作為傳輸方案的焦點，STB必須能夠適應它要部署的特殊IPTV“生態(tài)系統”的要求，因此，互通性以及處理高吞吐量的視頻所需要的性能對于這些系統是至關重要的。對于IPTV網絡可能提供的許多新應用，可伸縮性也很重要；而成本始終是消費電器面臨的一個問題。STB設計工程師已經看到，高度集成的數字信號處理(DSP)能夠滿足這些要求，它不僅提供買得起的高度實時的性能，而且也便于重新編程以實現新的配置、刷新、升級和應用。

圖1：IPTV生態(tài)系統

IPTV生態(tài)系統

    STB的設計牽涉到IPTV生態(tài)系統中的所有設備和軟件，主要項目如圖1所示。在前端，服務提供商從諸如地面廣播、預先記錄的專有內容、衛(wèi)星電視頻道之類的節(jié)目源為IPTV傳輸經過編碼的視頻；內容也可以由VOD服務商直接提供。

    為了確保正確的接收，所有這類內容的傳輸都通過條件接收服務器(SAS)，它通過加密、驗證和鑒權等措施提供傳輸的安全性。中間件服務器負責協調這些單元，監(jiān)測客戶的請求、與其它服務器通信和調度傳輸，并為從事業(yè)務保障、收費、維護和其它必要服務的網絡管理提供接口。這種服務器也與客戶的STB通信，以管理這些請求并提供友好的圖形用戶界面(GUI)。

    圖中的客戶端顯示了一個DSL調制接調器和STB，在一些情況下這兩個功能可能會結合在單一盒中。STB從寬帶連接接收和解碼IPTV信號，然后，輸出一路或更多視頻流供電視機顯示。需要注意的是：目前所提議的大多數方案不包括通過STB對互聯網的寬帶開放接入，但是，將來可能支持這種功能。

    STB瀏覽器和中間件

    在STB的頂層是承載瀏覽器的WinCE、Linux或VxWorks等操作系統(OS)，它的作用是圖形引擎，通過它與中間件的互動，讓用戶方便地訪問互動服務。中間件客戶軟件協調對網絡的訪問。一些瀏覽器和中間件客戶是基于具備javascript的HTML；而其它是基于Java并運行在STB中的Java虛擬機(JVM)上。為了獲得更為復雜的圖形處理能力，新興的選項集成具有Macromedia Flash或Dynamic HTML的中間件。

    這些選項的每一種依次更為復雜，需要更強的處理性能，所以，STB處理器需要具備可伸縮性，以便支持這些不同的組合。如果把圖形和視頻處理密集的任務從普通的操作任務中分離出來，處理架構就能夠加速系統的整體性能，并為可伸縮性提供開銷。

    服務提供商都建立了自有的系統，而STB必須與這些系統互通，以便被用于不同的IPTV環(huán)境。每一種部署都有獨特的網絡配置和一系列配套方案，所以，中間件、瀏覽器和其它軟件會隨著新功能和服務的加入而持續(xù)演進。OEM必須考慮給定的處理器的性能是否容許系統具有可伸縮性，以支持這些變化并執(zhí)行新的任務。

    提供安全性

    基于軟件的條件接收(CA)系統——非常類似數字版權管理(DRM)軟件—采用諸如AES或3DES之類的安全標準，從而使針對條件接收的密鑰交換成為可能。如果黑客試圖打開密鑰，可編程處理器就容許STB作出快速修改以增強安全級別。

    傳統的基于硬件的CA方法采用智能卡和固定的硬件來保護系統免受不安全的訪問。就像基于軟件的系統一樣，這些基于硬件的安全系統必須持續(xù)升級以擊敗黑客的攻擊；因此，CA供應商在他們的設計中構建了不同級別的安全性，使之不僅支持老的用法，而且滿足將來新的接收條件。(改寫)

    這些安全功能要求把知識產權構建到處理器之中；而因為每一個CA供應商都有其自己的設置，STB制造商需要確保對所有主要的供應商都提供適當的支持。

    最近，水印系統已經引起了內容所有者、服務提供商和向他們提供IPTV設備的制造商的興趣。在內容未經適當授權而被接收的情況下，水印技術容許服務提供商快速定位這種非法接收的地點，在那里要升級CA。

