ay: block;">迄今為止,沒有幾個運營商已經(jīng)部署將DSL調(diào)制解調(diào)器與IP機頂盒集成在一起的、一般稱為DSL STB的機頂盒,很大程度上是因為這樣做意味著要從頭設(shè)計和制造他們自己專用的產(chǎn)品。直到現(xiàn)在,原始設(shè)備制造商(OEM)和原始設(shè)計制造商(ODM)尚沒有進(jìn)入這個市場。其原因就在于關(guān)鍵組件接口的困難和其它一些設(shè)計挑戰(zhàn)。然而,目前元器件廠商正開始推出經(jīng)過充分設(shè)計并帶文檔的開發(fā)板,它們已經(jīng)解決了接口和其它設(shè)計問題。通過簡化設(shè)計和制造DSL STB的任務(wù),來滿足市場對視頻帶寬、服務(wù)質(zhì)量(QoS)和沖擊噪聲保護(hù)(INP)方面的需求,這些開發(fā)板應(yīng)當(dāng)能有助于DSL STB市場的急速擴展。
DSL市場上IPTV的成長
通過利用混合光纖/同軸線纜基礎(chǔ)設(shè)施和租用線,有線多業(yè)務(wù)運營商向客戶提供三重業(yè)務(wù),包括視頻、基于線纜調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)服務(wù)和語音服務(wù),使其業(yè)務(wù)獲得巨大增長。面對這一情況,目前電信運營商正積極做出回應(yīng),他們通過加速DSL基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)并采用帶寬利用效率更高的視頻編碼解碼器,來為無處不在的寬帶網(wǎng)絡(luò)加入互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視(IPTV)這個“殺手級應(yīng)用”,以提供他們自己的三重業(yè)務(wù)。IPTV具有支持多條視頻通道的重優(yōu)勢,尤其是當(dāng)采用高級編解碼器時,從而使它對在美國占有很高比例的多電視家庭產(chǎn)生了很大的吸引力。
IPTV的成長預(yù)期在2010年會占據(jù)整個數(shù)字電視市場的1/3。電信運營商正在使用ADSL/ADSL2+或VDSL向其居民用戶傳輸IPTV三重內(nèi)容。許多運營商和服務(wù)提供商宣布進(jìn)行了小區(qū)ADSL視頻的市場試驗。幾份最新的分析報告顯示,盡管2004年DSL STB的全球發(fā)貨量僅超過130萬臺,但到2008年,市場需求將超過700萬臺,而且銷售收入高于7億美元。
當(dāng)傳送MPEG-2格式的節(jié)目時,單通道的HDTV內(nèi)容需要20Mbps的帶寬,SDTV內(nèi)容需要4Mbps的帶寬。服務(wù)提供商似乎正在確定把兩通道的內(nèi)容作為最低提供標(biāo)準(zhǔn),因而對效率更高的編解碼器的需求是明顯的。兩個主要的競爭者是MPEG-4Part 10的格式與VC-1高級編解碼器,它們均提供比MPEG-2高2.5到3倍的帶寬效率提升。原本需要3.5到5Mbps帶寬的SDTV內(nèi)容,在高級編解碼器上只用大約的帶寬進(jìn)行傳送。高級編解碼器還以較高的成本效益,擴展了IPTV網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍,從而能夠向更多的家庭提供業(yè)務(wù)。 
圖1:AR7開發(fā)板集成有DSL和視頻處理芯片。(Online)
集成化DSL STB的挑戰(zhàn)
對于許多已宣布進(jìn)行住宅ADSL視頻業(yè)務(wù)試驗的運營商和服務(wù)提供商來說,STB仍然是一個關(guān)鍵的挑戰(zhàn)。消費者期望視頻質(zhì)量等同于現(xiàn)有電視服務(wù)的質(zhì)量,這就需要用復(fù)雜的QoS機制,來防止例如一個大的文件下載干擾電視信號接收等問題。在線纜上出現(xiàn)的隨機突發(fā)噪聲也提出了另一個挑戰(zhàn)。諸如新的編解碼器和INP機制之類技術(shù)的迅速變化要求能為迅速實施新技術(shù)提供靈活性。
