数字机顶盒技术详细介绍
数字机顶盒技术详细介绍
有线广播电视网正在向数字化、网络化、产业化方向发展，最终建成为宽带综合信息网。 依托有线广播电视网提供综合信息业务的关键设备这一是用户终端设备数字机顶盒（stb），本文在介绍数字机顶盒定义、功能及分类后，着重介绍了目前数字机顶盒的关键技术。
1、机顶盒的定义
对于机顶盒，目前没有标准的定义，传统的说法是：置于电视机顶上的盒子。它是利用有线电视网络作为传输平台，利用电视机作为用户终端，提高现有电视机的性能或增加其功能 。由于功能和用途不同，这就使机顶盒这个概念有些含糊不清，如早期的增补频道机顶盒，图文电视机顶盒，付费电视机顶盒等。
数字电视机顶盒是信息家电之一，它是一种能够让用户在现有模拟电视上，观看数字电视 节目，进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费业电子产品。
2、数字机顶盒的功能
数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒体应用 功能，如：
（1）电子节目指南（epg）。给用户提供一个容易使用、界面友好、可以快速访问 想看节目的一种方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目；
（2）高速数据广播。能给用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等 各种消息；
（3）软件在线升级。软件在线升级可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务 器按dvb数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新；
（4）因特网接入和电子邮件。数字机顶盒 可通过内置的电缆调制解调器方便地实现因特网接入功能。用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件。同时机顶盒也可以提供各种接口与pc相连，用pc与因特网连接；
（5） 有条件接收。有条件接收的核心是加扰和加密，数字机顶盒应具有解扰和解密功能。总之，到 目前为止，围绕数字机顶盒的数字视频、数字信息与交互式应用三大核心功能开发了多种增值业务。具体见下表：
项目
内容
基本业务
模拟电视广播、fm广播，模拟付费（加扰）电视
数字视频
卫星数字视频广播（dvb-s）；地面数字视频广播（dvb-t）；有线数字视频广播（dvb-c）；mmds
数字视频广播；数字付费（加扰）电视
数字音频
ip电话/传真；音乐（mod）；实时音频卡拉ok点播（kod）
数字数据
信息点播（iod）；数据广播（bis）；股市证券信息广播（sis）；vbi图文电视；应用程序下载；
远程数据库流向；电子商务；家居银行
交互式
多媒体
互联网接入服务（ias）；远程教育；远程医疗；网上购物；网上收费；电子广告；股市证券服务
（ses）；网上（音、视频）广播业务；可视电话与电视会议；社区多功能服务
3、数字机顶盒的分类
目前，已出现在市场上的机顶盒基本上可划分为数字电视机顶盒、网络电视（webtv）机顶盒和多媒体（multimedia）机顶盒三类。
其中，数字电视机顶盒的主要功能就是将接收下来的数字电视信号转换为模拟电视信号， 使用户不用更换电视机就能收看数字电视节目，图像质量接近500线水平，但无上网功能。根据传输媒体的不同，数字电视机顶盒又分为数字卫星机顶盒（dvb-s）、地面数字电视机顶盒 （dvb-t）和有线电视数字机顶盒（dvb-c）三种。目前应用较为广泛的是数字卫星机顶盒。
网络电视机顶盒是在微软公司维纳斯计划和凯思公司的女娲计划的催化下产生的，主要功能是使我国现有3.2亿台模拟电视机用户通过pstn（公众电话交换网）和双向catv网实现上 因特网，收发电子邮件、游戏娱乐、网上学习等。
多媒体机顶盒是对前两种机顶盒功能的综合下产生的，有也称综合业务机顶盒或全功能数 字机顶盒。它可以支持几乎所有的广播和交互式多媒体应用，包括收看普通电视节目、数字加密电视节目、点播多媒体节目和信息、电子节目指南（epg）、收发电子邮件、因特网浏览、网 上购物、远程教育等，需要的条件是双向catv网。
4、有线电视数字机顶盒的关键技术
有线电视数字机顶盒的技术含量非常高，它集中反映了多媒体、计算机、数字压缩编码、 加解扰算法、加解密算法、通信技术和网络技术发展水平。目前数字机顶盒的关键技术主要有：
（1）实时操作系统（rtos）
实时操作系统负责本地资源和网络资源的管理，提供基本的操作功能和设备的访问控制。
在启动机顶盒时，由引导程序通过网络从中心控制系统下载，深圳迪科网视通数字机顶盒的 rtos在设计上采用从flash rom引导，其引导程序功能包括：a系统自检。对系统部分硬件进行 检测，如dram等；b系统设置。用户可通过遥控器对系统必要的参数进行设置，如基本频率、辅助频率、符号率、dtv节目信息表等；cdtv功能。用户在无点播服务的情况下，可看数字电视节 目；d系统升级。通过判别系统或台标的名称和版本号，下载升级flash rom中的系统或台标数 据。
