IP機(jī)頂盒即Internet協(xié)議機(jī)頂盒（IP-STB），可對(duì)來(lái)自地面廣播和DSL寬帶等源設(shè)備的數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行解碼，通過(guò)IP連接為電視提供交互式的個(gè)性化視頻內(nèi)容，是IPTV技術(shù)的視頻解碼終端。IP-STB通常具有DSL或者基于以太網(wǎng)接口，能夠很方便地與相關(guān)的軟硬件配合在一起，可使消費(fèi)者在家中享受triple-play數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻服務(wù)。IP機(jī)頂盒基于一個(gè)靈活的平臺(tái)架構(gòu)，該平臺(tái)支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

概述

IP機(jī)頂盒是交互式網(wǎng)絡(luò)電視(Internet Protocol TV or Interactive Personal TV，IPTV)業(yè)務(wù)核心框架中的一種專用計(jì)算設(shè)備，它可以充當(dāng)電視機(jī)和寬帶網(wǎng)絡(luò)之間的接口。IP機(jī)頂盒相當(dāng)于一臺(tái)自帶嵌入式操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，如圖1所示。除了對(duì)實(shí)況直播電視信號(hào)進(jìn)行解碼并呈現(xiàn)其內(nèi)容外，機(jī)頂盒還可以提供包括視頻點(diǎn)播(VOD)、電子節(jié)目指南(EPG)、數(shù)字版權(quán)管理(DRM)以及各種交互式服務(wù)和多媒體服務(wù)在內(nèi)的功能。機(jī)頂盒還可以支持其他功能，例如Web瀏覽、電子郵件和查看電子郵件附件、高級(jí)多媒體編解碼器、家庭網(wǎng)絡(luò)和PC連接(包括重放和呈現(xiàn)PC上存儲(chǔ)的照片、音樂(lè)和個(gè)人視頻等內(nèi)容)、網(wǎng)關(guān)功能、即時(shí)消息(IM)和實(shí)時(shí)IP語(yǔ)音(VoIP)。這些類型的高級(jí)功能將應(yīng)最終用戶的要求而提供，它們擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)空間，并使機(jī)頂盒制造商很容易提供多種差異化設(shè)備。

為了支持基于靈活、功能豐富且適應(yīng)能力強(qiáng)的軟件的服務(wù)模式，一款相對(duì)適合于機(jī)頂盒的操作系統(tǒng)平臺(tái)是不可或缺的。為了滿足用戶和服務(wù)提供商的需求，機(jī)頂盒制造商必須能夠有所選擇并且用高性價(jià)比的方式提供從簡(jiǎn)單到高級(jí)的一系列功能。例如，機(jī)頂盒可以整合硬盤驅(qū)動(dòng)器、MP3和DVD/CD播放機(jī)乃至無(wú)線家庭網(wǎng)絡(luò)的功能。
 
采用IPTV服務(wù)的一個(gè)關(guān)鍵商業(yè)約束條件是消費(fèi)者實(shí)際可用的帶寬。大多數(shù)情況下，傳統(tǒng)的基于MPEG2的數(shù)字廣播電視編解碼器無(wú)法提供足夠的壓縮率以使高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)視頻通過(guò)典型的寬帶連接(例如DSL)進(jìn)行流式傳輸。高清電視(HDTV)流式傳輸需要的帶寬比SDTV高四到五倍，大多數(shù)情況下，使用當(dāng)前的寬帶容量顯然是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
 
采用新的編解碼器(特別是在Windows Media 9 Series中)，只使用MPEG2所用帶寬的三分之一，即可提供廣播質(zhì)量的電視信號(hào)，這樣，可以在許多當(dāng)前的DSL設(shè)備中提供單一的SDTV。有限的DSL設(shè)備通過(guò)ADSL2(非對(duì)稱數(shù)字用戶線路)或ADSL2+等技術(shù)進(jìn)行升級(jí)后，可以為家庭提供多種電視信號(hào)(包括高清信號(hào))。

當(dāng)前，通過(guò)機(jī)頂盒傳輸?shù)膬?nèi)容通常是由衛(wèi)星或有線電視網(wǎng)提供給家庭的�；贗P的機(jī)頂盒的出現(xiàn)是最近的事情。這種產(chǎn)品獲得了極大的發(fā)展動(dòng)力，因?yàn)镮P機(jī)頂盒可以使用現(xiàn)有的低成本Internet 和IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，提供大多數(shù)同有線機(jī)頂盒或衛(wèi)星機(jī)頂盒相同的功能。此外，基于雙向IP基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建，可內(nèi)在的支持更多應(yīng)用程序和交互式服務(wù)。IN-Stat估計(jì)，到2008年，全球安裝的IP機(jī)頂盒數(shù)量將達(dá)到1400萬(wàn)。IN-Stat還認(rèn)為，在接下來(lái)的三年中，該產(chǎn)品的年平均增長(zhǎng)率將接近80%。

