隨著IPTV市場準備起飛，競爭生態系統數量的增加意味著STB開發商必須保持他們的實現方案選項具備開放性。

未來幾年，由電信業務提供商推動的IPTV市場(利用互聯網協議傳輸數字電視)有望形成規模。然而，目前該市場陷入了各種硬件和軟件解決方案的競爭之中，不同種類的壓縮技術非常復雜，并與家庭網絡應用存在潛在的融合。這些因素使工程師在設計IP機頂盒的時候面臨決策困難，所以原始設備制造商(OEM)需要選擇處理技術，以使他們保持實現方案選項的開放性。

作為傳輸方案的焦點，STB必須能夠適應它要部署的特殊IPTV“生態系統”的要求，因此，互通性以及處理高吞吐量的視頻所需要的性能對于這些系統是至關重要的。對于IPTV網絡可能提供的許多新應用，可伸縮性也很重要；而成本始終是消費電器面臨的一個問題。STB設計工程師已經看到，高度集成的數字信號處理(DSP)能夠滿足這些要求，它不僅提供買得起的高度實時的性能，而且也便于重新編程以實現新的配置、刷新、升級和應用。

圖1：IPTV生態系統

IPTV生態系統

STB的設計牽涉到IPTV生態系統中的所有設備和軟件，主要項目如圖1所示。在前端，服務提供商從諸如地面廣播、預先記錄的專有內容、衛星電視頻道之類的節目源為IPTV傳輸經過編碼的視頻；內容也可以由VOD服務商直接提供。

為了確保正確的接收，所有這類內容的傳輸都通過條件接收服務器(SAS)，它通過加密、驗證和鑒權等措施提供傳輸的安全性。中間件服務器負責協調這些單元，監測客戶的請求、與其它服務器通信和調度傳輸，并為從事業務保障、收費、維護和其它必要服務的網絡管理提供接口。這種服務器也與客戶的STB通信，以管理這些請求并提供友好的圖形用戶界面(GUI)。

圖中的客戶端顯示了一個DSL調制接調器和STB，在一些情況下這兩個功能可能會結合在單一盒中。STB從寬帶連接接收和解碼IPTV信號，然后，輸出一路或更多視頻流供電視機顯示。需要注意的是：目前所提議的大多數方案不包括通過STB對互聯網的寬帶開放接入，但是，將來可能支持這種功能。

STB瀏覽器和中間件

在STB的頂層是承載瀏覽器的WinCE、Linux或VxWorks等操作系統(OS)，它的作用是圖形引擎，通過它與中間件的互動，讓用戶方便地訪問互動服務。中間件客戶軟件協調對網絡的訪問。一些瀏覽器和中間件客戶是基于具備JavaScript的HTML；而其它是基于Java并運行在STB中的Java虛擬機(JVM)上。為了獲得更為復雜的圖形處理能力，新興的選項集成具有Macromedia Flash或Dynamic HTML的中間件。

這些選項的每一種依次更為復雜，需要更強的處理性能，所以，STB處理器需要具備可伸縮性，以便支持這些不同的組合。如果把圖形和視頻處理密集的任務從普通的操作任務中分離出來，處理架構就能夠加速系統的整體性能，并為可伸縮性提供開銷。

服務提供商都建立了自有的系統，而STB必須與這些系統互通，以便被用于不同的IPTV環境。每一種部署都有獨特的網絡配置和一系列配套方案，所以，中間件、瀏覽器和其它軟件會隨著新功能和服務的加入而持續演進。OEM必須考慮給定的處理器的性能是否容許系統具有可伸縮性，以支持這些變化并執行新的任務。

提供安全性

基于軟件的條件接收(CA)系統——非常類似數字版權管理(DRM)軟件—采用諸如AES或3DES之類的安全標準，從而使針對條件接收的密鑰交換成為可能。如果黑客試圖打開密鑰，可編程處理器就容許STB作出快速修改以增強安全級別。

傳統的基于硬件的CA方法采用智能卡和固定的硬件來保護系統免受不安全的訪問。就像基于軟件的系統一樣，這些基于硬件的安全系統必須持續升級以擊敗黑客的攻擊；因此，CA供應商在他們的設計中構建了不同級別的安全性，使之不僅支持老的用法，而且滿足將來新的接收條件。(改寫)

這些安全功能要求把知識產權構建到處理器之中；而因為每一個CA供應商都有其自己的設置，STB制造商需要確保對所有主要的供應商都提供適當的支持。

最近，水印系統已經引起了內容所有者、服務提供商和向他們提供IPTV設備的制造商的興趣。在內容未經適當授權而被接收的情況下，水印技術容許服務提供商快速定位這種非法接收的地點，在那里要升級CA。

視頻編碼和VOD

MPEG-2是目前業內所使用的老一代視頻編解碼(編碼器/解碼器)，它在標準清晰度電視中已經使用多年，而現在也常被用于高清晰度電視。最初推出的IPTV采用的就是MPEG-2標準，然而，為了提高帶寬利用率和增加所容納的家庭的數量，許多服務提供商正在采用更為先進的多媒體數字信號編解碼器標準，如H.264/MPEG-4部分10/AVC和WMV9/VC1。這些較新的編解碼器的帶寬利用率通常比MPEG-2提高了兩個數量級。除了這些流行的先進編解碼器之外，中國正在部署其自己的新標準，即AVS。

與視頻編解碼器配套的有采用各種音頻壓縮標準的音頻編解碼器。還要考慮的是：在每一種編解碼器規范內，都有一些解釋空間，讓編碼器供應商能夠持續增強其產品，以實現更佳的品質并減少比特率。因此，存在若干可能的音頻和視頻編解碼器的組合，它們在實現方案上與不同編碼器供應商的方案略微不同。

