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IPTV (InternetProtocolTVorInteracTIvePersonalTV), auch als interaktives Netzwerkfernsehen bezeichnet, ist die Verwendung einer Breitbandnetzwerkinfrastruktur mit Heimfernsehen oder Computer als Hauptendgerät, die Internet, Multimedia, Kommunikation und andere Technologien in einem integriert und Heimnutzern über das IP zur Verfügung stellt Protokoll Eine neue Technologie für eine Vielzahl interaktiver digitaler Mediendienste, einschließlich digitales Fernsehen. Das Kerngerüst von IPTV-Diensten besteht hauptsächlich aus vier Hauptteilen: Content-Operations-Plattform, Service-Operations-Plattform, Service-Bearer-Übertragungsnetz und User-Terminal-Netzwerk. Die IPTV-Technologie umfasst verschiedene Technologien wie Videokodierung und -decodierung, Netzwerkverteilung, Schutz des digitalen Urheberrechts und Terminalzugriff.
Die IP-Set-Top-Box ist ein Videodecodierungs-Terminal, das einem Computer mit einem eigenen eingebetteten Betriebssystem entspricht. Aus Abbildung 1 ist ersichtlich, dass ein Ende der IP-Set-Top-Box über DSL oder Ethernet mit dem IPVT-Netzwerk verbunden ist und das andere Ende den Medienstrom und andere über das Netzwerk übertragene Informationen in analoge Video- und Audioausgänge umwandelt Der Fernseher, damit Video on Demand, Surfen im Internet, Spiele und andere Funktionen, verfügt über grundlegende Funktionen wie Computerdatenaustausch und kann direkt per Fernbedienung oder PC bedient werden.
Die Zusammensetzung und Funktion der IP-Set-Top-Box
Die Set-Top-Box besteht aus Software und Hardware. Die Hardware der Set-Top-Box umfasst den Hauptchip, den Speicher, den Tuner und den Demodulator, den Rückkanal, die CA-Schnittstelle (CondiTIonalAccess), den externen Speichercontroller sowie den Video- und Audioausgang. Die Software ist in drei Schichten unterteilt: Anwendungsschicht, Zwischeninterpretationsschicht und Treiberschicht. Jede Schicht enthält viele Programme oder Schnittstellen.
Im Vergleich zu herkömmlichen digitalen Set-Top-Boxen realisieren IP-Set-Top-Boxen die Integration von Video, Sprache und Daten, dem sogenannten Triple-Play-Dienst (TriplePlayService). Die Systemarchitektur der IP-Set-Top-Box besteht aus drei unabhängigen Subsystemen: TV-Einheit, PC-Einheit und Einheit für bedingten Zugriff (dh Verschlüsselungssystem, CA). Das TV-Subsystem besteht aus einem Frequenzmodulator und einem Videodecoder, die zur Verarbeitung digitaler Streaming-Informationen verwendet werden. Das CA-Subsystem ermöglicht es dem Dienstanbieter, die Möglichkeit zu haben, die Nähe zum Benutzer zu erreichen und zu wissen, wann der Benutzer welches Programm sieht. das PC-Subsystem Die meisten von ihnen sind modular aufgebaut. STB-Designer können die Komponenten in diesem System je nach Bedarf vergrößern oder verkleinern. Da das Ziel von IPSTB darin besteht, Internetdienstfunktionen bereitzustellen, muss das PC-System das TCP / IP-Stapelprotokoll bereitstellen und verfügt über ein besseres Speicherschema.
Es ist ersichtlich, dass die Funktionen von IP-Set-Top-Boxen hauptsächlich die folgenden drei Aspekte umfassen:
Unterstützung der aktuellen LAN- oder DSL-Netzwerkübertragung, Empfang und Verarbeitung von IP-Daten und Videostreams;
Unterstützt MPEG-, WMV- und Real-Videodecodierung;
Unterstützung der Benutzerauthentifizierungsfunktion, Realisierung der Benutzerzugriffskontrolle, Abrechnung und anderer Verwaltungsfunktionen durch Interaktion mit dem IPTV-System.
