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IPTV (InternetProtocolTV o InteracTIvePersonalTV), chiamata anche TV di rete interattiva, è l'uso dell'infrastruttura di rete a banda larga, con la TV domestica o il computer come apparecchiatura terminale principale, che integra Internet, multimedia, comunicazione e altre tecnologie in una sola, fornendo agli utenti domestici attraverso l'IP protocollo Una nuova tecnologia per una varietà di servizi multimediali digitali interattivi, inclusa la TV digitale. La struttura principale dei servizi IPTV è composta principalmente da quattro parti principali: piattaforma operativa dei contenuti, piattaforma operativa dei servizi, rete di trasmissione portante del servizio e rete del terminale utente. La tecnologia IPTV coinvolge varie tecnologie come codifica e decodifica video, distribuzione in rete, protezione del copyright digitale e accesso al terminale.
Il set-top box IP è un terminale di decodifica video, equivalente a un computer con il proprio sistema operativo incorporato. Si può vedere dalla Figura 1 che un'estremità del set-top box IP è collegata alla rete IPVT tramite DSL o Ethernet e l'altra estremità converte il flusso multimediale e altre informazioni trasmesse attraverso la rete in uscita audio e video analogica per il televisore, in modo che video on demand, navigazione Web, giochi e altre funzioni, abbia funzioni di base come lo scambio di dati del computer e può essere gestito direttamente dal telecomando o dal PC.
La composizione e la funzione del set-top box IP
Il set-top box è composto da software e hardware. L'hardware del set-top box include il chip principale, la memoria, il sintonizzatore e il demodulatore, il canale di ritorno, l'interfaccia CA (CondiTIonalAccess), il controller di archiviazione esterno e l'uscita video e audio. Il software è diviso in tre livelli: livello dell'applicazione, livello di interpretazione intermedio e livello del driver, ogni livello contiene molti programmi o interfacce.
Rispetto ai tradizionali set-top box digitali, i set-top box IP realizzano l'integrazione di video, voce e dati, che è il cosiddetto servizio triple play (TriplePlayService). L'architettura di sistema del set-top box IP è costituita da tre sottosistemi indipendenti: unità TV, unità PC e unità di accesso condizionato (ovvero, sistema di crittografia, CA). Il sottosistema TV è composto da un modulatore di frequenza e un decodificatore video, che vengono utilizzati per elaborare le informazioni in streaming digitale; il sottosistema CA consente al fornitore di servizi di avere la capacità di controllo di raggiungere la vicinanza all'utente e di sapere quando l'utente sta guardando quale programma; il sottosistema PC La maggior parte di questi sono modelli modulari. I progettisti STB possono aumentare o diminuire i componenti di questo sistema in base alle loro esigenze. Poiché l'obiettivo di IPSTB è fornire funzioni di servizio Internet, il suo sistema PC deve fornire il protocollo Stack TCP / IP e ha uno schema di archiviazione migliore.
Si può vedere che le funzioni dei set-top box IP includono principalmente i seguenti tre aspetti:
Supporta l'attuale trasmissione di rete LAN o DSL, riceve ed elabora dati IP e flussi video;
Supporta MPEG, WMV e decodifica video reale;
Supporta la funzione di autenticazione dell'utente, realizza il controllo dell'accesso dell'utente, la fatturazione e altre funzioni di gestione attraverso l'interazione con il sistema IPTV.
Classificazione dei set-top box IP
A seconda dei diversi hardware e software, i set-top box IP hanno metodi di classificazione diversi
1. Classificazione basata su hardware
I set-top box IP possono essere suddivisi nei seguenti tre tipi in base ai diversi chip CPU utilizzati nella base:
(1) Set-top box basato su chipset dedicato (chip codec ASIC / SOC)
Oltre al processore, il chipset dedicato integra anche altri moduli IP (LntelligentProperty), come Videoin, Videoout, Audioin e Audioout, ecc., E alcuni hanno anche moduli di accelerazione hardware per la compressione delle immagini. Poiché il chip di compressione video dedicato trasporta un modulo di compressione fisso, un metodo di elaborazione fisso e un microcodice fisso, il prezzo dei tradizionali prodotti set-top box basati su ASCI / SOC è relativamente basso, ma a causa dell'implementazione del chip hardware completo , l'operatore non può aggiornare il software. Per migliorare le prestazioni del prodotto, ci sono anche grossi problemi con l'adattabilità di questa rete set-top.
