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IPTV (InternetProtocolTVorInteracTIvePersonalTV), também chamada de rede de TV interativa, é o uso de infraestrutura de rede de banda larga, tendo a TV doméstica ou o computador como principal equipamento terminal, integrando Internet, multimídia, comunicação e outras tecnologias em uma, disponibilizando-a aos usuários domésticos por meio do IP protocolo Uma nova tecnologia para uma variedade de serviços de mídia digital interativa, incluindo TV digital. A estrutura principal dos serviços de IPTV é composta principalmente de quatro partes principais: plataforma de operação de conteúdo, plataforma de operação de serviço, rede de transmissão de suporte de serviço e rede de terminal de usuário. A tecnologia IPTV envolve várias tecnologias, como codificação e decodificação de vídeo, distribuição de rede, proteção digital de direitos autorais e acesso ao terminal.
O set-top box IP é um terminal de decodificação de vídeo, equivalente a um computador com seu próprio sistema operacional integrado. Pode ser visto na Figura 1 que uma extremidade do decodificador de IP é conectada à rede IPVT através de DSL ou Ethernet, e a outra extremidade converte o fluxo de mídia e outras informações transmitidas pela rede em saída de áudio e vídeo analógico para a TV, de forma que vídeo sob demanda, navegação na Web, jogos e outras funções, ela possui funções básicas como troca de dados de computador, podendo ser operada diretamente por controle remoto ou PC.
A composição e função do decodificador IP
O decodificador é composto de software e hardware. O hardware do decodificador inclui o chip principal, memória, sintonizador e demodulador, canal de retorno, interface CA (CondiTIonalAccess), controlador de armazenamento externo e saída de vídeo e áudio. O software é dividido em três camadas: camada de aplicativo, camada de interpretação intermediária e camada de driver, cada camada contém muitos programas ou interfaces.
Em comparação com os decodificadores digitais tradicionais, os decodificadores IP realizam a integração de vídeo, voz e dados, que é o chamado serviço triple play (TriplePlayService). A arquitetura do sistema do decodificador IP consiste em três subsistemas independentes: unidade de TV, unidade de PC e unidade de acesso condicional (isto é, sistema de criptografia, CA). O subsistema de TV é composto por um modulador de frequência e um decodificador de vídeo, que são usados para processar informações de streaming digital; o subsistema CA permite que o provedor de serviço tenha a capacidade de controle para obter proximidade com o usuário e saber quando o usuário está assistindo a qual programa; o subsistema do PC A maioria deles são designs modulares. Projetistas de STB podem aumentar ou diminuir os componentes neste sistema de acordo com suas necessidades. Como o objetivo do IPSTB é fornecer funções de serviço de Internet, seu sistema de PC deve fornecer o protocolo TCP / IP Stack e ter um esquema de armazenamento melhor.
Pode-se ver que as funções dos decodificadores IP incluem principalmente os seguintes três aspectos:
Suporta a atual transmissão de rede LAN ou DSL, recebe e processa dados IP e fluxos de vídeo;
Suporta decodificação de vídeo MPEG, WMV e Real;
Suporta a função de autenticação do usuário, realiza o controle de acesso do usuário, faturamento e outras funções de gerenciamento por meio da interação com o sistema IPTV.
Classificação de decodificadores IP
De acordo com diferentes hardwares e softwares, os decodificadores IP têm diferentes métodos de classificação
1. Classificação baseada em hardware
Os decodificadores IP podem ser divididos nos três tipos a seguir, de acordo com os diferentes chips da CPU usados na base:
(1) Decodificador baseado em chipset dedicado (chip codec ASIC / SOC)
Além do processador, o chipset dedicado também integra alguns outros módulos IP (LntelligentProperty), como Videoin, Videoout, Audioin e Audioout, etc., e alguns também têm módulos de aceleração de hardware de compressão de imagem. Uma vez que o chip de compressão de vídeo dedicado carrega um módulo de compressão fixo, um método de processamento fixo e um microcódigo fixo, o preço dos produtos decodificadores tradicionais baseados em ASCI / SOC é relativamente baixo, mas devido à implementação do chip de hardware completo , o operador não pode atualizar o software. Para melhorar o desempenho do produto, também existem grandes problemas com a adaptabilidade desta rede set-top.
