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IPTV (InternetProtocolTVorInteracTIvePersonalTV), también llamada TV interactiva en red, es el uso de infraestructura de red de banda ancha, con la televisión doméstica o la computadora como equipo terminal principal, integrando Internet, multimedia, comunicaciones y otras tecnologías en una sola, proporcionándola a los usuarios domésticos a través de la IP. protocolo Una nueva tecnología para una variedad de servicios de medios digitales interactivos, incluida la televisión digital. El marco central de los servicios de IPTV se compone principalmente de cuatro partes principales: plataforma de operación de contenido, plataforma de operación de servicio, red de transmisión de portador de servicio y red de terminal de usuario. La tecnología IPTV involucra varias tecnologías como codificación y decodificación de video, distribución de red, protección de derechos de autor digitales y acceso a terminales.
El decodificador IP es un terminal de decodificación de video, equivalente a una computadora con su propio sistema operativo integrado. Se puede ver en la Figura 1 que un extremo del decodificador IP está conectado a la red IPVT a través de DSL o Ethernet, y el otro extremo convierte el flujo de medios y otra información transmitida a través de la red en salida de audio y video analógico a el televisor, de modo que video a pedido, navegación web, juegos y otras funciones, tiene funciones básicas como el intercambio de datos de computadora, y puede ser operado directamente por control remoto o PC.
La composición y función del decodificador IP
El decodificador está compuesto por software y hardware. El hardware del decodificador incluye el chip principal, la memoria, el sintonizador y demodulador, el canal de retorno, la interfaz CA (CondiTIonalAccess), el controlador de almacenamiento externo y la salida de audio y video. El software se divide en tres capas: capa de aplicación, capa de interpretación intermedia y capa de controlador, cada capa contiene muchos programas o interfaces.
En comparación con los decodificadores digitales tradicionales, los decodificadores IP realizan la integración de video, voz y datos, que es el llamado servicio triple play (TriplePlayService). La arquitectura del sistema del decodificador IP consta de tres subsistemas independientes: unidad de TV, unidad de PC y unidad de acceso condicional (es decir, sistema de cifrado, CA). El subsistema de TV está compuesto por un modulador de frecuencia y un decodificador de video, que se utilizan para procesar información de transmisión digital; el subsistema CA permite que el proveedor de servicios tenga la capacidad de control para lograr la proximidad al usuario y saber cuándo el usuario está viendo qué programa; el subsistema de PC La mayoría de ellos son diseños modulares. Los diseñadores de STB pueden aumentar o disminuir los componentes de este sistema según sus necesidades. Dado que el objetivo de IPSTB es proporcionar funciones de servicio de Internet, su sistema de PC debe proporcionar el protocolo de pila TCP / IP y tiene un mejor esquema de almacenamiento.
Se puede observar que las funciones de los decodificadores IP incluyen principalmente los siguientes tres aspectos:
Admite la transmisión de red LAN o DSL actual, recibe y procesa datos IP y transmisiones de video;
Admite decodificación de video MPEG, WMV y Real;
Admite la función de autenticación de usuarios, realiza el control de acceso del usuario, la facturación y otras funciones de gestión a través de la interacción con el sistema IPTV.
Clasificación de decodificadores IP
Según diferentes hardware y software, los decodificadores IP tienen diferentes métodos de clasificación
1. Clasificación basada en hardware
Los decodificadores IP se pueden dividir en los siguientes tres tipos de acuerdo con los diferentes chips de CPU utilizados en la base:
(1) Decodificador basado en un chipset dedicado (chip de códec ASIC / SOC)
Además del procesador, el chipset dedicado también integra algunos otros módulos IP (LntelligentProperty), como Videoin, Videoout, Audioin y Audioout, etc., y algunos también tienen módulos de aceleración de hardware de compresión de imágenes. Dado que el chip de compresión de video dedicado lleva un módulo de compresión fijo, un método de procesamiento fijo y un microcódigo fijo, el precio de los productos decodificadores tradicionales basados en ASCI / SOC es relativamente bajo, pero debido a la implementación del chip de hardware completo , el operador no puede actualizar el software. Para mejorar el rendimiento del producto, también existen problemas importantes con la adaptabilidad de esta red decodificadora.
