础设施,以家庭电视或计算机为主要终端设备,将互联网,多媒体,通信和其他技术集成为一体,并通过IP向家庭用户提供的技术。 protocol协议一种用于包括数字电视在内的各种交互式数字媒体服务的新技术。 IPTV服务的核心框架主要由四个主要部分组成:内容操作平台,服务操作平台,服务承载传输网络和用户终端网络。 IPTV技术涉及各种技术,例如视频编码和解码,网络分发,数字版权保护和终端访问。
IP机顶盒是一个视频解码终端,等效于具有自己的嵌入式操作系统的计算机。 从图1可以看出,IP机顶盒的一端通过DSL或以太网连接到IPVT网络,另一端将通过网络传输的媒体流和其他信息转换为模拟视频和音频输出,以电视,使视频点播,Web浏览,游戏等功能具有基本功能,例如计算机数据交换,并且可以通过遥控器或PC直接操作。
IP机顶盒的组成和功能
机顶盒由软件和硬件组成。 机顶盒的硬件包括主芯片,内存,调谐器和解调器,返回通道,CA(CondiTIonalAccess)接口,外部存储控制器以及视频和音频输出。 该软件分为三层:应用程序层,中间解释层和驱动程序层,每个层包含许多程序或接口。
与传统的数字机顶盒相比,IP机顶盒实现了视频,语音和数据的集成,这就是所谓的三重播放服务(TriplePlayService)。 IP机顶盒的系统架构由三个独立的子系统组成:电视单元,PC单元和条件访问(即加密系统,CA)单元。 电视子系统由调频器和视频解码器组成,用于处理数字流信息。 CA子系统允许服务提供商具有控制能力,以实现与用户的接近,并知道用户何时观看什么节目; PC子系统大多数是模块化设计。 STB设计人员可以根据需要增加或减少此系统中的组件。 由于IPSTB的目标是提供Internet服务功能,因此其PC系统必须提供TCP / IP Stack协议,并具有更好的存储方案。
可以看出,IP机顶盒的功能主要包括以下三个方面:
支持当前的LAN或DSL网络传输,接收和处理IP数据和视频流;
支持MPEG,WMV和Real视频解码;
支持用户认证功能,通过与IPTV系统的交互,实现用户访问控制,计费等管理功能。
IP机顶盒分类
根据不同的硬件和软件,IP机顶盒具有不同的分类方法
1.基于硬件的分类
根据机顶盒中使用的不同CPU芯片,IP机顶盒可以分为以下三种类型:
(1)基于专用芯片组(ASIC / SOC编解码器芯片)的机顶盒
除了处理器之外,专用芯片组还集成了其他一些IP(LntelligentProperty)模块,例如Videoin,Videoout,Audioin和Audioout等,其中一些还具有图像压缩硬件加速模块。 由于专用的视频压缩芯片带有固定的压缩模块,固定的处理方法和固定的微码,因此传统的基于ASCI / SOC的机顶盒产品的价格相对较低,但是由于采用了完整的硬件芯片,操作员无法升级软件。 为了提高产品性能,此机顶盒网络的适应性也存在主要问题。
(2)基于X86平台
基于X86架构CPU的嵌入式系统具有以下优点:一是可以对不同格式的文件进行编码和解码。 二是X86架构CPU拥有较为完备的应用软件,维护成本低。 第三是基于X86架构的嵌入式系统。 该系统可以轻松地与PC共享资源。
(3)基于多媒体处理器技术
基于X86平台的方法在使用时会占用CPU的大部分处理能力。 因此,该方法不适用于某些方法。 因此出现了一个基于多媒体处理器技术的独立机顶盒。 该芯片的高速计算能力可以完全实现适用于不同协议的通信终端。
结尾。 使用这些芯片可以轻松实现MPEG视频和音频处理,H.263视频处理以及DVD,机顶盒,数字电视等。
由于使用了实时视频解码功能芯片,视频处理速度得到了显着提高。 采用实时编码,整个视频处理延迟小,特别适合视频直播系统应用; 该系统配有USB,IDE,PCMCIA和以太网接口,可实现IPTV终端功能。扩展性得到增强,内存占用较少,硬件结构紧凑,成本也不高。
2.基于软件的分类
操作系统是机顶盒中的核心软件。 机顶盒中的操作系统并不大,但是需要在实时环境中运行并在较小的内部存储空间中运行。 这种操作系统称为实时操作系统(RTOS),当前主要分为三个类别:VxWorks,Windows CE和嵌入式Linux。
(1)嵌入式WinCE终端
