Historie vývoje
Set top box (STB) vznikl na počátku 90. let. V té době šlo především o řešení navržené evropskými a americkými stanicemi kabelové televize pro řešení problému poplatků za sledování kabelové televize. Obtěžující zařízení. Set-top box jako přídavné zařízení digitální televize (DTV) začalo zkušebním vysíláním digitální televize a digitální televize s vysokým rozlišením (HDTV) v evropských a amerických zemích na konci 90. let. Jeho hlavní funkcí je umožnit uživatelům sledovat digitální TV programy a digitální TV programy s vysokým rozlišením na originálních analogových TV přijímačích, to znamená poskytovat funkce konverze digitálního/analogového signálu. Tento typ set-top boxu se obvykle nazývá digitální televizní set-top box. Digitální televizní set-top boxy mají charakteristiky síťového prostředí a funkce podmíněného přístupu. Takzvané charakteristiky síťového prostředí se týkají různých set-top boxů používaných v různých televizních vysílacích sítích. Podle tří standardů přenosu digitální televize definovaných ETSI existují: digitální TV set-top box DVB-C pro příjem kabelové televize, digitální satelitní TV příjem Existují tři typy TV set-top boxů DVB-S a digitální TV přijímač -top boxy DVB-T pro příjem pozemního televizního vysílání.
V posledních letech se s rozvojem širokopásmových sítí stále více využívá internet a v lidech vzklíčila myšlenka používat internet ke sledování televize. Zejména energický rozvoj IPTV podnítil aktivitu na trhu s terminály. Výrobci telekomunikačních zařízení investovali do výzkumu a vývoje a výroby set-top boxů. Původní výrobci digitálních televizních set-top boxů také experimentují s obousměrnými IP set-top boxy. Set-top box se vyvinul z jediného vyhrazeného set-top boxu pro dekódování nebo digitální/analogový převod pro podporu více metod přístupu a IP, s více možnostmi kódování a dekódování a funkcemi grafického prohlížeče a může podporovat video na vyžádání, nepřetržité služby včetně digitální televize. Set-top box IPTV s obchodními funkcemi, jako je mobilní televize, procházení webu, informační služby, dálkové studium, lékařské ošetření a interaktivní hry. V budoucnu budou set-top boxy IPTV široce používány v rozšiřujícím se poli služeb interaktivního multimediálního digitálního obsahu jako domácí digitální platforma.
Klasifikace
Digitální satelitní set-top box
Tento typ set-top boxu se také nazývá integrovaný servisní přijímač (LIM), který se používá pro příjem digitálních programů satelitního vysílání. . Tento typ set-top boxu byl komercializován před několika lety a existují profesionální LIM i osobní LIM. Mnoho televizních programů, které jsem viděl, jsou přijímány stanicemi kabelové televize ze satelitů prostřednictvím profesionálního LIM a poté jsou odesílány do domácností uživatelů prostřednictvím kabelové televize. Osobní LIM není v mé zemi populární, ale v zahraničí má lepší trh. Hlavní funkcí tohoto typu set-top boxu je příjem digitálního televizního vysílání a podporuje také aplikace jako datové vysílání a teletext. Ale protože jeho přenosovou platformou je satelitní kanál, je obtížné podporovat interaktivní aplikace. Digitální satelitní set-top boxy v zásadě přijímají standard DVB-S (Digital Video Broadcast Satellite) a existují komerční produkty doma i v zahraničí.
Digitální terestrický set-top box
Funkce digitálního terestriálního set-top boxu je podobná jako u digitálního satelitního set-top boxu, kromě toho, že se přenosové médium změní ze satelitního kanálu na pozemní vysílací kanál. Frekvence tohoto typu set-top boxu je stejná jako u kabelové televize. Protože je však bezdrátový kanál mnohem komplikovanější než u sítě kabelové televize, jeho technologie přenosu signálu je také zcela odlišná od technologie digitálního kabelového televizního set-top boxu.