(2) Basato sulla piattaforma X86
Il sistema embedded basato sull'architettura CPU X86 presenta i seguenti vantaggi: uno è che può codificare e decodificare file in diversi formati; il secondo è che la CPU con architettura X86 ha un software applicativo relativamente completo e il costo di manutenzione è basso; il terzo è il sistema embedded basato sull'architettura X86. Il sistema può condividere facilmente le risorse con il PC.
(3) Basato sulla tecnologia del processore multimediale
Il metodo basato sulla piattaforma X86 occupa la maggior parte della potenza di elaborazione della CPU quando è in uso. Pertanto, questo metodo non è adatto per alcuni. Così è apparso un set-top box autonomo basato sulla tecnologia del processore multimediale. La potenza di calcolo ad alta velocità di questo chip può realizzare completamente terminali di comunicazione adatti a diversi protocolli.
fine. Utilizzando questi chip è possibile realizzare facilmente l'elaborazione video e audio MPEG, l'elaborazione video H.263, nonché DVD, set-top box, TV digitale, ecc.
Grazie all'uso di chip funzione di decodifica video in tempo reale, la velocità di elaborazione video è notevolmente migliorata. Con la codifica in tempo reale, l'intero ritardo di elaborazione video è ridotto, il che è particolarmente adatto per applicazioni di sistemi di trasmissione video dal vivo; il sistema è dotato di interfacce USB, IDE, PCMCIA ed Ethernet per abilitare le funzioni del terminale IPTV. L'espandibilità è migliorata, la memoria occupa meno, la struttura hardware è compatta e il costo non è elevato.
2. Classificazione basata su software
Il sistema operativo è il software principale nel set-top box. Il sistema operativo nel set-top box non è grande, ma è necessario che funzioni in un ambiente in tempo reale e funzioni in uno spazio di memoria interno ridotto. Questo tipo di sistema operativo è chiamato sistema operativo in tempo reale (RTOS), attualmente ci sono tre categorie principali: VxWorks, Windows CE e Linux incorporato.
(1) Terminale WinCE integrato
La caratteristica principale di WinCE è che la sua API è compatibile con Win32, che favorisce l'uso dell'ambiente Windows per sviluppare applicazioni WinCE. Inoltre, il lettore WMV può anche essere eseguito direttamente su WinCE OS. Molti componenti Windows già pronti possono essere applicati alla gestione della rete sul terminale con una piccola modifica. Oltre al controllo del flusso video e ad altre funzioni, può condividere completamente gli eccellenti risultati di Windows Media come gli MMS. Microsoft sta attualmente lanciando WinCE5.0 ed espandendo il codice open source di alcuni programmi. Sotto l'autorizzazione di questo piano di codice open source, Microsoft ha aperto 2.5 milioni di righe di programmi in codice sorgente come kit di valutazione. Qualsiasi individuo o produttore può scaricare questi codici sorgente per la modifica e l'uso. In futuro, gli OEM dovranno autorizzare in base al periodo di esecuzione e pagare pochi dollari per macchina per il core WinCE5.0. In qualità di nuovo concorrente sul mercato, Microsoft sottolinea i costi di sviluppo inferiori. Microsoft ha aggiunto file system, IPv4 / IPv6, WLAN, Bluetooth e altre funzioni di rete in WinCE, oltre a Windows Media Coder e altre funzioni.
Tuttavia, gli svantaggi di questo tipo di terminale sono: il codice sorgente dell'applicazione non è pubblico e il terminale adotta WinCE per pagare le royalty a Microsoft; inoltre, il codice WinCE è enorme, occupa molta ROM e RAM e richiede il supporto di un microprocessore X86 ad alte prestazioni, il che ha fatto sì che il costo del terminale rimanga elevato.
