一種滿足三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)需求的機(jī)頂盒實(shí)現(xiàn)方案

蔣 力，賈立鼎，王 琳

（中國(guó)電信股份有限公司上海研究院 上海 200122）

1 引言

自2010年1月國(guó)務(wù)院發(fā)布三網(wǎng)融合新政以來(lái)，圍繞新政所帶來(lái)的業(yè)務(wù)發(fā)展機(jī)遇，廣電和電信運(yùn)營(yíng)商、平臺(tái)及終端設(shè)備提供商等產(chǎn)業(yè)鏈中的各個(gè)環(huán)節(jié)均在積極思考。在三網(wǎng)融合所帶來(lái)的 “帶寬提速”、“業(yè)務(wù)融合”、“多屏互動(dòng)”等多方面需求的刺激下，運(yùn)營(yíng)商面向用戶提供業(yè)務(wù)時(shí)更加強(qiáng)調(diào)融合性，希望能夠全面滿足用戶工作、生活、學(xué)習(xí)等各個(gè)方面的需求，通過(guò)業(yè)務(wù)的不斷延伸，形成多類型終端間有效的業(yè)務(wù)互動(dòng)。具體而言，面對(duì)電視機(jī)這個(gè)千家萬(wàn)戶都擁有的家庭終端，不管是電信運(yùn)營(yíng)商還是廣電運(yùn)營(yíng)商，都希望通過(guò)一根接入線為家庭用戶提供原來(lái)由廣電網(wǎng)、電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)分別提供的各類業(yè)務(wù)，從而滿足用戶的不同需求。

本文將主要研究三網(wǎng)融合新需求下融合機(jī)頂盒的新增功能特性和軟、硬件實(shí)現(xiàn)方式，并對(duì)融合機(jī)頂盒未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

2 三網(wǎng)融合下的業(yè)務(wù)需求分析

從用戶的角度可以將業(yè)務(wù)需求分成以下4大類。

（1）融合通信類需求

·用戶通過(guò)機(jī)頂盒實(shí)現(xiàn)快速、方便的視頻電話需求

用戶正在觀看節(jié)目，突然彈出一個(gè)小窗口，提示用戶有來(lái)電，詢問(wèn)用戶是否接收，如用戶接聽(tīng)，則中斷觀看的節(jié)目，接收可視電話。

·用戶通過(guò)電視機(jī)能看到實(shí)時(shí)的交通狀況

用戶出門(mén)前，通過(guò)交通信息欄目，進(jìn)入路況查詢，了解道路通行狀況，例如，如果要走的路線擁堵，則改成稍微長(zhǎng)些但路況暢通的路線，更能節(jié)省時(shí)間。

（2）娛樂(lè)游戲類需求

·各類高清晰度的視、音頻節(jié)目

視、音頻節(jié)目是用戶對(duì)三網(wǎng)融合的最基本需求，通過(guò)三網(wǎng)融合的機(jī)頂盒，用戶不僅可以觀看實(shí)時(shí)直播節(jié)目，還可以回看幾小時(shí)前甚至幾天前的電視內(nèi)容，也可以欣賞喜歡的經(jīng)典老片。

·卡拉OK

利用休息時(shí)間，選擇不同時(shí)代的歌曲，進(jìn)行獨(dú)唱、合唱，還可以“PK”，機(jī)頂盒可以為家人的演唱進(jìn)行評(píng)判打分。

·游戲

從普通的棋牌類游戲到烹飪學(xué)習(xí)游戲，一直受到用戶的歡迎，如果再增加鍛煉身體的體感游戲，將更加吸引老少婦孺的加入。

· 好友電視

通過(guò)好友電視，用戶實(shí)現(xiàn)個(gè)性化電視頻道收藏和播放，且可以邊看電視頻道，邊與好友或群組通信，發(fā)布感言和評(píng)論。

· 視頻分享

用戶可以通過(guò)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，使用電腦、手機(jī)等終端共同欣賞相同的視頻內(nèi)容。

（3）生活咨詢類需求

生活咨詢包含生活中的各種新聞和建議，如新聞咨詢、教育、健康醫(yī)療、理財(cái)?shù)取?/p>

（4）商務(wù)支付類需求

用戶通過(guò)機(jī)頂盒實(shí)現(xiàn)家庭購(gòu)物、家庭銀行、家庭賬單等金融類業(yè)務(wù)需求。

三網(wǎng)融合將為普通百姓通過(guò)電視機(jī)獲取各類數(shù)字化的應(yīng)用提供更廣闊的空間，廣電和電信運(yùn)營(yíng)商都將圍繞滿足用戶需求而不斷完善網(wǎng)絡(luò)、創(chuàng)新產(chǎn)品、改善終端操作，從而真正讓普通百姓享受三網(wǎng)融合以后更加豐富多彩的數(shù)字化生活。

