機(jī)頂盒的硬件結(jié)構(gòu) 機(jī)頂盒的硬件結(jié)構(gòu)從數(shù)字電視機(jī)頂盒的構(gòu)成上看，主要包括硬件和軟件兩大部分。 從結(jié)構(gòu)上看，機(jī)頂盒一般由主芯片、內(nèi)存、調(diào)諧解調(diào)器、回傳通道、CA（ConditionalAccess）接口、外部存儲(chǔ)控制器以及視音頻輸出等幾大部分構(gòu)成。 調(diào)諧解調(diào)器 調(diào)諧解調(diào)器部分的作用是將傳輸過(guò)來(lái)的調(diào)制數(shù)字信號(hào)解調(diào)還原成傳輸流，調(diào)諧解調(diào)器的不同就構(gòu)成了不同的數(shù)字機(jī)頂盒，例如用于QPSK解調(diào)的衛(wèi)星機(jī)頂盒（DVB-S），用于QAM解調(diào)的有線數(shù)字機(jī)頂盒（DVB-C）以及用于OFDM解調(diào)的地面?zhèn)鬏敂?shù)字機(jī)頂盒（DVB-T）。目前市場(chǎng)上比較流行的調(diào)諧解調(diào)器的生產(chǎn)廠商有Thomson、Sharp等，國(guó)內(nèi)雖然也有一些廠商生產(chǎn)調(diào)諧解調(diào)器，但市場(chǎng)份額很小。 主芯片 隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的廠家將機(jī)頂盒的功能更多地集成在一個(gè)主芯片里，例如現(xiàn)在大部分廠商都將CPU、解碼器、解復(fù)用器、圖形處理器與視音頻處理器集成在芯片中，甚至一些以Philips為代表的芯片廠商將調(diào)諧解調(diào)器也集成在芯片中，形成一體化的芯片解決方案，有效地降低了器件成本并提高了可靠性。 在主芯片中，首先根據(jù)傳輸流所傳遞的標(biāo)志信息對(duì)接收到的傳輸流進(jìn)行解復(fù)用，然后根據(jù)CA智能卡所傳遞的解擾信息對(duì)節(jié)目流進(jìn)行解擾，解擾后的TS流送到視音頻解碼器中分別對(duì)其進(jìn)行解碼，還原成AV信號(hào)進(jìn)行輸出，同時(shí)，也分離出復(fù)用在TS流中的各類系統(tǒng)數(shù)據(jù)表，送給機(jī)頂盒處理器分別輸出。 另外，由于在主芯片中集成了CPU和圖形管理器，使機(jī)頂盒可以完成更多的功能，它可以運(yùn)行各種軟件完成諸多任務(wù)，例如股票接收、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等，也可以通過(guò)圖形管理器實(shí)現(xiàn)2D甚至3D的圖形處理，為用戶提供更美觀的界面，實(shí)現(xiàn)交互式游戲等各種高畫(huà)質(zhì)應(yīng)用。 由于CPU是主芯片的核心，因此通常情況下CPU的性能就決定了主芯片的性能。CPU的性能一般是由主頻決定的，主頻越高則CPU的性能也越高。目前最快的CPU主頻已經(jīng)超過(guò)了400MIPS，即使是目前市場(chǎng)上流行、最基本的機(jī)頂盒中CPU的主頻也超過(guò)了50MIPS。CPU速度同運(yùn)行其上的業(yè)務(wù)系統(tǒng)有著必然的聯(lián)系，如果需要在一個(gè)STB中運(yùn)行一個(gè)HTML瀏覽器，100MIPS可能就是對(duì)CPU的最低要求，當(dāng)然這還需要內(nèi)存的配合。 內(nèi)存 在某些方面，機(jī)頂盒同PC機(jī)有很多相似之處，甚至可以說(shuō)是一臺(tái)簡(jiǎn)化了的PC機(jī)，兩者最相似之處就是內(nèi)存。對(duì)機(jī)頂盒而言，內(nèi)存主要分為Flash內(nèi)存和SDRAM內(nèi)存。Flash用來(lái)存貯機(jī)頂盒的系統(tǒng)軟件、驅(qū)動(dòng)軟件、應(yīng)用程序以及一些用戶信息，在系統(tǒng)斷電時(shí)內(nèi)容還可保留，同時(shí)Flash可以通過(guò)在線的方式對(duì)其上所載的軟件進(jìn)行更新，達(dá)到機(jī)頂盒軟件升級(jí)的目的。