IPTV机顶盒

IPTV机顶盒（通用7篇）

IPTV机顶盒 篇1

随着网络技术的不断发展, 具有交互功能的IPTV应运而生。IPTV即网络电视, 其主要特点是具有交互性和实时性。它是利用宽带互联网基础设施, 主要是以IPTV机顶盒+电视机, 或以PC机作为主要接收和显示终端, 通过因特网协议向用户提供交互数字电视等多媒体业务的技术。作为IPTV系统终端的机顶盒, 负责将用户的请求发送给IPTV服务器, 并对从网络传输过来的多媒体数据进行接收、分析、解码、转换成模拟或数字式音频信号后送给电视机进行播放。因此, IPTV机顶盒则是IPTV中一个非常重要的设备, 在一定程度上决定了IPTV的发展。下面, 本文就介绍IPTV机顶盒设计方案, 对其关键技术进行研究。

1 系统需求分析

通过对IPTV业务特点的详细分析, 并综合目前国内IPTV业务开展的实际情况, IPTV机顶盒至少需要满足以下功能。

1.1 硬件及外围接口

IPTV机顶盒硬件及外围接口主要包括媒体、外设及网络接口三个部分。在媒体接口方面, 机顶盒应支持CVBS端子、S-VIDEO端子、YPb Pr/YCb Cr分量接口以及两个RCA端子。在外设接口方面, 机顶盒应支持红外接口, 用于接收遥控器以及其他红外设备输入, 考虑到与其他设备的通信, 机顶盒应支持至少两个USB2.0接口。为了实现网络接入, 机顶盒应支持至少一个10/100Base T的RJ45口, 并尽可能支持Wi Fi的接入方式。

1.2 流媒体播放能力

机顶盒应支持H.264MP@L3或以上.mpg (采用MPEG-2TS封装) , 并应考虑对AVS的升级支持。

1.3 业务功能要求

机顶盒应支持浏览类 (B/S) 及客户端类 (C/S) 业务的方式, 以实现IPTV基础业务以及增值业务展现的需要。

2 系统架构设计

IPTV机顶盒系统架构如图1所示, 从下到上主要分为四个层次, 分别为:硬件层、核心层、中间层以及用户界面层。

3 关键技术研究

3.1 数字音视频编解码技术

国际上现有的音视频技术较多, 考虑到国内运营商网络的实际状况, 目前可供选用的编码格式有H.264、VC-1以及AVS。

H.264以及VC-1是国际标准组织制定的标准, 技术较为成熟, 但使用费较高。AVS是中国具备自主知识产权的第二代信源编码标准。该标准包括系统、视频、音频、数字版权管理等四个主要技术标准和一致性测试等支撑标准。AVS编码效率与H.264相当, 而且技术方案简洁, 芯片实现复杂度低, 达到了第二代标准的最高水平。同时, AVS通过简洁的一站式许可政策, 解决了复杂的专利许可问题。此外, 相对H.264仅是一个视频编码标准, AVS则是一套包含系统、视频、音频、媒体版权管理在内的完整标准体系, 可以为数字音视频产业提供更全面的解决方案。

综合各方面情况来看, 目前AVS已经获得了国家相关部门的大力支持, 相信在解决了产业链问题, 并切实得到各运营商大力推动的情况下, 相对于H.264和VC-1, AVS在中国市场将有更加明显的竞争力。

3.2 数字版权技术

目前国内尚没有一个统一的针对消费电子产品的数字版权标准, 但随着技术和市场的不断发展, 数字版权技术在不久的将来必将得到大规模的应用。目前使用最为普遍的数字版权技术是数字水印 (Digital Watermark) , 它采用一定的算法, 在被保护的数字格式的音乐、歌曲、图片或影片中嵌入某些标志性信息 (称为数字水印) 来达到证明版权归属和跟踪侵权行为的目的。而根据IPTV业务以及嵌入式系统的特点, 机顶盒数字版权技术还需要着重考虑易用性、兼容性、颗粒性以及高效性等要素。

3.3 嵌入式系统技术

一般来说, 机顶盒嵌入式系统由嵌入式芯片、嵌入式软件、嵌入式操作系统及嵌入式系统开发工具等四部分组成。嵌入式芯片包括嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式数字信号处理器以及嵌入式片上系统, 随着RISC计算机技术和微电子技术的迅速发展, 嵌入式芯片功能将越来越强, 体积越来越小, 这也是机顶盒技术不断向前发展和演进的源动力。

3.4 浏览器技术

浏览器是WEB业务的平台和门户, 是IPTV几乎所有功能展现的基础或通道, 其重要性自然不言而喻。IPTV机顶盒作为一种嵌入式设备, 因其资源受限, 难以支持一个基于PC平台的完整HTML浏览器, 故必须进行必要的裁剪和移植工作。根据IPTV机顶盒的实际需求, 对于浏览器的选择需要考虑如下几方面的情况:

(1) 高灵活性和高可移植性;

(2) 开放性强, 能够满足多种增值业务的要求;

(3) 技术先进, 能够符合国家、产业标准, 可扩展支持Java Script、CSS、DHTML、JVM以及Macromedia Flash等功能;

(4) 高性能, 且对机顶盒资源要求相对较低;

(5) 具有良好的兼容性;

(6) 具备电视图文显示抗闪烁功能。

4 测试

本项目致力于完成一套可供大规模部署的机顶盒产品, 故对机顶盒的测试需要针对IPTV业务使用流程、系统功能、业务的可管理功能以及系统设备之间接口, 着重考查机顶盒及机顶盒与平台接口, 机顶盒的各项功能和性能指标, 机顶盒与IPTV业务能力系统 (包括EPG业务能力系统、IPTV流媒体能力系统) 之间的接口, 机顶盒与IPTV业务管理系统以及IPTV终端管理系统之间的接口。另外, 测试还应注意考查机顶盒以下几方面的表现。首先, IPTV机顶盒应满足IPTV业务应用功能要求, 包括终端对协议支持的完备性、EPG及用户界面的操作、流媒体支持能力、音频音效、图形显示、业务应用支持能力以及JVM等。