(2) Terminale LINUX integrato
Questo tipo di terminale spesso prende come nucleo un microprocessore multimediale dedicato, integrato da un'interfaccia Ethernet e un'interfaccia video per formare un sistema. Lo stesso microprocessore multimediale non solo ha RISC (CPU con set di istruzioni ridotto) incorporato per eseguire il software di sistema e il software applicativo, ma ha anche un chip funzione di decodifica in tempo reale MPEG2 o MPEG4. Dopo aver introdotto il sistema operativo Linux e il video necessario e vari driver di interfaccia ausiliari, diventa un ambiente applicativo terminale di rete IPTV completo.
I vantaggi dell'utilizzo della piattaforma di sviluppo Linux: in primo luogo, il codice sorgente di Linux è aperto, è disponibile un gran numero di eccellenti strumenti di sviluppo e software applicativi gratuiti e non è necessario pagare una tariffa di licenza per ciascuna applicazione; secondo, c'è un enorme gruppo di sviluppo, comodi scambi tecnici e bassi costi di sviluppo e manutenzione del software; Infine, lo stesso Linux è stabile, il kernel è ben saldato, richiede meno risorse per il funzionamento, ha eccellenti funzioni di rete e supporta un'enorme quantità di hardware. In breve, le prestazioni ad alto costo sono la sua caratteristica principale.
Tuttavia, questo sistema presenta alcune limitazioni nella sua capacità di adattarsi a una larghezza di banda ridotta. A causa dell'uso della decodifica hardware in tempo reale, il miglioramento delle prestazioni del decoder è limitato dallo sviluppo della tecnologia dei chip, quindi gli strumenti di codifica QPEL e GMC sono omessi, il che rende i vantaggi delle prestazioni ad alta definizione MPEG4 ASP e adatti per DSL trasmissione di rete a bassa larghezza di banda insufficiente Riproduzione, alcuni sistemi operativi basati su μCLinux, il decoder è migliore del terminale MPEG4 ASP incompleto, la larghezza di banda di lavoro della linea è 3Mbit / s, con la stessa risoluzione di riproduzione D1, la capacità di adattarsi alla larghezza di banda bassa della rete DSL è inferiore al terminale Codec basato su WMVx. Il prezzo di questo tipo di set-top box è basso, ma a causa della scarsa compatibilità, il costo della costruzione del server di sistema e della raccolta dei file multimediali sarà relativamente alto.
VxWorks è un sistema operativo in tempo reale lanciato da Wind River System negli Stati Uniti. VxWorks è un sistema operativo in tempo reale integrato scalabile e ad alte prestazioni in esecuzione sulla macchina di destinazione. Con la sua buona affidabilità e le eccellenti prestazioni in tempo reale, è ampiamente utilizzato nella tecnologia di alta precisione e nei requisiti in tempo reale come comunicazioni, militari, aviazione, aerospaziale, ecc., Come comunicazioni satellitari, esercitazioni militari, guida balistica e navigazione aerea. Aspettare.
Naturalmente, i set-top box possono anche essere suddivisi in tipo base, tipo professionale, tipo completo, ecc. In base al livello di funzione e alla differenza di prezzo del set-top box.
Set-top box e interfaccia della piattaforma IPTV
Set-top box e piattaforma IPTV
L'interfaccia coinvolge molti contenuti, tra i quali il processo aziendale dell'utente può essere suddiviso in tre categorie: interfaccia di autenticazione, interfaccia di pagamento e interfaccia di utilizzo del servizio.
1. Interfaccia di autenticazione
L'interfaccia di autenticazione include l'autenticazione a livello di rete e l'autenticazione a livello di applicazione, che è il processo di realizzazione della prima Internet del set-top box, cioè il processo degli utenti Internet che accedono a Internet. In base al metodo di comunicazione tra l'utente e il dispositivo di rete, i metodi di autenticazione dell'accesso al livello di rete attualmente più utilizzati sono suddivisi in due tipi: PPPoE e DHCP + WeB.