Na světě existují tři hlavní standardy digitálního pozemního vysílání: DVB v Evropě, ATSC ve Spojených státech a schéma DTTB (Digital Terrestrial Television Broadcasting) systému ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting) v Japonsku. DTTB je ve skutečnosti variantou DVB-T, přijímací zařízení ATSC se nazývá DTV a přijímací zařízení DVB se nazývá standardní digitální TV. V relativně krátké době však nelze DTV a standardní digitální televizi snížit na cenu analogové televize a programy digitálního pozemního vysílání musí být zobrazovány na analogové televizi prostřednictvím digitálního terestrického set-top boxu.
Klíčovou technologií digitálních pozemních set-top boxů je kódované ortogonální multiplexování s frekvenčním dělením (CODFM), které dokáže efektivně vyřešit problémy vícecestného příjmu a interference sousedních kanálů v digitálním pozemním vysílání. V systému analogového televizního vysílání může vícecestný příjem způsobit zdvojení obrazu. V systému digitálního televizního vysílání mohou být určité fáze vícecestných signálů superponovány mezi signály, což má za následek selhání příjmu. Kromě toho dojde k interferenci sousedních kanálů mezi signály digitálního vysílání a signály analogového vysílání a mezi signály digitálního vysílání. Pokud chtějí digitální vysílání využívat technologii sousedních kanálů ke zlepšení využití šířky pásma, musí být efektivní vyzařovací výkon v kanálu nižší než u analogového televizního vysílání. Efektivní vyzářený výkon a spektrální hustota výkonu by měly být udržovány konstantní. Ortogonální multiplexování s frekvenčním dělením CODFM překonává výše uvedené problémy. Rozdělí sériový datový tok na více bitových symbolů, z nichž každý může mít tisíce bitů, a poté tyto bity použije k modulaci a umístění do frekvenčního pásma. Malý počet tisíců vzájemně ortogonálních nosičů. Nastavením ochranného intervalu těchto nosných a polohy energie postranního pásma je energie specifické nosné na sousedním kanálu nulová, čímž je zajištěna lepší schopnost potlačení sousedního kanálu.
Digitální set-top box kabelové televize
Základní princip digitálního set-top boxu kabelové televize je stejný jako u digitálního satelitního set-top boxu a digitálního terestriálního set-top boxu, kromě toho, že signál přenosovým médiem je celokabelová síť nebo hybridní optická/koaxiální síť. Avšak díky lepší kvalitě přenosu kabelové TV sítě a vyspělosti technologie kabelového modemu může tento typ set-top boxu realizovat různé interaktivní aplikace a je průmyslem široce oblíben. Digitální kabelové televizní set-top boxy v zásadě přijímají standard DVB-C (Digital Video Broadcast).
Tento typ set-top boxu může ve skutečnosti podporovat téměř všechny vysílací a interaktivní multimediální aplikace, jako je příjem digitálního televizního vysílání, elektronický programový průvodce EPG, kvazi video na vyžádání (NVOD), pay-per-view (PPV) ), Online upgrade softwaru, datové vysílání, přístup k internetu, e-mail, IP telefon a video na vyžádání atd.
Požadavky na funkce
Požadavky na funkce zpracování médií
Funkce zpracování médií požadované základními službami a rozšířenými službami musí být podporovány. Pro základní služby lze jako standard dekódování videa vybrat jedno nebo více AVS video, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-4Part10/H.264, SMPTEVC-1; dekódování zvuku může používat MPEG-2/4AAC, MPEG-2 audio, Dolby AC3/5.1, MPEG-1Layer2 a MP3 atd. Až bude technologie a obchod vyspělejší, bude jeden nebo dva určeny jako standardy pro audio a video kodeky pro IPTV. Pro rozšířené služby musí být podporovány formáty zobrazení obrázků, jako je CIF nebo QCIF a standardy video kodeků H.261 nebo H.263, a musí být podporovány standardy zvukových kodeků G.711. Lze také použít G.723, G.728, G.729. Standardy audio kodeků. Důvodem pro přijetí metody s více možnostmi je zejména zohlednění patentových poplatků různých standardů audio a video kodeků atd. Neexistuje žádný jednoznačný standard.
Kromě toho musí set-top box podporovat grafický displej s rozlišením 640×480, 720×576, 352×288 a každý pixel podporuje alespoň 16bitové barvy; podporuje současné zobrazení více rovin, které lze použít na dlaždice nebo na překrývání obrázků; podporují schopnost zobrazovat znaky a čínské znaky a kódování čínských znaků by mělo splňovat požadavky GB18030.