其次, IPTV机顶盒性能测试重点是考查机顶盒的网络适应性和抗时延抖动及拥塞的能力, 机顶盒的优劣也表现在它对于网络环境的适应能力上。在测试过程中, 可以在媒体服务器与机顶盒之间适当加入网络损伤, 当媒体数据通过网络传输到机顶盒播放时, 观察图像变化。业界目前有几家IPTV测试设备制造商采用一种平均判分 (MOS) 运算法则来测量视频质量, MOS基于对视频质量的人类感知, 采用从0到5的判别等级, 这是一种基于人们对视频质量评价的主观测试。当然, 通过仪表量化来测试图像质量也是一种比较好的选择。

另外, 机顶盒编解码能力和图像处理功能也是测试重点。在测试过程中需要采用各种定制码流 (如帧编码, 场编码等) , 在某些情况下, 还需要考虑将其他测试码流与定制码流进行复合以进一步考查机顶盒的处理能力。而在图像处理功能测试中需要关注的参数还有色度/亮度增益和延迟、频率响应、群延迟、K因子、差分增益和差分相位、亮度非线性和噪声等。根据实际部署中经验, 由于系统端内容来源可能各不相同, 其压缩方式以及参数设置均存在较大的差异, 这就要求在测试中应尽可能地去选择更多的实时及非实时编码源内容。同时, 机顶盒对于H.264标准中可选项的支持情况也值得重点关注。

最后, 协议一致性以及互通性能力也是机顶盒测试的重点。在电信IPTV机顶盒的技术要求中, 规定了各接口的通信协议, 对IPTV各个业务的实现过程都有具体要求。这一部分的测试需要重点关注协议、报文、接口API、浏览器对标准HTML/CSS/Java Script的支持、客户端调用安装流程、用户操作流程、管理及日志处理等与互联互通相关的方面。在具体测试中可以采用协议分析仪、W3C测试软件、网络抓包软件以及人工操作共同结合的方式进行。

结语

综上所述, IPTV机顶盒所涉及的关键技术主要包括数字音视频编解码技术、数字版权技术、嵌入式系统技术以及浏览器技术等。只有充分掌握这些关键技术, 才能实现视频、浏览以及其他增值业务和运营商的相关要求, IPTV才能够实现大规模应用。

摘要：IPTV指的是交互式网络电视, 而IPTV机顶盒则是IPTV中一个非常重要的设备, 在一定程度上决定了IPTV的发展。本文对当前IPTV机顶盒系统需求和IPTV机顶盒系统架构进行了分析, 着重研究了IPTV高清机顶盒的关键技术, 并介绍了IPTV机顶盒的测试内容和方法, 有效推动了IPTV的推广。

关键词：IPTV,机顶盒,需求,架构,关键技术

参考文献

[1]沈昕.IPTV机顶盒架构的研究和分析[J].电信网技术, 2008 (12) .

[2]赵庆斌.IPTV系统结构和关键技术[J].通信管理与技术, 2005 (04) .

IPTV机顶盒 篇2

中国电信将通过MPEG4、H.264、VC-1试验选择IPTV技术标准。据称，H.264为中国电信目前选定的“必备”格式，VC-1是“推荐”格式。目前中国电信主要支持的业务有点播、直播、电视节目预订和时移电视。此外中国电信还计划引入3、4家内容提供商和3、4家应用提供商，包括信息服务、游戏、教育等，并于10月完成基于STB/DMA模式增值业务的试验，包括视频通信、信息服务以及游戏。

至于机顶盒，中国电信计划提供系列化的、可商用的机顶盒，并分为简化型、基本型和增强型3个档次，主推支持视频通信或游戏功能的基本型机顶盒。

IPTV机顶盒 篇3

IPTV利用计算机或机顶盒+电视作为接收终端,完成的业务包括电视直播、视频点播、时移电视、网络浏览、信息服务、互动游戏,以及未来可扩充的业务[1]。随着宽带用户的增多,以影视服务为主的宽带流媒体服务成为宽带增值业务中的重要服务。与此同时,人们对高质量高清晰影音服务的需求使得高清发展成为必然趋势。因此,高清与IPTV的结合必将成为当前宽带网络上最具发展潜力、最具盈利前景的热点宽带增值应用之一。

2 IPTV机顶盒总体设计

根据高清IPTV机顶盒所具备的功能,综合考察ST,Broadcom等几大主流IPTV芯片厂商的方案以及目前的市场状况,笔者选择ST公司的STB7100芯片进行设计[2]。该产品是世界上第一个支持H.264/AVC和MPEG-2高清标准的单芯片解决方案,单片集成了高性能多标准的视频解码电路和机顶盒所需的全部功能。STB7100芯片是STB710x系列中性价比很高的一款产品,在一个单片上集成了STB的所有功能和多标准解码电路,可同时解码多个高清视频流,并把合成的视频输出到2个电视机,或以画中画的形式显示到屏幕上。STB7100芯片提供了整套解决方案,嵌入式操作系统可采用Linux,OS21,Win CE中任一种,为上层的软件开发提供了更大的选择余地。

3 IPTV机顶盒硬件结构设计

根据系统要求制定了硬件结构总体框架图,如图1所示,选用专用的机顶盒解码芯片作为主控CPU,并设计CPU的外围电路和必要的功能电路[3]。本地存储器接口模块(Local Memory Interface,LMI)的32位DDR存储器用于系统运行和音视频数据存储;外部存储器接口模块(External Memory Interface,EMI)提供了对各种外设的支持,包括Flash,ROM和网卡等。其中,网口模块用于完成接收及处理IP数据和音视频流功能;音视频输出模块完成音视频信号的输出功能;电源模块负责芯片及整个系统的供电;外部接口完成CPU对各功能模块的信号传输的控制功能。

下面根据系统框图介绍机顶盒的硬件电路设计。

3.1 机顶盒核心处理芯片STB7100

STB7100是一款高性能、单芯片集成的音视频解码的媒体处理器,其主要模块有:

1)处理器核心器件

主频为266 MHz的高性能ST40是器件的CPU核心,属于ST的32 bit RISC系列,采用Super H体系结构,负责控制芯片的其他部分,包括与2个ST231CPU之间的通信。此外,还有2个主频都是400 MHz的ST231CPU用于处理音频和视频。

2)视频解码模块及接口

STB7100支持多种视频解码标准,包括H.264/AVC,MPEG-2双向解码标准。分辨力最高支持1 920×1 080i或1 920×720p。同时,STB7100拥有D1标清输入、RGB/YPb Pr/YC/CVBS模拟的高清和标清输出等多种视频接口,还集成了高带宽数字媒体接口(HDMI)和高清晰内容复制保护接口(HDCP)。

3)音频解码模块及接口

采用1个400 MHz的ST231 CPU作为解码器,兼容所有通用的音频标准。音频流输入可以是I2S格式的PCM数字输入或经过内存的传输子系统内部源输入。输出接口包括S/PDIF串行数字音频输出和24 bit立体声模拟输出。

4)其他外设接口

STB7100提供了丰富的外设接口供选择,包括UART接口、红外接口、Smart Card接口以及1个串行ATA(SATA)硬盘接口和1个USB2.0主控制器端口。

3.2 本地存储器接口模块(LMI)

为满足不同类型视频的要求,必须有足够的内存空间用于存储和解码视音频流。LMI选择64 Mbyte大小的内存用于H.264解码或MEPG-2双向解码,其连接方式如图2所示。

其中,DDR的内部块寻址由BA0和BA1决定,可寻址4个内存块,即一个内存芯片存在4个Bank。A0~A12用于对块内行地址进行寻址,A0~A8用于对块内列地址进行寻址,所以每个芯片的容量为32 Mbyte。由于每个内存芯片的位宽是16位,CPU的数据位宽是32位,为了和CPU保持协同工作,必须传输和CPU总线位宽一致的数据量,所以需要2个内存芯片,以达到32位数据宽度。2个32 Mbyte内存芯片同时工作,用同一个片选信号CS控制,也用相同的BA0和BA1信号来控制Bank的选择。

3.3 外部存储器接口模块(EMI)

EMI是ST芯片用来支持一般用途的外部存储器接口,被分成5个Bank,允许系统支持各种类型的存储器、外部处理器接口和其他设备,通过5个不同的片选信号访问5种不同的设备。系统中提供了FLASH和网卡两种类型的设备。下面分别介绍这两种设备:

1)FLASH是用于存储U-boot引导代码、内核以及文件系统的设备,其首地址默认为系统上电时的起始地址。FLASH采用了ST公司的M58LW064D,它是一个64 Mbyte FLASH存储器,采用0.15μm NOR工艺,使用2.7~3.6 V单电源。存储器被分成可单独擦除的64块,每块1 Mbyte。编程和擦除命令通过接口写进存储器,在实际应用中,通过U-boot下的cp,erase和protect命令对FLASH进行写入、擦除和保护操作;状态存储器提供了各种操作的状态信息;存储器写缓冲区允许处理器以并行方式编程1~16 byte。为了能对其他块进行编程、擦除,正在编程的块可先挂起,然后恢复;块保持功能使被保护的块不能编程和擦除。上电时,所有块均被保护,块保护命令可用于保护或中止保护某些块。当编程、擦除能使Vpen低电平时,则阻止了所有编程和擦除。STS信号可被设置为准备好/忙(RY/BY)两种模式,高电平为准备好,低电平为忙,在这里设置为高电平,始终为准备好状态。

2)在综合考虑功能和价格等各个方面的因素后,采用了DAVICOM公司高性价比的DM9000AE快速以太网控制处理器作为网络接口,其电路原理图如图3所示。其中网络变压器用的是PPT公司的PM34-1006M,本身不支持AUTO MDIX,所以需要将CTp0与CTs1,CTs0与CTp1连起来。

4 IPTV机顶盒软件结构设计

考虑到成本和通用性,机顶盒采用Linux操作系统。嵌入式操作系统负责机顶盒系统的全部软件和硬件资源的分配、调度工作,控制并协调并发活动,能通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。图4表示了系统的软件结构,以Linux操作系统为核心,向下通过各个驱动程序面向硬件系统,调配各种硬件资源,向上可加载与音视频相关的应用程序和完成其他任务的应用程序[4]。

机顶盒可划分为3层结构:操作系统以下主要用于完成对硬件设备的操作,为上层提供支持;API层承上启下,将应用程序翻译成CPU能够识别的指令,去调用硬件设备完成相应的操作;最上层主要实现媒体播放、浏览器以及EPG等应用,由用户直接操作。

图5为Linux网络驱动基本结构,在发送数据时,应用层数据通过dev_queue_xmit()向下层发送数据,dev_queue_xmit()通过网络设备接口hard_start_xmit()函数指针向设备发送数据,将应用层的数据发送给硬件设备;在接受数据时,当网络数据到达设备后产生中断,进入中断处理子程序,然后调用接受函数接受数据,再通过netif_rx()函数发送给上层。编写DM9000AE驱动时,除实现探测、发送接受及中断等函数外,还要与开放的板子相对应,需注意网卡的基地址和中断。由于DM9000AE的地址线和数据线是复用的,所以要根据电路原理图来确定用来读取数据的I/O端口地址线和数据线的关系。

在网络功能实现的基础上,本设计采用NFS协议实现网络挂载文件系统,把boot loader和内核镜像写到FLASH上,这样可把应用程序直接放到PC机的文件系统里,节省了机顶盒的内存空间。目前,硬件电路设计已完成,经过测试,可播放H.264和MPEG-2的高清和标清视频码流,同时可播放MPEG-1,AAC,PCM等格式的音频内容。另外,采用了基于GTK的Dillo浏览器,由于不支持Java Script,Java等附加功能,使得它具有规模小速度快的优点。可以把视频模块、EPG模块等各种功能模块以插件方式与Dillo浏览器一起使用。当需要进行交互服务时,可通过HTTP协议访问EPG服务器,得到EPG相关信息,并在本地进行解析重构出EPG。如果需要点播视频,就通过EPG去视频服务器上得到视频源的URL,然后对URL进行解析,再交给视频功能模块进行解码播放。

