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IPTV，是利用宽带网的基础设施，以家用电视机或计算机作为主要终端设备，通过IP协议向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式数字媒体服务的新技术。但在业界，一如家电和IT业者的各为其主，由于商业阵营利益的不同，运营商对IPTV的根本定义也有着“选择性”的理解：在电信领域，IPTV被理解为宽带增值业务，只是这时IP所承载的宽带业务是TV节目罢了(TV over IP)，所强调的是IP承载，IP才是主角；但在广电领域则普遍认为──TV才是主体，IPTV业务什么都可以做，可以语音、数据、视频等所有多媒体业务。
且不论以何者为依归，IPTV都涉及了视频编解码、网络分发和终端接入等核心技术，而IP机顶盒则是这一切的中心！它是视频解码终端，相当于一台自带嵌入式操作系统的计算机；一手通过DSL或以太网方式接入网络，一手将通过网络传输过来的流媒信息转换成模拟信号输出，具备计算机的数据交换等基本功能，可以采用遥控器或PC直接操作。
IPTV未熟，VoIP应用先声夺人
相对于IPTV的视频应用，基于IP的语音应用的巨轮似乎更为如火如荼地滚动着，VoIP市场转瞬间已飞快攀升。最初，网络电话是以软件的形式呈现，且仅限于PC to PC间的通话；但随着宽带普及与相关网络技术的演进，网络电话也跨出纯IT领域，发展出IP to PSTN、PSTN to IP、PSTN to PSTN及IP to IP等各种型式。他们都拥有一个共同点，就是──“以IP网络为传输媒介，且格外讲求QoS”(关于VoIP的QoS议题，COMPOTECH在本期“基础设计”栏目所收录的《为VoIP解决方案实现最佳音质》一文，有更为详尽的探讨)。
如此一来，电信业长久以PSTN电路交换网网络为传输媒介的惯例及独占性，也逐渐被打破。其实说穿了，不论是IPTV还是日渐成熟的VoIP，这些日新月异的Triple-play应用，本身就是一波鼓动跨产业合作或倾轧的大潮。原本看似关连不大的通信、电脑和消费终端，自此开始了一连串的融合，与侵吞。于是，“机顶盒”这个曾经一路见证模拟到数字化过程的CPE产品，也不得不面临角色升级的局面。
与传统的数字机顶盒相比，IP机顶盒实现了视频、语音、数据三者的融合，其系统架构兼具原来数据转换的基本功能──由调频器和视频解码器组成，用来处理数字符串流信息；以及经过CA认证的服务内容──由加密系统组成，让服务商对用户使用状况具有控制能力。此外，有些机顶盒的设计者会依个别需求，再加入TCP/IP堆栈协议或存储区块等PC子系统模块，用以和IT设备连接协作。
以VoIP应用为例，其语音信号转换过程大致可分为几个阶段：1.将发话端的模拟语音信号进行编码(目前主要采用ITU-T G.711语音编码标准来转换)；2.将语音封包加以压缩，同时添加地址及控制信息；3.根据前述信息将IP封包传输到目的地；4.将IP封包解码还原，再转回人类听觉所能接受的模拟音频信号。这当中，负责将语音信号转换成IP封包的IP机顶盒，以及在交换过程进行相关信道控制，以提供加值应用的网关器，分别有着举足轻重的地位。然而，在媒体汇流势不可挡的驱动下，这两者开始走向“双剑合壁”之路，所谓机顶盒或网关器的定义也不再那么泾渭分明。
IP机顶盒化身“网关器”
VoIP业务与ADSL2+的如日中天，吸引了原本就对xDSL技术业有专精的英飞凌，把VoIP的应用扩展至超级便携式和无线转接器以及网关产品上，针对住家及小型办公室/住商环境的中小型VoIP网关器，推出集成了Codec和模拟电话接口的VoIP引擎──VINETIC-Plus芯片，可让任何模拟电话通过任何宽带互联网进行VoIP通话。除了VoIP功能处理器之外，VINETIC-Plus芯片还整合了一个完整的订户线路接口(SLIC)功能，因此不需加上目前采用一般芯片的设计中所需的单独模拟接口电路或Codec。该产品也可作为或便携式无线AP之用。
