CN102291610A

CN102291610A - 一种基于三网融合的数字家庭机顶盒

Info

Publication number: CN102291610A
Application number: CN2011102591182A
Authority: CN
Inventors: 崔荣基; 殷伟; 李苗
Original assignee: Guangdong Zhongdaxuntong Software Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Zhongdaxuntong Software Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明公开了一种基于三网融合的数字家庭机顶盒，机顶盒基本硬件系统主要包括核心控制单元、媒体处理单元、网络通信接口、媒体播放接口、控制接口及各类外设和扩展接口。通过该发明可以满足人们对快捷、流畅、动态操作的需求，让人们随时随地都能很好个体验到数字家庭的方便舒适。

Description

一种基于三网融合的数字家庭机顶盒

技术领域

本发明涉及数字家庭技术领域，尤其涉及一种基于三网融合的数字家庭机顶盒。

背景技术

自2010年1月国务院发布三网融合新政以来，围绕新政所带来的业务发展机遇，广电和电信运营商、平台及终端设备提供商等产业链中的各个环节均在积极思考。在三网融合所带来的“带宽提速”、“业务融合”、“多屏互动”等多方面需求的刺激下，运营商面向用户提供业务时更加强调融合性，希望能够全面满足用户工作、生活、学习等各个方面的需求，通过业务的不断延伸，形成多类型终端间有效的业务互动。具体而言，面对电视机这个千家万户都拥有的家庭终端，不管是电信运营商还是广电运营商都希望通过一根接入线为家庭用户提供原来由广电网、电信网、互联网分别提供的各类业务，从而满足用户的不同需求。

现有的机顶盒主要是通过媒体处理单元实现视、音频解码和基本图形显示的基本功能，其机顶盒的网络通信接口一般为有线网络接口，媒体播放接口为视、音频输出接口，控制接口为红外接口，这都不能适应三网融合需求，机顶盒在媒体处理、硬件接口等方面都需要提升。

现有的机顶盒普遍采用Linux操作系统，基本支持媒体播放、浏览器、JVM等基本服务能力。然而其无法支持通信引擎、Flash播放、Widget引擎、好友引擎、支付引擎、图形引擎、DLNA、下载、SIM卡读取等服务能力。特别是对于浏览器，要求支持高标清页面平滑切换，在原有支持Web1.0的基础上，要求支持Web2.0，其无法实现对HTML5.0、CSS3、AJAX的支持；现有的遥控器越来越无法满足人们对快捷、流畅、动态的操作需求。

发明内容

为解决现有机顶盒存在的问题，本发明提出了一种基于三网融合的数字家庭机顶盒，该机顶盒硬件系统包括核心控制单元、媒体处理单元、网络通信接口、媒体播放接口、控制接口及各类外设和扩展接口；软件系统包括操作系统及硬件适配层、服务能力层、应用程序层，同时还把遥控器和机顶盒融合，采用标准的HID接口格式。

该机顶盒CPU主频达到800MHz～1GHz，内存及Flash均达到512MB以上；

媒体处理单元支持高清音、视频解码能力；为了支持多视频画面，需支持PIP功能；

网络传输接口支持无线网络接口；

同时增加音频输入接口；

控制接口采用红外接口只适应普通遥控器的使用，对于新型的具有体感等功能的融合遥控设备，需增加蓝牙等无线接口方式；

为支持支付业务，需增加SIM卡接口；

为提升用户的操作体验，机顶盒的操作设备由传统的遥控器提升为融合操作设备。

融合遥控器向机顶盒分别注册鼠标、键盘和体感3个HID设备，并通过HID数据接口向机顶盒提供鼠标、键盘和体感的事件及数据；机顶盒通过HID设备的Product ID和Vendor ID识别相应设备，并通过HID设备的控制接口开启和关闭相应的设备事件及数据输出。

该机顶盒支持通信引擎、Flash播放、Widget引擎、好友引擎、支付引擎、图形引擎、DLNA、下载、SIM卡读取等服务能力；特别是对于浏览器，要求支持高标清页面平滑切换，在原有支持Web1.0的基础上，要求支持Web2.0，实现对HTML5.0、CSS3、AJAX的支持；通过图形引擎提升UI的渲染能力，为用户提供动态十足、立体变化的UI效果；通过下载服务，用户根据需求，从机顶盒的App Store下载多种应用程序和业务。