（2）中间件（middle ware）
中间件是一种将应用程序与底层的操作系统、硬件细节隔离开来的软件环境，它通常由各种虚拟机构成。如html虚拟机、javascript虚拟机、java虚拟机、mheg-5虚拟机等。一个完整的数 字机顶盒由硬件平台和软件系统组成，可以分为4层，从底层向上分别为：硬件、底层软件、中间件、应用软件。硬件提供机顶盒的硬件平台；底层软件提供操作系统以及各种硬件驱动程序； 应用软件包括本机存储的应用和可下载的应用；中间件将应用软件与依赖硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于具体的硬件平台。
（3）加解扰技术
加解扰技术用于对数字节目进行加密解密，其基本原理是采用加扰控制字加密传输的方法，用户端利用ic卡解密。在mpeg传输流中，与控制字传输相关的有两个数据流：授权控制信息 （ecms）和授权管理信息（emms），由业务密钥（sk）加密处理后的控制字在ecms中传送，其中还包括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息。对控制字加密的业务密钥在授权管理 中传送，并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥（ pdk）的加密处理，emms中还包括地址、用户授权信息，如用户可以看的节目或时间段，用户付的收视费等。用户个人分配密钥（pdk）存放在用户的智能卡（smart card）中。 在用户端，机顶盒根据pmt和cat表中的ca-descriptor，获得emm和ecm的pid值，然后从ts流中过滤出ecms和emms，并通过smard card接口送给smart card。smart card首先读取用户个人分 配密钥（pdk），用pdk对emm解密，取出sk，然后利用sk对ecm进行解密，取出cw，并将cw通过 smart card接口送给解扰引擎，解扰引擎利用cw就可以将扰的传输流进行解扰。 加解扰技术分为同密和多密技术。 同密技术是将两家或两家以上的条件接收（ca）系统应用于同一网络平台之中，从有线电视台角度是实现技术的选择和竞争的环境。 多密技术要求机顶盒采用ci技术，实现同一机顶盒可接收不同ca系统加密节目。从用户角度 来讲，不会因购买是一家ca的机顶盒而受到限制，用户还有选择其ca服务的可能性。
（4）电缆调制解调器
到目前为止，各种研究机构对电缆调制解调器进行了广泛的研究，这些研究成果最终形成了几个国际性组织定义的标准，ieee定义的ieee802.14协议、davic定义的davic协议和mcns定义的 docsis及eurodocsis协议。
国家广电总局科技司周毅副司长在2000年（第八届）国际有线电视技术研讨会中外专家有线电视论坛上指出：对于ca系统，我国已经确定采用同密技术，盼望有线电视能早日应用有我国自 主知识产权的ca系统。对于我国电缆调解调器（cm）的标准的制定，倾向于eurodocsis，在此基础上加入我国自己的东西。eurodocsos标准中下行码元速率为6.9652mb/s，上行频率范围为 5-65mhz。
5、结束语
数字机顶盒不仅是用户终端，还是网络终端，它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交互式数字电视（如视频点播等），并能接入因特网，使用户享受电视、数据、语言等全方位的信 息服务。目前，有些人认为机顶盒就是用来使电视机上网，这是一种认识上的误区。实际上，数字机顶盒是在走普及数字电视机之前宽带综合信息网的组成成员这一。随着数字技术、多媒体技 术和网络技术的发展，将促使数字机顶盒内置和整个成本下降，让大多数用户在普通模拟电视机上实现既能娱乐，又能上网等多种服务。
AR运维_如何借助AR实现工业数字工厂｜effiar
10G EPON技术的宽带接入应用分析
兆易创新GD32H737/757/759系列Cortex®-M7内核超高性能MCU
通过定制设计工具提高PCB的设计效率
电路的一些基本概念
数字机顶盒技术详细介绍
3DSMax动画制作实验
硕数物联科技COM-IMX6SX 主板介绍
博泰助力岚图完成首次整车OTA 哈曼全新声学创新实现车载集成
控制HOYEA华液液压比例阀放大器
德州仪器最新低成本易用型NFC解决方案
三极管放大电路的设计步骤
京瓷分立式半导体SMD封装产品EP/EC/NS系列更新 助力小型化
联想即将在5月22日发布一款新机或将会是联想Z6 Pro GT
小家电、智能家居、无人机PD电源取电问题的解决方案
OTL功率放大电路的原理
PCB板又涨价 LED显示屏影响几何
虚拟现实和增强现实所面临的的挑战和机遇
广和通如何诠释5G-Advanced通信技术
多重竞争优势赋能，欧莱新材IPO夯实公司核心竞争力