5 小结

介绍了IPTV机顶盒硬件电路的基本组成模块,确定了以STB7100为核心的系统解决方案。STB7100具有强大的音视频处理能力,并可通过其丰富的外围接口进行功能芯片的扩展,实现各种需要的功能。笔者虽然已实现了部分功能,但机顶盒设计仍需完善,还需要对智能卡、数字版权管理等扩展功能做更深一步的研究。

摘要：介绍一种基于ST芯片的高清IPTV机顶盒硬件设计方案,给出了软硬件各模块的结构和设计。该方案以STB7100为核心,能够处理H.264/AVC和MPEG-2高清和标清信号,同时支持多种格式输出。

关键词：IPTV,机顶盒,STB7100

参考文献

[1]郑灵翔.嵌入式系统设计与应用开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.

[2]黄欣,陈珊,俞斯乐.基于ST解决方案的HDTV机顶盒软件的设计实现[J].电视技术,2002(7):63-65.

[3]章琳,方志军,王韶军.基于BCM3540的高清晰度数字电视机顶盒的硬件设计[J].中国有线电视,2006(3):247-250.

IPTV机顶盒 篇4

传统的电视视频业务和不断发展的宽带网络交互通信技术相结合,形成了新兴的IPTV业务[1]。上海电信从2005年下半年开始试商用IPTV业务,且在2006年初就已经向上海浦东居民提供IPTV服务,且开展较早,成熟度较高[2]。其中,比较成熟的中兴通讯(ZTE)系统已经在第3期招标中中标,显示了强大的实力[3]。笔者就是基于上海电信ZTE的IPTV中间件系统开发了一款IPTV机顶盒,这里将详细介绍整个系统的设计实现方法。

2 基于ZTE EPG系统的软件框架

本系统采用的是基于博通(Broadcom)公司的BRCM系列专用IPTV处理器。系统基于嵌入式Linux系统,GUI采用DirectFB进行图形的绘制,输入设备采用遥控器进行EPG系统的浏览和信息的输入。其系统的框架如图1所示。

底层的嵌入式Linux系统采用的是Linux2.6内核,其实时处理性能较以前的版本有了很大的提高。该操作系统负责接收系统硬件发送来的数据,包括网络、遥控器输入和音视频信号底层接口。GUI图形处理系统对于机顶盒的图形处理功能进行了封装,这里采用的是DirectFB的GUI图形库。嵌入式浏览器是整个机顶盒图形用户接口实现的部分,对于上海电信ZTE系统的EPG,这里采用的是iPanel浏览器。此外,播放器则是用于接收播放命令,实现音视频信号的播放和控制。同时为了完整地实现用户的交互功能和管理机顶盒系统必要的系统提示,配置管理也是需要的。

3 基于Linux系统的嵌入式浏览器

3.1 嵌入式浏览器的结构

嵌入的iPanel浏览器是由深圳茁壮公司开发的产品,占用资源少,技术上具有体积小、灵活性强和高可移植性的特点;具有特别的电视图文显示抗闪烁功能,支持Unicode、简体、繁体、日文、韩文等多种不同国家语言。在上海电信ZTE系统中,整个EPG系统的运行表现良好。嵌入式iPanel浏览器要在不同的机顶盒上运行必须进行相应的开发。iPanel浏览器的系统框架如图2所示。

iPanel浏览器里最重要的是主任务循环,用来处理各种发生的事件。通过主任务循环可分别处理相应的控件创建、网络处理、主事务处理、访问链接和终止浏览器的任务。所有这些处理工作的完成都要依靠一些与机顶盒有关的底层接口功能调用来实现。机顶盒开发人员的主要工作就是完成各种底层接口功能。

3.2 嵌入式浏览器的底层接口设计

iPanel浏览器的底层功能接口如图3所示。

图3中,输入功能模块包括了遥控器和鼠标这类用户交互工具的输入功能,目前的机顶盒对外的交互主要是依靠遥控器来完成。遥控器的运作主要是依赖平台底层功能的支持,这里采用了基于DirectFB的底层功能来进行遥控器的数据输入。DirectFB是介于硬件、系统软件和应用软件之间进行信息交互的GUI图形系统,同时也封装了底层用户交互的输入功能。图形显示模块主要完成浏览器的图形显示功能,由于DirectFB对底层的绘图软件进行了封装,所以可轻松实现浏览器的图形显示。媒体接口主要是完成和机顶盒相关的声音、网络以及Flash存储的交互功能,这部分功能的实现是通过相应底层功能函数的调用以及一些Linux系统功能来实现。功能扩展部分是实现与机顶盒相关的其他功能,包括媒体播放功能。这部分由于和中间件紧密相关,一般都采用JSE调用方式实现,而不采用iPanel自定义的形式。配置部分用于定义浏览器的相关参数和机顶盒参数,通常浏览器的参数可以在这里实现,而机顶盒参数通常也采用JSE调用方式实现。

3.3 基于浏览器的EPG接口功能设计

上海电信中兴的EPG系统基于一整套的EPG网页来提供用户的视频点播和信息获取。如果要完整、正确地实现系统功能,除了要实现嵌入式浏览器以及指定的各种JSE功能调用,还要实现特定的播放器,即实现如图4所示的2个主要的功能调用模块。

其中,机顶盒功能模块的调用是通过JSE函数接口实现,而其中的流媒体播放功能则是通过媒体调用接口来实现。

上海电信ZTE系统定义了机顶盒必须要实现的功能模块,这些模块是机顶盒系统通过嵌入式浏览器的JSE函数接口执行底层调用来实现,一共分为如下5部分:1)机顶盒参数部分,实现IP地址获取、内存串的设置获取等功能;2)浏览器功能部分,访问指定的URL链接;3)图像处理部分,设定打开、关闭浏览器图形功能;4)JVM部分,设定Java虚拟机的功能调用;5)播放器部分,设定实现播放器的各种功能调用。

