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IPTV(InternetProtocolTVorInteracTIvePersonalTV)は、インタラクティブネットワークTVとも呼ばれ、家庭用テレビまたはコンピューターを主要な端末機器として使用するブロードバンドネットワークインフラストラクチャを使用し、インターネット、マルチメディア、通信、およびその他のテクノロジーをXNUMXつに統合し、IPを通じてホームユーザーに提供します。プロトコルデジタルTVを含むさまざまなインタラクティブデジタルメディアサービスのための新技術。 IPTVサービスのコアフレームワークは、主に、コンテンツ運用プラットフォーム、サービス運用プラットフォーム、サービスベアラ伝送ネットワーク、およびユーザー端末ネットワークのXNUMXつの主要部分で構成されています。 IPTVテクノロジーには、ビデオのエンコードとデコード、ネットワーク配信、デジタル著作権保護、端末アクセスなどのさまざまなテクノロジーが含まれます。
IPセットトップボックスは、独自の組み込みオペレーティングシステムを搭載したコンピュータに相当するビデオデコード端末です。 図1から、IPセットトップボックスの一方の端がDSLまたはイーサネットを介してIPVTネットワークに接続され、もう一方の端がネットワークを介して送信されるメディアストリームおよびその他の情報をアナログビデオおよびオーディオ出力に変換することがわかります。 TVは、ビデオオンデマンド、Webブラウジング、ゲームなどの機能を備えているため、コンピュータデータ交換などの基本機能を備えており、リモートコントロールまたはPCで直接操作できます。
IPセットトップボックスの構成と機能
セットトップボックスは、ソフトウェアとハードウェアで構成されています。 セットトップボックスのハードウェアには、メインチップ、メモリ、チューナーと復調器、リターンチャネル、CA(CondiTIonalAccess)インターフェイス、外部ストレージコントローラー、およびビデオとオーディオの出力が含まれます。 ソフトウェアは、アプリケーション層、中間解釈層、ドライバー層のXNUMXつの層に分かれており、各層には多くのプログラムまたはインターフェイスが含まれています。
従来のデジタルセットトップボックスと比較して、IPセットトップボックスは、ビデオ、音声、およびデータの統合を実現します。これは、いわゆるトリプルプレイサービス(TriplePlayService)です。 IPセットトップボックスのシステムアーキテクチャは、TVユニット、PCユニット、および条件付きアクセス(つまり、暗号化システム、CA)ユニットのXNUMXつの独立したサブシステムで構成されています。 TVサブシステムは、デジタルストリーミング情報を処理するために使用される周波数変調器とビデオデコーダーで構成されています。 CAサブシステムを使用すると、サービスプロバイダーは、ユーザーとの距離を縮め、ユーザーがいつどの番組を視聴しているかを知ることができます。 PCサブシステムそれらのほとんどはモジュラー設計です。 STB設計者は、必要に応じてこのシステムのコンポーネントを増減できます。 IPSTBの目標はインターネットサービス機能を提供することであるため、そのPCシステムはTCP / IPスタックプロトコルを提供する必要があり、より優れたストレージスキームを備えています。
IPセットトップボックスの機能には、主に次のXNUMXつの側面が含まれていることがわかります。
現在のLANまたはDSLネットワーク送信をサポートし、IPデータとビデオストリームを受信して処理します。
MPEG、WMV、およびRealビデオデコードをサポートします。
ユーザー認証機能をサポートし、IPTVシステムとの相互作用を通じてユーザーアクセス制御、請求およびその他の管理機能を実現します。
IPセットトップボックスの分類
さまざまなハードウェアとソフトウェアに応じて、IPセットトップボックスにはさまざまな分類方法があります
1.ハードウェアベースの分類
IPセットトップボックスは、ベースで使用されているさまざまなCPUチップに応じて、次のXNUMXつのタイプに分類できます。