(2) Baseado na plataforma X86
O sistema embarcado baseado na arquitetura de CPU X86 apresenta as seguintes vantagens: uma é que pode codificar e decodificar arquivos em diferentes formatos; a segunda é que a CPU da arquitetura X86 possui um software aplicativo relativamente completo e o custo de manutenção é baixo; o terceiro é o sistema embarcado baseado na arquitetura X86. O sistema pode facilmente compartilhar recursos com o PC.
(3) Com base na tecnologia de processador multimídia
O método baseado na plataforma X86 ocupa a maior parte do poder de processamento da CPU quando em uso. Portanto, este método não é adequado para alguns. Assim, surgiu um decodificador independente baseado em tecnologia de processador multimídia. O poder de computação de alta velocidade deste chip pode realizar completamente terminais de comunicação adequados para diferentes protocolos.
fim. O uso desses chips pode facilmente realizar processamento de áudio e vídeo MPEG, processamento de vídeo H.263, bem como DVD, decodificador, TV digital, etc.
Devido ao uso de chips de função de decodificação de vídeo em tempo real, a velocidade de processamento de vídeo é significativamente melhorada. Com a codificação em tempo real, todo o atraso de processamento de vídeo é pequeno, o que é especialmente adequado para aplicações de sistema de transmissão ao vivo de vídeo; o sistema está equipado com interfaces USB, IDE, PCMCIA e Ethernet para habilitar as funções do terminal IPTV. A capacidade de expansão é aprimorada, a memória ocupa menos, a estrutura do hardware é compacta e o custo não é alto.
2. Classificação baseada em software
O sistema operacional é o software central do decodificador. O sistema operacional no decodificador não é grande, mas é necessário para funcionar em um ambiente de tempo real e ser executado em um pequeno espaço de memória interna. Este tipo de sistema operacional é chamado de sistema operacional em tempo real (RTOS), atualmente existem três categorias principais: VxWorks, Windows CE e Linux embarcado.
(1) Terminal WinCE integrado
A maior característica do WinCE é que sua API é compatível com Win32, o que favorece a utilização de ambiente Windows para o desenvolvimento de aplicações WinCE. Além disso, o reprodutor WMV também pode ser executado diretamente no sistema operacional WinCE. Muitos componentes prontos do Windows podem ser aplicados ao gerenciamento de rede no terminal com algumas modificações. Assim como o controle de fluxo de vídeo e outras funções, ele pode compartilhar totalmente os excelentes resultados do Windows Media, como o MMS. A Microsoft está lançando o WinCE5.0 e expandindo o código-fonte aberto de alguns programas. Sob a autorização deste plano de código-fonte aberto, a Microsoft abriu 2.5 milhões de linhas de programas de código-fonte como kits de avaliação. Qualquer indivíduo ou fabricante pode baixar esses códigos-fonte para modificação e uso. No futuro, os OEMs precisarão autorizar de acordo com o período de execução e pagar alguns dólares por máquina para o núcleo WinCE5.0. Como um novo participante no mercado, a Microsoft enfatiza custos de desenvolvimento mais baixos. A Microsoft adicionou sistema de arquivos, IPv4 / IPv6, WLAN, Bluetooth e outras funções de rede no WinCE, bem como Windows Media Coder e outras funções.
No entanto, as desvantagens desse tipo de terminal são: o código-fonte do aplicativo não é público e o terminal adota o WinCE para pagar royalties à Microsoft; além disso, o código WinCE é enorme, ocupa muita ROM e RAM e requer suporte de microprocessador X86 de alto desempenho, todos os quais são. Isso fez com que o custo do terminal permanecesse alto.