3 融合機(jī)頂盒新功能分析

根據(jù)三網(wǎng)融合的新需求，電信運(yùn)營(yíng)商，必須在IPTV平臺(tái)、終端等方面做好技術(shù)創(chuàng)新，以便提供各種三網(wǎng)融合的新應(yīng)用。為了滿足用戶融合通信、娛樂(lè)游戲、生活咨詢、商務(wù)支付4大類業(yè)務(wù)需求，從業(yè)務(wù)功能角度，三網(wǎng)融合時(shí)代的機(jī)頂盒必須要支持以下功能。

（1）視頻業(yè)務(wù)的支持

在支持傳統(tǒng)電視廣播業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步支持視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)、視頻即時(shí)時(shí)移業(yè)務(wù)和視頻回看業(yè)務(wù)。視頻即時(shí)時(shí)移指的是在觀看電視節(jié)目的時(shí)候，可以退回觀看數(shù)個(gè)小時(shí)前錯(cuò)過(guò)的本頻道的內(nèi)容，而視頻回看指的是可以點(diǎn)播數(shù)天之內(nèi)的內(nèi)容。

（2）音頻業(yè)務(wù)的支持

機(jī)頂盒不僅支持廣播電臺(tái)直播業(yè)務(wù)，而且支持音頻點(diǎn)播、卡拉OK等業(yè)務(wù)。

（3）通信業(yè)務(wù)的支持

通信業(yè)務(wù)包括視頻通信業(yè)務(wù)和消息業(yè)務(wù)。由于流動(dòng)人口的大幅度增加以及人們對(duì)溝通交流的需求，三網(wǎng)融合時(shí)代，各種終端之間的視頻通信需求會(huì)不斷增加；消息業(yè)務(wù)則包括短信互通、信息公告、字幕廣告等業(yè)務(wù)內(nèi)容。

（4）監(jiān)控業(yè)務(wù)的支持

與全球眼平臺(tái)結(jié)合，機(jī)頂盒可以支持視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控業(yè)務(wù)，監(jiān)控路況、觀看景觀、察看商品，還可以支持視頻回看監(jiān)控業(yè)務(wù)。

（5）支付能力的支持

與銀聯(lián)、水電煤、小區(qū)物業(yè)、網(wǎng)上商場(chǎng)等企事業(yè)單位結(jié)合，支持實(shí)時(shí)付費(fèi)業(yè)務(wù)、賬單付費(fèi)業(yè)務(wù)、轉(zhuǎn)賬付費(fèi)業(yè)務(wù)。

三網(wǎng)融合時(shí)代的機(jī)頂盒必須要支持以下能力。

（1）視頻解碼能力

國(guó)家非常重視高清業(yè)務(wù)的發(fā)展，廣電總局計(jì)劃高、標(biāo)清同播的節(jié)目同播率和高清播出率在2011年力爭(zhēng)達(dá)到100%，黃金時(shí)段更是全部播出高清節(jié)目。高清節(jié)目的發(fā)展給機(jī)頂盒的發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇，機(jī)頂盒不再是僅支持對(duì)H.264、AVS等格式標(biāo)清視頻內(nèi)容的在線解碼，更要支持高清視頻內(nèi)容的在線解碼能力。為了進(jìn)一步配合互聯(lián)網(wǎng)視頻業(yè)務(wù)和數(shù)碼音像設(shè)備的發(fā)展，機(jī)頂盒需要支持對(duì).mp4、.mpg、.avi、.mkv、.ts、.mov 等格式的高清視頻內(nèi)容的本地解碼能力，以方便用戶利用電視觀看從互聯(lián)網(wǎng)下載或自己制作的高清視頻內(nèi)容。

（2）視頻編碼能力

由于機(jī)頂盒不僅要播放視頻，而且要支持視頻通信業(yè)務(wù)，因此必須支持對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行H.264格式的編碼能力。

（3）音頻混合能力

為了提高卡拉OK業(yè)務(wù)以及特殊音樂(lè)業(yè)務(wù)的應(yīng)用效果，機(jī)頂盒需要增加支持在線音樂(lè)與背景混音的能力，還要支持本地音頻、輸入音頻與背景音的混音能力。

（4）網(wǎng)絡(luò)傳輸能力

IPv4地址的枯竭、家庭內(nèi)部電子設(shè)備的互聯(lián)以及人們住房條件的不斷改善都對(duì)機(jī)頂盒的能力提出了新的要求。為了更好地支持多種應(yīng)用、適應(yīng)多種網(wǎng)絡(luò)狀況，機(jī)頂盒需要增加對(duì)IPv6、Wi-Fi和DLNA等系列協(xié)議的支持。

