[摘要]本文主要介绍了多模机顶盒的软硬件结构，组网方案以及业务应用
[关键词]多模机顶盒DVB IPTV
发展概况
多模机顶盒是指整合了DVB和IP机顶盒功能，可支持多种编码格式，可支持通信等业务的机顶盒。多模机顶盒采用的芯片一般性能比较高，除单模DVB广播音视频、双模IP接入功能外，还可以完成网络电话和视频电话等功能。多模机顶盒近几年的发展经历了以下三个阶段：
1．叠加主板阶段：初期机顶盒芯片厂家没有相应的多模解决方案，为了让机顶盒做到既能支持DVB-C，又能解码MPEG-4等格式的影片，就将DVB-C主板与支持MPEG-4的IPTV主板拼接起来，共用电源、遥控和输出接口。其为第一代可支持多解码格式的多模机顶盒。
2．单主板双芯片阶段：随着技术的发展，由于DVB芯片的主频有所提高，不再采用单独的IPTV主板来做MPEG-4、H.264等多格式的解码，而采用专用ASIC或DSP芯片作为DVB芯片的协处理器，集成在同一块主板
一个完整的数字电视机顶盒产品包括硬件、软件和配件等。硬件是数字电视机顶盒的基础，除提供核心处理功能外，还提供各种外部输入输出接口等，实现音视频的解码、控制信号的输入和音视频信号的输出。上，其为第二代多模机顶盒。
3．单SoC阶段：机顶盒芯片厂家逐渐推出既能支持DVB又能支持IPTV多种格式解码的高集成度SoC解码芯片，包括ST、Sigma Designs、Broadcom、Philips等。支持的解码格式有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.264和VC1 。某些芯片还内置了USB控制器和以太网控制器，以实现对多模的支持。下图就是ST 7100芯片的原理框图，可以看到它的集成度相当高。对于DVB／IP双模机顶盒的需求来说，外围只需要再增加高频头，内存和FLASH以及其它简单的元器件，就可以完全满足多模机顶盒的要求。(见图1)
随着单芯片解决方案的不断发展和成熟，越来越多的机顶盒厂家开始基于这些芯片来开发单芯片的机顶盒。预计在今年，将有多款可大规模商用的成熟产品推出。
多模机顶盒综合了DVB机顶盒和IPTV机顶盒的优势，在简单的DVB广播功能的基础上增加了很强的互动功能，为开展各种各样的增值业务提供了技术基础，是目前数字电视机顶盒发展的重要方向。
软硬件结构
1．多模机顶盒的硬件组成
从结构上看，多模机顶盒除机箱外的硬件主要由主芯片、内存、高频头(Tuner)、以太网控制器、智能卡读卡器、外部存储器以及视音频解码器等几大部分构成。
(1)主芯片：
多模机顶盒的主芯片在几年前是分离的，或者说是有两块主芯片的。它们各司其职，一个完成DVB的工作，一个完成IPTV的工作，现在有了单芯片解决方案，这两项工作只要一块芯片就能完成。
主芯片的核心是CPU，通常情况下CPU的性能决定主芯片的性能。CPU的主频越高、MIPS越高，则性能也越高。目前主流的多模机顶盒的CPU计算能力一般能达到300MIPS左右。(见图2)
(2)存储器
多模机顶盒的存储器主要有Flash和SDRAM。Flash用来存贮机顶盒的系统软件、驱动软件、应用程序以及一些用户信息，在系统断电时内容还可保留。Flash可以通过在线方式对其进行软件更新；SDRAM常被称为执行内存，主要是用来存储程序运行中的数据。机顶盒的许多功能都需要内存来实现，例如图形处理、视音频解码和解复用，互动游戏等。因此为了完成各种将来的业务应用，多模机顶盒的存储器配置一定要达到相应的大小。但这并不是决定软件是否能够运行的惟一因素，不切实际的配置只会造成资源浪费，而无助于性能的提高。
(3)高频头
高频头的作用是将传输过来的调制数字信号解调还原成TS传输流基带信号，目前市场上比较流行的高频头生产厂商有国外的Philips、Thomson、Sharp、LG和国内的成都旭光、无锡元六等。
(4)智能卡读卡器
通过读卡器读取CA智能卡中的数据用于DVB直播节目的解扰，是多模机顶盒必不可少的部件。
(5)以太网控制器
以太网控制器提供对以太网的支持，将用户的各种信息回传到前端，从而实现各种交互的业务，是多模机顶盒的交互数据通道。
(6)其他设备接口
为了满足当前正常的使用以及将来的新业务，多模机顶盒除了常用的音视频输出接口外，还配备了RS232接口、红外遥控器接口、USB接口等。
2．多模机顶盒的软件系统
多模机顶盒中的软件从横向可以分成三个主要的层：应用层、中间解释层(中间件)和驱动层，纵向可以分为DVB系统和IPTV系统。(见图3)
(1)驱动层