(1)専用チップセット(ASIC / SOCコーデックチップ)をベースにしたセットトップボックス
プロセッサに加えて、専用チップセットは、Videoin、Videoout、Audioin、Audiooutなどの他のIP(LntelligentProperty)モジュールも統合し、一部には画像圧縮ハードウェアアクセラレーションモジュールもあります。 専用のビデオ圧縮チップは、固定圧縮モジュール、固定処理方法、および固定マイクロコードを搭載しているため、従来のASCI / SOCベースのセットトップボックス製品の価格は比較的低くなりますが、完全なハードウェアチップの実装によるものです。 、オペレーターはソフトウェアをアップグレードできません。 製品の性能を向上させるために、このセットトップネットワークの適応性にも大きな問題があります。
(2)X86プラットフォームに基づく
X86アーキテクチャCPUに基づく組み込みシステムには、次の利点があります。86つは、さまざまな形式のファイルをエンコードおよびデコードできることです。 86つ目は、XXNUMXアーキテクチャCPUには比較的完全なアプリケーションソフトウェアがあり、メンテナンスコストが低いことです。 XNUMXつ目は、XXNUMXアーキテクチャに基づく組み込みシステムです。 システムはPCとリソースを簡単に共有できます。
(3)マルチメディアプロセッサ技術に基づく
X86プラットフォームに基づく方法は、使用時にCPUの処理能力の大部分を占めます。 したがって、この方法は一部の人には適していません。 そのため、マルチメディアプロセッサテクノロジに基づくスタンドアロンのセットトップボックスが登場しました。 このチップの高速計算能力は、異なるプロトコルに適した通信端末を完全に実現することができます。
終わり。 これらのチップを使用すると、MPEGビデオおよびオーディオ処理、H.263ビデオ処理、DVD、セットトップボックス、デジタルTVなどを簡単に実現できます。
リアルタイムのビデオデコード機能チップを使用することにより、ビデオ処理速度が大幅に向上します。 リアルタイムエンコーディングを使用すると、ビデオ処理の遅延全体が小さくなり、ビデオライブブロードキャストシステムアプリケーションに特に適しています。 システムには、IPTV端末機能を有効にするためのUSB、IDE、PCMCIA、およびイーサネットインターフェイスが装備されています。拡張性が向上し、メモリの占有量が少なくなり、ハードウェア構造がコンパクトになり、コストも高くありません。
2.ソフトウェアベースの分類
オペレーティングシステムは、セットトップボックスのコアソフトウェアです。 セットトップボックスのオペレーティングシステムは大きくありませんが、リアルタイム環境で動作し、小さな内部メモリスペースで実行する必要があります。 この種のオペレーティングシステムはリアルタイムオペレーティングシステム(RTOS)と呼ばれ、現在、VxWorks、Windows CE、および組み込みLinuxのXNUMXつの主要なカテゴリがあります。
(1)組み込みWinCE端末
WinCEの最大の特徴は、そのAPIがWin32と互換性があることです。これは、Windows環境を使用してWinCEアプリケーションを開発するのに役立ちます。 さらに、WMVプレーヤーはWinCEOSで直接実行することもできます。 多くの既製のWindowsコンポーネントは、少し変更を加えるだけで、ターミナルのネットワーク管理に適用できます。 ビデオストリーム制御やその他の機能だけでなく、MMSなどのWindowsメディアの優れた結果を完全に共有できます。 Microsoftは現在、WinCE5.0をリリースし、一部のプログラムのオープンソースコードを拡張しています。 このオープンソースコードプランの承認の下、マイクロソフトは評価キットとして2.5万行のソースコードプログラムを公開しました。 個人または製造業者は、これらのソースコードをダウンロードして変更および使用できます。 将来的には、OEMは実行期間に応じて承認し、WinCE5.0コアに対してマシンごとに数ドルを支払う必要があります。 マイクロソフトは、市場への新規参入者として、開発コストの削減を強調しています。 Microsoftは、WinCEにファイルシステム、IPv4 / IPv6、WLAN、Bluetooth、その他のネットワーク機能、およびWindows MediaCoderやその他の機能を追加しました。
