1、广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期60有线网络 CATV传输覆盖基于IP网络的智能机顶盒终端产品研制【摘 要】本文论述的IP网络机顶盒是在保持现有业务全兼容、安全播出同等级的基础上，充分吸收和借鉴互联网视听行业的先进理念，以江苏有线“一云、双网、三用、四统、5G、多屏”为支撑主线，研制适用于IP网络的多款机顶盒。这些智能机顶盒与江苏有线全业务融合IP电视播出平台以及运营支撑平台对接，完成了联调测试，有效支撑了公司优势业务跨网络、全场景覆盖，是江苏有线IP化工程的重要组成部分。【关键词】IP化，IP机顶盒，电视棒，人工智能【中图分类号】TP37 【文献标识码】B 【DOI编码】10.1
2、6171/ki.rtbe.20230001012【本文献信息】张一哲，庄崟，姚辉军，李蓓佳.基于IP网络的智能机顶盒终端产品研制J.广播与电视技术，2023,Vol.50(1).Development of Intelligent STB Terminal Products Based on IP NetworkZhang Yizhe1,Zhuang Yin1,Yao Huijun2,Li Beijia1(Jiangsu Cable Technology Research Institute Co.,Ltd.,Jiangsu 210000,China)1(Jiangsu Radio and T
3、elevision Cable Information Network Co.,Ltd.,Jiangsu 210000,China)2 Abstract The IP network STB discussed in this paper is based on maintaining the full compatibility of existing services and the same level of safe broadcasting,fully absorbing and drawing on the advanced concepts of the Internet aud
4、io-visual industry,and taking Jiangsu cables“one cloud,two networks,three functions,four systems,5G,multi-screen”as the main support,to develop a variety of set-top boxes suitable for IP networks.These intelligent set-top boxes are connected to Jiangsu cables full-service integrated IP TV broadcasti
5、ng platform and operation support platform.It is an important part of Jiangsu wired IP project to complete the joint debugging and testing,effectively supporting the cross-network and full scene coverage of the companys superior business.Keywords IP,IP set-top box,TV stick,Artificial intelligence张一哲
6、1，庄崟1，姚辉军2，李蓓佳1(江苏有线技术研究院有限公司，江苏 210000)1(江苏省广电有线信息网络股份有限公司，江苏 210000)20 引言随着互联网的普及，写字楼、酒店会场等公共设施基本不再铺设同轴电缆，部分家庭用户也不再必备同轴线路，导致有线电视新装及流失情况异常严峻。IP 融合业务平台（以下简称“平台”）作为江苏有线“十四五”期间规划布局的重点项目，是落实公司党委关于加快推进“两个平台”建设、支撑“新屏战略”实施的重要平台基础设施，为配合江苏有线全网 IP 化进程，承载各类 IP 化新功能新业务，江苏有线决策构建面向 IP 网络化的系列终端产品体系。本文主要从研制 IP 机顶盒
7、、电视棒等终端产品形态技术设计方案论述，技术方案分别从软硬件原型设计方面讨论 IP型机顶盒结构构成、如何与江苏有线全业务融合 IP 电视播出平台以及运营支撑平台对接、如何全场景覆盖等内容，最后介绍了应用案例。截至 2021 年 12 月，首批订购的 5000 余台IP 机顶盒已在江苏有线全省投放试商用。1 IP型机顶盒硬件结构设计1.1 IP型机顶盒硬件逻辑架构IP 型机顶盒数字电视终端设备以 RJ-45 接口或 Wi-Fi 完成数据的双向通信；其硬件逻辑架构包含通信接口、核心处理、外围接口三部分，如图 1。1.通信接口1）RJ-45 接口/Wi-Fi 完成数据的双向通信；广播与电视技术 20
8、23年 第50卷 第1期61CATV 有线网络 传输覆盖2）IR 接口，用于红外遥控器；3）蓝牙接口支持遥控、语音、蓝牙音箱等设备。2.核心处理1）CPU 运行操作系统，完成部分音视频播放等功能；2）GPU 完成图形和视频处理功能；3）视音频图片编解码完成视频、音频、图片的解码，编码处理功能；4）图形及显示处理完成视频、图形缩放，亮度、色度、对比度、饱和度调节，视频图像质量处理等功能；5）存储控制完成内存、存储的连接控制。3.外围接口完成视音频输出、外设接口（USB）连接等功能。1.2 芯片方案IP 机顶盒在硬件方案上，IP 机顶盒 SoC 均采用 HI3798M-V310 或同等规格的芯片方