有线广播电视网正在向数字化、网络化、产业化方向发展，最终建成为宽带综合信息网。 依托有线广播电视网提供综合信息业务的关键设备这一是用户终端设备数字机顶盒（stb），本文在介绍数字机顶盒定义、功能及分类后，着重介绍了目前数字机顶盒的关键技术。
1、机顶盒的定义
对于机顶盒，目前没有标准的定义，传统的说法是：置于电视机顶上的盒子。它是利用有线电视网络作为传输平台，利用电视机作为用户终端，提高现有电视机的性能或增加其功能 。由于功能和用途不同，这就使机顶盒这个概念有些含糊不清，如早期的增补频道机顶盒，图文电视机顶盒，付费电视机顶盒等。
数字电视机顶盒是信息家电之一，它是一种能够让用户在现有模拟电视上，观看数字电视 节目，进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费业电子产品。
2、数字机顶盒的功能
数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒体应用 功能，如：
（1）电子节目指南（epg）。给用户提供一个容易使用、界面友好、可以快速访问 想看节目的一种方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目；
（2）高速数据广播。能给用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等 各种消息；
（3）软件在线升级。软件在线升级可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务 器按dvb数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新；
（4）因特网接入和电子邮件。数字机顶盒 可通过内置的电缆调制解调器方便地实现因特网接入功能。用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件。同时机顶盒也可以提供各种接口与pc相连，用pc与因特网连接；
（5） 有条件接收。有条件接收的核心是加扰和加密，数字机顶盒应具有解扰和解密功能。总之，到 目前为止，围绕数字机顶盒的数字视频、数字信息与交互式应用三大核心功能开发了多种增值业务。具体见下表：
项目
内容
基本业务
模拟电视广播、fm广播，模拟付费（加扰）电视
数字视频
卫星数字视频广播（dvb-s）；地面数字视频广播（dvb-t）；有线数字视频广播（dvb-c）；mmds
数字视频广播；数字付费（加扰）电视
数字音频
ip电话/传真；音乐（mod）；实时音频卡拉ok点播（kod）
数字数据
信息点播（iod）；数据广播（bis）；股市证券信息广播（sis）；vbi图文电视；应用程序下载；
远程数据库流向；电子商务；家居银行
交互式
多媒体
互联网接入服务（ias）；远程教育；远程医疗；网上购物；网上收费；电子广告；股市证券服务
（ses）；网上（音、视频）广播业务；可视电话与电视会议；社区多功能服务
3、数字机顶盒的分类
目前，已出现在市场上的机顶盒基本上可划分为数字电视机顶盒、网络电视（webtv）机顶盒和多媒体（multimedia）机顶盒三类。
其中，数字电视机顶盒的主要功能就是将接收下来的数字电视信号转换为模拟电视信号， 使用户不用更换电视机就能收看数字电视节目，图像质量接近500线水平，但无上网功能。根据传输媒体的不同，数字电视机顶盒又分为数字卫星机顶盒（dvb-s）、地面数字电视机顶盒 （dvb-t）和有线电视数字机顶盒（dvb-c）三种。目前应用较为广泛的是数字卫星机顶盒。
网络电视机顶盒是在微软公司维纳斯计划和凯思公司的女娲计划的催化下产生的，主要功能是使我国现有3.2亿台模拟电视机用户通过pstn（公众电话交换网）和双向catv网实现上 因特网，收发电子邮件、游戏娱乐、网上学习等。
多媒体机顶盒是对前两种机顶盒功能的综合下产生的，有也称综合业务机顶盒或全功能数 字机顶盒。它可以支持几乎所有的广播和交互式多媒体应用，包括收看普通电视节目、数字加密电视节目、点播多媒体节目和信息、电子节目指南（epg）、收发电子邮件、因特网浏览、网 上购物、远程教育等，需要的条件是双向catv网。
4、有线电视数字机顶盒的关键技术
有线电视数字机顶盒的技术含量非常高，它集中反映了多媒体、计算机、数字压缩编码、 加解扰算法、加解密算法、通信技术和网络技术发展水平。目前数字机顶盒的关键技术主要有：
（1）实时操作系统（rtos）
实时操作系统负责本地资源和网络资源的管理，提供基本的操作功能和设备的访问控制。
在启动机顶盒时，由引导程序通过网络从中心控制系统下载，深圳迪科网视通数字机顶盒的 rtos在设计上采用从flash rom引导，其引导程序功能包括：a系统自检。对系统部分硬件进行 检测，如dram等；b系统设置。用户可通过遥控器对系统必要的参数进行设置，如基本频率、辅助频率、符号率、dtv节目信息表等；cdtv功能。用户在无点播服务的情况下，可看数字电视节 目；d系统升级。通过判别系统或台标的名称和版本号，下载升级flash rom中的系统或台标数 据。