ただし、このタイプの端末の欠点は次のとおりです。アプリケーションのソースコードが公開されていないこと、および端末がMicrosoftにロイヤルティを支払うためにWinCEを採用していること。 さらに、WinCEコードは巨大で、多くのROMとRAMを占有し、高性能のX86マイクロプロセッサのサポートを必要とします。これらはすべて、端末のコストが高いままである原因となっています。
(2)組み込みLINUX端末
この種の端末は、多くの場合、専用のマルチメディアマイクロプロセッサをコアとして使用し、イーサネットインターフェイスとビデオインターフェイスによって補完されてシステムを形成します。 マルチメディアマイクロプロセッサ自体には、システムソフトウェアやアプリケーションソフトウェアを実行するためのRISC(縮小命令セットCPU)が組み込まれているだけでなく、MPEG2またはMPEG4リアルタイムデコード機能チップも搭載されています。 Linux OSと必要なビデオおよびさまざまな補助インターフェイスドライバを導入すると、完全なIPTVネットワーク端末アプリケーション環境になります。
Linux開発プラットフォームを使用する利点:まず、Linuxソースコードがオープンであり、無料の優れた開発ツールとアプリケーションソフトウェアが多数あり、アプリケーションごとにライセンス料を支払う必要がありません。 第二に、巨大な開発グループ、便利な技術交流、そして低いソフトウェア開発とメンテナンスのコストがあります。 最後に、Linux自体は安定しており、カーネルは十分にはんだ付けされており、操作に必要なリソースが少なく、優れたネットワーク機能を備え、大量のハードウェアをサポートしています。 要するに、高コストパフォーマンスが最大の特徴です。
ただし、このシステムには、低帯域幅に適応する能力に一定の制限があります。 ハードウェアリアルタイムデコードを使用しているため、デコーダーのパフォーマンスの向上はチップテクノロジーの開発によって制限されているため、QPELおよびGMCエンコードツールは省略されています。これにより、MPEG4 ASPの高解像度パフォーマンスの利点が得られ、DSLに適しています。低帯域幅のネットワーク伝送が不十分Play、μCLinuxに基づく一部のOS、デコーダーは不完全なMPEG4 ASP端末よりも優れており、回線の動作帯域幅は3Mbit / sで、同じ再生解像度D1で、DSLネットワークの低帯域幅に適応できます。 WMVxベースのコーデック端末より劣っています。 この種のセットトップボックスの価格は安いですが、互換性が低いため、システムサーバーの構築とメディアファイルの収集のコストは比較的高くなります。
VxWorksは、米国のウインドリバーシステムズが立ち上げたリアルタイムオペレーティングシステムです。 VxWorksは、ターゲットマシンで実行される高性能でスケーラブルな組み込みリアルタイムオペレーティングシステムです。 優れた信頼性と優れたリアルタイム性能により、高精度技術や、衛星通信、軍事演習、弾道誘導などの通信、軍事、航空、航空宇宙などのリアルタイム要件で広く使用されています。航空機のナビゲーション。 待つ。
もちろん、セットトップボックスは、セットトップボックスの機能レベルや価格差に応じて、ベーシックタイプ、プロフェッショナルタイプ、総合タイプなどに分類することもできます。
セットトップボックスとIPTVプラットフォームインターフェイス
セットトップボックスとIPTVプラットフォーム
このインターフェースには多くのコンテンツが含まれ、その中でユーザーのビジネスプロセスは、認証インターフェース、支払いインターフェース、サービス使用インターフェースのXNUMXつのカテゴリに分類できます。
1.認証インターフェース
