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詳解機頂盒幾種回傳電路

2011/05/18

　　數字電視地面廣播(DVB-T)和有線(xiàn)電視(DVB-C)機頂盒是數字電視發(fā)展的過(guò)渡產(chǎn)品，其功能特性對數字電視技術(shù)應用至關(guān)重要，其中回傳功能對開(kāi)展雙向業(yè)務(wù)必不可少。目前，機頂盒回傳功能具有不同的實(shí)現方實(shí)，本文將闡述不同機頂盒產(chǎn)品及其周邊組件所組成的回傳電路。

　　隨著(zhù)全球數字電視節目開(kāi)播日程表日漸逼近，機頂盒的熱門(mén)程度也隨之升高。目前，市面上大多數機頂盒均為單向接收功能，但只要搭配適當的雙向電路，讓這些盒子具備回傳功能，便能成為交互式產(chǎn)品，可用來(lái)處理用戶(hù)發(fā)出的指令。由于可作為雙向電路的種類(lèi)很多，所以本文將以機頂盒分類(lèi)來(lái)介紹其可能的搭配方式。

　　DVB-T回傳電路

　　目前臺灣地區已開(kāi)播數字電視，隨著(zhù)雅典奧運熱潮，有越來(lái)越多的使用者購買(mǎi)地面廣播(DVB-T)機頂盒，也有消費者選擇購買(mǎi)車(chē)用機頂盒，但這兩種產(chǎn)品目前都只能收看單向電視廣播，與此同時(shí)，國內已經(jīng)著(zhù)手在電視廣播架構上裝載MHP(多媒體家庭平臺)，作為互動(dòng)電視的發(fā)展平臺。從回傳路徑來(lái)看，家用機頂盒接上調制解調器，車(chē)用機頂盒接上GPRS模塊是合理的發(fā)展趨勢。

　　調制解調器

　　目前的機頂盒大多數是單向接收數字電視廣播，并未具備回傳電路，未來(lái)接上調制解調器便可以與系統頭端形成雙向互動(dòng)，接收多媒體內容。一般來(lái)說(shuō)，互動(dòng)其實(shí)只有傳送簡(jiǎn)單的幾個(gè)使用者指令回到系統端，家用機頂盒可以利用最普及的電話(huà)線(xiàn)路，然后接上調制解調器便可形成回傳電路。

　　一般的STB芯片本身可以執行調制解調器控制功能，并不需要外接另一個(gè)微控制器。ST的STB芯片即提供了外部存儲器接口(EMI) 總線(xiàn)，可以連接調制解調器DSP(如Agere的DP2x系列)，然后再接上電話(huà)線(xiàn)的編解碼器(如Agere的CSP1034)，便可以完成回傳電路(如圖1所示)。調制解調器的驅動(dòng)程序也都開(kāi)發(fā)完成，可支持不同的模式。主要的調制解調器模式有表中所示的三種。


　　GPRS模塊

　　車(chē)用機頂盒也可以設計為交互式機頂盒，但是必需使用移動(dòng)式調制解調器，而GPRS模塊目前很容易獲得，實(shí)際大小也只有4.3×2.9公分，雖然傳輸速率只有9600/14400bps，但已足夠應用于回傳信息。預計未來(lái)GPRS模塊的價(jià)格持續下調之后，甚至可以?xún)冉ㄔ诩矣脵C頂盒中。如果每部家用機頂盒都有內建GPRS模塊，可以方便系統業(yè)者或電視臺對收視戶(hù)的管理，進(jìn)行收視率調查之類(lèi)的雙向應用。連接方式只要使用串行端口即可，硬件設計也相當容易(見(jiàn)圖2)，不過(guò)制造商必須自行開(kāi)發(fā)驅動(dòng)程序及應用軟件，目前已經(jīng)有電信系統業(yè)者注意到這個(gè)商機，并投入相關(guān)的軟件研發(fā)。


　　DVB-C STB回傳電路

　　雖然目前臺灣地區開(kāi)播數字電視推動(dòng)了地面廣播機頂盒熱潮，但不可忽視的是，模擬有線(xiàn)電視收視戶(hù)仍占多數，因此，有線(xiàn)電視(DVB-C)機頂盒將成為由模擬邁向數字電視的重要過(guò)渡產(chǎn)品。此外，數字有線(xiàn)電視也很最容易推出付費節目以及隨選信息服務(wù)，所以DVB-C朝雙向互動(dòng)發(fā)展將是必然的趨勢。以回傳路徑來(lái)看，DVB-C機頂盒可由PTSN調制解調器連接電話(huà)線(xiàn)，但是電話(huà)線(xiàn)路并不見(jiàn)得都能隨著(zhù)有線(xiàn)電纜分布到各個(gè)房間，所以如果能使用線(xiàn)纜調制解調器則是最有效率的解決方案。自1999年以來(lái)，開(kāi)始有系統業(yè)者提供線(xiàn)纜調制解調器作為收視戶(hù)的回傳電路。

　　目前的線(xiàn)纜調制解調器有幾種標準，包括IEEE定義的IEEE802.14協(xié)議、DAVIC (數字音視頻委員會(huì ))定義的DAVIC協(xié)議，以及MCNS(多媒體線(xiàn)纜網(wǎng)絡(luò )系統)定義的DOCSIS和Euro-DOCSIS協(xié)議。

