IP STB高阶系统挑战
数字电视在全球的推动已是行之有年，然而随着网络技术的不断推动，通过电视这个媒介可以做的事和过去比已经有很大的不同。在电视与网络、计算机的融合下，电视系统的骨干与服务商都在持续地蜕变中。
在基础架构上，电视系统一步步的走向数字化，也就是将电视传输架构从模拟环境转向数字化的环境，在这方面，卫星广播系统已是全面数字化了，线缆系统也已完成大部分改朝换代的工作；在数字化的条件下，电视服务业者也逐步扩充服务的内容，目前已可看到许多付费性的新服务，如音乐cd、mtv或游戏的下载，甚至也有网络浏览、收发电子邮件的功能。 ip stb市场需求强劲
在这个数字化的架构中，有一个关键性的设备，那就是置放在终端使用者处的机顶盒（set-top box, stb）。从最早的模拟stb（选台器）到今日的数字机顶盒（dstb），stb的发展历史已有二十多年。模拟stb至今仍然存在，它具有对电视信号进行接收、调变和译码（de-scrambling）的功能，这类设备的过去二十年来的改变幅度很小。
网际网络的出现是stb市场的一大转折点，先出现的是让收视户可以通过客厅中的电视来接取网际网络的拨接stb（dial-up set-top box, 又称tv上网机），如今当红的产品则是ip stb。通过ip stb处理的串流内容一般是由卫星或线缆网络传送到家中，但和线缆stb或卫星stb的不同之处，在于ip stb除了具有和前两者相同的功能，同时也使用现存低成本的ip网络架构，因此，ip stb能支持更广泛的应用和交互式的服务。
ip stb为网络服务供货商提供了新的服务商机，举例来说，终端用户可以只要通过电视的接口就可以收看视频或收听音乐内容，也可以浏览网络、玩线上游戏和收发电子邮件，这些都是服务商的新收入来源，而这个接口就是ip stb。
以数字stb来说，可以分为入门级数位stb（entry-level digital set-top boxes）、中阶数字stb（mid-range digital set-top box）和高阶数字stb三个等级。ip stb属于数字stb中的高阶产品市场，这个市场的成长趋势相当被看好，strategy analytics机构就预测到2008年，全球市场高阶stb装置量将达4,000万台，而其中最大的市场将在美国。
越来越多的电信和iptv供货商通过ip和dsl提供视频，他们的用户将需要这些ip-stb和住宅网络网关，以对信号进行译码。ip-stb的数量现在不如常规数字stb多，但这显然是stb中一个呈现高成长的领域。in-stat认为包括家用和商用的ip stb在全球的产量会不断成长，预估在未来三年的平均年成长率将近200%，到了2007年可望有8百万台的年度生产量。
不断翻新的ip stb互动服务
通过电视系统可以提供的互动数字内容服务包括电视点播（vod）、数字视频记录（digital video recorder , dvr）、电子节目指南（electronic program guide, epg）、电视商务（television commerce, t-commerce）、讯息服务、音乐、游戏、ip电话、网络网关器和网页浏览等等，而且还不断有新的服务在推陈出新。
由于提供这些功能的难易程度不同，同样是ip stb还可以再分为简单型和进阶式两大类。简单型是强调成本效益的入门级设备，主要是能提供基本的广播电视服务、vod、epg和网络浏览等功能；进阶型则定位为全功能的媒体中心，这类产品往往在stb中置入硬盘（hdd），让stb有足够的储存容量录制节目，进而能提供dvd播放和录像、pvr和个人多媒体储存功能，不仅如此，这类设备还可能具有家庭网络的连接端口，让stb进一步成为家用网关器（residential gateway）。 （请参考图1）
ip stb的系统架构
ip stb通过ip的连结即可传送交互式、个人化的视频内容到今日的电视上头，为了提供安全、高品质的内容，一个ip stb必需要建置一个弹性的平台，才能支持符合产业标准的资料传送和网络协议。
以ip stb的系统架构来说，包含三个独立的子系统：tv单元、条件存取（conditional access, ca）单元和pc单元。tv子系统由调变器（tuner）和影像译码器组成，它们用来处理数字串流信息；ca子系统让服务商具有控制能力，能够知道收视户在何时收看什么节目；pc子系统多半是模块式的设计，也就是说stb的设计者可以依其需求而增加或减少这个系统中的组件，由于ip stb的目标是要提供网际网络的服务功能，它的pc系统方面就得提供tcp/ip的堆栈协议，并具有更佳的储存方案。
在ip stb处理器架构的设计上，通常采用dsp和另一块通用处理器（general purpose processor , gpp）的双核架构，其中dsp主要用于视频及音讯上的译码处理，目前多采用可程序化的dsp，以满足定制化上的弹性需求；gpp则用来处理从各种接口来的控制及运算需求，这些接口包括硬盘总线接口、以太网及gpio等有线接口，以及无线接口等，请参考图2。
图2 ip stb的处理器核心架构（参料来源：ti网站）