IP機(jī)頂盒分類

根據(jù)硬件、軟件的不同，IP機(jī)頂盒有不同的分類方式。

1、基于硬件的分類方式　　

IP機(jī)頂盒按照基中使用的CPU芯片的不同，可以分為以下三種：

(1)基于專用芯片組(ASIC/SOC編解碼芯片)的機(jī)頂盒
專用芯片組除了處理器以外，在芯片內(nèi)還集成了一些其他的IP模塊，如Video in、Video out、Audio in及Audio out等，有的還有圖像壓縮硬件加速模塊等。由于專用視頻壓縮芯片攜帶固定壓縮模塊、固定的處理方式和固定的微碼，所以傳統(tǒng)的基于ASCI/SOC的機(jī)頂盒產(chǎn)品價(jià)格比較低廉，但由于全硬件芯片的實(shí)現(xiàn)方案使得運(yùn)營(yíng)商無(wú)法通過(guò)軟件升級(jí)來(lái)提升產(chǎn)品性能，另外這種機(jī)頂網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性也有較大問(wèn)題。

(2)基于X86平臺(tái)
基于X86架構(gòu)CPU的嵌入式系統(tǒng)有如下優(yōu)勢(shì)：一是它可以對(duì)不同格式的文件進(jìn)行編解碼；二是X86架構(gòu)的CPU有較齊全的應(yīng)用軟件，維護(hù)成本低；三是基于X86架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)可以輕松與PC資源共享。

(3)基于多媒體處理器技術(shù)
基于X86平臺(tái)的方式在使用時(shí)要占據(jù)CPU的絕大部分處理能力。因此，在有些不適合采用這種方式。于是出現(xiàn)了基于多媒體處理器技術(shù)的獨(dú)立機(jī)型的機(jī)頂盒。這種芯片高速的運(yùn)算能力完全可以實(shí)現(xiàn)適合不同協(xié)議的通信終端。采用這些芯片可以很方便地實(shí)現(xiàn)MPEG視頻和音頻處理、H.263視頻處理，以及DVD、機(jī)頂盒、數(shù)字電視等。
由于使用了實(shí)時(shí)視頻解碼功能芯片，視頻處理速度明顯提高，配合實(shí)時(shí)編碼，全程視頻處理時(shí)延小，特別適合視頻直播系統(tǒng)應(yīng)用；系統(tǒng)配有USB、IDE、PCMCIA和以太等接口，使IPTV終端功能可擴(kuò)充性增強(qiáng)、內(nèi)存占用少、硬件結(jié)構(gòu)緊湊，成本不高。

2、基于軟件的分類方式

操作系統(tǒng)是機(jī)頂盒中的核心軟件，機(jī)頂盒中的操作系統(tǒng)不大，但卻要求可以在實(shí)時(shí)的環(huán)境中工作，并能在較小的內(nèi)在內(nèi)存空間中運(yùn)行，這種操作系統(tǒng)稱為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)，目前主要有VxWorks、WindowsCE/XP Embedded、嵌入式Linux等三類。

(1)WindowsCE/XP Embedded終端
Windows CE 5.0和Windows XP Embedded在IP機(jī)頂盒行業(yè)中有著截然不同的應(yīng)用。Windows CE 5.0在硬件支持方面具有更大靈活性，而Windows XP Embedded是為更高級(jí)、多用途的設(shè)備(例如具有高級(jí)游戲功能和家庭媒體中心功能的機(jī)頂盒)而設(shè)計(jì)的。二者都提供了可根據(jù)IP媒體傳輸和應(yīng)用方面的多種需求和自定義要求來(lái)擴(kuò)展的解決方案。