認証インターフェースには、ネットワーク層認証とアプリケーション層認証が含まれます。これは、セットトップボックスの初期インターネットを実現するプロセス、つまりインターネットユーザーがインターネットにアクセスするプロセスです。 ユーザーとネットワークデバイス間の通信方法により、現在多く使用されているネットワーク層アクセス認証方法は、PPPoEとDHCP + WeBのXNUMX種類に分けられます。
(1)PPPoEテクノロジー
現在、PPPoE認証技術はイーサネットアクセスとADSLアクセスで最も広く使用されています。 そのネットワークの原則は基本的に同じです。 スイッチまたはDSLAMを使用してユーザーをネットワークに接続し、スイッチとDSLAMの背後にあるBRAS機器を設定してPPPを終了します。 PPP接続を終了するブロードバンドアクセスサーバーは、PPP接続を個別に管理し、ユーザーのオンラインビジネスの期間とトラフィック情報に関する統計を実行でき、さまざまな課金方法で必要なユーザーのオンライン情報を提供できます。
PPPoEの本質は、イーサネット上でPPPプロトコルを実行し、ユーザーエンドとブロードバンドアクセスサーバーの間にPPPポイントツーポイントチャネルを確立することです。 つまり、ユーザーホストとBRASの間でマルチキャストサービスが有効になっている場合、マルチキャストデータは受信側のレプリケーションポイントとしてBRASを使用する必要があります。これにより、大量のマルチキャストデータがネットワークとDSLAM機器を通過します。マルチキャストの本来の意図に反します。 したがって、PPPoEアクセスモードはマルチキャストプロトコルの存在を制限し、ビデオサービスの開発に影響を与えます。
(2)DHCP + Webテクノロジー
DHCP + Web認証は、DHCPサーバーおよびWeb認証サーバーと組み合わせて使用する必要があります。 ホストは最初にDHCPを介してIPアドレスを取得し、Web認証サーバーと通信します。 また、ユーザーが一部の内部サーバーにのみアクセスできるようにすることもできます。 次に、アクセスサーバーはユーザーにWeb認証サーバーへの接続を強制し、ブラウザーに認証ページをポップアップ表示します。 このページにキーとパスワードを入力すると、RadiusのクライアントとしてのWebサーバーが認証情報をRadiusサーバーに送信してユーザーを認証します。 認証に合格すると、ユーザーは新しい有効なIPアドレスを取得し、インターネットまたは特定のネットワークにアクセスできます。
DHCP + Web認証方式では、ユーザーホストとアクセスサーバーの間にPPPのようなレイヤー3チャネルはなく、マルチキャストプロトコルに制限はありません。 ユーザーが主にアクセスサーバー間のスイッチにアクセスする場合、またはDSLAMがIGMPスヌーピングをサポートできる場合、マルチキャストサービスは簡単に開発できます。 ただし、DHCP自体には多くの欠点、特にセキュリティの問題があります。 ユーザー情報の正当性と信頼性を確保する方法は、DHCPが解決する必要のある重要な問題です。
(3)改善計画
ネットワーク層認証は、STB端末のサポートの程度に応じてPPPoE認証またはDHCPモードを採用できることがわかります。 ただし、これらXNUMXつの認証方法はどちらも、IPTVサービス開発のニーズを満たすことはできません。 したがって、現在の認証方法に対応するソリューションを提供し、IPTVサービスの開発を確実にすることを前提として、既存のネットワークの主要な仕様変更を可能な限り減らして、元のサービスのサポートを確保する必要があります。
認証にPPPoEを採用しているSTB端末の場合、解決すべき主な問題はデータの配信です。 したがって、ユーザーのサービスごとに異なるサービス配布チャネルを採用できます。 言い換えると、一方で、BRASデバイスはIPTVサービスのPPPoE認証をサポートする必要があり、それに関連するユニキャストデータはPPPoEチャネルを介して配信されます。 これには、BRASが認証情報を通じてユーザーサービスのタイプを区別できる必要があり、DLSAMデバイスはマルチキャストをサポートする必要があります。配信およびマルチキャストグループの制御には、デュアルプロトコルスタックをサポートするSTB機器も必要です。 これにより、本来の認証システムの機能が保証され、マルチキャストサービスの円滑な開発も保証されます。