(2) Basado en la plataforma X86
El sistema integrado basado en la CPU de arquitectura X86 tiene las siguientes ventajas: una es que puede codificar y decodificar archivos en diferentes formatos; la segunda es que la CPU con arquitectura X86 tiene un software de aplicación relativamente completo y el costo de mantenimiento es bajo; el tercero es el sistema integrado basado en la arquitectura X86. El sistema puede compartir recursos fácilmente con la PC.
(3) Basado en tecnología de procesador multimedia
El método basado en la plataforma X86 ocupa la mayor parte del poder de procesamiento de la CPU cuando está en uso. Por lo tanto, este método no es adecuado para algunos. Entonces apareció un decodificador independiente basado en tecnología de procesador multimedia. La potencia informática de alta velocidad de este chip puede realizar completamente terminales de comunicación adecuados para diferentes protocolos.
final. El uso de estos chips puede realizar fácilmente procesamiento de audio y video MPEG, procesamiento de video H.263, así como DVD, decodificador, TV digital, etc.
Debido al uso de chips de función de decodificación de video en tiempo real, la velocidad de procesamiento de video se mejora significativamente. Con la codificación en tiempo real, todo el retardo de procesamiento de video es pequeño, lo que es especialmente adecuado para aplicaciones de sistemas de transmisión de video en vivo; el sistema está equipado con interfaces USB, IDE, PCMCIA y Ethernet para habilitar las funciones del terminal IPTV. Se mejora la capacidad de expansión, la memoria ocupa menos, la estructura del hardware es compacta y el costo no es alto.
2. Clasificación basada en software
El sistema operativo es el software principal del decodificador. El sistema operativo del decodificador no es grande, pero es necesario que funcione en un entorno de tiempo real y se ejecute en un pequeño espacio de memoria interna. Este tipo de sistema operativo se denomina sistema operativo en tiempo real (RTOS), actualmente hay tres categorías principales: VxWorks, Windows CE y Linux embebido.
(1) Terminal WinCE integrado
La característica más importante de WinCE es que su API es compatible con Win32, lo que favorece el uso del entorno Windows para desarrollar aplicaciones WinCE. Además, el reproductor WMV también se puede ejecutar directamente en WinCE OS. Muchos componentes de Windows listos para usar se pueden aplicar a la administración de red en el terminal con una pequeña modificación. Además del control de transmisión de video y otras funciones, puede compartir completamente los excelentes resultados de Windows Media como MMS. Microsoft está lanzando actualmente WinCE5.0 y expandiendo el código fuente abierto de algunos programas. Bajo la autorización de este plan de código fuente abierto, Microsoft ha abierto 2.5 millones de líneas de programas de código fuente como kits de evaluación. Cualquier individuo o fabricante puede descargar estos códigos fuente para su modificación y uso. En el futuro, los OEM deberán autorizar de acuerdo con el período de ejecución y pagar unos pocos dólares por máquina por el núcleo de WinCE5.0. Como nuevo participante en el mercado, Microsoft enfatiza menores costos de desarrollo. Microsoft agregó sistema de archivos, IPv4 / IPv6, WLAN, Bluetooth y otras funciones de red en WinCE, así como Windows Media Coder y otras funciones.
Sin embargo, las desventajas de este tipo de terminal son: el código fuente de la aplicación no es público y el terminal adopta WinCE para pagar regalías a Microsoft; Además, el código WinCE es enorme, ocupa una gran cantidad de ROM y RAM, y requiere soporte de microprocesador X86 de alto rendimiento, todos los cuales son. Esto ha provocado que el costo del terminal siga siendo alto.