(2)嵌入式LINUX終端
這種終端往往以專用的多媒體微處理器為核心，輔以以太接口和視頻接口構(gòu)成系統(tǒng)。多媒體微處理器本身不但具有嵌入式RISC(精簡(jiǎn)指令集CPU)去運(yùn)行系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，而且?guī)PEG2或MPEG4實(shí)時(shí)解碼功能芯片，在引Linux OS和必要的視頻以及各輔助接口驅(qū)動(dòng)程序后，就成為一個(gè)完整的IPTV網(wǎng)絡(luò)終端運(yùn)用環(huán)境。
使用Linux開發(fā)平臺(tái)優(yōu)點(diǎn)首先Linux源代碼公開，有大量免費(fèi)優(yōu)秀開發(fā)工具和應(yīng)用軟件可用，無(wú)須為每例應(yīng)用交納許可證費(fèi)；其次有龐大的開發(fā)群體，技術(shù)交流方便，軟件開發(fā)和維護(hù)成本低；最后，Linux本身穩(wěn)定，內(nèi)核精焊，運(yùn)行所需資源少，有優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能，支持的硬件數(shù)量龐大�？傊詢r(jià)比高是其最大特色。
但是，這種系統(tǒng)適應(yīng)低帶寬能力存在一定的局限性。由于采用的是硬件實(shí)時(shí)解碼，解碼器性能提高受制于芯片技術(shù)發(fā)展，于是就省去QPEL和GMC編碼工具，這就使得MPEG4 ASP高清晰度性能、適合DSL低帶寬網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)得不到充分發(fā)揮，某些OS基于μCLinux、解碼器甚于不完全MPEG4 ASP的終端，線路工作帶寬在3Mbit/s，在同樣播放分辯率D1下，適合DSL網(wǎng)絡(luò)低帶寬的能力比基于WMVx的Codec終端遜色。這種機(jī)頂盒的價(jià)格較低，但由于兼容性不好，系統(tǒng)服務(wù)器端的建設(shè)和媒體文件的采集成本偏高。

(3)VxWorks終端
VxWorks操作系統(tǒng)是美國(guó)Wind River System公司于1983年設(shè)計(jì)開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)，是嵌入式開發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。其良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。VxWorks以其良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習(xí)、彈道制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等。在美國(guó)的F-16、FA-18戰(zhàn)斗機(jī)、B-2隱形轟炸機(jī)和愛(ài)國(guó)者導(dǎo)彈上，甚至連1997年4月在火星表面登陸的火星探測(cè)器上也使用到了VxWorks。

IP機(jī)頂盒平臺(tái)

IP機(jī)頂盒平臺(tái)由軟件和硬件兩大部分組成。硬件包含了主芯片、內(nèi)存、調(diào)諧解調(diào)器、回傳通道、CA(Conditional Access)接口、外部存儲(chǔ)控制器以及視音頻輸出等幾大部分。軟件則分成應(yīng)用層、中間解釋層和驅(qū)動(dòng)層三層，每一層都包含了諸多的程序或接口等。

目前，主要的IP機(jī)頂盒方案有科勝訊系統(tǒng)公司(Conexant) CX24183、意法半導(dǎo)體公司基于DTTi5516和QAMi5516的STB方案、飛利浦電子公司STB810研發(fā)套件、美國(guó)博通(Broadcom)公司BCM97318AV平臺(tái)、TI公司的TMS320DM642、富瀚微電子FH8601解碼器芯片等。

發(fā)展方向

從數(shù)字電視機(jī)頂盒(DVB-C)、衛(wèi)星機(jī)頂盒(DVB-S)、網(wǎng)絡(luò)電視機(jī)頂盒，到現(xiàn)在最紅火的當(dāng)屬IP機(jī)頂盒。為了打破規(guī)模生產(chǎn)的瓶頸，機(jī)卡分離機(jī)頂盒漸成趨勢(shì)，包括TCL、創(chuàng)維、康佳、長(zhǎng)虹、海信、廈華、西湖等彩電企業(yè)以及深圳國(guó)微、大唐等卡制造商都得到了信息產(chǎn)業(yè)部和國(guó)家發(fā)改委專項(xiàng)資金的支持，創(chuàng)維、TCL還于2005年底推出了機(jī)卡分離的一體機(jī)樣機(jī)。目前，中國(guó)主要存在三種機(jī)卡分離方案：以深圳國(guó)微為代表的PCMCIA接口方案；以清華大學(xué)為代表的USB接口方案；以上海交通大學(xué)為代表的智能卡接口方案。

另外，雙模機(jī)頂盒、軟件機(jī)頂盒也在不斷成熟。隨著數(shù)字家庭概念的發(fā)展和推廣，未來(lái)的機(jī)頂盒可能會(huì)演變成為家庭中客廳技術(shù)的核心控制單元，也就是業(yè)界稱的Home Gateway或Residential Gateway。