DHCP認証方式の場合、主な問題はDHCPアクセスのセキュリティと信頼性を確保することです。これには、DHCPパケットにOPTION82オプションを導入する必要があります。 複数の端末が同時にDHCPを使用する状況では、これらの端末を区別するために、OPTION60オプションを導入することも必要です。 DHCP OOPTION82オプションは、通常、DSLAMデバイスがユーザーの製品情報とデバイス情報をユーザーのDHCPメッセージに送信するために使用され、DHCPサーバーはOPTION82を識別することによってIPアドレス割り当て戦略またはその他の戦略を実行します。 OPTION60オプションは通常、端末によって提供され、さまざまなOPTION60を設定することでさまざまなタイプの端末を識別できます。 OPTION60オプションを使用すると、さまざまな端末にさまざまなアドレス空間を割り当てることができます。 ただし、OPTION82の導入にはDSLAMのサポートが必要であり、現在稼働中の機器にはこの機能がないため、ネットワーク機器を実施する必要があります。
変換。
現在のソリューションは、DHCPを採用し、独立したIPPOOLアプローチを採用する傾向があります。 このソリューションは、IP固有のポリシー構成を通じて、IPTVサービスと従来のインターネットサービスの分離を実現できます。 IP-TVユーザーの数が多くない場合、少量の資本でビジネス要件を満たすことができます。
(4)アプリケーション層の認証
アプリケーション層認証は、IPTVシステムのセットトップボックスユーザーのID認証プロセスを実装します。 IPTV局が提供するさまざまなサービスを利用できるのは、アプリケーション層認証に合格したユーザーだけです。 安全なアプリケーション層認識テクノロジーだけが、コンテンツプロバイダーがIPTVシステムですばらしいコンテンツを安全に使用できることを保証できます。
2.ユーザー消費インターフェース
ユーザー消費インターフェースは、システム価格プロンプト、ユーザー確認購入、およびシステム控除の複雑な消費プロセスを実装する必要があります。 異なる請求方法と支払い方法に応じて、インターフェースプロセスも異なります。
3.コンテンツ使用インターフェース
コンテンツ使用インターフェースは、ユーザーがコンテンツ操作からさまざまなアプリケーションサービスを取得するプロセスを実現します。 IPTVシステムが提供するアプリケーションは、ライブビデオ、ビデオオンデマンド、ゲーム、カラオケ、情報検索など、ますます豊富になっています。セットトップボックスの機能がより強力になるにつれて、ネットワーク伝送は帯域幅については、PC上のあらゆる種類のインターネットアプリケーションがセットトップボックスを介してユーザーのテレビに表示されると信じる理由があります。
IPセットトップボックスの開発方向
デジタルTVセットトップボックス(DVB-C)、衛星セットトップボックス(DVB-S)、ネットワークTVセットトップボックス、セットトップボックスから、最も人気のあるIPセットトップボックスまで、セットトップチームトップボックスは成長と発展を続けています。 セットトップボックスの大規模開発やマシンカード分離セットトップの大規模開発では、マシンカード分離セットトップボックスが徐々にトレンドになっています。 さらに、デュアルモードセットトップボックスとソフトウェアセットトップボックスも成熟しています。 デジタルホームの概念の開発と推進により、将来のセットトップボックスは、業界では「ホームゲートウェイ」または「レジデンシャルゲートウェイ」と呼ばれる、家族のリビングルームテクノロジーのコアコントロールユニットに進化する可能性があります。 既存のビデオ送信機能に加えて、ファミリー内のすべてのスマートデバイスに統合された包括的なトランスポートを提供することも重要です。 今世紀は、デバイス間の相互接続と相互通信を実現し、さまざまな端末にさまざまな端末を提供できます。 パーソナライズされたビジネス、「マルチプレイ」を実現します。
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