不同业务的页面分辨率不同，机顶盒为支持多种业务内容需支持多种分辨率；多种分辨率的切换由应用主导一旦分辨率需要变更，应用明示当前网页的高度和宽度浏览器解析到具体的数值后会调用固有的接口，PortingAPI通知机顶盒，机顶盒按照收到的高度和宽度值对输出分辨率进行适当的调整，以此满足不同大小的应用的正确输出。

该机顶盒支持的基本应用包括直播、点播、时移、信息浏览、基本的JAVA、游戏，面对三网融合的需求，进一步加强和增加可视通信、体感游戏、卡拉OK、视频分享、好友电视、电视支付等业务。

该在该机顶盒中制定硬件结构总体框架选用专用的机顶盒解码芯片作为主控CPU，并设计CPU的外围电路和必要的功能电路；本地存储器接口模块LMI的32位DDR存储器用于系统运行和音视频数据存储；外部存储器接口模块，EMI提供了对各种外设的支持，包括Flash，ROM和网卡等；其中，网口模块用于完成接收及处理IP数据和音视频流功能；音视频输出模块完成音视频信号的输出功能；电源模块负责芯片及整个系统的供电；外部接口完成CPU对各功能模块的信号传输的控制功能。

本发明的有益效果：

通过数字家庭机顶盒可以支持互动式应用。例如体感游戏业务等。此外还具有高传输速度的数据广播。例如：提供票务信息、股市行情、热门网站、电子报纸等各类信息。使用机顶盒在互联网可以收发电子邮件。用户可以通过数字机顶盒内置的浏览器发送电子邮件和上网浏览新闻。拥有数字机顶盒电子节目操作指南和融合视频业务。家庭用户可以通过这功能看到一个或者多个频道的电视节目，或者与好友视频等。同时还可以实现机顶盒软件在线升级功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是三网融合机顶盒硬件结构示意图；

图2是机顶盒与融合遥控器接口示意图；

图3是三网融合机顶盒软件架构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据三网融合的新需求，电信运营商，必须在IPTV平台、终端等方面做好技术创新，以便提供各种三网融合的新应用。为了满足用户融合通信、娱乐游戏、生活咨询、商务支付4大类业务需求，从业务功能角度，三网融合时代的机顶盒必须要支持以下功能：

(1)视频解码能力

国家非常重视高清业务的发展，广电总局计划高、标清同播的节目同播率和高清播出率在2011年力争达到100％黄金时段更是全部播出高清节目。高清节目的发展给机顶盒的发展带来新的机遇，机顶盒不再是仅支持对H.264、AVS等格式标清视频内容的在线解码，更要支持高清视频内容的在线解码能力。为了进一步配合互联网视频业务和数码音像设备的发展，机顶盒需要支持对.mp4、.mpg、.avi、.mkv、.ts、.mov等格式的高清视频内容的本地解码能力，以方便用户利用电视观看从互联网下载或自己制作的高清视频内容。

(2)视频编码能力

由于机顶盒不仅要播放视频，而且要支持视频通信业务，因此必须支持对视频内容进行H.264格式的编码能力。

(3)音频混合能力

为了提高卡拉OK业务以及特殊音乐业务的应用效果，机顶盒需要增加支持在线音乐与背景混音的能力，还要支持本地音频、输入音频与背景音的混音能力。

(4)网络传输能力

IPv4地址的枯竭、家庭内部电子设备的互联以及人们住房条件的不断改善都对机顶盒的能力提出了新的要求为了更好地支持多种应用。适应多种网络状况，机顶盒需要增加对IPv6、Wi-Fi和DLNA等系列协议的支持。

(5)高清显示能力

随着高清视频、高清数码设备的发展，人们对高清图片、高清页面的需求越来越高同时也希望业务的呈现具有多维、动态的特点，因此要求机顶盒支持普通高清图形显示和3D图形显示能力。

(6)操作体验能力

各种应用层出不穷，传统的遥控器越来越无法满足人们对快捷、流畅、动态的操作需求，因此提出一种新的操作设备，即融合遥控设备。融合遥控设备不仅支持按键操作突出的特点是可以通过身体的运动操作IPTV应用，也就是说，融合遥控设备具有同时支持按键、鼠标、体感的操作能力。

三网融合时代，对于电信运营商而言，机顶盒将是实现所有融合业务能力的主要终端，为了满足用户的各类融合需求，本发明提出一种基于三网融合的数字家庭机顶盒的软、硬件实现方案。