（2）中间件（middle ware）
中间件是一种将应用程序与底层的操作系统、硬件细节隔离开来的软件环境，它通常由各种虚拟机构成。如html虚拟机、javascript虚拟机、java虚拟机、mheg-5虚拟机等。一个完整的数 字机顶盒由硬件平台和软件系统组成，可以分为4层，从底层向上分别为：硬件、底层软件、中间件、应用软件。硬件提供机顶盒的硬件平台；底层软件提供操作系统以及各种硬件驱动程序； 应用软件包括本机存储的应用和可下载的应用；中间件将应用软件与依赖硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于具体的硬件平台。
（3）加解扰技术
加解扰技术用于对数字节目进行加密解密，其基本原理是采用加扰控制字加密传输的方法，用户端利用ic卡解密。在mpeg传输流中，与控制字传输相关的有两个数据流：授权控制信息 （ecms）和授权管理信息（emms），由业务密钥（sk）加密处理后的控制字在ecms中传送，其中还包括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息。对控制字加密的业务密钥在授权管理 中传送，并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥（ pdk）的加密处理，emms中还包括地址、用户授权信息，如用户可以看的节目或时间段，用户付的收视费等。用户个人分配密钥（pdk）存放在用户的智能卡（smart card）中。 在用户端，机顶盒根据pmt和cat表中的ca-descriptor，获得emm和ecm的pid值，然后从ts流中过滤出ecms和emms，并通过smard card接口送给smart card。smart card首先读取用户个人分 配密钥（pdk），用pdk对emm解密，取出sk，然后利用sk对ecm进行解密，取出cw，并将cw通过 smart card接口送给解扰引擎，解扰引擎利用cw就可以将扰的传输流进行解扰。 加解扰技术分为同密和多密技术。 同密技术是将两家或两家以上的条件接收（ca）系统应用于同一网络平台之中，从有线电视台角度是实现技术的选择和竞争的环境。 多密技术要求机顶盒采用ci技术，实现同一机顶盒可接收不同ca系统加密节目。从用户角度 来讲，不会因购买是一家ca的机顶盒而受到限制，用户还有选择其ca服务的可能性。
（4）电缆调制解调器
到目前为止，各种研究机构对电缆调制解调器进行了广泛的研究，这些研究成果最终形成了几个国际性组织定义的标准，ieee定义的ieee802.14协议、davic定义的davic协议和mcns定义的 docsis及eurodocsis协议。
国家广电总局科技司周毅副司长在2000年（第八届）国际有线电视技术研讨会中外专家有线电视论坛上指出：对于ca系统，我国已经确定采用同密技术，盼望有线电视能早日应用有我国自 主知识产权的ca系统。对于我国电缆调解调器（cm）的标准的制定，倾向于eurodocsis，在此基础上加入我国自己的东西。eurodocsos标准中下行码元速率为6.9652mb/s，上行频率范围为 5-65mhz。
5、结束语
数字机顶盒不仅是用户终端，还是网络终端，它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交互式数字电视（如视频点播等），并能接入因特网，使用户享受电视、数据、语言等全方位的信 息服务。目前，有些人认为机顶盒就是用来使电视机上网，这是一种认识上的误区。实际上，数字机顶盒是在走普及数字电视机之前宽带综合信息网的组成成员这一。随着数字技术、多媒体技 术和网络技术的发展，将促使数字机顶盒内置和整个成本下降，让大多数用户在普通模拟电视机上实现既能娱乐，又能上网等多种服务。
AR运维_如何借助AR实现工业数字工厂｜effiar
10G EPON技术的宽带接入应用分析
兆易创新GD32H737/757/759系列Cortex®-M7内核超高性能MCU
通过定制设计工具提高PCB的设计效率
电路的一些基本概念
数字机顶盒技术详细介绍
3DSMax动画制作实验
硕数物联科技COM-IMX6SX 主板介绍
博泰助力岚图完成首次整车OTA 哈曼全新声学创新实现车载集成
控制HOYEA华液液压比例阀放大器
德州仪器最新低成本易用型NFC解决方案
三极管放大电路的设计步骤
京瓷分立式半导体SMD封装产品EP/EC/NS系列更新 助力小型化
联想即将在5月22日发布一款新机或将会是联想Z6 Pro GT
小家电、智能家居、无人机PD电源取电问题的解决方案
OTL功率放大电路的原理
PCB板又涨价 LED显示屏影响几何
虚拟现实和增强现实所面临的的挑战和机遇
广和通如何诠释5G-Advanced通信技术
多重竞争优势赋能，欧莱新材IPO夯实公司核心竞争力