在数字有线电视广播DVB-C平台中，数字电视机顶盒(Set Top Box，STB)是技术与营运问题最集中的关键，同时机顶盒也是系统资金投入量与风险最大的部分。本文将围绕数字电视机顶盒的8个核心问题展开讨论。
数字高清晰度电视(Digital High Definition Television，HDTV)是电视的一场革命。其收视质量大幅度提高，大屏幕画面细腻逼真，并配以环绕音响，已接近目前视听娱乐业中顶级质量的电影。凡是观看过数字高清晰度电视演示的人们，都会深信HDTV是每一个家庭在数字信息时代所应该拥有的、真正的“家庭影院”。目前，国内数字电视的发展还处于起步阶段，数字卫星电视广播已采用DVB-S; 数字有线电视广播已采用DVB-C标准(行业标准); 数字地面电视广播标准制定工作正在进行，目前已有高清晰度电视总体组等单位提出的5套备选方案。由于今年将有14个省市的数字有线电视网络试验播出，数字有线电视将在国内率先投入商业营运。在数字有线电视广播DVB-C平台中，数字电视机顶盒(Set Top Box，STB)是技术与营运问题最集中的关键，同时机顶盒也是系统资金投入量与风险最大的部分。下面将围绕数字电视机顶盒的8个核心问题展开讨论。
问题一: 数字电视机顶盒的市场潜力有多大？
中国正形成一个宽带通讯产品的巨大消费市场，截至目前:
●中国已拥有超过3.4亿的电视机，居世界首位;
●中国已拥有超过9000万的有线电视用户，并且以每年600万的速度在增加;
●中国已拥有超过3000万的英特网用户、并且用户数目每年以200%以上的速度在增加，中国
家庭的PC拥有量已超过200万，年增长率超过100%;
鉴于中国目前VCD和DVD产业的巨大发展，可以预见，一旦市场启动，Cable Modem、宽带网络、数字电视都将获得高速发展。
由于自身市场巨大，中国无意采用其它国家的标准(地面广播)，这样可以避免支付高昂的知识产权方面的费用，并且有助于国内公司争得尽可能多的市场份额。中国尽力制定自己的标准，这些标准包括地面HDTV、有条件接收、卫星传输，所有这些标准的实现都需要专用集成电路。由于缺少先进的信号处理技术和高素质的芯片设计人员，至今这些产品都依赖进口。由于国内数字电视及宽带产品市场的巨大发展以及本身芯片供应的不足，中国迫切需要能有国内公司推出符合自己标准的IC产品。
问题二: 为什么国内的有线数字电视广播还没有大规模投入营运？
国内的数字电视广播大规模投入营运必须具备以下条件:
●网络营运商完成网络基础设施和数字电视广播系统平台的构建。
●“内容为王” ——必须有大量的专业数字频道，比如: VOD，交互式电视节目，数据广播，信息，交互式网络游戏，电子商务等等。专业数字频道的制作与播出很大程度上取决于国家的政策及节目供应商的行为。
●国内观众对专业数字频道感兴趣的程度。专业数字频道能否真正体现出数字电视较模拟电视的优势。
●国内观众所能够接受的收视费及机顶盒的价格(最终用户购买价格)。收视费的多少又取决于: 国家的政策、数字电视系统的成本(其中主要是机顶盒的成本)、专业数字频道的制作成本、其他营运相关成本等等。
●国家制定出一系列完备的与数字电视相关的技术标准与规范，例如: 中间件标准、机顶盒标准、条件接收标准、交互式电视节目规范、数据广播规范等等。
现在，因为以上条件还不完全具备，所以国内的有线数字电视广播大规模投入营运大约还有两年时间。
问题三: 如何定义三代数字电视机顶盒？
数字电视系统的成功运营离不开机顶盒。机顶盒中需要集成 CA和中间件，即CA和中间件厂家不仅通过收取相关的软件费用，也会通过机顶盒的使用收取一定的费用。而且在整个系统运营中，机顶盒费用是最大的。
根据机顶盒的体系结构——软件及硬件配置，可以将机顶盒划分为三代(种):
(1)第一代机顶盒: 配置电子节目指南EPG，简单的应用，无中间件，有或无条件接收系统，一般无回传信道。所有应用程序都是基于嵌入式实时操作系统编制。
(2)第二代机顶盒: 配置电子节目指南EPG，交互式的应用，中间件，条件接收系统，有或无回传信道。应用程序都是基于中间件编制。
(3)第三代机顶盒: 配置电子节目指南EPG，高级交互式的应用，全开放的 MHP中间件，条件接收系统，有或无回传信道。应用程序都是基于MHP中间件及JAVA语言编制.
