交互式有线电视网络机顶盒
#1 一、引言
机顶盒STB（Set Top Box）又称电视顶置盒，原是应电视机（模拟电视机）接收加密模拟电视节目的要求而产生。现在，为使普通电视机接收数字化的电视节目和让没有计算机的普通电视用户也能上网冲浪、进行视频点播，未来的机顶盒必须具有三个基本功能：模拟电视接收、数字电视接收和Internet访问。目前，市场上的STB产品主要是数字电视接收STB，也有一些通过电话线上网的STB产品（如WebTV），分为两大阵营：以微软公司为核心的“维纳斯阵营”（通过电话线上网，所以速度较慢，但价格便宜）和以广播电视公司为核心的“数字机顶盒阵营”（只能接收数字电视节目，不能上网），但还没有真正的交互式数字机顶盒产品出现（现有的电视机由于分辨率太低，并不适合用来浏览普通的网页，必须针对电视机上网用户进行专门的网页设计），主要的原因是业界还没有一个统一的交互式数字机顶盒标准。多媒体综合业务的发展需要更多的带宽资源，有线电视HFC网拥有丰富的带宽资源和广大的用户群，加之本来就是针对视频传输而设计的，所以特别适合进行多媒体数据传输，成为最有前途的宽带接入网之一。因此，基于有线电视HFC网上的数字业务开发可能成为未来十年甚至更长时间内信息家电消费的重要领域。鉴于上述原因，包括飞利浦、Scientific－Atlanta、IBM、英特尔、微软、三星、Daewoo、诺基亚、松下、索尼等大公司已开始进入这一领域。2000年底，飞利浦公司和Scientific－Atlanta公司将推出它们的交互式机顶盒产品。
#1 二、交互式机顶盒的主要技术支持
有线电视HFC网具有丰富的带宽资源，可以很好地支持多媒体服务（视频、数据、话音），但HFC网本身是一个单向的广播型网络，要提供交互式功能就必须进行双向改造。HFC＋STB在下行方向上主要采用编码效率高的64QAM调制，可在8MHz的频宽上提供最大38Mbps的数据速率；上行方向（也即回传通道）采用抗干扰能力强的QPSK调制，对于频率带宽6MHz的信道，最大数据通信的速率可达12Mbps。其回传物理链路既可采用电话网回传，不用对现有的HFC网进行双向改造（成本较低，但性能差），也可将单向的HFC网改造成双向网（成本较高，但性能好，是未来HFC网的发展方向）。上行方向采用TCP/IP协议来支持Internet访问——IP协议作为路由协议、TCP协议用于面向连接的传输、UDP协议用于无连接传输、RSVP协议用于网络带宽和通道的预留——用于交互会话连接的创建、控制及路由；MPEG－2作为下行数据传输标准来传输视频音频节目数据和IP数据。为支持视频点播应用，MPEG－2标准中的DSM－CC协议为用户提供对节目的一系列独立于具体的存储媒体（也即是电影节目的存储介质）的操作命令：节目选择、指定节目播放、指定时间播放、设置播放速度（正常/快速）、定时播放、前进/后退、暂停、继续、停止及节目存储等。
实际上，STB是一个微型化的计算机系统，它的操作系统采用嵌入式实时操作系统，具有实时性好、体积小、稳定性高等优点，但扩展性和开放性较差。目前已有的该类操作系统主要有pSOS，OpenTV，PowerTV，VxWork，VRTX，WinCE等。其软件基本结构可以概括为三层：应用层（Application Layer），操作系统层（Operating System Layer）和硬件层（Hardware Layer）。操作系统层由硬件独立层（主要是底层机顶盒硬件的驱动程序，为上层提供对硬件的透明操作）、操作系统内核（提供操作系统的基本功能：进程管理、存储管理、通信管理、基本的I/O管理等）、操作系统基本模块及扩展（是机顶盒嵌入式操作系统的关键所在，包括音频子系统、视频子系统、基本图形子系统、TCP/IP协议栈、应用管理、MPEG流管理、屏幕管理和会话管理等）三部分组成。
#1 三、总 结
三网合一或宽带综合业务服务网的研究、开发和应用已成为业界的一个热点，机顶盒是三网合一中实现电视用户通过有线电视HFC网接入Internet，进行交互式访问的关键设备，是计算机技术和消费类电子技术相结合的产物。这种具有模拟电视和数字电视接收及交互式访问功能的综合机顶盒将会因具有广阔的应用前景而有较大的发展。
#1 后 记
刘心松教授：STB实际上是在宽带接入方式发展过程中的一个过渡性产品。现阶段已出现的、可实现视频点播的模拟STB价位在几百元左右，并且要在HFC网进行双向改造或同时使用电话线的基础上才能投入实用；现时的交互式数字STB价位至少一千多元，而由于专门根据模拟电视显示标准设计的网页几乎没有，因此，现时的STB产品实际上只能用来实现视频点播和接收数字电视。随着宽带骨干网的建成、诸如HFC宽带接入网之类的宽带接入方式迅速发展成为家庭用户的主要网络接入方式，整合了交互式多媒体STB、电话、电视机和计算机功能的一体化信息家电将是以后的发展方向，具有非常广阔的应用前景。