視頻編碼和VOD

    MPEG-2是目前業(yè)內所使用的老一代視頻編解碼(編碼器/解碼器)，它在標準清晰度電視中已經使用多年，而現在也常被用于高清晰度電視。最初推出的IPTV采用的就是MPEG-2標準，然而，為了提高帶寬利用率和增加所容納的家庭的數量，許多服務提供商正在采用更為先進的多媒體數字信號編解碼器標準，如H.264/MPEG-4部分10/AVC和WMV9/VC1。這些較新的編解碼器的帶寬利用率通常比MPEG-2提高了兩個數量級。除了這些流行的先進編解碼器之外，中國正在部署其自己的新標準，即AVS。

    與視頻編解碼器配套的有采用各種音頻壓縮標準的音頻編解碼器。還要考慮的是：在每一種編解碼器規(guī)范內，都有一些解釋空間，讓編碼器供應商能夠持續(xù)增強其產品，以實現更佳的品質并減少比特率。因此，存在若干可能的音頻和視頻編解碼器的組合，它們在實現方案上與不同編碼器供應商的方案略微不同。

    視頻點播通信的基礎是RTP和RTSP；RTP是下行傳輸的流協議，RTSP是針對數據的控制協議，兩者都容許在實現中建立極大的靈活性。為了使互通性變得更為復雜，不同的VOD供應商采用完全具有自主編碼特性的不同的離線編碼器。為了減少問題，來自不同供應商的VoD服務器可能由一家IPTV服務提供商安裝。

    面對多種編解碼器、不同種類的編解碼器組合和實現方案以及不同的協議解釋，所有這些因素都要求待設計的STB具有靈活性和可伸縮性，以支持廣泛變化、持續(xù)升級的互通性要求。

    家庭聯網

    因為STB共享數字媒體適配器(DMA)所采用的大部分技術，STB也有望可能通過以太網、HomePlug、WLAN或Moca連接到家庭網絡。STB然后可以接收并玩從個人電腦下載的內容，如顯示照片夾、播放音樂或者甚至從互聯網下載影片。應該考慮的是：STB也可能配備其自己的硬盤以記錄IPTV播放的內容，然后這些內容可以通過互聯網共享。

    如果STB被連接到娛樂系統，如網絡DVD播放機、音響系統和游戲機，那么，融合的可能性就更為有趣。最終，諸如視頻電話和在線賭博之類的應用也可能與STB融合，從而帶來他們自身的一系列互通性問題。

    為了能夠處理這些新的融合應用，至關重要的一點是STB必須支持各種各樣家用電器系統所使用的標準，因為在家庭網絡內存在不同的需求，它也為用戶提供了各種服務。例如，如果把4Mbps MPEG2流轉換并編碼為1.5-Mbps WMV9流，就可以保持帶寬并增加在給定的硬盤空間內所存儲的內容。

    作為一個例子，從CA轉換為DRM安全可以確保保護家庭網絡內的視頻內容。行業(yè)聯盟—數字生活網絡聯盟所關心的是為家庭網絡開發(fā)互通性標準，目前在家庭網絡上最為流行的產品都遵循DLNA標準。

    STB對處理器的要求

    雖然人們正在部署不同的IPTV生態(tài)系統，在不同的系統和配置中實現互通性不僅從短期看很重要，而且從長期看也很重要，因為事物在持續(xù)地發(fā)展。隨著不同的服務提供商開始配置由許多操作系統、壓縮技術、中間件、瀏覽器、CA/DRM、實時編碼器供應商和VoD服務器供應商的產品構成的可能組合方案，STB將不得不適應這種多組合的應用需求，同時，也是為了滿足提供商向其產品中添加新服務所提出的要求。成功的STB設計將依賴于提供高性能、編程靈活性、可伸縮性和高系統級集成的處理解決方案。

    音視頻編解碼器、圖形加速、通信和許多潛在融合的家庭應用將需要高級的性能，大多數是對實時信號處理能力的要求。通過使用加速器并把信號處理任務進行軟件分區(qū)就可以增強性能，例如，視頻解碼最好由從事控制任務的DSP來處理，用戶界面采用RISC處理器來處理就比較好。通過在處理器上運行最合適的任務，設計工程師能確保最高的性能和最高效率的產品設計。