Požadavky na interaktivní funkce
Set-top box musí poskytovat interaktivní výběr obsahu a interaktivní ovládání obsahu dva typy interaktivních funkcí. Funkce výběru interaktivního obsahu podporuje interaktivní procesy, jako je použití navigační nabídky portálu k výběru obsahu, provádění vyhledávání programů a výměně informací o autentizaci s autentizačním systémem servisní platformy. Funkce kontroly obsahu je zaměřena především na funkci interaktivních ovládacích příkazů mezi set-top boxem a platformou služeb IPTV pro ovládání informací o obsahu při implementaci služeb na vyžádání.
Požadavky na funkce správy
Funkce aktualizace softwaru. Set-top box může poskytovat rozhraní aplikačního softwaru a získat schopnost podporovat nové služby prostřednictvím online nebo lokálních aktualizací softwaru. Musí být schopen získat nejnovější číslo verze softwaru prostřednictvím sítě nebo periferních úložných zařízení a určit, zda je třeba jej upgradovat, nebo získat nejnovější prostřednictvím souboru verze HTTP(S) nebo FTP. Pokud se upgrade nezdaří, set-top box musí stále normálně fungovat a po zapnutí je nutné zkontrolovat verzi softwaru.
Funkce protokolu. Set-top box musí realizovat správu informací o místní verzi a systémových informací a diagnostiku chybových informací a tvořit dvojitý záložní soubor protokolu. Při změně stavu vyplňte protokol; nahrajte soubor protokolu, když je set-top box zapnutý, a nahrajte soubor protokolu každých 24 hodin.
Funkce vzdálené konfigurace. Set-top box musí být schopen provádět funkce, jako je restart, stahování, nastavení hodnot parametrů, obnovení továrního nastavení, nastavení atributů parametrů, smazání registrace zařízení a obnovení minimálního jádra.
Funkce místní konfigurace. Včetně konfigurace informací o set-top boxu prostřednictvím místní sítě (set-top box poskytuje webové konfigurační rozhraní) a uživatel konfiguruje set-top box pomocí dálkového ovládání. Konfigurační informace zahrnují název domény systému správy služeb IPTV, metodu přístupu k síti, účet/heslo pro přístup k síti, statickou IP, bránu, DNS server, DHCP a číslo/heslo uživatelské služby atd.
Požadavky na hardwarové rozhraní
Základní hardwarová konfigurace set-top boxu by měla mít tři typy fyzických rozhraní, jmenovitě uplink síťové rozhraní, downlink audio a video rozhraní a infračervené rozhraní dálkového ovládání . Podle potřeby lze konfigurovat řadu pomocných rozhraní. Rozhraní.
Rozhraní na straně sítě: podle potřeby lze nakonfigurovat jedno nebo více rozhraní. Typy rozhraní zahrnují vysokorychlostní rozhraní Ethernet 10/100Base-T, rozhraní ADSL (volitelné pro zařízení s vestavěným xDSLmodem), rozhraní bezdrátové sítě LAN (podle podmínek přístupu lze poskytnout libovolné z následujících standardních rozhraní pro přístup k bezdrátové síti LAN. V 2.4 V pásmu GHz je přenosová rychlost 11 Mbit/s, což by mělo odpovídat standardu IEEE802.11b, v pásmu 5,8 GHz je přenosová rychlost 54 Mbit/s, což by mělo odpovídat standardu IEEE802.11a, v pásmu 2,4 GHz, přenosová rychlost je 54 Mbit/s, měla by odpovídat standardu IEEE802.11g).
Audio a video rozhraní: výstupní video rozhraní má výstupní konektor kompozitního videa a výstupní konektor videa S-Video; audio výstupní rozhraní má analogové audio výstupní rozhraní a digitální audio výstupní rozhraní.
Infračervené rozhraní: Určuje přenosovou vzdálenost, úhel vyzařování infračerveného záření a minimální úhel infračerveného signálu přijímaného set-top boxem pro ovládání set-top boxu pomocí infračerveného dálkového ovladače. Specifické požadavky na výkon by měly splňovat základní požadavky protokolu IrDA1.1 (rychlý infračervený protokol).