Klassifizierung von IP-Set-Top-Boxen
Je nach Hardware und Software haben IP-Set-Top-Boxen unterschiedliche Klassifizierungsmethoden
1. Hardwarebasierte Klassifizierung
IP-Set-Top-Boxen können je nach den verschiedenen in der Basis verwendeten CPU-Chips in die folgenden drei Typen unterteilt werden:
(1) Set-Top-Box basierend auf einem dedizierten Chipsatz (ASIC / SOC-Codec-Chip)
Neben dem Prozessor enthält der dedizierte Chipsatz auch einige andere IP-Module (LntelligentProperty) wie Videoin, Videoout, Audioin und Audioout usw., und einige verfügen auch über Hardwarebeschleunigungsmodule für die Bildkomprimierung. Da der dedizierte Videokomprimierungs-Chip ein festes Komprimierungsmodul, ein festes Verarbeitungsverfahren und einen festen Mikrocode enthält, ist der Preis der herkömmlichen ASCI / SOC-basierten Set-Top-Box-Produkte relativ niedrig, jedoch aufgrund der Implementierung des vollständigen Hardware-Chips kann der Bediener die Software nicht aktualisieren. Um die Produktleistung zu verbessern, gibt es auch große Probleme mit der Anpassungsfähigkeit dieses Set-Top-Netzwerks.
(2) Basierend auf der X86-Plattform
Das auf der CPU der X86-Architektur basierende eingebettete System bietet die folgenden Vorteile: Zum einen kann es Dateien in verschiedenen Formaten codieren und decodieren. Das zweite ist, dass die CPU mit X86-Architektur über eine relativ vollständige Anwendungssoftware verfügt und die Wartungskosten niedrig sind. Das dritte ist das eingebettete System, das auf der X86-Architektur basiert. Das System kann problemlos Ressourcen mit dem PC teilen.
(3) Basierend auf Multimedia-Prozessortechnologie
Die auf der X86-Plattform basierende Methode belegt bei Verwendung den größten Teil der Rechenleistung der CPU. Daher ist diese Methode für einige nicht geeignet. So entstand eine eigenständige Set-Top-Box, die auf Multimedia-Prozessortechnologie basiert. Die Hochgeschwindigkeits-Rechenleistung dieses Chips kann Kommunikationsendgeräte, die für verschiedene Protokolle geeignet sind, vollständig realisieren.
Ende. Mit diesen Chips können MPEG-Video- und Audioverarbeitung, H.263-Videoverarbeitung sowie DVD, Set-Top-Box, digitales Fernsehen usw. problemlos realisiert werden.
Durch die Verwendung von Echtzeit-Videodecodierungsfunktionschips wird die Videoverarbeitungsgeschwindigkeit erheblich verbessert. Bei der Echtzeitcodierung ist die gesamte Videoverarbeitungsverzögerung gering, was insbesondere für Video-Live-Broadcast-Systemanwendungen geeignet ist. Das System ist mit USB-, IDE-, PCMCIA- und Ethernet-Schnittstellen ausgestattet, um IPTV-Terminalfunktionen zu ermöglichen. Die Erweiterbarkeit wird verbessert, der Speicher belegt weniger, die Hardwarestruktur ist kompakt und die Kosten sind nicht hoch.
2. Softwarebasierte Klassifizierung
Das Betriebssystem ist die Kernsoftware in der Set-Top-Box. Das Betriebssystem in der Set-Top-Box ist nicht groß, muss jedoch in einer Echtzeitumgebung arbeiten und auf einem kleinen internen Speicher ausgeführt werden. Diese Art von Betriebssystem wird als Echtzeit-Betriebssystem (RTOS) bezeichnet. Derzeit gibt es drei Hauptkategorien: VxWorks, Windows CE und Embedded Linux.