问题四: 如何进行有线数字电视机顶盒的选型？
在整个数字有线电视系统中，机顶盒作为用户端产品，数量多，投资大，因此占有重要地位。以下是在选择机顶盒时的一些考虑。
特殊性
说它特殊是因为虽然它在整个数字有线电视系统的投资中所占比例最大，但在中间件和 CA系统选定以后，机顶盒的选择变数并不大(基本上只有价格、可靠性和售后服务的比较)。也就是说，它的选择不像中间件和 CA的选择那样具有战略性意义，也不是一次性的。
另外，机顶盒不同于像电视机这样的普通家电产品。电视机可以把平面直角、大屏幕或画中画作为卖点，而机顶盒的卖点是表现出来的服务。这就是为什么国外数字电视网络运营商通常是免费向用户提供机顶盒的原因。
目前，国内的家电生产商还没有大举进入数字电视领域，这只是因为数字电视市场在中国还没有真正启动。圈内活跃的主要是一些国外产品供应商和国内的集成商。从美国和欧洲数字电视的营运经验看，机顶盒供应商的最后赢家将是国内的家电生产巨头们。
项目进程与首批机顶盒的选择: CA 的集成时间大约为半年。这就意味着，首先要尽快确定中间件和CA，其次要选择有足够的技术实力的机顶盒提供商，以保证集成进度和产品质量。另外，由于项目启动所需的机顶盒数量并不多，所以价格不应成为选择这批机顶盒首先考虑的因素。
价格
随着项目的进行，机顶盒需求量的增加，价格将变得越来越敏感。我们也采取相应措施以获得最优的价格。
机顶盒价格几乎是数字电视运营成功与失败的首要原因。 不论是进口还是国产，机顶盒的价格取决于硬件设置及先进设计。硬件设置受限于中间件的要求，硬件设置越低，价格越低；而先进设计取决于从设计到生产的时间，时间越长，设计越落后，所以价格越高。
例如，从对硬件设置要求而言，OpenTV支持四个档次的方案: (1)基本交互，(2)HTML或网页浏览，(3)机顶盒硬盘，(4)MHP JAVA。四个档次在服务上反向兼容， 其中OpenTV的基本交互平台是所有交互电视中间件平台中对硬件要求较低的平台。
更多的提供商
引入更多的机顶盒提供商，以增强竞争。当然，如果提供商太多，反而得不到很好的批量价格，而且不利于我们对机顶盒的管理。因此，最终的机顶盒提供商的数目不应超过3家。
厂家的技术实力
机顶盒提供商雄厚的技术实力将决定能否保证项目的启动时间，能否在运营中和系统升级时提供有力的技术支持。特别是考虑到机顶盒的发展方向( PVR，HDD，MHP等)，厂商必须有足够的技术储备，不断地跟踪国际的技术动向，有力地配合我们进行技术升级。
问题五: 为什么必须采用数字电视软件平台——中间件？
数字电视软件平台——中间件(Middleware)尚无统一的定义和标准。美国“大联盟”
ATSC系统提出数字电视应用软件环境DASE标准; 欧洲DVB系统提出多媒体家用平台MHP标准。美国SUN公司正在积极推广其Java平台进入电视、机顶盒、有线电视领域，并提出基于Java 2 Micro Edition(消费电子、嵌入式系统)的Java TV API标准。中国HDTV功能样机系统的研制成功，使我国成为继美国、欧洲等国之后世界上第四个拥有自制数字高清晰度电视地面广播传输完整系统的国家; 实现了数字电视系统关键技术上的重大突破。但是，目前软件平台还是采用国外产品，开发具有中国特色的、通用的接收机软件平台是中国数字电视开发的战略重点！
我国数字电视业务的开展与国外相比，历史还很短，我国的有线电视网络运营商应该吸取国外的经验和教训，选择世界上真正先进的技术。作为数字交互业务的基础平台，中间件的选择至关重要。
中间件指居于数字电视机顶盒内部实时操作系统与应用程序中间的软件部分，它以应用程序接口API的形式存在，整个API集合被存储在机顶盒的闪存Flash中。
节目服务商将各种服务项目以应用程序的形式通过传输信道(例如宽带多媒体数据网，有线电视网络)发布(例如电子节目指南EPG)，用户打开电视机通过机顶盒浏览。用户的需求信息(例如视频点播VOD)通过上传信道(例如电话线Modem，或有线电视电缆)传输到视频服务器，并根据请求选择相应的服务项目以应用程序的形式通过传输信道下载到用户终端机顶盒的闪存Flash中。应用程序调用机顶盒Flash内的中间件所包含的API，执行应用程序，完成用户请求的功能。