机顶盒系统软件部分主要是实现上面的JSE接口和这5种底层系统功能调用。

4 基于ZTE系统的播放器设计

4.1 系统结构设计

由于上海电信ZTE系统采用了专用的IPTV通道,所以只要保证2 Mbit/s的带宽,系统就可以非常流畅地进行播放。这里的码流均采用H.264编码格式,远端采用RTSP交互信令,这需要机顶盒播放部分来实现。上海电信为了加快客户的系统实现速度,提供了这部分的接口,这里采用如图5所示结构来实现基于ZTE播放器的系统结构。

其中,上海电信提供了主要的流媒体控制部分,实现基本的流媒体控制,以获得数据流。随后进行TS流的解复用,从而获得具体的音视频数据流。随后的机顶盒实现相应的视频解码和音频解码,从而回放音视频节目。

4.2 播放功能模块设计

按照上述流媒体播放系统的结构,机顶盒系统软件须主要实现的部分是TS流解复用和音视频解码,这主要通过调用各种相关的接口来实现,如图6所示。

流控客户端是上海电信提供的流控模块部分,负责从网络上获得TS流数据包。机顶盒的软件是在播放控制接口的监督下运作。其中的流控接口负责和流控客户端交互,控制数据流的获得、状态的更改和参数的获取。播放器接口用来控制底层播放器的运行,实现具体的播放暂停和快进快退的动作。其中缓冲接口是二者用来交互控制数据缓冲区的接口。有两种方法,一种是流控客户数据端主动地写入缓冲区,另外一种是被动地等待播放器要求数据。这里采用的是前一种方法。

4.3 播放器的调用

在上海电信的EPG系统里有3种播放模式:第一种是直播模式,即直接进入频道中进行播放;第二种是点播模式,类似在回放中和在点播节目中播放的方法;第三种是时移模式,具体的操作就是在直播中通过暂停键和后退键或定位键即时地观看以前的节目。不管采用何种播放方法,这里EPG提供了一些统一的JSE调用来实现具体的播放器功能控制,即暂停播放功能、恢复播放功能、停止播放功能、定位播放功能(在指定的时间点播放)、设定播放速度、获得播放速度。而启动播放是在进入播放状态时由浏览器直接启动的。

5 基于ZTE系统的提示和系统配置

要使机顶盒可以在上海电信EPG系统里正常运作且使用户有良好的客户体验,必须要在用户的提示和系统配置上给予良好的界面。例如在系统正在访问网络时,在屏幕上提示一个旋转的圈来提示;在解码过程时,提示“正在缓冲数据请稍后”等,这些将通过系统的OSD功能实现。对于系统配置,则设计了一整套的本地配置页面,各种设置均通过调用已经实现的JSE功能来实现。

6 系统功能表现

该机顶盒系统的主要工作是嵌入式浏览器、相关模块以及播放器模块的集成。表1是该系统的测试项目。可以看出系统的启动时间还有些过长,需要进一步优化,启动播放时间保持在2 s以内,启动JVM游戏时间略长的主要原因是需要从网上下载游戏模块。

7 小结

上海电信ZTE系统是国内商业应用较早的系统,系统运行的效果比较好,已经有大规模的用户。笔者实现的机顶盒系统完整地实现了上海电信ZTE系统的功能,系统已基本达到了实用要求,对其他IPTV机顶盒用户开发类似产品具有借鉴意义。

摘要：采用了博通公司的IPTV专用芯片,结合嵌入式Linex系统。整体设计主要包含嵌入式浏览器的移植、中间件软件集成和播放器系统的设计,整体设计工作良好,基本上达到实用的目的,对于开发类似的产品有极大的促进作用。

关键词：上海电信,机顶盒,软件系统

参考文献

[1]杨炳丰.上海电信IPTV业务的发展及思考[J].电信技术,2008(6):13-15.

[2]《电视技术》编辑部.IPTV将在上海浦东商用[J].电视技术,2006(1):9.

IPTV机顶盒 篇5

关键词：IPTV机顶盒,用户统计分析系统,开发,应用

1 引言

依托于国家三网融合的大力推进, 新媒体领域绽放了前所未有的发展机遇。目前, 中国气象频道IPTV已覆盖国内10余省区直辖市, 用户达到200余万。精确的用户行为分析既可以作为我们向用户提供更好、更符合用户喜好的气象服务的参考依据, 又可以为IPTV广告经营提供精准的用户收视分析, 从而使得广告投放更科学、更灵活。

IPTV是以互联网网站为原型建立的, 但又不同于传统的互联网网站, 它是基于相对封闭的本地局域网, 通过机顶盒让用户访问特定的网站。目前网上可以使用的统计分析软件虽然众多, 但都是基于IP实现的统计, 对于IPTV这种通过ADSL接入, 用户IP不固定的业务, 不能精确分析出用户真正的访问情况。而IPTV用户的机顶盒账号都是预先设定的, 不可更

改, 那么基于机顶盒ID的访问统计分析系统就能够给我们提供精确的用户访问情况。

自行开发IPTV用户统计分析系统有几个优势:

首先, 公司内部的日志数据是公司网站访问的第一手数据, 同时也是公司的机密数据, 对于这些数据进行分析, 可以从自身的角度开发最实用的功能对IPTV流量进行分析, 这是其它分析软件无法做到的。其次, 公司的日志数据可以方便的同公司内容的数据库数据相关联, 进行定制查询统计, 从而没有权限问题, 这也是独到之处。

2 总体方案设计

2.1 系统架构

数据层:用户实现与数据库的交互, 从数据库获取数据或保存数据到数据库。数据层将业务层与特定数据存储解决方案的细节隔离开来, 目的在于:

业务层:实现应用于程序的业务功能。业务层承上启下, 用于对上下交互的数据进行逻辑处理, 实现业务目标。

表示层:提供应用程序的用户界面 (UI) , 通过浏览器展现。它主要实现和用户的交互, 返回用户请求的数据结果的展现, 而具体的数据处理则交给业务层和数据层去处理。

负责接收用户输入并对输入数据做初步处理 (如:验证输入是否符合要求)

负责向用户输出页面内容, 包括对输出内容的显示与隐藏效果的控制等等。

业务实体层:业务实体是数据容器, 一般用于映射数据库

的数据表和视图, 用以映射数据库的数据表或视图, 用以描述业务中客观存在着的对象。

2.2 系统功能设计

2.2.1 系统功能需求

如上图所示, 本系统实现的功能有:

(1) 实现原始日志文件的自动采集、汇总, 信息抓取准确 (2) 实现基本的日志管理功能:查询、增加、删除、修改 (3) 实现基本的日志统计功能:可按时间段、IP、机顶盒ID等单一条件计算出统计值

(4) 实现基于栏目整体、栏目分页、单条资讯及专题的独立统计功能

(5) 实现可视化展示。查询统计结果可通过折线图、柱状图、趋势图以及

EXCEL表格等可视化方式来展示 (6) 实现查询结果的打印功能 (7) 程序可运行

2.2.2 用户访问分析

根据系统抓取的日志数据, 我们主要对用户的以下行为进行分析统计:

·IPTV用户的精确数量总数 (点击量PV/访问量UV) ·气象频道应用的日访客数量

·访问量最多的栏目及分页面统计

·访客在网站的平均停留时间和回访的频率·平均页面的访问深度

·新增的用户数量统计 (日/月/年) ·专题的访问量数据

2.3 系统创新点分析

2.3.1 几种日志分析方法评估

2.3.1. 1 页面标签技术

优点:能记录“客户端”交互, 相对准确的访客 (visitor) 记录, 更好的实时性, 不再存在的数据存储和传输问题。

缺点:由于IPTV机顶盒的嵌入式浏览器无法支持大部分javascript, 无法采用。

2.3.1. 2 基于服务器日志分析

优点:完全掌控, 不依赖第三方, 终端无关, 不怕防火墙。

缺点:不精确的访问者记录, 较弱的实时性, 海量的数据存储, 日志文件获取繁琐。

2.3.1. 3 第三方商业日志分析软件

优点:技术成熟, 统计分析功能完善。缺点:价格昂贵。

2.3.1. 4 自行定制开发

优点:可根据应用的特点自行定制日志统计分析功能, 统计结果相对精确

缺点:在功能上无法与第三方商业日志分析系统媲美, 需要人力、时间进行开发。

2.3.2 创新点

◆设计架构上, 统计系统与被分析的IPTV内容系统分离, 降低耦合度, 同时接入方便。

◆对分析结果大量采用图形化的展示方式, 并可实现多文档格式导出。

◆智能化的分析方式, 对用户行为进行详细的多方位全角度分析, 为产品策划、广告营销提供前瞻指导。

◆基于应用级的自定义日志采集方法, 可获得更精确的结果。

2.3.3 访问日志采集方案

用户通过机顶盒发起浏览请求, EPG平台接受用户请求, 将用户唯一的机顶盒ID或用户终端的IP地址作为参数传送至IPTV服务器。日志采集系统解析用户机顶盒ID或用户终端IP地址, 并同用户的会话 (session) ID, 访问时间, 访问页面, 机顶盒类型, 来源页面等信息实时记录至本地的Mysql文件数据库中。需记录访问日志的页面只需嵌入统一的日志采集标签并辅以相应的参数即可。在本地建立一个大容量的NAS存储服务器, 每日通过ftp自动将部署于各地的iptv服务器的用户访问日志数据库同步与本地, 以备日后分析使用。前段统计采用Jfreechart实现多种类型图表的展示, 数据展示控件使用开源控件e Xtreme Components实现, 可对统计结果进行动态排序, 多条件组合的过滤, 以便对统计结果进行进一步的分析过滤。同时前段统计页面支持将统计结果输出为EXCEL或csv格式的文件。

3 局限性与展望

3.1 局限性

◆由于目前全国各省IPTV的EPG平台不统一, 部署环境复杂多样, 目前我们采用的日志采集方式要求在IPTV业务服务器部署本地Mysql数据库, 有些运营商的服务器环境无法达到要求, 暂无法部署日志采集程序。

◆目前, 前端统计页面直接读取远程的Mysql数据库, 统计相应结果。由于采集数据量较大, 导致查询速度不是很理想。

◆由于运营商EPG平台无法提供访问用户的机顶盒ID, 因此无法实现最精确的独立用户统计。

3.2 展望

IPTV机顶盒 篇6

IPTV (Internet Protocol Television) 即交互式网络电视, 是一种利用宽带网络作为基础设施, 集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体, 通过IP协议向用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。视频点播作为IPTV的核心业务, 其实质是实现流媒体的播放, 这样一来, 流媒体播放机顶盒的功能和性能对于IPTV有着很大的影响。目前已经有一些适合商用的流媒体服务器, 但是对基于IPTV机顶盒的流媒体终端还没有一个统一的解决方案, 因此对基于IPTV机顶盒的视频点播终端的研究显得很有意义。

1 IPTV机顶盒的总体设计

本文研究的视频点播系统采用C/S模型, 是实现一台服务器为多个客户端提供视频服务的多用户系统。系统结构如图1所示:

在该系统中, 客户端为用户提供观看视频点播节目的接口。首先, 客户端登录服务器, 获取EPG节目单, 得到感兴趣视频文件的URL, 机顶盒与相应的流媒体服务器建立连接, 发送点播请求。流媒体服务器根据点播的请求情况, 创建相应的服务线程, 而后从机顶盒返回SDP描述, 传送相应节目的流数据。客户端将接收到的流数据进行解复用、音视频解码后通过电视机显示输出。同时, 将用户的控制命令发送给服务器, 并周期性的向服务器发送RTCP报文反馈信道质量信息。在节目播放过程中, 用户可以根据自己的需要向流媒体服务器发送节目控制请求。如图2所示:

由图2可以看出, 整个终端主要分为数据接收, 媒体播放和显示输出三大部分。从功能上分别概括为流媒体数据接收模块, 音视频解码播放模块和人机交互模块。

其中, 流媒体数据接收模块, 主要是登陆服务器, 接收并处理来自网络的流媒体数据。本论文研究系统中为MPEG-2 TS流, 并将其放入环形缓冲区中, 实现客户端与服务器的交互。音视频解码播放模块, 通过STB810开发板用硬件实现对MPEG-2 TS传输流的解复用, 分解出视频基本流和音频基本流, 并送往解码模块, 调用Direct FB的解码器接口, 完成对音视频流的解码, 从而实现对媒体播放的处理和控制。

人机交互模块, 涉及输入设备和图像的显示输出, 并且由于嵌入式平台下面没有集成类似MFC (Microsoft Foundation Classes) 的基础类库和完善的消息响应机制, 本论文将借助于Direct FB实现了一套自己的事件响应、处理机制。同时使用封装好的Direct FB API接口直接将图形图像数据解码并显示。

2 机顶盒的软件架构

IPTV机顶盒作为客户端, 除了需要具有良好的硬件平台外, 还需要拥有软件系统才能够实现IPTV业务功能。相应的, STB810和大多数的机顶盒软件一样采用分层结构, 分为内核层、中间解释层和应用层三个层次:内核层:包括机顶盒终端硬件和Linux内核。而对于机顶盒终端硬件这一部分主要是指机顶盒硬件中的流媒体处理引擎与流媒体解码芯片。Linux内核 (版本2.6.21) 是指嵌入式Linux操作系统, 用以控制硬件。中间解释层:重新搭建整个软件平台的开源软件的工具包。包括一个用于音视频直播/点播使用的视频传输协议栈, 用于驱动流媒体解码芯片的驱动程序和外接存储设备以及摄像头的驱动程序, 用于绘制界面、将解码后的数据显示并输出到电视上的Direct FB库。

软件基础构架如图3所示:

DVB API采用的是Linux DVB API version3, 主要用到其中的Linux DVB Demux Device API, 用于解复用TS流。

ALSA为Advanced Linux Sound Architecture, 先进Linux声音架构, 是Linux平台上的用途广泛的音频API, 用于音频流混频。

Direct FB是专为嵌入式开发的轻量级图形界面库。

3 模块设计

3.1 数据接收模块

主要根据RTSP/RTP协议设计视频流的接收。详细设计中引用了Live555开源类库, 原因是因为LIVE555开源库可用于流式化, 接收和处理MPEG2、H.263+、JPEG的视频和其他一些音频格式, 同时也很容易扩展支持其他音视频格式, 因此采用该库用来构建基本的RTSP终端。下面简单的介绍一下流媒体客户端运用到的LIVE555中各类的作用:

Media Session:对session做总体控制, 例如得到session的起始结束时间, session播放的scale以及Seek等。另外, 使用RTSPClient传来的SDP信息初始化整个mediasession。

RTSPClient类:实现与RTSP服务器的交互, 向RTSP服务器发送各种请求消息, 接收并解析RTSP服务器返回的消息。

RTPSource类:实现从服务器读取RTP数据包, 解析数据包的功能。本身只提供了少量实现, 主要使用子类Multi Framed RTPSource实现具体的取包操作。

Multi Framed RTPSource类:获取服务器传过来的Frame, 与读取RTP包密切相关。

RTPInterface类:实现RTP数据包的发送/接收的功能接口。

Media Sink类:数据接收的终点是Sink类, Media Sink是所有Sink类的基类。Sink类实现对数据的处理是通过实现纯虚函数continue Playing () , 通常情况下continue Playing调用f Sourc e->get Next Frame来为Source设置数据缓冲区, 处理数据的回调函数等。

3.2 环形缓冲区

原有的数据接收模块设计并没有充分考虑网络传输时的时延抖动问题, 对于数据接收的缓冲区设计也只是一个简单的写入读取操作。如图4所示:

每个item的长度为BUFFER_PLAY_THRESHOLD bytes, 即一次写入或从缓冲区读取数据的比特数, 这里将其用item代替。从图4可以看出, 整个缓冲区的长度只有单个数据包的大小, 对数据包的写入和读取都是通过调用首指针来进行操作, 整个流程就重复着在同一个起始地址进行数据包读写。当网络传输发生时延时, 数据包无法实时写入缓冲区, 而读操作仍然调用首指针从起始位置读取数据包, 但实质上读取的还是上一个数据包, 从而导致了客户端无法获得实时数据, 在视频点播时就会出现画面定格或解码出错等非正常现象。

基于以上原因, 提出对缓冲区的改进, 采用环形缓冲区存储数据过滤时延抖动。首先将从流媒体服务器端发送来的数据包 (MPEG-2 TS流) , 存储到环形缓冲区中, 当积累到一定的量时再将数据传给解复用设备, 由PNX8550媒体处理引擎能够对TS流进行解复用, 平稳地送往Direct FB解码器解码, 从而解决了视频包抖动的问题。

缓冲区一般是在RAM中开辟的一段空间。而RAM是一种随机存储设备, 不具有数据读写循环的特性, 只是人工制定了一种读写规范, 使得数据的读写好像是使用一段环形存储器, 可以不断循环读写以实现数据的正确缓冲, 这就是环形缓冲区技术。

环形缓冲区是一个先进先出的循环缓冲区, 可以向通信程序提供对缓冲区的互斥访问, 比普通缓冲要节省内存, 时实性比较高。因为它不用等待缓冲区写满, 只要有数据就可以读, 只要有空间就可以写。环形数据缓冲区通常有两个指针:写指针 (write Ptr) 和读指针 (read Ptr) 。写指针指向环形缓冲区中可写的缓冲区, 读指针指向环形缓冲区中可读的数据。所有写入缓冲区的数据, 都通过写指针完成, 所有读出缓冲区的数据都通过读指针完成。无论是写指针还是读指针都不得顺时针超越另一指针, 当读指针赶上写指针表示缓冲区已空, 当写指针赶上读指针表示缓冲区已满。环型数据缓冲如图5所示。从物理结构看, 环形缓冲区就是普通的一段连续的内存, 只是通过控制指针, 从逻辑上使得其首尾相连, 成环形状。

3.3 音视频编解码播放模块

一般MPEG-2 TS流解码流程如图6所示:

4 结束语

本文给出了一种良好的嵌入式机顶盒设计。该设计对终端流媒体数据接收模块中的缓冲区进行了深入的分析, 提出采用环形缓冲区技术的改进方案, 来解决网络传输中存在的时延抖动问题, 有效地提高了视频播放的质量。

参考文献

[1]季伟, 葛振斌, 何青, 等.IPTV关键技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2007.