　　DOCSIS即基于線(xiàn)纜系統的數據接口規范的縮寫(xiě)，主要是用來(lái)規范美國的線(xiàn)纜調制解調器，以確保雙向通訊速度和品質(zhì)，這個(gè)規范其實(shí)原來(lái)是個(gè)人計算機使用者利用線(xiàn)纜調制解調器高速連接網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò )的標準，但目前則可以作為交互式DVB-C的回傳電路標準。下行數據是使用6MHz的頻道以64-QAM或256-QAM，ITU-J83 Annex B FEC。上行數據則是以VHF(5~42MHz)頻帶使用QPSK或16-QAM的調制，傳送IP的互動(dòng)數據。
　　Euro-DOCSIS則是為了兼容于歐洲8MHz頻率頻道所衍生的標準。下行數據是依循DVB-C標準ETS300 429/ITU-J83 Annex A FEC。下行數據位速率為2MBps，上行數據使用QPSK或16-QAM調制，其VHF頻帶則延伸到5~65MHz，有多出來(lái)的頻寬容納回傳頻道。

　　由于線(xiàn)纜調制解調器均具備USB接口可以和計算機連接，所以只要機頂盒具備USB接口也就可以接上線(xiàn)纜調制解調器。在此我們將USB接口分為幾大類(lèi)來(lái)介紹，從技術(shù)難度的層面來(lái)看，分別是USB1.1 peripheral level(外設層面)、USB1.1 host(主機)、USB2.0 host。

　　USB是用來(lái)取代傳統的RS232串行接口和IEEE1284并行接口。自1997年問(wèn)世已有好幾年，對于PC相關(guān)應用來(lái)說(shuō)已是成熟的技術(shù)。 USB1.1的傳輸速率是12Mb/sec，USB2.0則高達480Mb/sec，而且分成Host level，Hub以及Peripheral。

　　對于消費性電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，作為個(gè)人計算機的peripheral level從技術(shù)上來(lái)說(shuō)并不難，像是數字相機以及MP3隨身聽(tīng)都可以和計算機聯(lián)機，透過(guò)檔案總管將其視為儲存設備來(lái)管理。機頂盒也一樣，可以加一顆串行接口轉USB的IC與計算機連接，讓計算機擷取機頂盒收到的內容，如果是具備硬盤(pán)的機頂盒，也可以讓計算機將其視為附加硬盤(pán)來(lái)管理。只不過(guò)，由于機頂盒儲存在硬盤(pán)內的檔案格式(TS)仍然需要機頂盒才能讀取及譯碼，并不是計算機可讀的MPEG格式，同時(shí)GB級的檔案也太大，用USB1.1傳輸并不實(shí)際。所以，如果機頂盒只具備USB1.1 peripheral，大部分是用來(lái)診斷內建程序及除錯，或者也可以開(kāi)發(fā)或更新程序。


　　如果機頂盒具備了USB1.1的Host功能，便可以發(fā)出指令，利用線(xiàn)纜調制解調器不管是外接或內建的方式，傳送訊號或其它數字資料，達到回傳的功能，如圖3所示。若是STB核心芯片并未具備USB1.1 host，就必須外加一顆USB1.1 Host的芯片(Cypress或TransDimension提供這類(lèi)芯片)。

　　如果機頂盒具備了USB2.0的主機功能，則不僅可用于線(xiàn)纜調制解調器的連接，還可以用來(lái)作為硬盤(pán)的接口，更方便設計DVR(數字錄像機)，也可以與個(gè)人計算機以Host-Host聯(lián)機，不過(guò)位于驅動(dòng)程序的軟件堆棧以及硬盤(pán)檔案管理程序仍需開(kāi)發(fā)。

　　IP Box上網(wǎng)盒回傳電路

　　中華電信近來(lái)推出MOD(多媒體點(diǎn)播)多媒體隨選信息給ADSL用戶(hù)，目前傳送的數據壓縮格式是MPEG2，結果在壓縮比不大以及頻寬有限的情況下，目前可以提供的服務(wù)受到局限，未來(lái)系統端MPEG-4編碼設置完成，再加上MPEG-4譯碼芯片普及之后，便可由網(wǎng)絡(luò )上付費下載標準畫(huà)面甚至高分辨率的影片，這將對整個(gè)DVD影片銷(xiāo)售及出租的商業(yè)模式，將會(huì )產(chǎn)生巨大的結構性影響，讓全球IP Box的年需求量達到千萬(wàn)臺等級。

　　IP Box僅需使用一個(gè)以太網(wǎng)絡(luò )收發(fā)器芯片便可以接上ADSL，如圖4所示，也可將ADSL內建在 IP Box之內。不過(guò)，TCP/IP的軟件堆棧必須向相關(guān)已開(kāi)發(fā)業(yè)者簽約取得，否則就得自行開(kāi)發(fā)。


　　DMA傳輸電路

　　DMA(數據媒體適配器)和DMR(數據媒體接收器)搭配可以接收網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò )資料，也可以用來(lái)作為家用消費電子，如CD、DVD模擬/數字信號的傳送設備。而DMA和DMR之間就是利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，或者是用內建的WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )芯片組來(lái)構建無(wú)線(xiàn)傳輸。802.11b標準是在2.4GHz載波上以11Mbps的速率傳送資料，這樣的頻率足夠傳送MPEG2標準分辨率的視頻壓縮資料，但是未來(lái)提升到高分辨率時(shí)則不夠，必須使用802.11a/g，如圖5所示。


　　隨著(zhù)數字電視開(kāi)播在即，機頂盒的應用也將日漸普及。在開(kāi)發(fā)此類(lèi)產(chǎn)品時(shí)，只需做一些設計改變，就能讓機頂盒具備互動(dòng)功能，讓它具備更吸引人的特性，從而加速在市場(chǎng)上的推廣速度。
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