与此同时，为提高宽带网关的效能，英飞凌特别面向CPE推出突破性家用网关单芯片DANUBE (ADSL2+ IAD)──整合式接取装置(integrated access device)和家用网关器(Home gateway)应用解决方案，整合宽带ADSL2+以及聚合式宽带加值服务。DANUBE芯片包括一个ADSL2/2+ 收发器(transceiver)、32-bit MIPS处理器、VoIP协同处理器、两个整合式Codec，以及独特的整合式封包引擎，其非平行式运算处理能力、硬件加速器、以及整合式VoIP电话电路，能支持包括IPTV在内的各种先进媒体服务所需、24 Mbps的ADSL2+数据传输率。
在完整的参考设计中，DANUBE芯片包括软件套装组合，可支持各项VoIP功能，例如：三方会议、发话方ID显示(caller ID)，以及高质量语音所需的回音消除等功能；其多重扩充接口可让厂商在IAD设计中加上WLAN、蓝牙、Ethernet交换器、DECT、ISDN及视频codec等其它功能，以强化IAD系统。DANUBE芯片亦支持远程管理功能、提高数据传输率的双线机制(bonding mechanisms)、固网及移动网的聚合等下一代网络功能。
奠基于数字通信网络的长期经验，以及丰富的xDSL组合应用和语音处理IC架构，DANUBE整合了英飞凌早先在市场验证过的ADSL2+技术，加上VINETIC VoIP产品的卓越语音质量，提供了一个完备的解决方案，能够满足对各种ADSL2+和VoIP应用爆发性的需求。DANUBE具备开放式架构和强大的处理能力，让厂商可以很容易的以特性升级的方式做出产品区隔，大幅降低投资风险。
平台化：STB/RG有志一同的发展方向
在几种网络接入技术中，DSL目前仍是全球宽带数据服务市场的主流，约占70%的份额，到2008年全球DSL用户估计将近有2亿的规模。在此基础上，不少运营商为强化竞争优势并开拓新财源，陆续开始提供VoIP服务，而视频更被普遍认为是推动DSL市场发展的下一个商机所在；因此，DSL机顶盒越发有向“小区网关”发展之势。
小区网关(Residential Gateway, RG)意指：具备宽带调制解调器功能、局域网络聚集和IP管理能力的整合型终端设备。它不仅是互联网和家用网络之间的物理接口，更是通往数字家庭之路的核心设备；能协助服务提供者了解使用者的家庭网络结构，并提供适时适所的QoS，以便和家庭用户建立预应式(proactive)的关系。事实上，小区网关早已存在当前的数字家庭中，例如：负责多媒体信号转换的机顶盒和有VoIP语音功能的DSL调制解调器，都是最典型的代表。
目前主流网关器产品是整合路由器与低埠数交换器（家庭用），从功能别观之，可分为两大类：
● DSL网关：提供了数据和视频解决方案，往往也包括向终端客户提供利用单播技术的VOD功能，以及利用组播技术的广播视频。为求解决方案的完整性，除了ADSL以外，有些厂商会特别强调“可配置”功能，可在ATM上的IP或千兆以太网环境中操作。
● 线缆网关：为用户提供集成“一体化”解决方案，用于宽带接入、无线LAN连接和一些高级服务，如：防火墙、内容管理、网络地址转换(NAT)和家庭互联网设备的服务质量控制。这些网关还使得有线电视运营商可以远程解决家庭用户独特的配置和设备问题，从而减少上门服务次数和设备退货次数，并且可以提高客户满意度和回头率。将来，网关将提供更多功能，例如：针对家庭电视和个人电脑的数字视频流以及WLAN语音。
