機頂盒技術趨勢與芯片解決方案分析

目前，中國市場供應的機頂盒主要包括衛(wèi)星機頂盒和有線機頂盒。

由于中國數字電視節(jié)目的衛(wèi)星廣播事實上是基于歐洲的DVB-S標準，所以本地制造的衛(wèi)星機頂盒也是支持DVB-S。這些設備一般不帶條件接收(CA)功能，成本低于300元人民幣，目標市場是有線網絡不普及的廣大城鎮(zhèn)和農村電視用戶。衛(wèi)星機頂盒可以像其它消費類電子產品一樣直接由制造商賣給終端用戶。LSI Logic公司中國及香港區(qū)系統(tǒng)應用經理楊代偉預計今年中國衛(wèi)星機頂盒的銷量將達到200萬臺，明年將達到500萬臺。在數字節(jié)目的有線廣播方面，中國尚未確定自己的標準，但已開通的數字有線電視臺目前基本采用歐洲的DVB-C標準。所以，目前本地出貨的有線機頂盒以支持DVB-C為主，并帶有條件接收功能。與衛(wèi)星機頂盒不同，有線機頂盒并不零售，而是由各省有線電視網的運營商統(tǒng)一購買，然后再以賣或捆綁的形式提供給用戶。

現在，許多制造商推出了DVB-C STB產品，但都是小批量供給有線網絡運營商進行商業(yè)試驗，而沒有大規(guī)模出貨。意法半導體(ST)機頂盒商務部經理葉青華預計，2003年中國DVB-C STB的銷量大約為50萬臺，而LSI的楊代偉持更保守的看法，認為今年銷量不會超過30萬臺。 阻礙DVB-C STB推廣和普及的因素主要包括：一、條件接收技術、EPG和中間件技術不兼容。目前大部分STB產品都需要根據有線臺前端系統(tǒng)要求來定制產品，而無法成為一種通用產品在市場上銷售，這限制了制造商的生產規(guī)模，不利于進一步降低產品成本。二、數字節(jié)目源有限。盡管數字電視在技術上具有許多優(yōu)勢，但真正能夠吸引用戶的是內容。目前，中國用戶能夠收看到的數字節(jié)目仍相對匱乏，這在一定程度上削弱了他們配置機頂盒的積極性。不過，這個問題正在得到改善。中國國家廣電總局預計今年將開播10套以上的付費影視頻道和若干套有線數字電視，明年則將開播30套以上的付費影視頻道。雖然有線機頂盒的市場暫時尚未起飛，但它的前景十分光明，其主要賣點在于交互式功能。運營商籍此可以向用戶提供視頻點播、網上銀行和電視購物等增值服務，從而創(chuàng)造重要的利潤來源。

根據中國廣電總局制訂的目標，2005年全國有線機頂盒用戶要達到3,000萬。一些業(yè)內人士認為有線機頂盒市場將在明年啟動。研發(fā)現狀和解決方案比較。目前，中國機頂盒制造商主要分為兩類：一類是專業(yè)開發(fā)機頂盒的新興公司，如深圳同洲電子和福建卓異電子等；一類是傳統(tǒng)的電視機制造商，如創(chuàng)維、康佳和長虹等。這些制造商一般購買來自芯片供應商的完整解決方案，在此基礎上進行二次開發(fā)。我們將在下文中剖析和比較當前的機頂盒解決方案，并重點闡述相關的設計要點。