9、案，存储为 2G 内存+8G Flash，其余接口规格要求见表 1。2 系统软件总体设计与系统对接2.1 终端软件总体方案IP 机顶盒基础软件均采用 TVOS3.1 及以上版本作为机顶盒基础软件的操作系统，该系统具备安全、可管可控、标准化、开放构架等特点。通过接入江苏有线电视网络专属网络，支持直播、点播、回看等业务。具备向用户提供各类应用软件 APP 安装、管理、升级等能力，其基础框架见图 2。2.2 系统预置应用系统预置应用为机顶盒生产阶段预置到系统软件中的应用，用于实现系统级的管理和控制，以及机顶盒出厂后首次开机时的引导安装等功能。系统预置应用是基于智能电视操作系统开发的应用，主要包括引导
10、程序、开机广告、开机认证、影视 APK、直播 APK 等。图1 IP型机顶盒硬件逻辑架构CPUGPUDDRCGP I/ORJ-45WIFI&BTIR2USB2.0HDMIAVEMMcSD I/OPower图2 VOS基础技术框架硬件平台安全芯片Linux 内核层蓝牙驱动体感设备驱动摄像头驱动体感设备驱动文件系统驱动网卡驱动遥控器驱动显示驱动存储器驱动电源管理WIFI驱动键盘驱动前面版驱动USB驱动安全芯片驱动资源管理模块安全模块Linux调用接口/硬件抽像层（HAL）组件层互动电视组件图层控制组件人机交互组件家庭互联组件通讯组件应用管理组件安装包管理组件窗口管理组件工具组件内容管理组件Web
11、Kit终管管理组件AV 设置组件媒体管理组件网络协议组件设备管理组件文件管理组件图形库组件UI 组件语言管理组件存储管理组件账号管理组件DTV组件应用信令组件通用组件接口TVM执行环境层Web Brower基本应用框架NGB-J应用框架HTML5JS 1.5NGB-JJS对象资源管理模块安全模块资源管理模块安全模块应用框架层应用编程接口应用层系统内置/运营商定制/用户自选JAVA应用系统内置/运营商定制/用户自选WEB应用广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期62有线网络 CATV传输覆盖表1 4K超高清（IP型）机顶盒硬件基本配置及外围接口规格序号项目内容备注1机顶盒SoC 主芯片CP
12、U 为 ARM v8 架构、处理能力 14000DMIPS（每秒百万条指令）；支持 4KP50 以上规格分辨率与帧率视频解码，支持 MPEG1/MPEG2/MPEG4/H.264/HEVC/AVS+/AVS2 等视频格式硬件解码，支持 HDR（HDR10、HLG），支持 MPEG-1/2 LayerI/II/III/WMA/AAC/AC3/E-AC3 等音频格式解码；具备 3D GPU 图形加速功能，支持 OpenGL ES 1.0/1.1/2.0，OpenVG 1.1MPEG 音视频格式，符合 ISO/IEC 13818-1、ISO/IEC 13818-2、ISO/IEC 13818-3、I
13、SO/IEC 13818-6-1996、ISO/IEC 13818-7-2006 的标准要求；AVS+、AVS2 格式，分别符合行业标准 GY/T 257-2012、GY/T 299-2016 相关要求；UHD 电视信号的图像空间特性、时间特性、光电转换特性等满足 GY/T 307-2017 规范要求；HLG遵循ARIB STD-B67规范，HDR10遵循CEA-816.3规范。HDR视频和HLG视频需具备以下处理能力：a)支持 HDR/SDR 内容转换到任何 HDR/SDR 电视上正常显示；b)支持 SDR 菜单叠加 HDR 内容在 HDR 电视上正常显示；c)HDR10/HLG 视频格式在
14、 HDR 电视上正常显示，HDMI 无黑屏切换存储FLASH 8GByte eMMCeMMC 5.0 以上规格内存 2GByte DDRDDR4 以上规格音视频 信号输出接口3.5mm 转 CVBS+L/R 立体声符合 SJ/T 11331-2006、SJ/T 11329-2006 标准，1 个HDMI 接口符合 HDMI Licensing,LLC 发布的 HDMI version2.0a 以上版本规范 HDMI 接口 1 个，Type A，支持HDMI CEC，支持 HDCP 2.2 及以上版本USB 接口两个 USB2.0 以上规格接口符合 USB Implementers Forum
15、发布的 Universal Serial Bus Cables and Connectors Class Document 规范要求2 网络接口WiFi 无线接口内置 WiFi 无线网卡，支持 IEEE 802.11 a/b/g/n/ac，符合附录 B 要求10M/100M 自适应 RJ-45 接口物理特性符合 TIA/EIA 568-B 规范、协议采用 ISO/IEEE 802.3-2012 的 RJ-45 接口 1 个3 蓝牙内置蓝牙模块遵循 Bluetooth SIG 发布的 Bluetooth Core Specification v4.0 以上版本规范；符合附录 C 要求遥控器1 个
16、符合Q/JSCN 技 04.092018 江苏有线蓝牙语音遥控器技术规范技术要求4 面板显示电源状态指示灯 1 个双色，绿光开通，红光待机，无光断电WIFI 状态灯 1 个单色，绿光可通，无光断开5 电源开关强制开关6 电源模块使用外接电源，输入为直流 12V 1A，电源线长度 1.5 米，DC 头，尺寸 5.5*2.1*10mm，直头，内正外负通过国家 CCC 认证，符合 YD/T 993-2006 EMC 要求7 配件遥控器、两节 7 号电池、1.5 米 HDMI 线一根、外置电源适配器广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期63CATV 有线网络 传输覆盖2.3 业务平台对接集成方案IP 型机顶盒软件在平台对接集成上，对接 IP 融合业务平台。根据江苏有线 IP 融合业务平台总体实施方案：IP 融合业务平台主要由运营平台、支撑平台、能力平台、多屏终端体系及安播监测体系等五大功能域组成，如图 3 所示。采用新研发 SDK/APK 的方式对接江苏有线已建成的 IP 融合运营平台，具备在互动内网运行的能力。根据市场部门规划，江苏有线主要视频业务如传统的直播；SP 垂直内容/自有内容