在对新兴市场要求不是很清楚的情况下，现在几乎所有设计都会有志一同地强调一个特性，那就是──平台化。RG可视为是局端串流的掌门人，Digital Tuner、Decoder、Software和Middleware为其核心组成元素。随着Triple-play的呼声日隆，未来的RG还需要更多媒体汇流服务的整合及保全能力。
新一代RG将是集通信与娱乐于一体的多媒体设备，除了需支持原有的DSL/DOCSIS服务宽带接口外，其处理器还必须能支持家庭通信与娱乐传输，且具备丰富的外设组合，朝开放式/可扩展平台发展。DSP平台优点在于可以进行软件升级，灵活性比较高；但同时也有着价格比较高、开发周期长的缺点。因此在实际应用过程中，善用软件开发过程是很重要的，许多业者纷纷表示，今天有90%以上的工作量是在于软件开发，设计的工作也主要在软件上。
德州仪器：基于专用高性能DSP，UR8
新架构为STB/RG开创新纪元
德州仪器(TI)在STB升级的过程中，算是走得较快的厂商，已能在STB芯片的基础上拥有完整的RG产品线。在线缆调制解调器以3种硬件的实施方式(TNETC630、TNETC622和TNETC621)提供全面的网关功能，从而在满足上市时间和成本要求方面为开发商提供了高度的灵活性。其小区网关技术符合DOCSIS 1.0/1.1/2.0标准，并已通过CableHome 1.1认证，为开发商提供了定制RG应用与用户界面的灵活性，能够充分满足运营商的特定要求。
在DSL网关上，TI的AR7 DSL机顶盒开发板解决方案赋予OEM最先进、可编程和可升级的解决方案以快速构建DSL机顶盒解决方案，同时支持服务供应商向其客户提供增值的视频服务。AR7机顶盒使用TI第7代ADSL解决方案──AR7，以及基于TI TMS320C64x DSP核心的高性能数字媒体处理器──DM642。而UR8结构则是构成TI下一代小区网关解决方案系列的基础，它采用开放式平台，提供杰出的语音功能、先进的多媒体处理技术并支持所有DSL标准。
AR7系列标注“W”的，表支持Wireless功能。AR7W已获得Wi-Fi认证，可支持所有的DSL标准，包括ADSL2和ADSL2+，将采用的ADSL网桥/路由器与802.11b/g直接集成在主板上。其参考设计包括相关原理图、光绘文件、板面布局、配置实用程序、驱动程序以及基于Linux的网络支持包路由器堆栈。AR7W参考设计采用小型PCI接口，适合于希望包含独立WLAN模块的制造商。
AR7系列标注“V”的，表支持VoIP功能。AR7VW是一种基于TI经市场验证的AR7 DSL平台和TNETW1230 802.11b/g WLAN MAC/基带处理器的完整的语音网关设计，它具有支持G.711 (Annex 1,2)、G.729AB和G.723.1A的2 LBRC和1 PCM通道。通过沿用用于VoIP的Telogy Software，需要增加语音功能的设计人员可以依赖AR7VW所具有的服务质量和特性全面的语音通信能力。
TI迄今已向市场提供超过3,000万片AR7与1亿个DSL端口，在此良好基础上，去年底，TI再度锁定Triple-play宣布新一代小区网关解决方案架构，持续进军高级多媒体处理器市场，往VoIP的高性能DSP子系统、可编程DSL PHY(Uni-DSL)、丰富的标准接口和规范定义的API而努力。对于开发宽带通信解决方案的OEM厂商而言，TI基于信号处理的先进硅芯片与软件平台为快速部署用于线缆调制解调器、数字用户线路(xDSL)调制解调器、集成接入器件(IAD)、VoIP网关、电信级基础设施及家庭与办公无线联网的新一代产品，可为他们提供更好性能、更低功耗与系统级集成。