(1) Tecnologia PPPoE
Attualmente, la tecnologia di autenticazione PPPoE è la più utilizzata nell'accesso Ethernet e nell'accesso ADSL. I suoi principi di rete sono fondamentalmente gli stessi. Utilizzano switch o DSLAM per connettere gli utenti alla rete e impostano le apparecchiature BRAS dietro gli switch e DSLAM per terminare il PPP. Il server di accesso a banda larga che termina la connessione PPP può gestire la connessione PPP separatamente e può eseguire statistiche sulla durata e le informazioni sul traffico dell'attività online dell'utente e vari metodi di fatturazione possono fornire le informazioni online dell'utente necessarie.
L'essenza di PPPoE è eseguire il protocollo PPP su Ethernet e stabilire un canale PPP point-to-point tra l'utente finale e il server di accesso a banda larga. Vale a dire, se il servizio multicast è abilitato tra l'host dell'utente e il BRAS, i dati multicast devono utilizzare il BRAS come punto di replica dell'estremità ricevente, il che farà sì che una grande quantità di dati multicast attraversi la rete e l'apparecchiatura DSLAM, contrariamente all'intenzione originale del multicast. Pertanto, la modalità di accesso PPPoE limita l'esistenza di protocolli multicast e influisce sullo sviluppo dei servizi video.
(2) DHCP + tecnologia Web
L'autenticazione DHCP + Web deve essere utilizzata insieme al server DHCP e al server di autenticazione Web. L'host ottiene prima un indirizzo IP tramite DHCP e comunica con il server di autenticazione Web. Può anche consentire all'utente di accedere solo ad alcuni server interni. Quindi, il server di accesso forza l'utente a connettersi al server di autenticazione Web e visualizza la pagina di autenticazione nel browser. Immettere la chiave e la password in questa pagina e il server Web come client di Radius trasmetterà le informazioni di autenticazione al server Radius per autenticare l'utente. Dopo che l'autenticazione è stata superata, l'utente ottiene un nuovo indirizzo IP legale e può accedere a Internet oa una rete specifica.
Nel metodo di autenticazione DHCP + Web, non vi è alcun canale di livello 3 simile a PPP tra l'host utente e il server di accesso e non vi è alcuna restrizione sul protocollo multicast. Se l'utente accede principalmente allo switch tra i server di accesso o il DSLAM può supportare IGMP Snooping, il servizio multicast è facile da sviluppare. Tuttavia, lo stesso DHCP presenta molti difetti, soprattutto problemi di sicurezza. Come garantire la legittimità e l'autenticità delle informazioni dell'utente è un problema chiave che DHCP deve risolvere.
(3) Piano di miglioramento
Si può vedere che l'autenticazione a livello di rete può adottare l'autenticazione PPPoE o la modalità DHCP in base al grado di supporto del terminale STB. Tuttavia, nessuno di questi due metodi di autenticazione può soddisfare le esigenze di sviluppo del servizio IPTV. Pertanto, dobbiamo fornire soluzioni corrispondenti per gli attuali metodi di autenticazione e, con la premessa di garantire lo sviluppo dei servizi IPTV, ridurre il più possibile le principali modifiche alle specifiche della rete esistente per garantire il supporto dei servizi originali.
Per il terminale STB che adotta PPPoE per l'autenticazione, il problema principale da risolvere è la distribuzione dei dati. Pertanto, diversi canali di distribuzione dei servizi possono essere adottati per diversi servizi degli utenti. In altre parole, da un lato, il dispositivo BRAS è necessario per supportare l'autenticazione PPPoE per i servizi IPTV e i relativi dati unicast vengono forniti attraverso il canale PPPoE; ciò richiede che il BRAS sia in grado di distinguere i tipi di servizi utente attraverso le informazioni di autenticazione e il dispositivo DLSAM deve supportare il multicast. Il controllo dei gruppi di distribuzione e multicast richiede anche l'apparecchiatura STB per supportare stack di doppio protocollo. In questo modo è possibile garantire le funzionalità del sistema di autenticazione originale e anche il regolare sviluppo del servizio multicast.