WinCE的最大特点是其API与Win32兼容,这有利于使用Windows环境来开发WinCE应用程序。 此外,WMV播放器也可以直接在WinCE OS上运行。 只需稍作修改,即可将许多现成的Windows组件应用于终端上的网络管理。 除了视频流控制和其他功能外,它还可以完全共享Windows Media(例如MMS)的出色效果。 Microsoft当前正在启动WinCE5.0,并扩展了某些程序的开放源代码。 在此开放源代码计划的授权下,Microsoft已开放了2.5万行源代码程序作为评估工具。 任何个人或制造商都可以下载这些源代码以进行修改和使用。 将来,OEM将需要根据执行期限进行授权,并为WinCE5.0内核每台机器支付几美元。 作为市场上的新进入者,Microsoft强调降低开发成本。 微软在WinCE中增加了文件系统,IPv4 / IPv6,WLAN,蓝牙和其他网络功能,以及Windows Media Coder和其他功能。
但是,这种终端的缺点是:应用程序源代码不是公开的,并且终端采用WinCE向微软支付版税; 另外,WinCE代码巨大,占用大量ROM和RAM,并且需要高性能X86微处理器支持,所有这些都使终端成本保持很高。
(2)嵌入式LINUX终端
这种终端通常以专用的多媒体微处理器为核心,并辅以以太网接口和视频接口来构成系统。 多媒体微处理器本身不仅具有嵌入式RISC(精简指令集CPU)来运行系统软件和应用软件,而且还具有MPEG2或MPEG4实时解码功能芯片。 引入Linux OS和必要的视频以及各种辅助接口驱动程序之后,它成为一个完整的IPTV网络终端应用环境。
使用Linux开发平台的优势:首先,Linux源代码是开放的,有大量免费的优秀开发工具和应用程序软件可供使用,并且无需为每个应用程序支付许可证费用; 其次,开发团队庞大,技术交流方便,软件开发和维护成本低。 最后,Linux本身是稳定的,内核是焊接良好的,它需要较少的操作资源,具有出色的网络功能,并支持大量的硬件。 简而言之,高性价比是它的最大特色。
但是,该系统在适应低带宽的能力上有一定的局限性。 由于使用硬件实时解码,芯片技术的发展限制了解码器性能的提高,因此省略了QPEL和GMC编码工具,从而使MPEG4 ASP具有高清性能的优势,适合DSL。低带宽网络传输不足Play,某些基于μCLinux的OS,解码器优于不完整的MPEG4 ASP终端,线路工作带宽为3Mbit / s,在相同的回放分辨率D1下,具有适应DSL网络低带宽的能力不如基于WMVx的编解码器终端。 这种机顶盒的价格低廉,但是由于兼容性差,构建系统服务器和收集媒体文件的成本将相对较高。
VxWorks是由美国风河系统公司(Wind River System)启动的实时操作系统。 VxWorks是在目标计算机上运行的高性能,可扩展的嵌入式实时操作系统。 凭借其良好的可靠性和出色的实时性能,它被广泛用于通信,军事,航空,航天等高精度技术和实时要求,例如卫星通信,军事演习,弹道制导和飞机导航。 等待。
当然,根据机顶盒的功能水平和价格差异,机顶盒也可以分为基本型,专业型,综合型等。
机顶盒和IPTV平台接口
机顶盒和IPTV平台
该接口涉及很多内容,其中,用户的业务流程可以分为三类:身份验证接口,支付接口和服务使用接口。
1.认证界面
认证接口包括网络层认证和应用层认证,这是实现机顶盒的早期Internet的过程,即Internet用户访问Internet的过程。 根据用户与网络设备之间的通信方式,目前使用较多的网络层接入认证方式分为两种:PPPoE和DHCP + WeB。
(1)PPPoE技术
目前,PPPoE身份验证技术是在以太网访问和ADSL访问中使用最广泛的技术。 其组网原理基本相同。 他们使用交换机或DSLAM将用户连接到网络,并将BRAS设备置于交换机和DSLAM的后面以终止PPP。 终止PPP连接的宽带访问服务器可以单独管理PPP连接,并且可以对用户的在线业务的持续时间和流量信息进行统计,并且各种计费方法可以提供必要的用户在线信息。
PPPoE的本质是在以太网上运行PPP协议,并在用户端和宽带访问服务器之间建立PPP点对点通道。 也就是说,如果在用户主机和BRAS之间启用了组播服务,则组播数据必须使用BRAS作为接收端复制点,这将导致大量组播数据遍历网络和DSLAM设备,与多播的初衷相反。 因此,PPPoE接入方式限制了组播协议的存在,影响了视频业务的发展。
(2)DHCP + Web技术
