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机顶盒与EMS

Posted on 2010-06-11 09:11 幻海蓝梦 阅读(449) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: 通信产品--相关知识

原文：http://blog.chinaunix.net/u/12631/showart_235839.html

/*这是一篇翻译的文章，原文请看  http://www.iec.org/online/tutorials/ems/index.html

Element Management Systems

网元管理系统（ EMS ）

定义

网元管理系统 (EMS) 是 管理特定类型的一个或多个电信网络单元（ NE ）的系统。一般来说， EMS 管理着每个 NE 的功 能和容量，但并不理会网络中不同 NE 之间的交流。为了支持 NE 间的 交流， EMS 需要与更高一级的网络管理系统（ NMS ） 进行通信， NMS 也是电信管理网络（ TMN ） 层次模型中的一元。 EMS 是基于 TMN 层次模型的运作支持系统（ OSS ）构架的基础，这个构架使得服务提供商 (SP) 能 够满足客户对高速发展着的服务的需求，同时也能满足严厉的服务质量（ QOS ） 要求。电信管理论坛 (TelManangement Forum) 公共对象请求代理结构（ CORBA ） EMS 到 NMS 接口的出现宣告以 TNM 为 构架的具有协同工作能力的 OSS 进入了实用时代。

总览

这个教程提供了一个 EMS 在 电信网络中所扮演角色的全面阐述； EMS 领域的功能、职责；不同的单元管理方法之间的区别。希望这些能增进读者对这些不断扩展中的多接口组 件的理解。

主题

1 、 EMS 在电信网络构架中的位置

2 、 EMS 在五层 TMN 中的作用

3 、 OSS 的 TMN FCAPS 模型

4 、四功能 EMS 模型

5 、服务提供

6 、服务保障

7 、 EMS 和 NE 的运营支持

8 、自动配置

9 、 EMS 软件的构架

 

1 、 EMS 在电信网络构架中的位置

在过去的十年中，电信网络一直处在变迁之中。那些语音传输老网络相当简单，它们主要是基于铜环的客户 电话交换网络。这些网络正在向集成有访问、传输、语音交换、高速数据和视频等设计的方向发展。这将需要采用众多复杂的技术，因此每一个有着不同复杂技术的 网络单元都有相应的 EMS 来管理，从而使技术的能力得以利用，技术的复杂性被屏蔽了。

 

图 1 是一个 EMS 在网络中所处位置的概念性视图。今天的网络是由众多供应商的 NE 组成的。不同于 NE 与 NE ， NE 与 EMS 之间的通信协议由供应商提供，比如 TL1,PDS Snyder, 信号网络管理协议 SNMP, 通 用管理信息服务单元 CMISE 。如图 1 所示， NE 与相对应的 EMS 通 信， EMS 通过私有的或可能是公共的规范化的北行接口与更高的 NMS 通信， NMS 负责集成不同供应商的网络管 理。

图 1. EMS 在电信网络中所处的位置

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一个 EMS 通常是用来配置一组相同类型 或系统的 NE ，比如数字交叉连接系统（ DCS ）， 通过光网络环 (SONET) 添加丢弃多元编码器 (ADMs) ，或者一个混合光纤 / 电缆（ HFC ）有线电话系统。 EMS 的扮演的角色是控制管理范围内所有方面和确保资源的充分利用。 EMS 抽象出相关 NE 技术 细节的外貌，并把这些信息通过北行接口传送到更高一级的管理系统中。

 

EMS 是电信管理解决总体方案中的关键部分。只有 EMS 是 需要对其所属范围内所有 NE 的管理内容负责。 EMS 是 NE 与 NMS 层交换控制和数据信息的唯一 媒介。因此， EMS 与特定网络单元的类型密切相关，必须与这些 NE 一 起部署从而能够激活和管理这些 NE 的功能。

 

2 、 EMS 在五层 TMN 中的作用

TMN 构架是一个电信管理办法的参考模型。它的目的是把各种的功能分配到不同的层次之中。国际电信联盟－电 信标准部 (ITU-T) 在 1988 年定义了 TMN 构架，详细说明在 M.3010 和其他文档之中。

 

这个构架最大的作用是确定了电信管理中的五个功能水准：商务管理层（ BMS ），服务管理层（ SML ）， 网络管理层（ NML ），网元管理层（ EMS ） 和由日益职能化的网元组成的网元层（ NEL ）。 TMN 根据这些层次分离了管理职 责。这使得在不同的 SP 、 OS 、数据库和编程语言中分派功能 进而协同工作成为了可能。

 