（5）高清顯示能力

隨著高清視頻、高清數(shù)碼設(shè)備的發(fā)展，人們對(duì)高清圖片、高清頁(yè)面的需求越來(lái)越高，同時(shí)也希望業(yè)務(wù)的呈現(xiàn)具有多維、動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，因此要求機(jī)頂盒支持普通高清圖形顯示和3D圖形顯示能力。

（6）操作體驗(yàn)?zāi)芰?/h3>

各種應(yīng)用層出不窮，傳統(tǒng)的遙控器越來(lái)越無(wú)法滿足人們對(duì)快捷、流暢、動(dòng)態(tài)的操作需求，因此提出一種新的操作設(shè)備，即融合遙控設(shè)備。融合遙控設(shè)備不僅支持按鍵操作，突出的特點(diǎn)是可以通過(guò)身體的運(yùn)動(dòng)操作IPTV應(yīng)用，也就是說(shuō)，融合遙控設(shè)備具有同時(shí)支持按鍵、鼠標(biāo)、體感的操作能力。

隨著需求的改變，機(jī)頂盒的能力也將不斷地發(fā)展和完善。

4 融合機(jī)頂盒的軟硬件實(shí)現(xiàn)方案

三網(wǎng)融合時(shí)代，對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商而言，機(jī)頂盒將是實(shí)現(xiàn)所有融合業(yè)務(wù)能力的主要終端，為了滿足用戶的各類融合需求，現(xiàn)提出一種機(jī)頂盒的軟、硬件實(shí)現(xiàn)方案[1,2]。

（1）硬件實(shí)現(xiàn)方案

機(jī)頂盒基本硬件系統(tǒng)主要包括核心控制單元、媒體處理單元、網(wǎng)絡(luò)通信接口、媒體播放接口、控制接口及各類外設(shè)和擴(kuò)展接口。傳統(tǒng)機(jī)頂盒主要實(shí)現(xiàn)基本功能，如媒體處理單元實(shí)現(xiàn)視、音頻解碼和基本圖形顯示，網(wǎng)絡(luò)通信接口一般為有線網(wǎng)絡(luò)接口，媒體播放接口為視、音頻輸出接口，控制接口為紅外接口。為適應(yīng)三網(wǎng)融合需求，機(jī)頂盒在媒體處理、硬件接口等方面都需要提升。新的實(shí)現(xiàn)方案示意如圖1所示。

基本硬件的變化：目前主流機(jī)頂盒的CPU主頻為500 MHz、內(nèi)存及Flash為 128～256 MB，在三網(wǎng)融合以后，建議硬件配置：CPU主頻達(dá)到 800 MHz～1 GHz，內(nèi)存及Flash均達(dá)到512 MB以上。

媒體處理的變化：原有的媒體處理主要指視、音頻解碼及普通的圖形處理功能，針對(duì)新融合視頻通信、卡拉OK、游戲及UI的需求，需要增加視、音頻編碼模塊，混音模塊和3D圖形加速處理模塊。同時(shí)，為了支持高清視頻業(yè)務(wù)的開(kāi)展，機(jī)頂盒必須支持高清音、視頻解碼能力；為了支持多視頻畫(huà)面，需支持PIP功能。

網(wǎng)絡(luò)傳輸接口的變化：由于家庭房間大小和布局結(jié)構(gòu)的變化，機(jī)頂盒需要進(jìn)一步支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口，例如，支持IEEE 802.11n，而不是僅為有線接口。

音頻輸入接口的變化：原有的媒體接口僅包括視、音頻輸出接口，為支持卡拉OK業(yè)務(wù)，需增加音頻輸入接口。

控制接口的變化：紅外接口基本上只適應(yīng)普通遙控器的使用，對(duì)于新型的具有體感等功能的融合遙控設(shè)備，需增加藍(lán)牙等無(wú)線接口方式。