以broadcom的bcm7318系统单芯片为例，它具有mpeg-2影音译码功能、32位mips微处理器（266mhz）、10/100mbps以太网络控制器和usb 2.0主控制器。在这个架构下，这块译码芯片可以处理从以太网、外接硬盘，以及从线缆、电话线、卫星或数字地面网络接口模块等特定外接接口来的串流内容。
ip stb的系统规划
对于stb来说，如何以现有的频宽提供高品质的影音内容是一个重点，而这个解决方案已浮出水面，也就是从现有的mpeg-2格式转向新的高阶影像压缩技术，也就是h.264或微软的vc-1格式。
以今日的mpeg-2格式来说，要服务商提供多频道的视频节目是不可能的任务。在今日的环境下，每个收视户能使用的频宽通常都小于2mbps，这还不足以顺畅地传送mpeg-2高容量多媒体信息。不过，若采用iso编码标准h.264压缩技术（又称为mpeg-4 part10/avc），那就可以在1mbps的频宽下传送极佳的数字串流影像，这对于标准型电视（sdtv）节目的播放是不成问题的。如此一来，电信服务商就能以现有的网络架构来为用户提供数字广播服务了。
市场调查公司abi research最近发表的一份研究报告即指出，目前约有30%的ip-stb支持h.264和vc-1。由于厂商已陆续推出h.264的高阶视频译码器硬件芯片方案，这将能提高ip stb在建置上的成本效益，abi指出，这种高阶视频译码器将成为ip-stb的标准配备，预计到2008年时，它将进入几乎所有的机顶盒中。在此情况下，也将带动系统业者对ip stb的采用意愿。
采用高阶视频译码器的ip stb，提供支持高品质h.264/ mpeg-4 avc影像译码能力，它能提供高画质（high definition, hd）和标准画质（standard definition, sd）的视频服务；此外，在声音的译码上，这个译码器也得支持最新的多种音讯标准，包括mpeg-4 高效率aac (aac+)、mpeg-4 aac (acc-lc)、dolby digital plus (enhanced ac3)、dolby digital (ac3)、mpeg-1 layer i, ii, iii (mp3)，和pcm (pulse code modulation)等，才能满足今日多元的音讯处理环境。
除了视频服务外，高阶ip stb也要求支持更多的功能，例如采用包含硬件绘图加速器的2d图形引擎，它可以支持高阶的绘图功能，也可以提升软件式的电子节目指南与iptv的互动服务，进而具有产品的差异性。此外，加入硬盘的ip stb，再配合软件上的设计，就能提供包括个人观看（viewing）和排程（scheduling）、视频和资料推播、随选视频等新的服务。
结语
服务商和市场用户对功能的需求，正不断推动ip stb的向前发展。以服务商的角度来说，他们希望在最小的投资费用下，以及更弹性及便利的系统开发环境中，引进确实能创造收入的新服务。在这些服务中，以多媒体和娱乐导向的新应用最受到重视，而为了保证有版权的内容能受到保护，不致于被非法散布，ip stb的开发上也不能忽视在数字版权管理（drm）上的议题。
此外，如何提供容易升级的ip stb设备，也成了开发者的共同需求。未来ip stb的开发得满足定制化的需求，同时遵循可靠和成熟的产业规范，以加速设计时程及降低开发成本。一些国际组织的出面协调制定共通规范，对于stb的广泛应用有很大的帮助。目前有两个代表性的标准推动组织，一是欧洲的ecca（european cable communications association）和美国为主的cablelabs，分别已推出多项stb的参考设计规范。
ip stb将会整合更多的功能，例如调制解调器、硬盘、mp3和dvd播放机，甚至是家庭网络的功能，若要播放高画质视频内容，那就需要比标准视频高出4~6倍的频宽，还得采用更高效能的译码技术，如以h.264或vc-1取代今日的mpeg-2。
然而，除了终端用户的ip stb外，还需要有系统端的完整传输环境及相关设备技术，例如vod后台的整合技术、epg的伺服/终端间中介软件支持，和dvr引擎技术，才能提供端对端（end-to-end）的ip应用服务（请参考图3）。不过，ip stb在新功能和新服务上的技术改变，仍是推动产业持续进步的一大动力。
图3 stb在整体网络环境中之定位（资料来源：itu-t/ ecca）
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在这个数字化的架构中，有一个关键性的设备，那就是置放在终端使用者处的机顶盒（set-top box, stb）。从最早的模拟stb（选台器）到今日的数字机顶盒（dstb），stb的发展历史已有二十多年。模拟stb至今仍然存在，它具有对电视信号进行接收、调变和译码（de-scrambling）的功能，这类设备的过去二十年来的改变幅度很小。
网际网络的出现是stb市场的一大转折点，先出现的是让收视户可以通过客厅中的电视来接取网际网络的拨接stb（dial-up set-top box, 又称tv上网机），如今当红的产品则是ip stb。通过ip stb处理的串流内容一般是由卫星或线缆网络传送到家中，但和线缆stb或卫星stb的不同之处，在于ip stb除了具有和前两者相同的功能，同时也使用现存低成本的ip网络架构，因此，ip stb能支持更广泛的应用和交互式的服务。