(1) Eingebettetes WinCE-Terminal
Das größte Merkmal von WinCE ist, dass seine API mit Win32 kompatibel ist, was der Verwendung der Windows-Umgebung zum Entwickeln von WinCE-Anwendungen förderlich ist. Darüber hinaus kann der WMV-Player auch direkt unter WinCE OS ausgeführt werden. Viele vorgefertigte Windows-Komponenten können mit einer kleinen Änderung auf die Netzwerkverwaltung auf dem Terminal angewendet werden. Neben der Steuerung von Videostreams und anderen Funktionen kann es die hervorragenden Ergebnisse von Windows Media wie MMS vollständig teilen. Microsoft startet derzeit WinCE5.0 und erweitert den Open Source Code einiger Programme. Unter der Genehmigung dieses Open-Source-Code-Plans hat Microsoft 2.5 Millionen Zeilen Quellcode-Programme als Evaluierungskits geöffnet. Jede Person oder jeder Hersteller kann diese Quellcodes zur Änderung und Verwendung herunterladen. In Zukunft müssen OEMs entsprechend dem Ausführungszeitraum eine Autorisierung durchführen und ein paar Dollar pro Computer für den WinCE5.0-Kern zahlen. Als neuer Marktteilnehmer betont Microsoft niedrigere Entwicklungskosten. Microsoft hat in WinCE Dateisystem-, IPv4 / IPv6-, WLAN-, Bluetooth- und andere Netzwerkfunktionen sowie Windows Media Coder und andere Funktionen hinzugefügt.
Die Nachteile dieses Terminaltyps sind jedoch: Der Quellcode der Anwendung ist nicht öffentlich, und das Terminal verwendet WinCE, um Lizenzgebühren an Microsoft zu zahlen. Darüber hinaus ist der WinCE-Code riesig, belegt viel ROM und RAM und erfordert eine leistungsstarke X86-Mikroprozessorunterstützung. All dies hat dazu geführt, dass die Terminalkosten hoch geblieben sind.
(2) Eingebettetes LINUX-Terminal
Diese Art von Terminal verwendet häufig einen dedizierten Multimedia-Mikroprozessor als Kern, der durch eine Ethernet-Schnittstelle und eine Video-Schnittstelle ergänzt wird, um ein System zu bilden. Der Multimedia-Mikroprozessor selbst verfügt nicht nur über ein eingebettetes RISC (CPU mit reduziertem Befehlssatz) zum Ausführen von Systemsoftware und Anwendungssoftware, sondern auch über einen Echtzeit-Decodierungsfunktionschip MPEG2 oder MPEG4. Nach der Einführung des Linux-Betriebssystems und der erforderlichen Video- und verschiedenen zusätzlichen Schnittstellentreiber wird es zu einer vollständigen Anwendungsumgebung für IPTV-Netzwerkterminals.
Die Vorteile der Verwendung der Linux-Entwicklungsplattform: Erstens ist der Linux-Quellcode offen, es steht eine große Anzahl kostenloser, hervorragender Entwicklungstools und Anwendungssoftware zur Verfügung, und es ist nicht erforderlich, für jede Anwendung eine Lizenzgebühr zu zahlen. Zweitens gibt es eine riesige Entwicklungsgruppe, einen bequemen technischen Austausch und niedrige Kosten für Softwareentwicklung und -wartung. Schließlich ist Linux selbst stabil, der Kernel ist gut verlötet, benötigt weniger Ressourcen für den Betrieb, verfügt über hervorragende Netzwerkfunktionen und unterstützt eine große Menge an Hardware. Kurz gesagt, hohe Kostenleistung ist das größte Merkmal.
Dieses System weist jedoch bestimmte Einschränkungen in seiner Fähigkeit auf, sich an eine geringe Bandbreite anzupassen. Aufgrund der Verwendung der Hardware-Echtzeitdecodierung wird die Leistungsverbesserung des Decoders durch die Entwicklung der Chiptechnologie eingeschränkt, sodass QPEL- und GMC-Codierungswerkzeuge weggelassen werden, wodurch die Vorteile der hochauflösenden MPEG4-ASP-Leistung für DSL geeignet sind Netzwerkübertragung mit geringer Bandbreite unzureichend Wiedergabe, einige Betriebssysteme basieren auf μCLinux, Decoder ist besser als unvollständiges MPEG4-ASP-Terminal, die Leitungsarbeitsbandbreite beträgt 3 Mbit / s, bei gleicher Wiedergabeauflösung D1 die Fähigkeit, sich an die niedrige Bandbreite des DSL-Netzwerks anzupassen ist dem WMVx-basierten Codec-Terminal unterlegen. Der Preis für diese Art von Set-Top-Box ist niedrig, aber aufgrund der schlechten Kompatibilität sind die Kosten für den Aufbau des Systemservers und das Sammeln von Mediendateien relativ hoch.