外設(shè)接口的變化：為支持支付業(yè)務(wù)，需增加SIM卡接口，也是通常所說(shuō)的機(jī)卡分離機(jī)頂盒。

操作設(shè)備的變化：為提升用戶的操作體驗(yàn)，機(jī)頂盒的操作設(shè)備由傳統(tǒng)的遙控器提升為融合操作設(shè)備。

（2）融合遙控器實(shí)現(xiàn)方案

融合遙控器與IPTV機(jī)頂盒間的接口采用標(biāo)準(zhǔn)的HID接口格式。

圖1 三網(wǎng)融合機(jī)頂盒硬件結(jié)構(gòu)示意

圖2 機(jī)頂盒與融合遙控器接口示意

機(jī)頂盒與融合遙控器接口如圖2所示。融合遙控器向機(jī)頂盒分別注冊(cè)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)和體感3個(gè)HID設(shè)備，并通過(guò)HID數(shù)據(jù)接口向機(jī)頂盒提供鼠標(biāo)、鍵盤(pán)和體感的事件及數(shù)據(jù)；機(jī)頂盒通過(guò)HID設(shè)備的Product ID和Vendor ID識(shí)別相應(yīng)設(shè)備，并通過(guò)HID設(shè)備的控制接口開(kāi)啟和關(guān)閉相應(yīng)的設(shè)備事件及數(shù)據(jù)輸出。

（3）軟件實(shí)現(xiàn)方案

適應(yīng)三網(wǎng)融合需求的機(jī)頂盒軟件整體架構(gòu)基本不變[3]，如圖3所示，包括操作系統(tǒng)及硬件適配層、服務(wù)能力層、應(yīng)用程序?qū)?，與傳統(tǒng)機(jī)頂盒類似。

根據(jù)具體業(yè)務(wù)能力支持，三網(wǎng)融合機(jī)頂盒的軟件能力也發(fā)生了相應(yīng)變化。從操作系統(tǒng)到應(yīng)用軟件，三網(wǎng)融合機(jī)頂盒的能力和選擇范圍普遍得到了提升。

操作系統(tǒng)：傳統(tǒng)機(jī)頂盒普遍采用Linux操作系統(tǒng)，隨著Android、iOS等新型操作系統(tǒng)在手機(jī)、平板電腦以及在部分智能電視的成功應(yīng)用，未來(lái)機(jī)頂盒的操作系統(tǒng)將具有更多的選擇。機(jī)頂盒與手機(jī)、電腦采用相同的操作系統(tǒng)，利于各種跨終端的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，更有利于各種終端設(shè)備的互通、互動(dòng)。

服務(wù)能力：為有效支持融合業(yè)務(wù)的開(kāi)展，機(jī)頂盒的服務(wù)能力也將相應(yīng)提升。傳統(tǒng)機(jī)頂盒基本支持媒體播放、瀏覽器、JVM等基本服務(wù)能力，而面對(duì)三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)，還需支持通信引擎、Flash播放、Widget引擎、好友引擎、支付引擎、圖形引擎、DLNA、下載、SIM卡讀取等服務(wù)能力。特別是對(duì)于瀏覽器，要求支持高標(biāo)清頁(yè)面平滑切換，在原有支持Web1.0的基礎(chǔ)上，要求支持Web2.0,實(shí)現(xiàn)對(duì)HTML5.0、CSS3、AJAX的支持；通過(guò)圖形引擎提升UI的渲染能力，為用戶提供動(dòng)態(tài)十足、立體變化的UI效果。通過(guò)下載服務(wù)，用戶可以根據(jù)需求，從機(jī)頂盒的App Store下載多種應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)。

不同業(yè)務(wù)的頁(yè)面分辨率不同，機(jī)頂盒為支持多種業(yè)務(wù)內(nèi)容需支持多種分辨率。多種分辨率的切換由應(yīng)用主導(dǎo)，一旦分辨率需要變更，應(yīng)用明示當(dāng)前網(wǎng)頁(yè)的高度和寬度，瀏覽器解析到具體的數(shù)值后會(huì)調(diào)用固有的接口（Porting API）通知機(jī)頂盒，機(jī)頂盒按照收到的高度和寬度值對(duì)輸出分辨率進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以此滿足不同大小的應(yīng)用的正確輸出。

應(yīng)用程序：傳統(tǒng)機(jī)頂盒支持的基本應(yīng)用包括直播、點(diǎn)播、時(shí)移、信息瀏覽、基本的JAVA游戲，面對(duì)三網(wǎng)融合的需求，進(jìn)一步加強(qiáng)和增加可視通信、體感游戲、卡拉OK、視頻分享、好友電視、電視支付等業(yè)務(wù)。應(yīng)用開(kāi)發(fā)商根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接口和要求，開(kāi)發(fā)適合機(jī)頂盒能力的各種應(yīng)用，從而豐富機(jī)頂盒的應(yīng)用，滿足用戶的多種需求。

