CATV知识之十二：有线数字电视机顶盒知识
浙江传媒学院 陈柏年
1、什么是有线数字电视机顶盒？它分为哪些级别和类型？
有线数字电视机顶盒（Cable STB）：用于有线电视网络环境下，采用QAM解调来接收模拟广播电视节目、数字广播电视节目，以及高速数据等功能的用户终端设备。从功能上讲，它是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备。从使用上讲，它是一种以电视机为显示设备，接收来自各种数字广播系统数字信号的用户端数字设备。
按照《有线数字电视机顶盒和遥控器功能实施指导意见》中的分类方法，节目业务类型可划分为标准清晰度（SD）和高清晰度（HD）两种级别，每种级别
又都有第1类（基本型）、第2类（增强型）和第3类（高级型）三种类型。
有线数字电视机顶盒的功能归纳
类型 （1） 基本型 （2） 实现功能 基本音视频业务，支持CA系统，基本型EPG，软件升级（Loader） 按次付费业务（PPV），数据广播业务（DDB），广播式视频点播增强型 （NVOD），本地交互业务，集成中间件 （3） 高级型 视频点播业务（TVOD），上网浏览业务，电子邮件收发业务，互动游戏，IP电话业务的功能，开放式的中间件系统，复杂的EPG，回传信道，支持Internet接入，存储硬盘 2、说明有线数字电视机顶盒的功能
（1）接收模拟电视和数字电视；（2）接收模拟广播和数字声广播；（3）高速数据广播；（4）电子节目指南（EPG）；（5）准视频点播/视频点播（NVOD/VOD）；（6）软件在线升级；（7）因特网接入；（8）有条件接收。
3、三代机顶盒的功能配置和应用程序编制有何不同？
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三种类型有线数字电视机顶盒的主要性能表
代 （1） 机顶盒功能配置 应用程序编制 配置电子节目指南，实现简单的应用，无中间件，基于嵌入式实时操作系统编制 基于中间件编制 第一代 有或无CA 系统，一般无回传信道。 （2） 配置电子节目指南，可实现交互式应用，有中间第二代 件和CA 系统，有或无回传信道。 （3） 第三代 配置电子节目指南，可实现高级交互式应用，采基于MHP 中间件用全开放的MHP 中间件，有CA 系统，有或无及Java 语言而编回传信道。 制 4、简要说明有线数字电视机顶盒主要部件的工作原理。
（1）高频头：接收来自有线网的高频信号，通过QAM解调器完成信道解码，从载波中分离出包含音、视频和其它数据信息的传输流（TS）。
（2）解复用器：用来区分不同的节目，提取相应的音、视频流和数据流，送入MPEG-2解码器和相应的解析软件，完成数字信息的还原。
（3）条件接收模块：对音、视频流实施解扰，并采用含有识别用户和进行记账功能的智能卡，保证合法用户正常收看。
（4）MPEG-2解码器：完成音、视频信号的解压缩，经视频编码器和音频D/A变换，还原出模拟音、视频信号，在常规彩色电视机上显示高质量图像，并提供多声道立体声节目。
5、分别说明有线数字电视发送端和接收端的工作过程。 有线数字电视发送端工作过程：
（1）音频、视频及数字信号首先经过 MPEG-2编码器进行数据压缩，通过节目复用器形成基本码流（ES）。
（2）基本码流经过打包后形成有包头的基本码流（包化基本流PES）。 （3）代表不同音频、视频信号的 PES流被送入传输复用器进行系统复用，形成传输流（TS）。为区分传输流多个节目源的不同信号，在系统复用器加入业务信息（SI）。
有线数字电视接收端工作过程：
（1）调谐器接收来自有线网络的射频信号，并下变频为中频信号，然后进行
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A/D转换为数字信号，再进入QAM解调器进行QAM解调，完成信道解码，从载波中分离出包含音、视频和其它数据信息的传输流（TS）。
（2）解复用器从接收到的MPEG传输流中抽出一个节目的PES数据，包括视频PES、音频 PES以及数据PES，然后将其送入MPEG-2解码器和相应的解析软件，完成数字信息的还原。
（3）条件接收模块对音、视频流实施解扰，并采用含有识别用户和进行记账功能的智能卡，保证合法用户正常收看。
（4）MPEG-2解码器完成音、视频信号的解压缩。视频PES送入视频解码模块，取出MPEG视频数据，并对MPEG视频数据进行解码，然后输出到PAL/NTSC编码器，编码成模拟电视信号，再经视频输出电路输出。
（5）音频PES送入音频解码模块，取出MPEG音频数据，并对MPEG音频数据进行解码，输出PCM音频数据到PCM解码器，PCM解码器输出立体声模拟音频信号，经音频输出电路输出。 6、画出数字电视接收解码示意图。
7、什么是嵌入式系统？实时操作系统（RTOS）的主要作用是什么？ 嵌入式系统：单片机技术与传统消费类电子产品技术充分结合的一种表现形式。产品中有一个微处理器或微控制器作为主控芯片，并将许多电路（芯片，如定时器、中断控制器、ROM、RAM），都统统和CPU做在一起的一种芯片。
RTOS主要功用：负责本地资源和网络资源的管理，提供基本的操作功能和设备的访问控制，为机顶盒系统提供软件运行基础。
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8、一个完整的数字机顶盒四层如何组成？各层具体作用是什么？ （1）硬件：提供机顶盒的硬件平台；接收RF信号、信道解码、解调。MPEG-2码流解码，模拟视/音频输出。
（2）底层软件：提供操作系统以及各种硬件驱动程序；实时操作系统是由引导程序LOADER通过网络由前端的中心控制系统来下载的，用于提供系统基本功能的访问控制。
（3）中间件：支持跨硬件平台和跨操作系统的软件运行，将应用软件与依赖硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于特定的硬件平台和操作系统。
（4）应用软件：执行服务商提供的各种服务功能，如：电视节目内容显示、 EPG、VOD、数据广播、IP电话等。应用软件独立于STB的硬件，它可以用于各种STB硬件平台。
9、画出STB 软件总体结构图。
10、什么是中间件？中间件实质、作用和好处分别有哪些？
中间件的定义：一种将应用程序与底层的实时操作系统、硬件实现细节隔离开来的软件环境。
中间件的实质：在数字STB的应用程序和操作系统、硬件平台之间嵌入的一个中间层软件，定义了一组较为完整的、标准的应用程序接口（API）。
中间件的作用：（1）隔离应用软件与底层硬件和操作系统，（2）对应用程序定义了统一接口，（3）对常规数字广播电视业务和增值业务提供统一接口。
中间件的好处：独立于操作系统；独立于硬件平台；内容丰富的应用程序接
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口；应用程序开发简单；多种功能强大、实用的工具库；应用程序可“一次开发、多次使用”。
11、画图说明中间件的主要模块。
12、机顶盒的发展趋势包括哪些方面？
（一）硬件方面： 1、CPU越来越强大。 2、调谐器和解调芯片合二为一。3、与个人视频录像机（PVR）技术结合。4、支持多节目解码。5、图形功能越来越强大。6、电缆调制解调器功能更加完善。
（二）应用方面：将支持越来越多、更加灵活的应用尤其是交互式应用。 （三）软件方面：标准化中间件，丰富的应用软件。
（四）外部接口：外部接口将更加丰富，可以利用数字机顶盒建立家庭网络。 （五）功能方面：将给用户提供更具个性化和方便的导航系统，可以跟踪用户的观看习惯，能指示用户室内设备、CATV网络和节目资源的状态；能监控公用设备，进行信号传输性能的遥测和反馈。
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