Per il metodo di autenticazione DHCP, il problema principale è garantire la sicurezza e l'autenticità dell'accesso DHCP, che richiede l'introduzione dell'opzione OPTION82 nel pacchetto DHCP; per situazioni in cui più terminali utilizzano DHCP contemporaneamente, per distinguere questi terminali è necessario anche Introdurre l'opzione OPTION60. L'opzione DHCP OOPTION82 viene solitamente utilizzata dal dispositivo DSLAM per inviare le informazioni sul prodotto dell'utente e le informazioni sul dispositivo al messaggio DHCP dell'utente e il server DHCP esegue la strategia di allocazione dell'indirizzo IP o altre strategie identificando OPTION82. L'opzione OPTION60 è solitamente fornita dal terminale e diversi tipi di terminali possono essere identificati impostando OPTION60 differenti. Tramite l'opzione OPTION60, a terminali differenti possono essere assegnati spazi di indirizzi differenti. Tuttavia, l'introduzione di OPTION82 necessita del supporto di DSLAM e l'apparecchiatura attualmente utilizzata in funzione non ha questa funzione, quindi è necessario eseguire apparecchiature di rete
Trasformazione.
Le soluzioni attuali tendono ad adottare DHCP e ad adottare un approccio IPPOOL indipendente. Questa soluzione è in grado di realizzare l'isolamento tra i servizi IPTV ei servizi Internet tradizionali attraverso la configurazione dei criteri specifici per IP. Quando il numero di utenti di IP-TV non è elevato, una piccola quantità di capitale può soddisfare i requisiti aziendali.
(4) Certificazione del livello di applicazione
L'autenticazione a livello di applicazione implementa il processo di autenticazione dell'identità degli utenti del set-top box nel sistema IPTV. Solo gli utenti che hanno superato l'autenticazione a livello di applicazione possono consumare e utilizzare vari tipi di servizi forniti dalle stazioni IPTV. Solo una tecnologia di riconoscimento a livello di applicazione sicura può garantire che i fornitori di contenuti possano utilizzare in modo sicuro contenuti meravigliosi sul sistema IPTV
2. Interfaccia di consumo dell'utente
L'interfaccia di consumo dell'utente deve implementare un processo di consumo complesso di richieste di prezzo di sistema, acquisti di conferma dell'utente e detrazioni di sistema. A seconda dei diversi metodi di fatturazione e pagamento, anche il processo di interfaccia è diverso.
3. Interfaccia di utilizzo dei contenuti
L'interfaccia di utilizzo del contenuto realizza il processo in base al quale gli utenti ottengono diversi servizi applicativi dalle operazioni sui contenuti. Le applicazioni fornite dal sistema IPTV sono diventate sempre più abbondanti, come video live, video on demand, giochi, karaoke, recupero di informazioni, ecc. Man mano che la funzione del set-top box diventa più potente, la trasmissione in rete Con il continuo aumento di larghezza di banda, abbiamo motivo di credere che tutti i tipi di applicazioni Internet sul PC verranno presentati sulla TV dell'utente attraverso il set-top box.
La direzione di sviluppo del set-top box IP
Dai set-top box per TV digitale (DVB-C), set-top box satellitari (DVB-S), set-top box TV di rete, set-top box ai più diffusi set-top box IP, il team di set-top box top box continua a crescere e svilupparsi. Per lo sviluppo su larga scala di set-top box e lo sviluppo su larga scala di set-top separati da scheda macchina, i set-top box con schede macchina separate sono diventati gradualmente una tendenza. Inoltre, anche i set-top box dual-mode e i set-top box software stanno maturando. Con lo sviluppo e la promozione del concetto di casa digitale, il futuro set-top box potrebbe evolversi nell'unità di controllo principale della tecnologia del soggiorno in famiglia, che nel settore viene chiamata "Home Gateway" o "Residential Gateway". Oltre alla funzione di trasmissione video esistente, è più necessario fornire un trasporto integrato e completo per tutti i dispositivi intelligenti della famiglia. In questo secolo, realizza l'interconnessione e l'intercomunicazione tra i dispositivi e può fornire terminali diversi per terminali diversi. Business personalizzato, realizza "Multi-Play".
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