(2) Terminal LINUX integrado
Esse tipo de terminal geralmente usa um microprocessador multimídia dedicado como núcleo, complementado por uma interface Ethernet e uma interface de vídeo para formar um sistema. O próprio microprocessador multimídia não só possui RISC (CPU de conjunto de instruções reduzido) embutido para executar o software do sistema e o software do aplicativo, mas também possui um chip de função de decodificação em tempo real MPEG2 ou MPEG4. Depois de introduzir o sistema operacional Linux e os drivers de vídeo e vários drivers auxiliares necessários, torna-se um ambiente de aplicativo de terminal de rede IPTV completo.
As vantagens de usar a plataforma de desenvolvimento Linux: primeiro, o código-fonte do Linux é aberto, há um grande número de excelentes ferramentas de desenvolvimento e software de aplicativo gratuitos disponíveis e não há necessidade de pagar uma taxa de licença para cada aplicativo; em segundo lugar, existe um enorme grupo de desenvolvimento, intercâmbios técnicos convenientes e baixos custos de desenvolvimento e manutenção de software; Finalmente, o próprio Linux é estável, o kernel é bem soldado, requer menos recursos para operar, tem excelentes funções de rede e suporta uma grande quantidade de hardware. Resumindo, o desempenho de alto custo é sua maior característica.
No entanto, este sistema tem certas limitações em sua capacidade de se adaptar a baixa largura de banda. Devido ao uso de decodificação em tempo real de hardware, a melhoria de desempenho do decodificador é restringida pelo desenvolvimento de tecnologia de chip, de modo que as ferramentas de codificação QPEL e GMC são omitidas, o que torna as vantagens do desempenho de alta definição MPEG4 ASP e adequado para DSL transmissão de rede de baixa largura de banda insuficiente Play, algum sistema operacional baseado em μCLinux, o decodificador é melhor do que o terminal MPEG4 ASP incompleto, a largura de banda de trabalho da linha é de 3Mbit / s, com a mesma resolução de reprodução D1, a capacidade de se adaptar à baixa largura de banda da rede DSL é inferior ao terminal Codec baseado em WMVx. O preço desse tipo de decodificador é baixo, mas devido à baixa compatibilidade, o custo de construção do servidor do sistema e coleta de arquivos de mídia será relativamente alto.
VxWorks é um sistema operacional em tempo real lançado pela Wind River System nos Estados Unidos. VxWorks é um sistema operacional em tempo real embutido de alto desempenho e escalonável executado na máquina de destino. Com sua boa confiabilidade e excelente desempenho em tempo real, é amplamente utilizado em tecnologia de alta precisão e requisitos de tempo real, como comunicações, militares, aviação, aeroespacial, etc., como comunicações por satélite, exercícios militares, orientação balística e navegação de aeronaves. Esperar.
Obviamente, os decodificadores também podem ser divididos em tipo básico, tipo profissional, tipo abrangente, etc., de acordo com o nível de função e a diferença de preço do decodificador.
Set-top box e interface da plataforma IPTV
Decodificador e plataforma IPTV
A interface envolve muitos conteúdos, entre os quais o processo de negócio do usuário pode ser dividido em três categorias: interface de autenticação, interface de pagamento e interface de uso do serviço.
1. Interface de autenticação
A interface de autenticação inclui autenticação de camada de rede e autenticação de camada de aplicativo, que é o processo de realização da Internet inicial do set-top box, ou seja, o processo de acesso dos usuários da Internet à Internet. De acordo com o método de comunicação entre o usuário e o dispositivo de rede, os métodos de autenticação de acesso à camada de rede mais usados atualmente são divididos em dois tipos: PPPoE e DHCP + WeB.