(2) Terminal LINUX integrado
Este tipo de terminal a menudo toma un microprocesador multimedia dedicado como núcleo, complementado por una interfaz Ethernet y una interfaz de video para formar un sistema. El microprocesador multimedia en sí no solo tiene integrado RISC (CPU de conjunto de instrucciones reducido) para ejecutar el software del sistema y el software de aplicación, sino que también tiene un chip de función de decodificación en tiempo real MPEG2 o MPEG4. Después de introducir el sistema operativo Linux y el vídeo necesario y varios controladores de interfaz auxiliar, se convierte en un entorno de aplicación de terminal de red IPTV completo.
Las ventajas de utilizar la plataforma de desarrollo Linux: Primero, el código fuente de Linux es abierto, hay una gran cantidad de excelentes herramientas de desarrollo y software de aplicación gratuitos disponibles, y no es necesario pagar una tarifa de licencia por cada aplicación; en segundo lugar, hay un gran grupo de desarrollo, convenientes intercambios técnicos y bajos costos de desarrollo y mantenimiento de software; Finalmente, Linux en sí es estable, el kernel está bien soldado, requiere menos recursos para su funcionamiento, tiene excelentes funciones de red y admite una gran cantidad de hardware. En resumen, el rendimiento de alto costo es su característica más importante.
Sin embargo, este sistema tiene ciertas limitaciones en su capacidad para adaptarse a un ancho de banda bajo. Debido al uso de la decodificación de hardware en tiempo real, la mejora del rendimiento del decodificador está restringida por el desarrollo de la tecnología de chip, por lo que se omiten las herramientas de codificación QPEL y GMC, lo que hace que las ventajas del rendimiento de alta definición de MPEG4 ASP sean adecuadas para DSL Transmisión de red de bajo ancho de banda Reproducción insuficiente, algunos sistemas operativos basados en μCLinux, el decodificador es mejor que el terminal MPEG4 ASP incompleto, el ancho de banda de trabajo de la línea es de 3 Mbit / s, bajo la misma resolución de reproducción D1, la capacidad de adaptarse al bajo ancho de banda de la red DSL es inferior al terminal Codec basado en WMVx. El precio de este tipo de decodificador es bajo, pero debido a la mala compatibilidad, el costo de construir el servidor del sistema y recopilar archivos multimedia será relativamente alto.
VxWorks es un sistema operativo en tiempo real lanzado por Wind River System en los Estados Unidos. VxWorks es un sistema operativo en tiempo real integrado, escalable y de alto rendimiento que se ejecuta en la máquina de destino. Con su buena confiabilidad y excelente rendimiento en tiempo real, se usa ampliamente en tecnología de alta precisión y requisitos en tiempo real, como comunicaciones, militares, aviación, aeroespacial, etc., como comunicaciones por satélite, ejercicios militares, guía balística y navegación de aeronaves. Esperar.
Por supuesto, los decodificadores también se pueden dividir en tipo básico, tipo profesional, tipo completo, etc. de acuerdo con el nivel de función y la diferencia de precio del decodificador.
Interfaz de plataforma de decodificador e IPTV
Decodificador y plataforma IPTV
La interfaz incluye una gran cantidad de contenido, entre los cuales el proceso comercial del usuario se puede dividir en tres categorías: interfaz de autenticación, interfaz de pago e interfaz de uso del servicio.
1. Interfaz de autenticación
La interfaz de autenticación incluye la autenticación de la capa de red y la autenticación de la capa de aplicación, que es el proceso de realización de la Internet temprana del decodificador, es decir, el proceso de acceso de los usuarios de Internet a Internet. Según el método de comunicación entre el usuario y el dispositivo de red, los métodos de autenticación de acceso a la capa de red que más se utilizan actualmente se dividen en dos tipos: PPPoE y DHCP + WeB.