ip stb为网络服务供货商提供了新的服务商机，举例来说，终端用户可以只要通过电视的接口就可以收看视频或收听音乐内容，也可以浏览网络、玩线上游戏和收发电子邮件，这些都是服务商的新收入来源，而这个接口就是ip stb。
以数字stb来说，可以分为入门级数位stb（entry-level digital set-top boxes）、中阶数字stb（mid-range digital set-top box）和高阶数字stb三个等级。ip stb属于数字stb中的高阶产品市场，这个市场的成长趋势相当被看好，strategy analytics机构就预测到2008年，全球市场高阶stb装置量将达4,000万台，而其中最大的市场将在美国。
越来越多的电信和iptv供货商通过ip和dsl提供视频，他们的用户将需要这些ip-stb和住宅网络网关，以对信号进行译码。ip-stb的数量现在不如常规数字stb多，但这显然是stb中一个呈现高成长的领域。in-stat认为包括家用和商用的ip stb在全球的产量会不断成长，预估在未来三年的平均年成长率将近200%，到了2007年可望有8百万台的年度生产量。
不断翻新的ip stb互动服务
通过电视系统可以提供的互动数字内容服务包括电视点播（vod）、数字视频记录（digital video recorder , dvr）、电子节目指南（electronic program guide, epg）、电视商务（television commerce, t-commerce）、讯息服务、音乐、游戏、ip电话、网络网关器和网页浏览等等，而且还不断有新的服务在推陈出新。
由于提供这些功能的难易程度不同，同样是ip stb还可以再分为简单型和进阶式两大类。简单型是强调成本效益的入门级设备，主要是能提供基本的广播电视服务、vod、epg和网络浏览等功能；进阶型则定位为全功能的媒体中心，这类产品往往在stb中置入硬盘（hdd），让stb有足够的储存容量录制节目，进而能提供dvd播放和录像、pvr和个人多媒体储存功能，不仅如此，这类设备还可能具有家庭网络的连接端口，让stb进一步成为家用网关器（residential gateway）。 （请参考图1）
ip stb的系统架构
ip stb通过ip的连结即可传送交互式、个人化的视频内容到今日的电视上头，为了提供安全、高品质的内容，一个ip stb必需要建置一个弹性的平台，才能支持符合产业标准的资料传送和网络协议。
以ip stb的系统架构来说，包含三个独立的子系统：tv单元、条件存取（conditional access, ca）单元和pc单元。tv子系统由调变器（tuner）和影像译码器组成，它们用来处理数字串流信息；ca子系统让服务商具有控制能力，能够知道收视户在何时收看什么节目；pc子系统多半是模块式的设计，也就是说stb的设计者可以依其需求而增加或减少这个系统中的组件，由于ip stb的目标是要提供网际网络的服务功能，它的pc系统方面就得提供tcp/ip的堆栈协议，并具有更佳的储存方案。
在ip stb处理器架构的设计上，通常采用dsp和另一块通用处理器（general purpose processor , gpp）的双核架构，其中dsp主要用于视频及音讯上的译码处理，目前多采用可程序化的dsp，以满足定制化上的弹性需求；gpp则用来处理从各种接口来的控制及运算需求，这些接口包括硬盘总线接口、以太网及gpio等有线接口，以及无线接口等，请参考图2。
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ip stb的系统规划
对于stb来说，如何以现有的频宽提供高品质的影音内容是一个重点，而这个解决方案已浮出水面，也就是从现有的mpeg-2格式转向新的高阶影像压缩技术，也就是h.264或微软的vc-1格式。
以今日的mpeg-2格式来说，要服务商提供多频道的视频节目是不可能的任务。在今日的环境下，每个收视户能使用的频宽通常都小于2mbps，这还不足以顺畅地传送mpeg-2高容量多媒体信息。不过，若采用iso编码标准h.264压缩技术（又称为mpeg-4 part10/avc），那就可以在1mbps的频宽下传送极佳的数字串流影像，这对于标准型电视（sdtv）节目的播放是不成问题的。如此一来，电信服务商就能以现有的网络架构来为用户提供数字广播服务了。
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然而，除了终端用户的ip stb外，还需要有系统端的完整传输环境及相关设备技术，例如vod后台的整合技术、epg的伺服/终端间中介软件支持，和dvr引擎技术，才能提供端对端（end-to-end）的ip应用服务（请参考图3）。不过，ip stb在新功能和新服务上的技术改变，仍是推动产业持续进步的一大动力。
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