VxWorks ist ein Echtzeitbetriebssystem, das von Wind River System in den USA gestartet wird. VxWorks ist ein leistungsstarkes, skalierbares eingebettetes Echtzeitbetriebssystem, das auf dem Zielcomputer ausgeführt wird. Mit seiner guten Zuverlässigkeit und hervorragenden Echtzeitleistung wird es häufig in hochpräzisen Technologien und Echtzeitanforderungen wie Kommunikation, Militär, Luftfahrt, Luft- und Raumfahrt usw. wie Satellitenkommunikation, militärische Übungen, ballistische Führung und eingesetzt Flugzeugnavigation. Warten.
Natürlich können Set-Top-Boxen je nach Funktionsstufe und Preisunterschied der Set-Top-Box auch in Basistyp, Profi-Typ, Gesamttyp usw. unterteilt werden.
Set-Top-Box und IPTV-Plattform-Schnittstelle
Set-Top-Box und IPTV-Plattform
Die Benutzeroberfläche enthält viele Inhalte, unter denen der Geschäftsprozess des Benutzers in drei Kategorien unterteilt werden kann: Authentifizierungsschnittstelle, Zahlungsschnittstelle und Dienstnutzungsschnittstelle.
1. Authentifizierungsschnittstelle
Die Authentifizierungsschnittstelle umfasst die Authentifizierung auf Netzwerkebene und die Authentifizierung auf Anwendungsebene. Hierbei handelt es sich um den Prozess der Realisierung des frühen Internets der Set-Top-Box, dh des Prozesses, bei dem Internetbenutzer auf das Internet zugreifen. Entsprechend der Kommunikationsmethode zwischen dem Benutzer und dem Netzwerkgerät werden die derzeit häufiger verwendeten Zugriffsauthentifizierungsmethoden auf Netzwerkebene in zwei Typen unterteilt: PPPoE und DHCP + WeB.
(1) PPPoE-Technologie
Derzeit wird die PPPoE-Authentifizierungstechnologie am häufigsten für Ethernet-Zugriff und ADSL-Zugriff verwendet. Die Netzwerkprinzipien sind grundsätzlich dieselben. Sie verwenden Switches oder DSLAMs, um Benutzer mit dem Netzwerk zu verbinden, und stellen BRAS-Geräte hinter den Switches und DSLAM ein, um PPP zu beenden. Der Breitbandzugriffsserver, der die PPP-Verbindung beendet, kann die PPP-Verbindung separat verwalten und Statistiken über die Dauer und die Verkehrsinformationen des Online-Geschäfts des Benutzers erstellen. Verschiedene Abrechnungsmethoden können die erforderlichen Online-Informationen des Benutzers bereitstellen.
Die Essenz von PPPoE besteht darin, das PPP-Protokoll über das Ethernet auszuführen und einen PPP-Punkt-zu-Punkt-Kanal zwischen dem Benutzer und dem Breitbandzugriffsserver einzurichten. Das heißt, wenn der Multicast-Dienst zwischen dem Benutzerhost und dem BRAS aktiviert ist, müssen die Multicast-Daten den BRAS als Replikationspunkt am empfangenden Ende verwenden, wodurch eine große Menge von Multicast-Daten das Netzwerk und die DSLAM-Geräte durchquert. entgegen der ursprünglichen Absicht von Multicast. Daher schränkt der PPPoE-Zugriffsmodus die Existenz von Multicast-Protokollen ein und wirkt sich auf die Entwicklung von Videodiensten aus.