作为全系列小区网关解决方案基础的UR8架构将采用开放式平台，能实现所有DSL标准的一流语音功能和高级多媒体处理能力。UR8架构由众多元件构成，包括高级多媒体处理器、可编程DSL PHY、基于高性能DSP的语音子系统以及丰富系列的标准接口。规范定义的API能够在所有DSL平台上最大程度地实现软件与硬件的重复使用性，因而可显著加快产品的上市进程。该款通用平台进一步推进了TI实现Uni-DSL标准的目标，使运营商能够以低成本方式部署所有ADSL与VDSL标准的各种高带宽服务。此外，制造商还可充分利用TI广泛的第三方网络来进一步推出差异化的产品。
基于专用的高性能DSP基础之上，UR8架构进一步推进了TI在家庭中实现固定移动技术整合(FMC)的目标，可实现出色的语音功能，并能支持多达4个通道的有线或无线语音。此外，可编程的语音子系统使制造商还能够充分利用TI广泛的语音编解码器库和VoIP软件Telogy Software，其中包含宽带编解码器、有线与无线编解码器，以及诸如传真和调制解调器中继、数据包丢失最小化和降噪算法等高级特性。UR8架构还集成了多媒体处理器，以便为在整个家庭中支持HDTV和其他高级视频服务及语音和数据提供更高的处理能力。
飞利浦：以DMA实现无线家庭连网
对多媒体汇流业务关注良多的飞利浦半导体，其大中国区机顶盒/家庭多媒体市场总监郭昌宏在接受我刊的专访时表示，三网最终肯定实现合一，因为这在技术上早已不成问题，关键在于政策。目前苦于相应的标准还没有制定，也还没有完整的应用；Triple-play市场可谓万事皆备，只缺东风。另从技术角度来看，郭昌宏认为VoIP、IP-Phone、Video-IP都会是主流，而不是如今各管一块的做法，它们在流媒体格式上会形成所谓“主流格式”及统一的规范。
这当中很重要的一点是：机顶盒或者机顶盒相关的设备将会变成门户！这主要表现在DMA(直接存储器存取)的一些产品，通常会以无线的方式实现家庭互联。DMA是一种快速传送数据的机制，其重要性在于：利用它进行数据存取时不需要CPU进行干预，可提高系统执行应用程序的效率。飞利浦的DMA200解决方案，即是通过wireless来实现网络连接和电视连接。只要将宽带直接和DMA连接，DMA即可通过wireless将信号传输到相关的设备上去。
郭昌宏并指出，为减少DSP的工作负荷，目前的普遍做法是把DSP的处理速度提高，而不是通过外围套片来达此目的。另外一个途径就是：使用软件来处理那些新的功能。飞利浦的TriMedia中通过Core processor来减少Core DSP的工作负荷，使得DSP能够以较低的速度来实现较强的功能。现在的DSP都会支持USB2.0和网络等功能，这些都可以做到DSP芯片中的Core Processor里。对于已经定下来的功能，可做到Core Processor或者ASIC中，不需要用软件实现，这样就能相当大程度地减轻DSP Core负荷。细数飞利浦的STB解决方案有(皆可依据特定需求开发量身订制型产品，有助成功推出多重市场解决方案，如：DVD+RW/DVB集成型系统)：
ST：解码器只有接收器的价格，
高清平台到位
既然谈到机顶盒，就不能不谈到已多年在STB芯片领域蝉联首座的意法半导体(STMicroelectronics，简称ST)。自从去年底到今年初频频大动作对组织进行改组以来，ST对于中国市场的经营倍显用心。ST设有HPC部门(家庭、个人及通信产品)专责为家庭娱乐、消费和互连的融合市场提供完整的解决方案，其产品组合覆盖数字消费市场的全部应用领域(包括机顶盒、DVD、TV和音响设备)，包括从应用处理器到能源管理、移动图像和无线互连的各种个人多媒体解决方案，以及种类齐全的显示器IC和无线固话网络基础设施元件。
在传统机顶盒方面，ST在今年4月再推低成本且多功整合的卫星视频转换解码器──STI5188，增添特色的数字接收器加速了数字世代的变迁，造价接近模拟接收器为其特色。该产品中的音频数字模拟转换器，能直接连于电视输入端，较早期产品更能省下连接器的开支。此外，它还集成了QPSK(Quadrature-Phase-Shift-Keying)解调器、音频数字模拟转换器(DAC)以及电控石英振荡器(VCXO)，乃特别针对无需付费通信(free-to-air)市场而开发。QPSK有自动搜寻(blind scan)的功能，用户可以自动扫描到可供使用的信号，而ST是少数几家拥有QPSK IP的公司。