在運營商應(yīng)對這些挑戰(zhàn)時,他們要求STB的OEM和ODM超越現(xiàn)有技術(shù),電視機上不再需要擺兩個獨立的盒子:一個是DSL調(diào)制解調(diào)器,另一個是IP STB。采用兩個獨立的盒子意味著更高的價格、增加用戶使用的復(fù)雜度并額外增加一個故障點。電影節(jié)目的保護(hù)在一個統(tǒng)一的盒子內(nèi)也更容易實現(xiàn)。運營商還想要一些附加功能,比如將無線局域網(wǎng)(WLAN)和個人錄像機(PVR)功能集成到STB之中。
大多數(shù)運營商更喜歡把注意力集中在其核心競爭力上,而把設(shè)備的設(shè)計及其相關(guān)的風(fēng)險轉(zhuǎn)嫁到OEM和ODM提供商那里。然而,迄今為止,OEM和ODM尚未進(jìn)入集成化DSL/IP STB市場,很可能是因為不愿意為一個剛剛浮現(xiàn)的市場來承受代價高昂的設(shè)計挑戰(zhàn)。其結(jié)果是,對于決定以集成方案領(lǐng)先進(jìn)入該市場的運營商來說,被迫設(shè)計其自己的客戶端設(shè)備(CPE),并與合同制造商攜手制造。諸如意大利的FastWeb公司、法國的Free公司和英國Homechoice公司之類的運營商全都采取這個方法。
新一代開發(fā)板
目前,新一代開發(fā)板正在浮出水面,它們顯著地降低了與集成化DSL STB開發(fā)相關(guān)的成本和風(fēng)險,并大大縮短了研發(fā)周期。其中一個例子就是一種整合了AR7 DSL和DM642視頻芯片的開發(fā)板卡,它已經(jīng)用在現(xiàn)有的大部分集成化STB之中。DM642基于一個DSP內(nèi)核并包含為加速視頻和成像應(yīng)用的指令集擴展,從而提供了充分的軟件可編程能力。例如,這允許一個用戶發(fā)布一個MPEG 2產(chǎn)品并在稍后升級到視頻編解碼。在一個芯片上的AR7路由器內(nèi)部的MIPS CPU負(fù)責(zé)管理DSL鏈接,完成IP路由和傳輸流的解多路復(fù)用,進(jìn)而把初始壓縮的音頻/視頻數(shù)據(jù)送到該DSP之中(參見圖1)。
關(guān)鍵接口
新一代開發(fā)板縮短設(shè)計時間最重要的方式是管理該DSL和視頻芯片之間的集成。例如,外部存儲器接口(EMIF)通常用于把一個DSP連接到不同類型的存儲器芯片上,比如說SRAM、 Flash RAM和DDR-RAM等等。在AR7上,該接口用來傳輸從AR7到位于DM642上的一個HPI視頻接口的數(shù)據(jù)流,其中AR7作為主器件而DM642作為從器件。在引導(dǎo)階段,AR7首先進(jìn)入工作狀態(tài)并首先啟動DM642。視頻數(shù)據(jù)隨后送到DM642的一個大隊列。AR7負(fù)責(zé)處理到該隊列中的流量控制,而DM642中的視頻驅(qū)動器把視頻移入該芯片的四個隊列中。DM642隨后對該視頻流進(jìn)行解碼,并將圖像提供給屏幕進(jìn)行顯示(參見圖2)。
目前正在開發(fā)的接口是為了簡化向STB添加額外功能方面的工作,這些功能包括加入無線LAN和VoIP等等。其中一個例子就是能與其它多種技術(shù)連通的VLYNQ技術(shù)。這個接口采用串行總線,可以用3管腳和5管腳來實現(xiàn)。在每個實現(xiàn)方案中,都有一個管腳作為指令線。在3管腳方案中,有一對收發(fā)線,而在5管腳方案中,則有兩對收發(fā)線。VLYNQ接口大大簡化了把其它芯片集成進(jìn)來的工作,其做法是兩個器件通過互相映射對方存儲器的接口實現(xiàn)連接。這意味著在任一個芯片上運行的程序可以訪問另一個芯片上的存儲器,而且使用的是與訪問自身存儲器相同的調(diào)用指令。這大大減少了創(chuàng)建或修改可提供新功能的軟件所需的時間。具體來說,在這兩個芯片之間傳送數(shù)據(jù)包非常容易。FPGA供應(yīng)商正在開始通過提供能更容易地整合不同部件間接口的擴展器,來支持這些技術(shù)。應(yīng)該注意的是這類串行接口不是針對所需數(shù)據(jù)帶寬超過20Mbps的應(yīng)用而設(shè)計的。
QoS和INP