(1) tecnologia PPPoE
Atualmente, a tecnologia de autenticação PPPoE é a mais amplamente utilizada no acesso Ethernet e no acesso ADSL. Seus princípios de rede são basicamente os mesmos. Eles usam switches ou DSLAMs para conectar usuários à rede e definir o equipamento BRAS atrás dos switches e DSLAM para encerrar o PPP. O servidor de acesso de banda larga que termina a conexão PPP pode gerenciar a conexão PPP separadamente e pode executar estatísticas sobre a duração e as informações de tráfego do negócio online do usuário, e vários métodos de faturamento podem fornecer as informações online do usuário necessárias.
A essência do PPPoE é executar o protocolo PPP na Ethernet e estabelecer um canal ponto a ponto PPP entre o usuário final e o servidor de acesso de banda larga. Ou seja, se o serviço multicast for habilitado entre o host do usuário e o BRAS, os dados multicast devem utilizar o BRAS como ponto de replicação final de recebimento, o que fará com que uma grande quantidade de dados multicast atravesse a rede e os equipamentos DSLAM, contrário à intenção original de multicast. Portanto, o modo de acesso PPPoE restringe a existência de protocolos multicast e afeta o desenvolvimento de serviços de vídeo.
(2) DHCP + tecnologia Web
A autenticação DHCP + Web precisa ser usada em conjunto com o servidor DHCP e o servidor de autenticação Web. O Host primeiro obtém um endereço IP por meio de DHCP e se comunica com o servidor de autenticação da web. Também pode permitir que o usuário acesse apenas alguns servidores internos. Em seguida, o servidor de acesso força o usuário a se conectar ao servidor de autenticação da Web e abre a página de autenticação no navegador. Insira a chave e a senha nesta página, e o servidor da Web como o cliente do Radius irá transmitir as informações de autenticação para o servidor do Radius para autenticar o usuário. Depois que a autenticação é aprovada, o usuário obtém um novo endereço IP legal e pode acessar a Internet ou uma rede específica.
No método de autenticação DHCP + Web, não há canal de camada 3 semelhante ao PPP entre o host do usuário e o servidor de acesso, e não há restrição ao protocolo multicast. Se o usuário acessa principalmente o switch entre os servidores de acesso ou o DSLAM pode suportar IGMP Snooping, o serviço multicast é fácil de desenvolver. No entanto, o próprio DHCP tem muitas deficiências, especialmente problemas de segurança. Como garantir a legitimidade e autenticidade das informações do usuário é uma questão importante que o DHCP precisa resolver.
(3) Plano de melhoria
Pode-se ver que a autenticação da camada de rede pode adotar a autenticação PPPoE ou o modo DHCP de acordo com o grau de suporte do terminal STB. No entanto, nenhum desses dois métodos de autenticação pode atender às necessidades de desenvolvimento de serviço IPTV. Portanto, precisamos fornecer soluções correspondentes para os métodos de autenticação atuais, e sob a premissa de garantir o desenvolvimento dos serviços de IPTV, reduzir as principais alterações nas especificações da rede existente, tanto quanto possível, para garantir o suporte dos serviços originais.
Para o terminal STB adotar PPPoE para autenticação, o principal problema a ser resolvido é a distribuição dos dados. Portanto, diferentes canais de distribuição de serviço podem ser adotados para diferentes serviços de usuários. Em outras palavras, por um lado, o dispositivo BRAS deve suportar autenticação PPPoE para serviços de IPTV, e seus dados unicast relacionados são entregues por meio do canal PPPoE; isso requer que o BRAS seja capaz de distinguir os tipos de serviços de usuário por meio das informações de autenticação, e o dispositivo DLSAM precisa oferecer suporte a multicast. O controle de distribuição e grupos de multicast também requer equipamento STB para suportar pilhas de protocolo duplo. Desta forma, as funções do sistema de autenticação original podem ser garantidas, e o bom desenvolvimento do serviço multicast também pode ser garantido.