STI5188结合了STV0288 DVB-S接收器功能与STM5118视频转换解码器功能，采用90nm工艺技术生产。新产品使用了串行式闪存(serial Flash memory)，使得输入/输出线所需数量减少，封装尺寸也得以缩小。该系统软件被执行于一高性能、密封式的ST20 32-位RISC CPU中，运算速度为200MHz，内含一专用的二维图形器，可创作出丰富的图形用户接口(UI)，包括马赛克频道图像和优质的图形内容。ST20的参考设计和开发支持提供了由硬件到用户接口一系列完备解决方案，从而简化了产品的设计难度及也缩短了产品上市的时间。STI5188采20mm×20mm、176引脚封装，近期量产中。
ST也没忘了对于高清标准的努力，在今年5月间美国拉斯维加斯2006 MEDC（移动及嵌入式电子设备展览会）上，ST推出与微软的合作成果──多功能高清机顶盒“平台”产品。这是基于Windows CE平台的新产品是ST居市场领先水平的高性能HD解码器，和微软正在为嵌入式系统开发的灵活的模块化化操作平台方法──“Windows CE 5.0网络媒体设备功能包”的完美融合。以集成度极高的STB7109高清解码器芯片为基础，内嵌一个高速以太网接口，让机顶盒可成为家庭网络的中心设备，而新增的USB 2.0端口和串行ATA (SATA)端口，大大提升了产品设计的连接性能。此外，该参考设计还确保设备互连具有很高的安全性，通过集成的保护版权的高速数字HDMI(高清多媒体接口)，用户可以将机顶盒轻松连接到任何一台准高清平板显示器。
新平台支持Windows CE 5.0及其网络媒体设备功能包、VC-1/ H264/ MPEG2HD/ Dolby +/ DTS-HD等多种高清音频和标准视频格式、Windows媒体连接和网络设备专用媒体数字权限管理10。ST的机顶盒平台是一个标准的完整的可再用的高清解决方案，是网络数字产品和未来的HD-DVD (高密度DVD)影碟机的理想选择。ST将向消费电子制造商提供这些新的产品平台，以便这些厂商能够快速推出新的产品，如互动机顶盒、网络媒体设备、HD-DVD影碟机、数字录像机(DVR)等。
顺带一提的是，除了主芯片，日前ST还结合自身在电源管理上的优势，特别针对卫星机顶盒推出低噪块(LNB)稳压器专用保护IC──LNBTVSx-22x系列，用以抗雷电和电过应力浪涌。该产品包括针对3kV、4kV和6kV优化的完全符合LNB电源电压和IEC61000-4-5保护标准的保护(8/20?s)器件，兼容所有的LNB稳压器产品，LNBTVS的钳位电压(VCL)很低，在30V～35V之间，性价比优异，响应时间快速，前向电压(VF)低，IF＝3A时1.2V。轴向封装(DO-201)和SMD (SMB 和 SMC)封装。新产品通过了UL认证，现已投入量产。订货2,500件，价位在0.20 (3kV)美元～0.45 (6kV)美元。
结语
综上所述，可知IP机顶盒的功能主要在：1.支持宽带接入网络传输，如当前的LAN/DSL及未来的PON技术等；2.支持多格式音视频解码；3.支持用户认证功能。而向外与无线技术、特定应用功能整合则是必然结果。曾经有人质疑：机顶盒只是时代演进的“过渡产品”，可能会被吞噬在科技洪流之中；但对照现实状况，从早先的模拟有线电视，一路过渡到今天的IP机顶盒，机顶盒的队伍依旧不断地壮大，双模机顶盒、软件机顶盒也在不断成熟。有时候，生死存亡仅在一线之隔，关键只在于是否能“与时俱进”，方能救亡图存。机顶盒的厂家是如此，运营商乃至各行各业，又何尝不是如此？