(1) tecnología PPPoE
En la actualidad, la tecnología de autenticación PPPoE es la más utilizada en el acceso Ethernet y ADSL. Sus principios de redes son básicamente los mismos. Utilizan conmutadores o DSLAM para conectar a los usuarios a la red y configuran el equipo BRAS detrás de los conmutadores y DSLAM para terminar PPP. El servidor de acceso de banda ancha que termina la conexión PPP puede administrar la conexión PPP por separado y puede realizar estadísticas sobre la duración y la información de tráfico del negocio en línea del usuario, y varios métodos de facturación pueden proporcionar la información en línea necesaria del usuario.
La esencia de PPPoE es ejecutar el protocolo PPP en Ethernet y establecer un canal PPP punto a punto entre el extremo del usuario y el servidor de acceso de banda ancha. Es decir, si el servicio de multidifusión está habilitado entre el host del usuario y el BRAS, los datos de multidifusión deben utilizar el BRAS como punto de replicación del extremo receptor, lo que provocará que una gran cantidad de datos de multidifusión atraviese la red y el equipo DSLAM, contrario a la intención original de multidifusión. Por lo tanto, el modo de acceso PPPoE restringe la existencia de protocolos de multidifusión y afecta el desarrollo de servicios de video.
(2) Tecnología web DHCP +
La autenticación web DHCP + debe utilizarse junto con el servidor DHCP y el servidor de autenticación web. El host primero obtiene una dirección IP a través de DHCP y se comunica con el servidor de autenticación web. También puede permitir que el usuario acceda solo a algunos servidores internos. Luego, el servidor de acceso obliga al usuario a conectarse al servidor de autenticación web y muestra la página de autenticación en el navegador. Ingrese la clave y la contraseña en esta página, y el Servidor Web como Cliente de Radius transmitirá la información de autenticación al Servidor Radius para autenticar al usuario. Una vez pasada la autenticación, el usuario obtiene una nueva dirección IP legal y puede acceder a Internet oa una red específica.
En el método de autenticación DHCP + Web, no hay un canal de capa 3 similar a PPP entre el host del usuario y el servidor de acceso, y no hay restricciones en el protocolo de multidifusión. Si el usuario accede principalmente al conmutador entre los servidores de acceso o el DSLAM puede admitir IGMP Snooping, el servicio de multidifusión es fácil de desarrollar. Sin embargo, el propio DHCP tiene muchas deficiencias, especialmente problemas de seguridad. Cómo garantizar la legitimidad y autenticidad de la información del usuario es un tema clave que DHCP debe resolver.
(3) Plan de mejora
Puede verse que la autenticación de la capa de red puede adoptar la autenticación PPPoE o el modo DHCP según el grado de soporte del terminal STB. Sin embargo, ninguno de estos dos métodos de autenticación puede satisfacer las necesidades del desarrollo de servicios de IPTV. Por lo tanto, debemos proporcionar las soluciones correspondientes para los métodos de autenticación actuales y, bajo la premisa de garantizar el desarrollo de los servicios de IPTV, reducir los cambios importantes en las especificaciones de la red existente tanto como sea posible para garantizar el soporte de los servicios originales.
Para el terminal STB que adopta PPPoE para la autenticación, el principal problema a resolver es la distribución de datos. Por lo tanto, se pueden adoptar diferentes canales de distribución de servicios para diferentes servicios de usuarios. En otras palabras, por un lado, se requiere que el dispositivo BRAS admita la autenticación PPPoE para los servicios de IPTV, y sus datos de unidifusión relacionados se entregan a través del canal PPPoE; esto requiere que BRAS pueda distinguir los tipos de servicios de usuario a través de la información de autenticación, y el dispositivo DLSAM debe admitir multidifusión. El control de grupos de distribución y multidifusión también requiere que el equipo STB admita pilas de protocolo dual. De esta manera, se pueden garantizar las funciones del sistema de autenticación original y también se puede garantizar el desarrollo fluido del servicio de multidifusión.
