数字机顶盒的硬件组成

2025-03-24 21:35:35

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回答1：

（1）网络接口模块（NIM）：网络接口模块完成信道解调和信道解码功能，送出包含视音频和其他数据信息的传输流（TS）。
（2）信源数据传输流解复用器：传送流中一般包含多个音视频流及一些数据信息，传输流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，送入视音频解码器和相应的解析软件。
（3）条件接收模块：对于付费电视，条件接收模块还对音视频流实施解扰，并采用含有识别用户和记忆功能的智能卡，保证合法用户正常收看。
（4）视音频解码器和后处理：MPEG-2解码器完成对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，在模拟电视机上显示高质量图像，并提供多声道立体声节目。
（5）嵌入式CPU与存储器模块和接口电路：嵌入式CPU是数字电视机顶盒的心脏，它与存储器模块用来存储和运行软件系统，并对各个硬件模块进行控制。接口电路提供丰富的外部接口，包括通用串行接口USB，以太网接口及RS232，模拟、数字视音频接口，数据接口等。
调制解调模块
数字机顶盒工作在有线电视网络状态下，有线电视网采用模拟传输，因此必须对数字信号进行调制和解调才能在模拟信道传输，调制解调器是系统关键的组成部分，在技术上类似电话调制解调器的原理，但采用了更高的调制方法，下行多采用64QAM或256QAM，在DVB-C(Digital Video Broadcast by Cable) 和DAVIC中采用64QAM做为标准调制方法，以Motorola 的MC92305QAM 解调芯片为例，在7M模拟带宽上采用64QAM调制的数字信号速率可达42Mbit/S，上行采用两种方式，一种是采用电话线做为上行信道，另一种是采用双向HFC网的上行通道，采用HFC网时采用QPSK做为调制方案。QAM或QPSK调制器将MPEG格式的数据流调制在一个标准的PAL信道内，与其他视频调制信号一起合路发送出去。
编解码模块
由于采用模拟通道，为保证数据传输的可靠性和低误码率，前向纠错编码是必不可少的，DVB 采用Reed Solomon编码，RS码是一类纠错能力很强的多进制BCH码。
MPEG II的解码模块
数字机顶盒的核心是数字视频技术，MPEGII的解码模块可以称为CPU以外的核心模块，MPEG II数字传输中采用交织编码，首先需要对码流进行去交织，视频、音频和数据码流的分离工作，以及视频码的解码工作。经以上各步骤MPEGII码流成为视频(CCIR656 格式)和音频数字信号。MPEG多路复用器将各路节目流、数据流复合在一起，以188字节为一帧的MPEG2数据格式发送到射频调制器并提供电子节目单(EPG)。
数字视频编码器和音频DAC
数字机顶盒的“外设”是电视机和音响系统，数字的音视频信号必须转换为模拟音视频信号，以Motorola公司的MC44724为例，MC44724可以将ITU601、656标准4:2:2 并行视频数据转换为PAL或NTSC格式的视频、S-Video、Y/Cb/Cr 或R/G/B，扩展的VBI(Vertical Blanking Interval)信息输入口用于显示图文信息。音频DAC非常普遍这里不再介绍。现代音响系统都支持Dolby Pro Logic和Lucasfilm Home THX家庭影院系统，需在音频DAC之前用数字音频信号处理芯片对数字音频信号进行处理，有专用处理芯片和采用数字信号处理芯片DSP进行处理两种方式。
图形控制模块
和视频图形混合器数字机顶盒另一方面需要提供类似计算机的复杂图形甚至是三维图形，需要系统具有强大的二维和三维图形加速芯片，而且需要将图形和视频信号能进行混合叠加显示，此类功能类似现有的字幕机。
媒体访问控制模块MAC
数字机顶盒在网络通信上可以看成是Cable Modem，IP路由器接收用户端通过PSTN( 公用电话网)传来的点播信号并传送到Internet服务器/ 路由器。主要参照DAVIC和IEEE 802.14 标准，IEEE802.14倡导采用ATM并在802.14 MAC访问层上定义了ATM层，DAVIC同时定义了以太网和ATM标准。
可擦写DVD
现有数字机顶盒完全工作在网络环境，仅能利用智能卡进行一些类似个人帐号、解码号等信息的储存，不具备本地大数据存储功能，所有信息需要从网上获得，无论网络状况还是今后，像CD-ROM此类介质仍是大容量信息传递的一种主要方式，CD-ROM的缺点是信息无法更新。采用可擦写DVD不仅可以使用光盘上的巨大信息，更有效的是通过Internet网进行数据更新，使DVD盘上数据保持最新状态，DVD应成为数字机顶盒的重要的备用模块。
加解扰模块和版权保护模块
在有线电视运营中，付费电视是一种主要的业务，要求数字机顶盒必须具备电视信号的加解扰功能，由于采用数字信号，加解扰比模拟信号加解扰容易和保密度高，DVB对加解扰功能有相关定义，另一方面，采用数字信号在版权保护上加大了难点，采用Macrovision generator 进行活动图像的保护。网络电视机顶盒的机芯片是一种叫意法半导体机芯，根据市场研究机构IMS预测，到2015年DOCSIS 3.0客户端设备的出货量将达到4900万个。这样的流通量可见网络电视机顶盒的趋势是很可观的，意法半导体（ST）推出了符合DOCSIS 3.0最新标准的缆线数据机系统单晶片。能够将16个下行通道和4个上行通道分别整合成一个通道，使上下行数据传输速度分别达到108Mbps和800Mbps。这款产品的数据速率较市场上销售的数据机明显快很多，让多个用户能够透过同一个家庭网路同时体验高品质的全高画质多媒体和互动网路服务。意法半导体的缆线数据机研发经验是高数据速率的保障。
意法半导体DOCSIS 3.0缆线数据机技术采用一颗ARM Cortex- A9双核处理器，针对路由器、交换机、电话、安全和媒体服务器等应用。因为可支援多媒体功能和付费电视及网路媒体服务加密演算法，新产品将被意法半导体用于各种应用IC的内核，包括有线机上盒、有/无视讯输出的媒体闸道和缆线数据机。
意法半导体数位融合事业群副总裁暨统一平台产品部总经理Laurent Remont表示：「DOCSIS 3.0的功能和性能标准让有线电视营运业者能够在未来提供创新服务，提升服务品质。我们的DOCSIS 3.0数据机技术优于市场上的同类技术，将协助客户开发先进产品，提供高品质的内容和新型服务，例如家庭自动化、家庭安全和远端健康监控。」
缆上资料服务介面规格（Data Over Cable Service Interface Specifications，DOCSIS）是全球有线电视服务供应商及相关设备供应商所采用的主要有线电缆数据机标准之一。DOCSIS技术包括全欧洲使用的EuroDOCSIS标准，让有线电视营运业者能够提供视讯、语音和数据叁网融合服务。
最新的DOCSIS 3.0标准可支援网路电视协议，让有线电视营运业者能够提供视讯点播和视讯串流，并可支援下一代网路协议，为民众提供更出色的服务内容。
而且，DOCSIS 3.0还将频道整合技术导入有线电缆数据机，这项灵活的技术可使设备实现100Mbps以上的高性能。 DOCSIS 3.0是同时为多个用户提供互动式多媒体服务和高速上网体验的关键技术。

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