Para o método de autenticação DHCP, o principal problema é garantir a segurança e autenticidade do acesso DHCP, o que requer a introdução da opção OPTION82 no pacote DHCP; para situações onde vários terminais usam DHCP ao mesmo tempo, para distinguir estes terminais, também é necessário Introduzir a opção OPTION60. A opção DHCP OOPTION82 geralmente é usada pelo dispositivo DSLAM para enviar as informações do produto do usuário e informações do dispositivo para a mensagem DHCP do usuário, e o servidor DHCP executa a estratégia de alocação de endereço IP ou outras estratégias identificando o OPTION82. A opção OPTION60 geralmente é fornecida pelo terminal, e diferentes tipos de terminais podem ser identificados pela configuração de diferentes OPTION60. Por meio da opção OPTION60, diferentes terminais podem ser alocados em diferentes espaços de endereço. Porém, a introdução da OPÇÃO82 necessita do suporte de DSLAM, e os equipamentos atualmente utilizados em operação não possuem esta função, sendo necessária a realização de equipamentos de rede
Transformação.
As soluções atuais tendem a adotar DHCP e adotar uma abordagem IPPOOL independente. Esta solução pode realizar o isolamento entre os serviços IPTV e os serviços tradicionais da Internet por meio da configuração de políticas específicas de IP. Quando o número de usuários de IP-TV não é alto, uma pequena quantidade de capital pode atender aos requisitos de negócios.
(4) Certificação da camada de aplicação
A autenticação da camada de aplicação implementa o processo de autenticação de identidade de usuários de decodificadores no sistema IPTV. Somente usuários que passaram na autenticação da camada de aplicativo podem consumir e usar vários tipos de serviços fornecidos por estações IPTV. Somente uma tecnologia de reconhecimento de camada de aplicativo segura pode garantir que os provedores de conteúdo possam usar com segurança um conteúdo maravilhoso no sistema IPTV
2. Interface de consumo do usuário
A interface de consumo do usuário precisa implementar um processo de consumo complexo de prompts de preço do sistema, compras de confirmação do usuário e deduções do sistema. De acordo com os diferentes métodos de faturamento e métodos de pagamento, o processo de interface também é diferente.
3. Interface de uso de conteúdo
A interface de uso de conteúdo realiza o processo em que os usuários obtêm diferentes serviços de aplicativo a partir de operações de conteúdo. As aplicações fornecidas pelo sistema IPTV têm se tornado cada vez mais abundantes, como vídeo ao vivo, vídeo sob demanda, jogos, karaokê, recuperação de informações, etc. À medida que a função do decodificador se torna mais potente, a transmissão pela rede Com o aumento contínuo de largura de banda, temos razões para acreditar que todos os tipos de aplicativos de Internet no PC serão apresentados na TV do usuário por meio do decodificador.
A direção de desenvolvimento do set-top box IP
De decodificadores de TV digital (DVB-C), decodificadores de satélite (DVB-S), decodificadores de TV de rede, decodificadores para os decodificadores de IP mais populares, a equipe de decodificadores as caixas superiores continuam a crescer e se desenvolver. Para o desenvolvimento em grande escala de decodificadores e o desenvolvimento em grande escala de decodificadores separados por placa de máquina, os decodificadores com placas de máquina separadas tornaram-se gradualmente uma tendência. Além disso, decodificadores de modo duplo e decodificadores de software também estão amadurecendo. Com o desenvolvimento e promoção do conceito de casa digital, o futuro decodificador pode evoluir para a unidade de controle central da tecnologia de sala de estar da família, que é chamada de "Home Gateway" ou "Residential Gateway" na indústria. Além da função de transmissão de vídeo existente, é mais para fornecer um transporte integrado e abrangente para todos os dispositivos inteligentes da família. Neste século, percebemos a interconexão e intercomunicação entre os dispositivos, podendo fornecer terminais diferentes para terminais diferentes. Negócio personalizado, realize "Multi-Play".
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