機頂盒解決方案包括兩個基礎部分：前端接收和后端處理。前端接收又包括調諧器和通道解碼器。后端處理通常是一個單芯片的信源解碼器，它集成有一個MPEG-2解碼器和一個CPU。除了前端接收部分不同以外，衛(wèi)星與有線機頂盒的區(qū)別在于一般不帶條件接收，而且不提供交互式功能。這兩種機頂盒的信源解碼器完成的功能是相同的，不過在處理能力和擴展接口方面可能會有差別。目前，機頂盒芯片供應商推出了面向從低端到高端產品的信源解碼器，但在中國市場主推低成本芯片，代表性產品有ST的STi5518B、LSI的AViA-9700和富士通的SmartMPEG等。這類低成本解碼器中集成的處理器時鐘頻率一般在150MHz以下，不帶硬盤接口和USB接口。 LSI的AViA-9700是AViA-9600的簡化版。在其視頻解碼部分，該芯片支持無窮層次的畫面疊加，允許制造商通過軟件任意控制播出畫面。它還提供了PIG(picture-in-graphics)功能。AViA-9700的一個特色是具有2D圖形加速器，可以更好地播放動畫。 AViA-9700集成了一個148.5MHz 的microSPARC CPU。楊代偉認為，這樣強大的CPU將有利于制造商在今后擴展功能。例如，microSPARC CPU可以執(zhí)行圖文(Teletext)解碼功能，所以當電視臺開始提供圖文服務時，制造商只需升級軟件就可以對該功能給予支持。此外，該CPU可以實現TCP/IP協(xié)議棧，從而能夠基于此芯片開發(fā)出IP 機頂盒。 ST的STi5518B具有較好的成本優(yōu)勢，主要用于實現數字電視信號條件接收以及股票信息接收等基本功能。在中高端方案方面，這些芯片廠商推出的方案具有高集成度、高性能的特點。如LSI Logic的AviA9600、ATI公司的XILLEON220和ST公司的STi5528。該些方案的共同特點是處理器性能得到很大提高，以STi5528為例，該芯片集成了雙CPU，其數據處理能力超過300Mips。該類方案通常還集成了更多的外圍接口功能，如硬盤接口、IEEE1394和USB。此外，該類方案通常具有優(yōu)越的音頻和圖像處理功能。這類芯片的目標應用主要是具有網絡瀏覽功能和多種交互式應用的高端機頂盒。

為了降低整機成本，芯片供應商試圖進一步提高解決方案的集成度。當前包括LSI Logic、ST公司都實現了衛(wèi)星機頂盒的調諧器從傳統(tǒng)的機械式結構轉變?yōu)樾酒桨?，但在有線應用上都還沒有類似的產品。ST的葉青華透露，該公司不久后將推出應用于有線機頂盒的硅集成調諧器。此外，LSI提出一種設想，即將通道解碼功能集成到信源解碼器中，從而實現一種雙芯片方案。在DVB-S解決方案中，富士通已經將調諧器和信道解碼功能集成在單個芯片上。突破條件接收的瓶頸條件接收是機頂盒發(fā)展的關鍵技術，也是有線電視運營商最關心的功能。中國主要基于DVB的SimulCrypt(同密)標準，只需要機頂盒具有ISO7816的SmartCard接口既可，但需要機頂盒具有硬件解擾引擎。條件接收技術的成熟和安全性是運營商關注的重點，ST公司的葉青華表示，目前部分中國機頂盒廠商在與國際運營商洽談合作的問題，由于國外系統(tǒng)的技術要求不同，機頂盒廠商必須針對其要求提供相應的性能和功能，而條件接收的成熟情況是進軍國際市場的關鍵，機頂盒廠商必須取得可靠CAS提供商的認證。據了解，目前只有少數幾家中國廠商的部分產品獲得了這樣的認證。葉青華認為，大部分中國機頂盒廠商在今年才開始CA和中間件的開發(fā)，以及采用第三方IP，產品的完善成熟需要一定時間。此外，要取得國外CAS系統(tǒng)商的認證必須通過數百項技術測試，CA認證需要較長的周期。對當前中國條件接收技術情況，LSI公司的楊代偉認為，目前條件接收和SmardCard芯片的技術主要掌握在國外制造商手中，這對中國電視廣播而言是個安全隱患。所以，DTVIA、清華同方等中國廠商正在介入這個行業(yè)，試圖開發(fā)出中國的條件接收標準。創(chuàng)維數字技術公司技術總監(jiān)張繼濤透露：“目前在省網上主要采用國外的條件接收系統(tǒng)，而地市網絡則以國內CA為主?！贝送?，機卡分立的方案得到廣電總局的支持。揚智電子中國區(qū)總經理修俊良認為，一旦機卡分離在中國市場實施，由于將機頂盒內容解密部分分離開，對整機廠商和消費者都有利。而楊代偉認為該方案具有技術難度和可靠性的問題，目前該方案相對傳統(tǒng)方案存在近10美元的成本差距。信號回傳推動交互式應用 信號回傳是機頂盒實現交互式應用的必備功能。