圖3 三網(wǎng)融合機(jī)頂盒軟件架構(gòu)示意

5 融合機(jī)頂盒應(yīng)用案例

融合視頻業(yè)務(wù)和體感游戲業(yè)務(wù)是三網(wǎng)融合中極其重要的兩項(xiàng)業(yè)務(wù)。融合視頻業(yè)務(wù)是指融合音、視頻和可視通信的業(yè)務(wù)，音、視頻業(yè)務(wù)是三網(wǎng)融合的基本業(yè)務(wù)，在此基礎(chǔ)上疊加電信業(yè)務(wù)中的可視通信業(yè)務(wù)，真正體現(xiàn)了三網(wǎng)融合中融合的特點(diǎn)。體感游戲業(yè)務(wù)為用戶帶來(lái)了健康、運(yùn)動(dòng)的新型游戲形式。目前，某地運(yùn)營(yíng)商正在開(kāi)展融合視頻業(yè)務(wù)和3D體感游戲業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)及推廣。

為支持上述業(yè)務(wù)，機(jī)頂盒硬件不僅應(yīng)具有高清音、視頻解碼功能，還應(yīng)具備音、視頻編碼功能，3D圖形顯示能力和體感控制功能。基于目前芯片能力和價(jià)格，音、視頻編碼采用外置方式，具有音、視頻編碼功能的外置攝像頭將采集的視頻內(nèi)容編碼后通過(guò)USB傳送給機(jī)頂盒，機(jī)頂盒將編碼的視頻內(nèi)容進(jìn)一步傳遞給對(duì)端設(shè)備，機(jī)頂盒同時(shí)對(duì)本地?cái)z像的視頻內(nèi)容和對(duì)端傳送來(lái)的內(nèi)容進(jìn)行解碼，因此使用者不僅可以清晰地看到對(duì)方的頭像還可以看到自己的模樣。3D圖形處理能力支持OpenGL_ES_1.0?？刂圃O(shè)備采用具有體感、鼠標(biāo)、按鍵三合一的融合手柄，融合手柄通過(guò)無(wú)線方式與接收器相連，而接收器通過(guò)USB方式與機(jī)頂盒相連。

為支持用戶在觀看影視節(jié)目時(shí)可接收可視通信業(yè)務(wù)的提示和呈現(xiàn)，機(jī)頂盒需支持多窗口功能，為支持與手機(jī)、電腦等不同類型終端的互通，機(jī)頂盒需適配不同的分辨率。為支持體感游戲業(yè)務(wù)，機(jī)頂盒支持了客戶端功能，并支持游戲的下載和啟動(dòng)功能。

融合視頻業(yè)務(wù)讓遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)的人們或身居異地的親朋在欣賞影視的同時(shí)，更能享受到與親朋面對(duì)面的溝通交流，以解思念之苦。隨著中國(guó)社會(huì)的發(fā)展、城鄉(xiāng)的變化，融合視頻業(yè)務(wù)將進(jìn)入更多的家庭，也將進(jìn)一步推動(dòng)三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)的發(fā)展。體感游戲業(yè)務(wù)通過(guò)身體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行操作，解放了手指，不僅享受了游戲的樂(lè)趣，同時(shí)鍛煉了身體，開(kāi)發(fā)了智力，提高了體質(zhì)，因此，體感游戲業(yè)務(wù)受到家庭的歡迎是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

6 展望

隨著三網(wǎng)融合的不斷發(fā)展，為滿足用戶的多樣性需求，機(jī)頂盒也逐漸向多樣化和智能化發(fā)展。三網(wǎng)融合將帶來(lái)不同終端之間融合類應(yīng)用不斷的增加，機(jī)頂盒與智能手機(jī)、家庭信息機(jī)等不同類型的應(yīng)用終端都承載了一致化的運(yùn)行環(huán)境，從而可有效降低應(yīng)用開(kāi)發(fā)周期，為用戶帶來(lái)多種應(yīng)用，同時(shí)為用戶提供了強(qiáng)大的互動(dòng)能力。

總之，三網(wǎng)融合為機(jī)頂盒的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，只有滿足用戶需求的終端才是最有優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。

1 李健.多方熱議機(jī)頂盒未來(lái)發(fā)展.電子產(chǎn)品世界，2010，17(5)

2 林德才，李悅，魏芳.基于STB7100的高清IPTV機(jī)頂盒設(shè)計(jì).電視技術(shù)，2008，32(1)

3 孟建庭，沈昕.IPTV機(jī)頂盒中間件的研究和應(yīng)用.電信科學(xué)，2009，25(3)

4 姚良，肖晴，陳文.IPTV機(jī)頂盒內(nèi)置質(zhì)量監(jiān)測(cè)工具的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用.電信科學(xué)，2008，24（11）

5 楊崑，魏凱.IPTV DRM技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)研究.電信科學(xué)，2009，25（3）