中间件的目的是使机顶盒基本的和通用的功能以应用程序接口API的形式提供给机顶盒生产厂家，以实现数字电视交互式功能的标准化，同时使服务项目(以应用程序的形式通过传输信道)下载到用户终端机顶盒的数据量减小到最低限度。中间件产品一般由非节目提供商和机顶盒厂家的第三方提供，对于使节目提供商制作节目和厂家生产机顶盒的进一步简化和标准化都是非常有利的。这正是知识经济时代市场更加细分的具体表现。
问题六: 数字电视接收机中间件的发展状况如何？
随着数字电视市场的不断发展，节目开发商正在寻求一种多功能、经济而且可靠的软件平台，建立新一代的交互电视服务，使数字电视交互应用也能像Java语言，可在各式各样不同种机器、不同种操作平台的网络环境中开发应用节目软件——“一次编译，到处运行”。如: 电子节目导视，视频点播及高质量的广播服务。
以SUN微系统公司Java TV API规范为基础，欧洲DVB组织首先提出家用多媒体数据平台MHP规范。MHP 成为世界上第一个数字电视接收机软件平台——中间件规范。
美国
ATSC的T3/S17专家组正在进行向消费者递送数据广播与交互业务的DTV接收机内软件环境的标准化，称为DTV应用软件环境(DASE)。在ISBT’99会议上，飞利浦公司着重介绍了DASE的要点及实现的DASE测试样版。
高级电视增强论坛(
ATVEF，1988年成立)已有约60家公司参加，以实施
ATVEF的内容规范。创立
ATVEF的公司中有一半以上与电视节目直接有关，包括NBC、PBS、华纳兄弟公司等，主要的传输公司包括有线电视研究所(CableLabs)、DirecTV与TCI，以及计算机厂商英特尔、微软与消费电子厂商索尼等。
ATVEF的目标是在实现交互电视时有共同的规范，并能支持所有的电视环境(模拟或数字、有线、卫星或地面广播)，这一规范要尽量利用现有的内容格式，主要是因特网与万维网。
2002年1月3日，美国CableLabs宣布完成有线数字电视的中间件标准: OCAP1.0(OpenCable Application Platform)。OCAP1.0很大程度上基于MHP标准，这为全球性交换应用和内容交互操作性的实现提供了基础。OCAP的特点是基于Java技术的驱动引擎(Execution Engine，EE)。OCAP是一个应用界面标准，包括所有应用程序接口API、内容和数据格式、应用层面的各种协议等，在其上开发的应用，可以在符合OpenCable的主机上运行。
目前，世界上流行的数字电视软件平台主要有: OpenTV；Liberate；MicroSOFt TV；CANAL+ MediaHighway；NDS和DAVID。
由于国内目前还没有中间件产品，而无论是卫星传送、网络传送还是地面传送的数字电视，中间件都是必需的配置，所以只能花费大量外汇向国外公司购买。目前，中间件的标准化已成为数字电视广播系统的关键。由此可见，立足本国的技术力量与国外先进厂家合作，开发数字电视软件平台势在必行！
问题七: 电视网络在设计数字交互业务时应注意的问题？
2001年5月24日，国家广播电影电视总局发布了《有线数字电视广播信道编码与调制规范》GY/T170-2001 equ ITU-TJ.83。今年，中国的有线数字电视广播开始启动。
由于对国外中间件应用状况的不了解，我国的网络运营商在需用中间件的时候，往往缺乏有效数据来评价中间件的作用并做出选择。以下是笔者个人针对有线数字电视网络DVB-C系统集成的一些看法。
对于数字付费电视项目，中国网络营运商的基本需求应该是:
●CA: 符合DVB标准、能够支持同密和多用户管理系统、支持机—卡配对、支持多运营商、支持多种寻址方式;
●中间件: 能够下载升级、支持中文、有足够机顶盒支持、有足够的系统支持;
●应用软件: 应用程序价格低、能够下载升级。
可以从三个方面来剖析和对比中间件主流产品OpenTV和Canal+: 先进性、可行性、开放性。
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图为中间件与条件接收系统示意图。
问题八: 如何选择有条件接收系统？
有条件接收系统(Conditional ACCess systEMS，CA)是数字电视项目中重要的组成部分，它完成了系统用户的认证、授权和节目加扰工作。它解决了两个问题，即如何从用户处收取费用和如何阻止用户收看那些未经授权的付费频道。条件接收系统是一个综合性的系统，它集成了多种先进的技术，所涉及的技术包括: 系统调度管理、网络技术数字压缩编码、加解扰算法、加解密算法、复用器技术、调制解调技术、机顶盒技术、智能卡技术等，同时也涉及到用户管理、节目管理、收费管理等数据应用技术。其中， CA系统的性能和安全性是整个系统尤为关键的问题。