SDRAM主要是用來(lái)存儲(chǔ)應(yīng)用數(shù)據(jù)。機(jī)頂盒的許多功能都需要內(nèi)存來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如圖形處理、視音頻解碼和解復(fù)用等，不同的應(yīng)用需求，內(nèi)存的大小配置也各不相同。容量大的Flash和SDRAM的配置雖然可以為將來(lái)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)預(yù)留足夠的內(nèi)存空間，但內(nèi)存并不是決定軟件能否運(yùn)行的因素，它需要配合CPU來(lái)工作，不切合實(shí)際的高配置只會(huì)造成資源浪費(fèi)，而無(wú)助于STB性能的提高。 外部存儲(chǔ)設(shè)備 外部存儲(chǔ)設(shè)備一般指外掛式硬盤(pán)，大容量的硬盤(pán)可以用于存儲(chǔ)節(jié)目流以滿足用戶的個(gè)性化需求。一個(gè)STB中能否外掛硬盤(pán)一般都是由主芯片所決定的，只有CPU的處理能力達(dá)到一定程度時(shí)才有可能支持硬盤(pán)的讀寫(xiě)，而硬盤(pán)的讀寫(xiě)也需要更多的內(nèi)存空間。 智能卡接口 通過(guò)讀卡器讀取CA智能卡中的數(shù)據(jù)用于數(shù)字電視節(jié)目的解擾，特別是在付費(fèi)電視發(fā)展的今天，這是大多數(shù)STB必不可少的部件。除了標(biāo)準(zhǔn)的讀卡器外，在有些STB中也采用通用接口CI（CommonInterface）來(lái)完成對(duì)CA智能卡的讀取。CI是一個(gè)由DVB組織為機(jī)頂盒和分離的硬件模塊之間定義的標(biāo)準(zhǔn)接口。這種起源于PCMCIA的技術(shù)應(yīng)用，使機(jī)頂盒可以批量生產(chǎn)，也為機(jī)頂盒帶來(lái)了變化，有著廣泛的應(yīng)用前景。 回傳通信接口 隨著機(jī)頂盒應(yīng)用的擴(kuò)展，使用戶對(duì)機(jī)頂盒的需求已經(jīng)不單單停留在簡(jiǎn)單地收看視音頻節(jié)目上了，交互式的需求使機(jī)頂盒中內(nèi)嵌了回傳設(shè)備，這些設(shè)備可以包括網(wǎng)絡(luò)適配器、調(diào)制解調(diào)器等通信接口，用于滿足用戶將信息回傳到前端。 其他設(shè)備接口 新技術(shù)的發(fā)展使機(jī)頂盒的物理接口也不斷地增加，如RS232接口、紅外遙控器接口、無(wú)線鍵盤(pán)接口、Wi-Fi接口等等，使STB可以同攝像機(jī)、DVD、PDA等眾多設(shè)備進(jìn)行連接。 機(jī)頂盒的軟件系統(tǒng) 機(jī)頂盒作為一個(gè)客戶端系統(tǒng)，除了要具有良好的硬件平臺(tái)外還需要配備不同的軟件系統(tǒng)才能使其完成各種任務(wù)。機(jī)頂盒中的軟件可以分成三個(gè)主要的層：應(yīng)用層、中間解釋層和驅(qū)動(dòng)層，每一層都包含了諸多的程序或接口等。 驅(qū)動(dòng)層 驅(qū)動(dòng)層包括機(jī)頂盒硬件的驅(qū)動(dòng)程序和API接口，它主要用于完成對(duì)硬件設(shè)備的操作。 中間解釋層 中間解釋層將STB的應(yīng)用程序指令翻譯成CPU能識(shí)別的指令，從而通過(guò)驅(qū)動(dòng)層去調(diào)動(dòng)硬件設(shè)備完成相應(yīng)的操作。該層包括嵌入式操作系統(tǒng)、中間件、CA駐留軟件等。雖然中間件的使用可以給STB軟件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用帶來(lái)極大好處，但高昂的使用費(fèi)用，對(duì)硬件需求的增加以及技術(shù)上的不成熟使中間件在國(guó)內(nèi)鮮有應(yīng)用。目前許多軟件設(shè)計(jì)者采用直接調(diào)用驅(qū)動(dòng)層的軟件來(lái)編寫(xiě)應(yīng)用程序，這雖然可以滿足一時(shí)的需求，但隨著應(yīng)用需求的增加，在STB中使用中間件才是一個(gè)很好的解決方案。 