視頻點播通信的基礎是RTP和RTSP；RTP是下行傳輸的流協議，RTSP是針對數據的控制協議，兩者都容許在實現中建立極大的靈活性。為了使互通性變得更為復雜，不同的VOD供應商采用完全具有自主編碼特性的不同的離線編碼器。為了減少問題，來自不同供應商的VoD服務器可能由一家IPTV服務提供商安裝。

面對多種編解碼器、不同種類的編解碼器組合和實現方案以及不同的協議解釋，所有這些因素都要求待設計的STB具有靈活性和可伸縮性，以支持廣泛變化、持續升級的互通性要求。

家庭聯網

因為STB共享數字媒體適配器(DMA)所采用的大部分技術，STB也有望可能通過以太網、HomePlug、WLAN或Moca連接到家庭網絡。STB然后可以接收并玩從個人電腦下載的內容，如顯示照片夾、播放音樂或者甚至從互聯網下載影片。應該考慮的是：STB也可能配備其自己的硬盤以記錄IPTV播放的內容，然后這些內容可以通過互聯網共享。

如果STB被連接到娛樂系統，如網絡DVD播放機、音響系統和游戲機，那么，融合的可能性就更為有趣。最終，諸如視頻電話和在線視頻之類的應用也可能與STB融合，從而帶來他們自身的一系列互通性問題。

為了能夠處理這些新的融合應用，至關重要的一點是STB必須支持各種各樣家用電器系統所使用的標準，因為在家庭網絡內存在不同的需求，它也為用戶提供了各種服務。例如，如果把4Mbps MPEG2流轉換并編碼為1.5-Mbps WMV9流，就可以保持帶寬并增加在給定的硬盤空間內所存儲的內容。

作為一個例子，從CA轉換為DRM安全可以確保保護家庭網絡內的視頻內容。行業聯盟—數字生活網絡聯盟—所關心的是為家庭網絡開發互通性標準，目前在家庭網絡上最為流行的產品都遵循DLNA標準。

STB對處理器的要求

雖然人們正在部署不同的IPTV生態系統，在不同的系統和配置中實現互通性不僅從短期看很重要，而且從長期看也很重要，因為事物在持續地發展。隨著不同的服務提供商開始配置由許多操作系統、壓縮技術、中間件、瀏覽器、CA/DRM、實時編碼器供應商和VoD服務器供應商的產品構成的可能組合方案，STB將不得不適應這種多組合的應用需求，同時，也是為了滿足提供商向其產品中添加新服務所提出的要求。成功的STB設計將依賴于提供高性能、編程靈活性、可伸縮性和高系統級集成的處理解決方案。

音視頻編解碼器、圖形加速、通信和許多潛在融合的家庭應用將需要高級的性能，大多數是對實時信號處理能力的要求。通過使用加速器并把信號處理任務進行軟件分區就可以增強性能，例如，視頻解碼最好由從事控制任務的DSP來處理，用戶界面采用RISC處理器來處理就比較好。通過在處理器上運行最合適的任務，設計工程師能確保最高的性能和最高效率的產品設計。

DSP媒體處理器的實例

TI公司的TMS320DM*x數字媒體處理器能夠滿足IP STB對DSP的要求。先進的C64x+ DSP內核集成了提供視頻編碼和解碼所需要的高速計算能力的視頻協處理器以及處理用戶界面、實現系統控制和便于應用編程的ARM926 RISC處理器。系統級芯片(SoC)中還集成了網絡外設、音視頻接口、高速存儲子系統、外部存儲接口和增強的直接存取接口(EDMA)，因此，BOM單中的硬件減少多達50%。

圖2顯示了DM*3處理器的功能，它就是針對像STB這樣的解碼系統而設計的。另外一個器件，代碼和引角兼容的DM*6為添加解碼能力提供一種便利的升級方案。

圖2：DM*3的方框圖

DM*x處理器可以被編程為支持任何數量的音頻和視頻標準，并且能方便地通過下載網絡配置和服務所需要的變更完成升級。通過對DSP和視頻加速器上數學運算密集的信號處理以及在ARM處理器上的控制操作進行軟件分區，可以為其它應用提供大量的性能開銷。作為TI公司達芬奇技術的關鍵單元，DM*x處理器由基礎軟件和API支持，能夠使視頻系統開發更為直接，并簡化客主之間的互通性。

基于DSP的STB軟件架構

圖3顯示了基于DM*x的IP STB的基本軟件架構圖，其中包含諸如主操作系統、瀏覽器和堆棧中的中間件之類的應用軟件。在基礎部分是DSP/BIOS實時操作系統和鏈路以及RISC與DSP之間通信的框架。在該層的頂部是基本的視頻表達和音視頻(AV)媒體引擎的播放軟件部分。

采用其圖形引擎的瀏覽器、客戶中間件和條件接收都通過AV播放機連接到媒體引擎，它是應用和編解碼器引擎之間的關鍵鏈路。各種應用軟件連接到主操作系統之中，其中，還有提供通信和外部接口所必需的驅動器、TCP/IP堆棧和其它網絡協議。

圖3：IPTV客戶軟件系統

在變化市場中的互通性

隨著IPTV市場準備起飛，競爭生態系統的數量與日俱增，意味著STB開發商必須保持他們的實現方案選項具有開放性。互通性是目前市場環境中取得成功的關鍵。高性能DSP提供確保互通性所需要的編程靈活性，并確保在變化的IPTV生態環境中保持方案的通用性。SoC集成方案以買得起的價格帶來了這些優勢，并且軟件使開發更快和更為簡單。在不斷演變的IPTV市場，基于DSP的STB將能夠快速和有成效地適應變化。