目前，機頂盒可以采用基于電話線、以太網和有線電纜等不同介質的三種回傳方式。電話線回傳最容易實現，成本也最低，因此現有的交互式機頂盒大部分是基于這種回傳方式，但其缺點是速度和響應慢，造成用戶體驗差。與之相比，以太網回傳就不存在這些問題，它還可以通過互聯(lián)網來提供視頻點播和網上沖浪等交互式應用。據康佳集團機頂盒項目負責人施朝煜透露，該公司將于年內推出的一款機頂盒就采用了這種技術。其美中不足之處是實現這種回傳方式需要在機頂盒中添加一塊100/10M以太網卡，這大幅增加了整機成本。此外，它的應用也受到用戶是否已部署以太網接口的限制。有線電纜回傳是業(yè)界設想的一種理想回傳方式，它可以實現快捷、方便的交互式操作。但它要求有線電視網的運營商將目前單向傳輸的網絡改造成雙向網絡，而這需要投入大量的財力和時間。機頂盒制造商正在觀望這方面的進程，如果網絡改造進展順利，這種回傳方式有望在未來的機頂盒中占據主流。操作系統(tǒng) 在ST提供的完整解決方案中，它向客戶提供了免版權費的OS20實時操作系統(tǒng)，這是專門為其ST20 CPU開發(fā)的一個操作系統(tǒng)，優(yōu)勢在于其專用性，能充分利用CPU的硬件性能，實現性能的最優(yōu)化。LSI Logic和富士通沒有提供操作系統(tǒng)，所以客戶需要向第三方OS開發(fā)商購買。 LSI的楊代偉表示，第三方OS是由專業(yè)操作系統(tǒng)供應商開發(fā)的，其優(yōu)勢在于實時性更好，而且可以支持一些擴展功能，如TCP/IP協(xié)議等。目前，LSI已與風河系統(tǒng)公司達成協(xié)議，客戶可以通過LSI購買Vx Works RTOS，只需一次性支付大約1萬美元，不用再根據產品銷售數量支付版稅。 未來發(fā)展趨勢機頂盒交互式應用將促進中間件的集成，不同業(yè)務對中間件的要求不同。葉青華認為，DVB-MHP(多媒體家庭平臺)作為DVB提出的基于Java虛擬機的中間件標準將很快被中國機頂盒廠商采用。他們基于該中間件可以簡化產品的開發(fā)，加快新技術和新功能的應用，實現網絡瀏覽、VOD等多種交互式服務。目前，已經有部分中國公司在開展這方面的技術開發(fā)和應用，國外第三方開發(fā)商已經有成熟的中間件技術方案。接口技術將是未來機頂盒方案提供商考慮集成的重要功能?，F在一般的家庭已經有多種數字設備，設備間的數字信號傳輸是這些設備必須具備的功能，因此機頂盒集成USB、IEEE1394將是必然的趨勢。此外，機頂盒的DVR功能未來將成為其標準配置。目前在上海數字有線中應用的機頂盒產品都集成了DVR功能，隨著硬盤技術的發(fā)展，機頂盒數據存儲功能將得到加強，機頂盒完全可能成為家庭的數字娛樂存儲中心。目前，多家方案提供商都提供帶DVR功能的方案，如LSI公司的AviA9600提供了IDE/ATAPI硬盤驅動接口，ST的STi5514提供全功能DVR。隨著更高性能芯片方案的推出以及整個市場的啟動，作為與有線網這個寬帶資源連接同時與家庭最大的顯示設備相連的數字電視機頂盒，未來機頂盒的功能將可能發(fā)生明顯的轉變，交互式應用功能將大大增強。

此外，機頂盒一開始就面向家庭應用，具有友好的應用界面，將可能部分替代PC，作為家庭數據儲存中心，甚至是家庭網關。此外，除了標清產品開發(fā)，高清晰數字電視機頂盒市場也值得關注。有預測顯示，僅2003年中國將有120萬臺背投和近8萬臺PDP電視，這些彩電普遍清晰度高于1000線，大部分高端CRT彩電的清晰度也在1000線以上，而這部分彩電本身不具備數字信號接收和交互應用功能。此外，這部分用戶本身就是追求時尚的高端用戶。這些情況為高清晰數字電視機頂盒的開發(fā)帶來了商機。