[2]许永明, 谢质文, 欧阳春.IPTV技术与应用实践[M].北京:电子工业出版社, 2006.

[3]胡泽, 赵新梅.流媒体技术与应用[M].北京:中国广播电视出版社, 2006.

[4]卢官明, 宗昉.IPTV技术及应用[M].北京:人民邮电出版社, 2007.

[5]陈彬.视频点播系统客户端设计及H.264差错隐藏的研究[D].北京:北京邮电大学, 2008.

IPTV机顶盒 篇7

在三网融合、宽带提速及“宽带中国”等各种新政策下, IPTV近两年来得以较快地发展, 预计今年年底将会达到2000万用户。伴随着新技术的出现, 智能化成为其新的发展方向。中国电信首次对智能IPTV机顶盒进行集采, 有利于推动产业向“智能化终端+OTT”方向演进。

今年7月底, 中国电信正式开启2012年IPTV终端设备集采的工作, 此次是中国电信第四次启动IPTV终端设备的集采, 前三次集采分别在2008年和2009年和2011年时进行。

在2010年国务院公布三网融合试点城市之前, IPTV艰难前行, 随着政策的不断出台, 开始快速发展。并且, 随着近两年来政策的解禁和国家宽带政策的推进, 显现出更大的发展空间, 据易观国际分析师黄萌介绍, 今年光纤用户增量为1800万户, 同时第二批三网融合试点城市覆盖2亿人口, IPTV发展进入快车道。

此外, 从推广范围、推广力度等方面来看, 在广电系之外, 中国电信无疑是中国IPTV主要推动者, 经过多年运营IPTV, 已具有庞大的用户基础和广泛的营销渠道, 在IPTV市场占有率最大, 具有较强的号召力。

今年2月份, 上海电信研究院发布了IPTV3.0规范, 众多厂商参与测试, 此次集采也首次开启对智能机顶盒的集采, 意在推动IPTV朝向智能化方向演进。

第四次集采主打新技术

中国电信首次集采是于2008年, 启动了基于IPTV2.0平台近60万的终端集采, 这是中国电信第一次采用统一招标的方式大规模发展IPTV用户, 标志着电信在IPTV上规模化发展的启动。

2009年8月, 中国电信再度进行了IPTV标清终端的集中采购招标, 而且终端集采均价在338元左右, 相比2008年的497元的均价下调幅度超过30%。

可见, 历年集采中, 规模扩大的同时, 终端价格成降价趋势。尤其在2011年, 中国电信IPTV集采价格出现低价潮, 标清机顶盒平均价格降至208.4元, 高清机顶盒平均价格356元, 由于集采数量多, 过低的价格挤压对终端厂商利润空间从而减少其在设备改进和技术进步上的投入, 降低积极性。

电信以低成本集采发展用户, 业界认为今年仍然是厂商价格的比拼, 但三网融合专家吴纯勇介绍, 通过调研发现标清机顶盒成本已与有线机顶盒价格相当。参与集采的机顶盒厂商华为也指出, 目前机顶盒成本已在合理价格区间内, 不会再出现去年的降价潮。

同时, 从中国电信集采的规则和实际执行的结果来看, 不存在形成产业垄断的可能性。运营商会结合最终客户的使用要求, 不断刷新规范, 推动厂商在技术上进步。并且, 此次中国电信开启智能IPTV机顶盒的集采, 另一方面也促进技术的进步和产业良性发展, 为智能终端厂商提供进入机会。在IPTV规模化发展之后, 发展新的技术、提供新的服务从而提升产业价值, 成为IPTV产业链发展的下一个挑战。

顺势而为

中国电信推动IPTV智能化发展可谓是顺应技术发展趋势, 由于目前OTT TV正在兴起, 互联网电视运营商在OTT TV业务上都处于同一起跑线上, 面对OTT的挑战, 易视腾CEO侯立民认为, 产业发展必然要经历不同的阶段, 向“智能化终端+OTT”方向演进成为运营商的选择。

视频产业链各方都在布局OTT业务。视频网站 (如乐视网、PPTV) 推出自己的OTT机顶盒;内容集成运营商 (百视通) 也推出自己的OTT机顶盒;电信运营商也已经宣布布局OTT业务。格兰研究分析师林表示, 对于电信运营商来讲, IPTV只是其布局视频业务、打造智能管道、避免被“管道化”的举措之一。局限于带宽、商业模式等原因, OTT发展起来还有3、4年的时间, IPTV需要趁OTT还没有全面铺开的时候, 加快自己的发展脚步, 迅速积累起用户基础, 在大视频格局下占据一席之地。

记者从上海电信获悉, 目前智能机顶盒相关测试还在进行中, 投放地区不确定。不过, 黄萌认为, 此次集采后, 此前IPTV覆盖比较好的江浙地区对IPTV的迭代需求低, 可能会投放到这些地区以外, 如两广和福建地区, 甚至也可能涉及非试点地区。并且今年6月份广电总局下发了规范IPTV播控平台的43号文件, 确立了IPTV的中央-地方二级播控体制, 随着政策的解禁, 广电业内专家尤文奎表示, 可以说IPTV在全国发展都将符合政策的规定。