Přídavné rozhraní: volitelné, včetně rozhraní USB, downstream rozhraní Ethernet, rozhraní Z, sériové rozhraní atd.
Požadavky na komunikační protokol
Jako koncové zařízení pro přístup k síti IP musí set-top boxy IPTV podporovat řadu IP adres souvisejících s podnikáním. IP zahrnuté v set-top boxu lze shrnout jako: související protokoly zapojené do procesu přístupu, včetně PPPoE, DHCP, IEEE802.1x; protokoly pro přenos souborů/textu, včetně TFTP, FTP, HTTP; protokoly přenosu médií, včetně protokolů přenosu v reálném čase (RTP) a přenosového protokolu, který je v souladu s ISO/IEC13818-12000; protokoly pro správu internetových skupin, včetně IGMP podporující multicast (měly by odpovídat RFC2236); protokoly pro řízení přehrávání médií, včetně streamování RTSP v reálném čase (mělo by odpovídat RFC2326); Protokoly pro správu, včetně protokolu pro správu sítě uživatelského terminálu TR069 a protokolu Simple Network Management Protocol SNMPv2 definovaných Fórem DSL; síťový protokol synchronizace času, můžete zvolit Network Time Protocol (NTP) nebo Simple Network Time Protocol (SNTP).
Požadavky na zabezpečení
Set-top box by měl podporovat ověřování AAA a při přístupu k síti IP by měly být poskytnuty potřebné informace, včetně identifikačního kódu uživatele nebo uživatelského jména a hesla. Lze jej používat pouze po ověření a autorizaci Různé služby poskytované platformou služeb IPTV; zároveň podporuje oddělení strojových karet a využívá technologii čipových karet k ukládání uživatelských informací v hardwarovém šifrování. Bezpečnostní požadavky správy digitálních práv: Ochrana digitálních práv sítě je implementována poskytovatelem obsahu nebo poskytovatelem služeb a informace přenášené do uživatelského terminálu by měly být informace s DRM. STB musí mít odpovídající verzi pro servisní platformu DRM, aby poskytoval ochranu obsahu.
Struktura
Hardwarová struktura
Digitální kabelový televizní set-top box se skládá ze čtyř subsystémů.
Řídicí subsystém: Toto je srdce set-top boxu, který se skládá z CPU, ROM a RAM, poskytuje přístup k signálu a funkce zpracování řízení a poskytuje programovatelnou platformu. Kromě toho, že je zodpovědný za inicializaci každého subsystému, musí také řídit koordinaci různých částí a konkrétně dokončit dešifrování a dekódování signálu, demultiplex a získávat datové toky MPEG-2 a další zabalená data.
Podsystém digitálního zpracování: Komprimovaná a zakódovaná zvuková data jsou dekódována dekompresorem zvuku a odeslána do D/A převodníku, aby se získal zvukový signál televizoru. Komprimovaná a kódovaná video data jsou dekódována dekompresorem videa a jejich výstup je smíchán s grafikou generovanou systémem OSD a poté dodáván do televizoru prostřednictvím kodéru NTSC/PAL/SECAM. Tato část obecně používá vyhrazené čipy.
Subsystém síťového rozhraní: realizuje duplexní komunikaci s video serverem. Podle rozdílu přístupové sítě se převezme odpovídající rozhraní.
Uživatelské/veřejné rozhraní a subsystém rozšířeného rozhraní: komunikujte s periferními zařízeními, jako je infračervené dálkové ovládání, herní ovladač, čipová karta, dešifrovací karta atd.
Struktura softwaru
Struktura softwaru set-top boxu má 4 vrstvy.
Vrstva hardwarových ovladačů: Nachází se ve spodní části struktury softwaru a řídí inicializaci a práci každého modulu.
Vrstva jádra: Obecně se jedná o malý operační systém, který dokončuje tvorbu procesů a komunikaci mezi prováděcími procesy, stejně jako alokaci a správu zdrojů.
Vrstva analýzy příkazů: chrání následující vrstvy před aplikační vrstvou, aby bylo možné analyzovat příkazy vydávané aplikacemi a uživateli.
Aplikační vrstva: Nachází se v horní vrstvě softwarové struktury. Mezi možné aplikace patří elektronické procházení programů, přehrávače videa atd.