應(yīng)用層 應(yīng)用層可以分成駐留應(yīng)用程序和可下載應(yīng)用程序兩部分，不同的STB軟件設(shè)計(jì)理念使這兩個(gè)部分包含的應(yīng)用程序也不盡相同，合理規(guī)劃這兩部分的組成將有助于提高STB的可靠性和相應(yīng)時(shí)間。目前國(guó)內(nèi)機(jī)頂盒中的應(yīng)用較少，主要以EPG、數(shù)據(jù)廣播、股票、簡(jiǎn)單的下載游戲等為主，而數(shù)字電視的魅力并不在于看電視，而在于這種基于數(shù)字電視平臺(tái)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，這些應(yīng)用將會(huì)改善人們的一些日常生活習(xí)俗。隨著雙向網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，交互式應(yīng)用的普及，基于交互式的應(yīng)用軟件也將越來(lái)越多，這也會(huì)給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)難以預(yù)料的增值收入。有線電視數(shù)字機(jī)頂盒的技術(shù)含量非常高，它集中反映了多媒體、計(jì)算機(jī)、數(shù)字壓縮編碼、加解擾算法、加解密算法、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展水平。 加解擾技術(shù) 加解擾技術(shù)用于對(duì)數(shù)字節(jié)目進(jìn)行加密解密，其基本原理是采用加擾控制字加密傳輸?shù)姆椒ǎ脩舳死肐C卡解密。在MPEG傳輸流中，與控制字傳輸相關(guān)的有兩個(gè)數(shù)據(jù)流：授權(quán)控制信息（ECMs）和授權(quán)管理信息（EMMs），由業(yè)務(wù)密鑰（SK）加密處理后的控制字在ECMs中傳送，其中還包括節(jié)目來(lái)源、時(shí)間、內(nèi)容分類和節(jié)目?jī)r(jià)格等節(jié)目信息。對(duì)控制字加密的業(yè)務(wù)密鑰在授權(quán)管理中傳送，并且業(yè)務(wù)密鑰在傳送前要經(jīng)過(guò)用戶個(gè)人分配密鑰（PDK）的加密處理，EMMs中還包括地址、用戶授權(quán)信息，如用戶可以看的節(jié)目或時(shí)間段，用戶付的收視費(fèi)等。用戶個(gè)人分配密鑰（PDK）存放在用戶的智能卡（SmartCard）中。在用戶端，機(jī)頂盒根據(jù)PMT和CAT表中的CA-descriptor，獲得EMM和ECM的PID值，然后從TS流中過(guò)濾出ECMs和EMMs，并通過(guò)SmardCard接口送給SmartCard。SmartCard首先讀取用戶個(gè)人分配密鑰（PDK），用PDK對(duì)EMM解密，取出SK，然后利用SK對(duì)ECM進(jìn)行解密，取出CW，并將CW通過(guò)SmartCard接口送給解擾引擎，解擾引擎利用CW就可以將擾的傳輸流進(jìn)行解擾。加解擾技術(shù)分為同密和多密技術(shù)。同密技術(shù)是將兩家或兩家以上的條件接收（CA）系統(tǒng)應(yīng)用于同一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之中，從有線電視臺(tái)角度是實(shí)現(xiàn)技術(shù)的選擇和競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境。多密技術(shù)要求機(jī)頂盒采用CI技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同一機(jī)頂盒可接收不同CA系統(tǒng)加密節(jié)目。從用戶角度來(lái)講，不會(huì)因購(gòu)買(mǎi)是一家CA的機(jī)頂盒而受到限制，用戶還有選擇其CA服務(wù)的可能性。