考慮到需要辨別通過路由器的是視頻、數(shù)據(jù)還是語音包,并為之安排適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級,服務(wù)質(zhì)量對DSL STB來說是非常重要的。其目的是為了避免出現(xiàn)這樣一種情況:當(dāng)某人通過計算機下載一個大文件時,電視圖像的質(zhì)量立刻就變差了。一個典型的包加速器采用一個優(yōu)先級排隊功能,在其它上行流量傳送之前把優(yōu)先的TCP Ack包發(fā)出去,從而帶來吞吐量高達(dá)3倍的提高。視頻包通常用業(yè)務(wù)類型(TOS)標(biāo)志位來標(biāo)識,以便它們可被引向單獨一個隊列,該隊列可以在其它包之前發(fā)送,以免對電視廣播頻道帶來干擾。另一個功能是通過向一個IGMP包內(nèi)的DSLAM發(fā)送一個連接請求,來接收一個供應(yīng)多條廣播頻道的組播數(shù)據(jù)流。不管是STB還是后臺都必須理所當(dāng)然地支持這個功能。
另一個復(fù)雜的問題是能夠?qū)崿F(xiàn)唇動與聲音同步,即音頻解碼和匹配視頻的解碼同時完成,以便在說話者張嘴的同時其聲音也被播放出來。對于這兩個獨立數(shù)據(jù)流中的每一個,都在各個數(shù)據(jù)包上有一個時間標(biāo)記,用來指示該數(shù)據(jù)包建立的時間。由于視頻數(shù)據(jù)包要花多得多的時間來解碼,因此需在DSP處理器上運行一個算法,以延遲相應(yīng)的音頻數(shù)據(jù)包,其結(jié)果就是音頻數(shù)據(jù)包和相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)包在同一個瞬間完成解碼。如果任何數(shù)據(jù)包丟失,該算法產(chǎn)生空數(shù)據(jù)包以填補相應(yīng)的空間。正如你或許會想到的那樣,倒退和快進(jìn)操作給這個算法帶來很大的壓力。
用于DSL傳輸?shù)你~線很容易出現(xiàn)通常由電磁干擾引起的沖擊噪聲。該沖擊噪聲造成循環(huán)冗余檢查(CRC)錯誤,從而降低了數(shù)據(jù)速率,而且也許需要對DSL傳輸線重新訓(xùn)練。正在提供IPTV業(yè)務(wù)或DSL的運營商,非常強調(diào)廣播電視業(yè)務(wù)要免受這類噪聲的干擾。INP錯誤修正策略包括把Reed-Solomon編碼同卷積交織相結(jié)合,其幀參數(shù)可以在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定的數(shù)值范圍內(nèi)選擇。該交織把包拆散,并在相互不同的時刻把它們發(fā)出,目的是減小在某一時間區(qū)間上丟失信號的可能性。
幀參數(shù)的大小是冗余信息量的一個量度,冗余信息被發(fā)送用來幫助在數(shù)據(jù)包因噪聲而引起丟失的情況下重建數(shù)據(jù)包。幀參數(shù)為1可以防止250Μs級別的突發(fā)干擾,而幀參數(shù)為2可以防止500Μs級別的突發(fā)干擾等。當(dāng)然,增加幀參數(shù)的數(shù)值也增加了對DSL處理器的存儲器需求。INP在ADSL2 中出現(xiàn)。更高的數(shù)值提供了更強的抗沖擊噪聲的能力,但它也把業(yè)務(wù)速率限制到更低級別。對ADSL2+標(biāo)準(zhǔn)的.5 Amendment 3版本支持大于2的幀參數(shù)。為了在DSL業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上成功地提供IPTV,INP數(shù)值大于2的擴展幀參數(shù)是必需的條件。
就設(shè)計和制造一種領(lǐng)先的集成DSL調(diào)制解調(diào)器/ IPTV STB來說,集成開發(fā)板向OEM和ODM提供了一個相當(dāng)完善的起步平臺。第三方的產(chǎn)品通過提供針對視頻的流媒體解決方案、成像和算法開發(fā)、系統(tǒng)集成以及操作系統(tǒng)支持,從而進(jìn)一步縮短了從概念到市場再到盈利所需的時間。
DSL住宅網(wǎng)關(guān)參考設(shè)計已可從TI公司獲得,它加入了VoIP和無線家庭聯(lián)網(wǎng)功能。通過充分利用在寬帶實驗室中完成的廣泛的家庭測試結(jié)果,以及通過真實環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)部署而進(jìn)行的現(xiàn)場實際驗證,制造商可以采用這些開發(fā)板迅速開發(fā)出完整的運營商級的、可以迅速部署的高質(zhì)量系列產(chǎn)品。
作者:Neil Quarmby
高級專家
Michael VanBreda
項目經(jīng)理
德州儀器公司