机顶盒基本硬件系统主要包括核心控制单元、媒体处理单元、网络通信接口、媒体播放接口、控制接口及各类外设和扩展接口。传统机顶盒主要实现基本功能，如媒体处理单元实现视、音频解码和基本图形显示，网络通信接口一般为有线网络接口，媒体播放接口为视、音频输出接口控制接口为红外接口，为适应三网融合需求，机顶盒在媒体处理、硬件接口等方面都需要提升，新的实现方案示意如图1所示。

基本硬件的变化：目前主流机顶盒的CPU主频为500MHz、内存及Flash为128～256MB，在三网融合以后，建议硬件配置：CPU主频达到800MHz～1GHz内存及Flash均达到512MB以上。

媒体处理的变化：原有的媒体处理主要指视、音频解码及普通的图形处理功能，针对新融合视频通信、卡拉OK、游戏及UI的需求，需要增加视、音频编码模块，混音模块和3D图形加速处理模块。同时，为了支持高清视频业务的开展，机顶盒必须支持高清音、视频解码能力；为了支持多视频画面，需支持PIP功能。

网络传输接口的变化：由于家庭房间大小和布局结构的变化，机顶盒需要进一步支持无线网络接口，例如，支持IEEE 802.11n而不是仅为有线接口。

音频输入接口的变化：原有的媒体接口仅包括视音频输出接口，为支持卡拉OK业务，需增加音频输入接口。

控制接口的变化：红外接口基本上只适应普通遥控器的使用，对于新型的具有体感等功能的融合遥控设备，需增加蓝牙等无线接口方式。

外设接口的变化：为支持支付业务，需增加SIM卡接口，也是通常所说的机卡分离机顶盒。

操作设备的变化：为提升用户的操作体验，机顶盒的操作设备由传统的遥控器提升为融合操作设备。

融合遥控器与IPTV机顶盒间的接口采用标准的HID接口格式。

机顶盒与融合遥控器接口如图2所示。融合遥控器向机顶盒分别注册鼠标、键盘和体感3个HID设备，并通过HID数据接口向机顶盒提供鼠标、键盘和体感的事件及数据；机顶盒通过HID设备的Product ID和Vendor ID识别相应设备，并通过HID设备的控制接口开启和关闭相应的设备事件及数据输出。

适应三网融合需求的机顶盒软件整体架构基本不变，如图3所示，包括操作系统及硬件适配层、服务能力层、应用程序层，与传统机顶盒类似。

根据具体业务能力支持，三网融合机顶盒的软件能力也发生了相应变化。从操作系统到应用软件，三网融合机顶盒的能力和选择范围普遍得到了提升。

操作系统：传统机顶盒普遍采用Linux操作系统，随着Android、iOS等新型操作系统在手机、平板电脑以及在部分智能电视的成功应用，未来机顶盒的操作系统将具有更多的选择。机顶盒与手机、电脑采用相同的操作系统，利于各种跨终端的应用开发，更有利于各种终端设备的互通、互动。

服务能力：为有效支持融合业务的开展，机顶盒的服务能力也将相应提升。传统机顶盒基本支持媒体播放、浏览器、JVM等基本服务能力。而面对三网融合业务，还需支持通信引擎、Flash播放、Widget引擎、好友引擎、支付引擎、图形引擎、DLNA、下载、SIM卡读取等服务能力。特别是对于浏览器，要求支持高标清页面平滑切换，在原有支持Web1.0的基础上，要求支持Web2.0，实现对HTML5.0、CSS3、AJAX的支持；通过图形引擎提升UI的渲染能力，为用户提供动态十足、立体变化的UI效果。通过下载服务，用户可以根据需求，从机顶盒的App Store下载多种应用程序和业务。

不同业务的页面分辨率不同，机顶盒为支持多种业务内容需支持多种分辨率。多种分辨率的切换由应用主导一旦分辨率需要变更，应用明示当前网页的高度和宽度浏览器解析到具体的数值后会调用固有的接口，PortingAPI通知机顶盒，机顶盒按照收到的高度和宽度值对输出分辨率进行适当的调整，以此满足不同大小的应用的正确输出。

应用程序：传统机顶盒支持的基本应用包括直播、点播、时移、信息浏览、基本的JAVA、游戏，面对三网融合的需求，进一步加强和增加可视通信、体感游戏、卡拉OK、视频分享、好友电视、电视支付等业务。应用开发商根据标准接口和要求，开发适合机顶盒能力的各种应用，从而丰富机顶盒的应用，满足用户的多种需求。