(2) DHCP + Web-Technologie
Die DHCP + Webauthentifizierung muss in Verbindung mit dem DHCP-Server und dem Webauthentifizierungsserver verwendet werden. Der Host erhält zuerst eine IP-Adresse über DHCP und kommuniziert mit dem Webauthentifizierungsserver. Es kann dem Benutzer auch ermöglichen, nur auf einige interne Server zuzugreifen. Anschließend zwingt der Zugriffsserver den Benutzer, eine Verbindung zum Webauthentifizierungsserver herzustellen und die Authentifizierungsseite im Browser aufzurufen. Geben Sie auf dieser Seite den Schlüssel und das Kennwort ein. Der Webserver als Client von Radius überträgt die Authentifizierungsinformationen an den Radius Server, um den Benutzer zu authentifizieren. Nach bestandener Authentifizierung erhält der Benutzer eine neue legale IP-Adresse und kann auf das Internet oder ein bestimmtes Netzwerk zugreifen.
Bei der DHCP + Webauthentifizierungsmethode gibt es keinen PPP-ähnlichen Layer 3-Kanal zwischen dem Benutzerhost und dem Zugriffsserver und es gibt keine Einschränkung für das Multicast-Protokoll. Wenn der Benutzer hauptsächlich auf den Switch zwischen den Zugriffsservern zugreift oder der DSLAM IGMP-Snooping unterstützen kann, ist der Multicast-Dienst einfach zu entwickeln. DHCP selbst weist jedoch viele Mängel auf, insbesondere Sicherheitsprobleme. Die Gewährleistung der Legitimität und Authentizität von Benutzerinformationen ist ein zentrales Problem, das DHCP lösen muss.
(3) Verbesserungsplan
Es ist ersichtlich, dass die Netzwerkschichtauthentifizierung je nach Grad der STB-Terminalunterstützung die PPPoE-Authentifizierung oder den DHCP-Modus annehmen kann. Keine dieser beiden Authentifizierungsmethoden kann jedoch die Anforderungen der IPTV-Dienstentwicklung erfüllen. Daher müssen wir entsprechende Lösungen für die aktuellen Authentifizierungsmethoden bereitstellen und unter der Voraussetzung, die Entwicklung von IPTV-Diensten sicherzustellen, die wesentlichen Spezifikationsänderungen am vorhandenen Netzwerk so weit wie möglich reduzieren, um die Unterstützung der ursprünglichen Dienste sicherzustellen.
Für das STB-Terminal, das PPPoE zur Authentifizierung verwendet, ist das Hauptproblem, das gelöst werden muss, die Verteilung von Daten. Daher können unterschiedliche Dienstverteilungskanäle für unterschiedliche Dienste von Benutzern übernommen werden. Mit anderen Worten, einerseits muss das BRAS-Gerät die PPPoE-Authentifizierung für IPTV-Dienste unterstützen, und die zugehörigen Unicast-Daten werden über den PPPoE-Kanal bereitgestellt. Dies erfordert, dass der BRAS in der Lage ist, die Arten von Benutzerdiensten anhand der Authentifizierungsinformationen zu unterscheiden, und das DLSAM-Gerät muss Multicast unterstützen. Die Steuerung von Verteilungs- und Multicast-Gruppen erfordert auch STB-Geräte, um Dual-Protokoll-Stacks zu unterstützen. Auf diese Weise können die Funktionen des ursprünglichen Authentifizierungssystems garantiert werden, und die reibungslose Entwicklung des Multicast-Dienstes kann ebenfalls garantiert werden.
Bei der DHCP-Authentifizierungsmethode besteht das Hauptproblem darin, die Sicherheit und Authentizität des DHCP-Zugriffs sicherzustellen, was die Einführung der Option OPTION82 im DHCP-Paket erfordert. In Situationen, in denen mehrere Terminals gleichzeitig DHCP verwenden, ist es zur Unterscheidung dieser Terminals auch erforderlich, die Option OPTION60 einzuführen. Die Option DHCP OOPTION82 wird normalerweise vom DSLAM-Gerät verwendet, um die Produktinformationen und Geräteinformationen des Benutzers an die DHCP-Nachricht des Benutzers zu senden, und der DHCP-Server führt die IP-Adresszuweisungsstrategie oder andere Strategien durch Identifizieren der OPTION82 aus. Die Option OPTION60 wird normalerweise vom Terminal bereitgestellt, und verschiedene Arten von Terminals können durch Einstellen verschiedener OPTION60 identifiziert werden. Über die Option OPTION60 können verschiedenen Terminals unterschiedliche Adressräume zugewiesen werden. Die Einführung von OPTION82 erfordert jedoch die Unterstützung von DSLAM, und die derzeit im Betrieb verwendeten Geräte verfügen nicht über diese Funktion, sodass Netzwerkgeräte ausgeführt werden müssen
Transformation.