DHCP + Web身份验证需要与DHCP服务器和Web身份验证服务器结合使用。 主机首先通过DHCP获取IP地址,然后与Web身份验证服务器进行通信。 它还可以使用户只能访问某些内部服务器。 然后,访问服务器强制用户连接到Web身份验证服务器,并在浏览器中弹出身份验证页面。 在此页面中输入密钥和密码,作为Radius客户端的Web服务器将身份验证信息传输到Radius服务器以对用户进行身份验证。 认证通过后,用户将获得新的合法IP地址,并且可以访问Internet或特定网络。
在DHCP + Web身份验证方法中,用户主机和访问服务器之间没有类似PPP的第3层通道,并且对多播协议也没有限制。 如果用户主要访问访问服务器之间的交换机,或者DSLAM可以支持IGMP Snooping,则组播服务很容易开发。 但是,DHCP本身有很多缺点,特别是安全性问题。 如何确保用户信息的合法性和真实性是DHCP需要解决的关键问题。
(3)改善计划
可以看出,根据机顶盒终端的支持程度,网络层认证可以采用PPPoE认证或DHCP模式。 但是,这两种认证方法均不能满足IPTV服务开发的需求。 因此,我们需要为当前的认证方法提供相应的解决方案,并在确保IPTV服务发展的前提下,尽可能减少对现有网络的主要规格变更,以确保对原有服务的支持。
对于采用PPPoE认证的STB终端,要解决的主要问题是数据的分配。 因此,可以为用户的不同服务采用不同的服务分配渠道。 换句话说,一方面,要求BRAS设备支持IPTV业务的PPPoE认证,其相关的单播数据是通过PPPoE通道传递的。 这要求BRAS能够通过身份验证信息来区分用户服务的类型,并且DLSAM设备需要支持多播。分发和多播组的控制还要求STB设备支持双协议栈。 这样既可以保证原有认证系统的功能,又可以保证组播业务的顺利发展。
对于DHCP身份验证方法,主要问题是要确保DHCP访问的安全性和真实性,这要求在DHCP数据包中引入OPTION82选项。 对于多个终端同时使用DHCP的情况,为了区分这些终端,还必须引入OPTION60选项。 DSLAM设备通常使用DHCP OOPTION82选项将用户的产品信息和设备信息发送到用户的DHCP消息,并且DHCP服务器通过标识OPTION82来执行IP地址分配策略或其他策略。 OPTION60选项通常由终端提供,并且可以通过设置不同的OPTION60来识别不同类型的终端。 通过OPTION60选项,可以为不同的终端分配不同的地址空间。 但是,OPTION82的引入需要DSLAM的支持,并且当前运行中使用的设备不具备此功能,因此有必要进行网络设备的安装
转型。
当前的解决方案倾向于采用DHCP并采用独立的IPPOOL方法。 该解决方案可以通过特定于IP的策略配置来实现IPTV服务与传统Internet服务之间的隔离。 当IP-TV用户数量不多时,少量的资金就可以满足业务需求。
(4)应用层认证
应用层认证实现了IPTV系统中机顶盒用户的身份认证过程。 只有通过应用层认证的用户才能使用和使用IPTV站提供的各种类型的服务。 只有安全的应用层识别技术才能确保内容提供商可以安全地使用IPTV系统上的精彩内容
2.用户消费界面
用户消费界面需要实施复杂的消费过程,包括系统价格提示,用户确认购买和系统扣除。 根据计费方式和支付方式的不同,接口过程也不同。
3.内容使用界面
内容使用界面实现了用户从内容操作中获得不同的应用服务的过程。 IPTV系统提供的应用已经变得越来越丰富,例如实况视频,点播视频,游戏,卡拉OK,信息检索等。随着机顶盒功能的日益强大,网络传输也随着不断增加的网络容量而不断增加。在带宽方面,我们有理由相信PC上的各种Internet应用程序将通过机顶盒显示在用户的电视上。
IP机顶盒的发展方向
从数字电视机顶盒(DVB-C),卫星电视机顶盒(DVB-S),网络电视机顶盒,机顶盒到最受欢迎的IP机顶盒,机顶盒不断发展壮大。 随着机顶盒的大规模发展和机卡分离式机顶盒的大规模发展,具有机卡分离的机顶盒已逐渐成为一种趋势。 此外,双模式机顶盒和软件机顶盒也日趋成熟。 随着数字家庭概念的发展和推广,未来的机顶盒可能发展成为家庭客厅技术的核心控制单元,在业界被称为“家庭网关”或“住宅网关”。 除了现有的视频传输功能外,它还可以为该系列中的所有智能设备提供集成的,全面的传输。 本世纪,实现了设备之间的互连互通,可以为不同的终端提供不同的终端。 个性化业务,实现“多重播放”。
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