融合视频业务和体感游戏业务是三网融合中极其重要的两项业务。融合视频业务是指融合音、视频和可视通信的业务，音、视频业务是三网融合的基本业务，在此基础上叠加电信业务中的可视通信业务，真正体现了三网融合中融合的特点。体感游戏业务为用户带来了健康，运动的新型游戏形式。融合视频业务让远离家乡的人们或身居异地的亲朋在欣赏影视的同时，更能享受到与亲朋面对面的沟通交流，以解思念之苦。随着中国社会的发展、城乡的变化，融合视频业务将进入更多的家庭，也将进一步推动三网融合业务的发展。体感游戏业务通过身体的运动进行操作，解放了手指，不仅享受了游戏的乐趣，同时锻炼了身体，开发了智力，提高了体质，因此，体感游戏业务受到家庭的欢迎是不可逆转的趋势。

在本发明中还可以制定硬件结构总体框架选用专用的机顶盒解码芯片作为主控CPU，并设计CPU的外围电路和必要的功能电路。本地存储器接口模块LMI的32位DDR存储器用于系统运行和音视频数据存储；外部存储器接口模块，EMI提供了对各种外设的支持，包括Flash，ROM和网卡等。其中，网口模块用于完成接收及处理IP数据和音视频流功能；音视频输出模块完成音视频信号的输出功能；电源模块负责芯片及整个系统的供电；外部接口完成CPU对各功能模块的信号传输的控制功能。

以上对本发明实施例所提供的，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种基于三网融合的数字家庭机顶盒，其特征在于，该机顶盒硬件系统包括核心控制单元、媒体处理单元、网络通信接口、媒体播放接口、控制接口及各类外设和扩展接口；软件系统包括操作系统及硬件适配层、服务能力层、应用程序层，同时还把遥控器和机顶盒融合，采用标准的HID接口格式。

2.如权利要求1所述的机顶盒，其特征在于，CPU主频达到800MHz～1GHz，内存及Flash均达到512MB以上；

网络传输接口支持无线网络接口；

同时增加音频输入接口；

为支持支付业务，需增加SIM卡接口；

3.如权利要求1或2所述的机顶盒，其特征在于，融合遥控器向机顶盒分别注册鼠标、键盘和体感3个HID设备，并通过HID数据接口向机顶盒提供鼠标、键盘和体感的事件及数据；机顶盒通过HID设备的Product ID和Vendor ID识别相应设备，并通过HID设备的控制接口开启和关闭相应的设备事件及数据输出。

4.如权利要求1所述的机顶盒，其特征在于，该机顶盒支持通信引擎、Flash播放、Widget引擎、好友引擎、支付引擎、图形引擎、DLNA、下载、SIM卡读取等服务能力；特别是对于浏览器，要求支持高标清页面平滑切换，在原有支持Web1.0的基础上，要求支持Web2.0，实现对HTML5.0、CSS3、AJAX的支持；通过图形引擎提升UI的渲染能力，为用户提供动态十足、立体变化的UI效果；通过下载服务，用户根据需求，从机顶盒的App Store下载多种应用程序和业务。

5.如权利要求1所述的机顶盒，其特征在于，不同业务的页面分辨率不同，机顶盒为支持多种业务内容需支持多种分辨率；多种分辨率的切换由应用主导一旦分辨率需要变更，应用明示当前网页的高度和宽度浏览器解析到具体的数值后会调用固有的接口，PortingAPI通知机顶盒，机顶盒按照收到的高度和宽度值对输出分辨率进行适当的调整，以此满足不同大小的应用的正确输出。

6.如权利要求1所述的机顶盒，其特征在于，该机顶盒支持的基本应用包括直播、点播、时移、信息浏览、基本的JAVA、游戏，面对三网融合的需求，进一步加强和增加可视通信、体感游戏、卡拉OK、视频分享、好友电视、电视支付等业务。

7.如权利要求1所述的机顶盒，其特征在于，该在该机顶盒中制定硬件结构总体框架选用专用的机顶盒解码芯片作为主控CPU，并设计CPU的外围电路和必要的功能电路；本地存储器接口模块LMI的32位DDR存储器用于系统运行和音视频数据存储；外部存储器接口模块，EMI提供了对各种外设的支持，包括Flash，ROM和网卡等；其中，网口模块用于完成接收及处理IP数据和音视频流功能；音视频输出模块完成音视频信号的输出功能；电源模块负责芯片及整个系统的供电；外部接口完成CPU对各功能模块的信号传输的控制功能。