几家的 CA系统设计基本框架是一致的。外部接口也都符合DVB标准。除了 NDS是基于算法的安全，即通过更换算法来保证系统的安全性以外，其他几个系统都是基于密钥的安全，也就是依赖密钥的分级和分组来加强系统的安全性。另外几家也都采用了智能卡技术，它可容纳更先进的加密算法和功能更强的微处理器，这使得系统可更灵活地接受加密技术上的新算法和新成果。
衡量一个有条件接收系统好坏的重要指标在于系统功能的完整性、性能、使用规模及安全稳定。 Canal+ Technologies的算法及密钥分配、生成、存储及更换等各步骤的解决方案较好地保障了系统的安全需要。另外， Canal+作为运营商，积累了大量的经验，这些对于快速解决系统在涉及运行中出现的问题非常重要。北京歌华有线电视网络拟采用Canal+的解决方案。
Nagravision系统目前已有了超过1600万的用户; 它所使用的算法在时间和大规模系统上均被证明具有良好的安全性。它的智能卡支持对存储器的动态寻址，可防止黑客轻易找到密钥的存储位置。 Nagra整个系统的功能完备、灵活，可支持从少量用户到大量用户的扩展并平滑升级，而且整体性能优良，因此是相当不错的系统。Nagra拥有包含Philips、Nokia在内的近30家机顶盒供应商，国内也有中科院声学所(DSP)支持。上海有线网络已采用Nagra的CA。
NDS系统采用的安全技术比较特别，它为每个运营商提供不同的算法，以保证即使某一个运营商算法被攻破，也不会影响其他系统。另外，它用于解扰节目的控制字并不随 ECM系统下传，而是通过卡内的算法在用户端同步生成控制字用于解扰节目，而且每一个传输的数据包都经过了数字签名，确保任何比特不会被修改。NDS CA系统目前拥有的用户数量是最大的。中国中央电视台，网络中心，四川省网络的NDS CA及NDS 中间件系统已投入实际营运。
由于全国各地有线网络采用不同的CA系统，节目的交换、机顶盒的兼容性将成为问题。当然可以用CA同密技术解决，但是机顶盒的成本，前端设备及营运费用都将提高。另外，也可通过国家、省、市多级加密来解决，当然这需要国家制定相应的政策法规。有一个原则是: 一个用户家里只能有一个机顶盒。
CA系统代表一个国家的主权，研究开发具有自主知识产权的的国产CA系统已经成为业内共识。目前，国内已经有6家公司推出了自己的CA系统，这是一个良好的开端。
结论
客观地说，不可能有解不开的智能卡，系统安全还依赖于系统结构和保密完整性、系统密钥管理以及系统前端保密，盗版是否成本低且技术简单，应对措施是否及时有效。所以在功能和性能满足的情况下，我们还是应该选择相对运营时间长和经验丰富的 CA提供商，使得选用的技术产品能得到长期的技术支持和良好的服务保证。
网络选择的中间件的技术方案，应该既考虑电视的需求和商业模式，又要把新的数字电视的基础设施和全国的网络体系天衣无缝地融为一体，即三网融合，要用这种天衣无缝的融合来使交互式服务提供商能够在现存网络中建设数字电视所需的前后端体系结构，从而为广大的电视观众提供一套完整的服务体系，使电视网络真正成为城市数字化信息化建设的重要组成，使“数字中国”的梦想得以真正实现。
需要强调指出的是，目前，所有中间件供应商都不能提供基于MHP的中间件产品。中间件厂家出于对自身既得利益的考虑，不愿意开发基于开放的MHP的中间件产品。另外，支持MHP的机顶盒的成本大大高于普通机顶盒。
机顶盒的选型应该以第二代机顶盒为主，并且充分考虑向第三代机顶盒平滑过渡。
最近有一个好消息，OCAP1.0和DVB-MHP 1.01(9)均已提交国际电信联盟，作为制定机顶盒中间件标准的提案。希望欧美能共同制定一个统一的中间件标准。
中国广电总局已经选用DVB-C 系统标准，但是MHP是否会成为中国的中间件规范还未知。我个人认为，有一点是可以肯定的: 基于Java的开放理念一定是未来数字电视软件平台——中间件的发展方向！据悉，国内已有数家公司正在组织研究开发基于MHP的中间件产品。我们期待国产的中间件标准及自主开发的中间件产品早日面世，国内的有线数字电视广播大规模地投入营运，让国人企盼已久的真正意义上的交互式数字电视终将进入千家万户！