Die aktuellen Lösungen tendieren dazu, DHCP und einen unabhängigen IPPOOL-Ansatz zu verwenden. Diese Lösung kann die Isolation zwischen IPTV-Diensten und herkömmlichen Internetdiensten durch IP-spezifische Richtlinienkonfiguration realisieren. Wenn die Anzahl der IP-TV-Benutzer nicht hoch ist, kann eine kleine Menge Kapital die Geschäftsanforderungen erfüllen.
(4) Zertifizierung der Anwendungsschicht
Die Authentifizierung auf Anwendungsebene implementiert den Identitätsauthentifizierungsprozess von Set-Top-Box-Benutzern im IPTV-System. Nur Benutzer, die die Authentifizierung auf Anwendungsebene bestanden haben, können verschiedene Arten von Diensten nutzen und verwenden, die von IPTV-Stationen bereitgestellt werden. Nur eine sichere Erkennungstechnologie auf Anwendungsebene kann sicherstellen, dass Inhaltsanbieter wunderbare Inhalte auf dem IPTV-System sicher verwenden können
2. Benutzeroberfläche für den Benutzerverbrauch
Die Benutzerverbrauchsschnittstelle muss einen komplexen Verbrauchsprozess aus Systempreisaufforderungen, Käufen von Benutzerbestätigungen und Systemabzügen implementieren. Je nach Abrechnungsmethode und Zahlungsmethode unterscheidet sich auch der Schnittstellenprozess.
3. Benutzeroberfläche für die Verwendung von Inhalten
Die Inhaltsverwendungsoberfläche realisiert den Prozess, bei dem Benutzer unterschiedliche Anwendungsdienste aus Inhaltsvorgängen erhalten. Die vom IPTV-System bereitgestellten Anwendungen wie Live-Video, Video-on-Demand, Spiele, Karaoke, Informationsabruf usw. werden immer häufiger. Mit zunehmender Leistung der Set-Top-Box wird die Netzwerkübertragung mit der kontinuierlichen Zunahme von Bei der Bandbreite haben wir Grund zu der Annahme, dass alle Arten von Internetanwendungen auf dem PC über die Set-Top-Box auf dem Fernseher des Benutzers angezeigt werden.
Die Entwicklungsrichtung der IP-Set-Top-Box
Von digitalen TV-Set-Top-Boxen (DVB-C), Satelliten-Set-Top-Boxen (DVB-S), Netzwerk-TV-Set-Top-Boxen, Set-Top-Boxen bis hin zu den beliebtesten IP-Set-Top-Boxen, dem Team von Set- top boxen wachsen und entwickeln sich weiter. Für die groß angelegte Entwicklung von Set-Top-Boxen und die groß angelegte Entwicklung von durch Maschinenkarten getrennten Set-Tops sind Set-Top-Boxen mit getrennten Maschinenkarten allmählich zum Trend geworden. Darüber hinaus reifen auch Dual-Mode-Set-Top-Boxen und Software-Set-Top-Boxen. Mit der Entwicklung und Förderung des Konzepts des digitalen Heims kann sich die zukünftige Set-Top-Box zur zentralen Steuereinheit der Wohnzimmertechnologie in der Familie entwickeln, die in der Branche als "Home Gateway" oder "Residential Gateway" bezeichnet wird. Zusätzlich zu der vorhandenen Videoübertragungsfunktion ist es mehr, einen integrierten, umfassenden Transport für alle intelligenten Geräte in der Familie bereitzustellen. In diesem Jahrhundert realisieren Sie die Verbindung und Interkommunikation zwischen den Geräten und können verschiedene Terminals für verschiedene Terminals bereitstellen. Personalisiertes Geschäft, realisieren Sie "Multi-Play".
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