Para el método de autenticación DHCP, el principal problema es garantizar la seguridad y autenticidad del acceso DHCP, que requiere la introducción de la opción OPTION82 en el paquete DHCP; Para situaciones en las que varios terminales utilizan DHCP al mismo tiempo, para distinguir estos terminales, también es necesario introducir la opción OPTION60. El dispositivo DSLAM suele utilizar la opción DHCP OOPTION82 para enviar la información del producto del usuario y la información del dispositivo al mensaje DHCP del usuario, y el servidor DHCP ejecuta la estrategia de asignación de direcciones IP u otras estrategias identificando la OPTION82. La opción OPTION60 generalmente la proporciona el terminal, y se pueden identificar diferentes tipos de terminales configurando diferentes OPTION60. A través de la opción OPTION60, se pueden asignar diferentes espacios de direcciones a diferentes terminales. Sin embargo, la introducción de OPTION82 necesita el soporte de DSLAM, y los equipos que se utilizan actualmente en funcionamiento no cuentan con esta función, por lo que es necesario llevar a cabo equipos de red
Transformación.
Las soluciones actuales tienden a adoptar DHCP y adoptar un enfoque IPPOOL independiente. Esta solución puede realizar el aislamiento entre los servicios de IPTV y los servicios tradicionales de Internet a través de la configuración de políticas específicas de IP. Cuando el número de usuarios de TV IP no es alto, una pequeña cantidad de capital puede satisfacer los requisitos comerciales.
(4) Certificación de la capa de aplicación
La autenticación de la capa de aplicación implementa el proceso de autenticación de identidad de los usuarios de decodificadores en el sistema de IPTV. Solo los usuarios que han pasado la autenticación de la capa de aplicación pueden consumir y utilizar varios tipos de servicios proporcionados por las estaciones de IPTV. Solo una tecnología de reconocimiento de capa de aplicación segura puede garantizar que los proveedores de contenido puedan utilizar de forma segura contenido maravilloso en el sistema de IPTV.
2. Interfaz de consumo de usuario
La interfaz de consumo del usuario debe implementar un proceso de consumo complejo de solicitudes de precios del sistema, compras de confirmación del usuario y deducciones del sistema. Según los diferentes métodos de facturación y pago, el proceso de interfaz también es diferente.
3. Interfaz de uso de contenido
La interfaz de uso de contenido se da cuenta del proceso por el cual los usuarios obtienen diferentes servicios de aplicación de las operaciones de contenido. Las aplicaciones proporcionadas por el sistema de IPTV se han vuelto cada vez más abundantes, como video en vivo, video bajo demanda, juegos, karaoke, recuperación de información, etc. ancho de banda, tenemos razones para creer que todo tipo de aplicaciones de Internet en la PC se presentarán en el televisor del usuario a través del decodificador.
La dirección de desarrollo del decodificador IP
Desde decodificadores de TV digital (DVB-C), decodificadores de satélite (DVB-S), decodificadores de TV en red, decodificadores hasta los decodificadores IP más populares, el equipo de decodificadores top boxes sigue creciendo y desarrollándose. Para el desarrollo a gran escala de decodificadores y el desarrollo a gran escala de decodificadores separados por tarjeta de máquina, los decodificadores con tarjetas de máquina separadas se han convertido gradualmente en una tendencia. Además, los decodificadores de modo dual y los decodificadores de software también están madurando. Con el desarrollo y la promoción del concepto de hogar digital, el futuro decodificador puede evolucionar hasta convertirse en la unidad de control central de la tecnología de sala de estar de la familia, que en la industria se denomina "Home Gateway" o "Residential Gateway". Además de la función de transmisión de video existente, se trata de proporcionar un transporte integral e integral para todos los dispositivos inteligentes de la familia. Este siglo, se da cuenta de la interconexión e intercomunicación entre los dispositivos, y puede proporcionar diferentes terminales para diferentes terminales. Negocio personalizado, realice "Multi-Play".
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