在多模机顶盒的驱动层中，操作系统，硬件驱动，图形接口和音视频解码器为DVB部分和IP部分共享。操作系统一般采用实时操作系统。主要完成进程调度、中断管理、内存分配、进程间通信、异常处理、时钟提取等工作。硬件底层驱动提供外围硬件设备的驱动，包括I2C总线、异步串行通信口、并行通信口、非易失内存、键盘、遥控器、调谐器、信道解码模块、网络接口模块等。图形接口主要用于完成图形显示功能，提供给应用程序各种图形函数，以便机顶盒为用户提供友好的用户界面。
音视频驱动用于控制各种格式的音视频解码。在现在主流的多模机顶盒中，能支持的视频格式主要有：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.264等，能支持的音频格式主要有MPEG-1 Layer I、II、MP3、AAC、AC3等。
驱动层当中的条件接收模块和解复用和数据表提取模块属于DVB系统，前者用于完成条件接收(CA)处理的工作和软件接口。后者主要完成对码流解复用和数据表提取操作的控制。
网络协议栈是IP系统的底层驱动，需要完成相关网络协议的功能和支持：为支持IPTV业务，多模机顶盒应支持以下标准ISMA互联网流媒体联盟标准、IETF RFC1889-RTP实时传输协议、IETF RFC 768-UDP用户数据报协议、IETP RFC 793-TCP传输控制协议、IETF RFC 2326-RTSP实时流协议、IETF RFC 2616-HTTP 1.1超文本传输协议等
(2)中间解释层(中间件)
中间件是多模机顶盒软件系统中非常重要的一部分，为各种应用提供
运行环境和软件接口。中间件作为机顶盒中一个独立的软件层，将应用软件与底层硬件和操作系统隔离开，对操作系统和驱动程序定义了统一接口，同时对应用程序也定义了统一接口。中间件定义了一组较为完整而标准的应用程序接口，使应用程序独立于操作系统和硬件平台，从而将应用的开发变得更加简捷，使产品的开放性和可移植性更强。
中间件当中的Java虚拟机、HTML引擎一般属于IP系统，他们为多模机顶盒实现各种基于IP网络的应用程序提供了运行环境，像网络浏览器，互动游戏，互动电视等。
而数据广播引擎主要为DVB系统的数据广播业务提供服务。
(3)应用层
软件系统中最上层的应用程序部分也可以分成DVB和IP两部分。
DVB部分的应用程序主要是处理各种DVB.C的业务信息(SI)，然后向用户提供节目的内容描述、节目的类型、节目的播放时间、节目的分级等信息。形成了电子节目指南(EPG)。用户浏览这些信息，并做出选择，通过遥控器、键盘或按键等输入设备告知机顶盒，以根据用户的选择提取相应的节目码流或数据码流。另外基于条件接收系统，这部分应用程序还可以电子邮件，短消息等功能。
IP部分的应用程序主要是指基于中间件的HTML引擎，JAVA虚拟机等，提供给用户各种可下载的应用服务，主要有网络电影播放，互动游戏，信息浏览等。
多模机顶盒的组网方案：
多模机顶盒在数字电视网络中的位置见图4、图5、图6，由于其多模的特性，在单向的HFC网络中其扮演的角色是传统的广播式DVB机顶盒，接收广播网络中MPEG2的TS，经过一系列的反向处理，还原出电视节目信号；在IP网络中它扮演的是一台IPTV机顶盒，可以实时的互动点播各种影视节目，或者参与互动游戏，信息浏览等。
多模机顶盒支持的业务
基于多模机顶盒的软硬件特性，未来将有很多新的功能，新的业务不断被开发出来，主要有以下几类：
★直播电视：多模机顶盒在单向的HFC网络中可以跟广播式的DVB机顶盒一样收看各种基于MPEG-2编码的电视节目，同时提供EPG导航，节目预约等常用功能。
★交互电视(ITV)：多模机顶盒可以在观看直播的电视节目时基于回传通道参与各种有奖竞猜活动，甚至与电视节目的剧情本身做互动。
★互动影视类：多模机顶盒在IP网络中可以进行实时的互动点播，用户不需要在固定的时间守候在电视机前。海量的影视剧，新闻节目，音乐，体育比赛等，用户什么时候想看，只要简单的操作遥控器，就能收看。
★互动娱乐类：因为多模机顶盒集成了功能强大的中间件，在机顶盒上玩网络游戏成为了可能。玩家最喜欢的一些休闲类游戏(如棋牌等)可以非常流畅地运行，用户可以靠在沙发上或者躺在床上享受休闲的时光。
★互动功能类：多模机顶盒开可支持家庭网络银行、股票交易等互动功能。
★通信类：通过多模机顶盒的USB接口，增加USB话机，摄像头等，机顶盒的网络电话(VOIP)、视频电话(Video Phone)、视频监控等功能也可以很快实现。