TMN 要求每一层都要提供与相邻层交互的接口，这个接口支持在应用程序之间通信，接口可以采用标准的计算机 技术。 TMN M.3010 文件允许使用多种协议。这意味着 SNMP 和 CORBA 之类开放的协议也可以包含在 TMN 框 架之中。

图 2. 五层 TMN 构架模型

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如图 2 所示， TMN 模型简单而明了，它可以很有效的表示网络管理构架中的那些复杂的关系。相对于起初的通用管理信息服务 单元（ CMISE ），面向对象技术在 1988 年 获得认可，在 CORBA 等采用它的技术中，面向对象技术显示出了很强的适应性。 CORBA 的进步与 SNMP 在协议方面的进步很类 似。

 

在 TMN 模型中， EMS 需要被严格履行，它通过使用通用管理信息协议（ CMIP ） 与 NE 通信。然而 CMIP 并 没有得到公共认可，市场上大多数设备在使用 TL1,SNMP 和其他多种机制。一个高效 的 EMS 使用什么协议与 NE 通信 其实取决于 NE 。高效的 EMS 同 样需要与其他高级管理系统通信，这时就需要使用最为节省成本的协议。因此，无论使用何种协议在 TMN 中 都是被允许的。

 

3 、 OSS 的 TMN FCAPS 模型

作为 TMN 层次结构的补充， ITU-T 同时划分出了系统提供的五个通用的管理职能出错、配置、计费、性能和安全（ FCAPS ） . 这种分类并非专属于电信网络管 理系统的某一层中。 FCAPS 的想法来源于 ITU-T 的 建议，它描述了在管理系统所处理的五种不同的信息。 FCAPS 在 TMN 的各个层次中被处理。例如 ,EML 的 出错管理是记录下每个警告或事件。 EMS 就过滤这些警告然后发送给 NMS ， NMS 通过各个节点警告的关联性来判断故障的原因。 FCAPS 的功能一部分子集列在表一中

表 1. FCAPS 功能子集

Fault Management

Configuration Management

Accounting Management

Performance Management

Security Management

alarm handling

system turn-up

track service usage

data collection

control NE access

trouble detection

network provisioning

bill for services

report generation

enable NE functions

trouble correction

autodiscovery

 

data analysis

access logs

test and acceptance

back up and restore

 

 

 

network recovery

database handling

 

 

 

 

如果要深入了解 FCAPS ， 学习他们在 EMS 中的实际功用是很有必要的。

 

4 、四功能 EMS 模型

介绍

有了 EMS, 您不必了解电信管理网络框 架中的任何细节。尽管网元管理层是 TMN 五级塔中的最有价值的部分，真正需要了解的是： EMS 总管着不同厂商的产品。

－ Dan O'Shea,Supplements Editor

"Taming the Elements,"Telephony, September 14.1998

 

TMN 的 FCAPS 模型非常有用因而被经常 提及。但是，它过于抽象使得 EMS 难以操作和评价其经济价值。

 

SP 认为工作（和其相关的开销和时间）必须专著在为客户提供服务上。 TeleManagement Forum （之前的网络管理论坛 [NMF] ） 于 1997 年的研究就是个好例子。这份基于对 SP 充 分了解的研究确定了一系列的高水准的 TMN 构架中每一层需要完成的程序以及其支援子程序。

 

TeleManagement Forum 所定义的 EML 必 须提供的基础数据和操作高水准程序为：

0 服务提供

1 网络开发与规划

2 网络目录管理

3 网络提供

4 服务保障

5 网络维护和恢复

6 网络监视和控制

 

理解 EMS 有与 NML 的连接是很重要的，这种连接用来交换比如集成的出错管理和流量规范等信息。 EMS 也经常用大数据传输协议接口直接对更高的 SML 和 BML 提供计划和分析数据。基本上， NML 有 三个主要功能：

※ 对基于不同客户和技术的网络进行集成化的出错管理和故障分析

※ 对基于不同客户和技术的网络，能够有集成化的单屏幕端到端的服务规范

※ 是 EML 和 SML 中间的集成层；从众多 EML 中 收集信息，然后集成之、联系之，对信息归纳，从而能够把相关的信息传给 SML; 这 些通常是与相应网络技术相关联的端到端信息，当然这些技术是为了满足顾客的特定需求而导入的；相反方向 NML 从 SML 接收信息，处理后把相关命令 和数据传给相应的 EMS ；再由 EMS 把命令发送给 NE 。

 

有一个开放、标准、北行接口的 EMS 是 SP 开发 TeleManagement Forum 所定义的高水准 TMN 框架 NML 、 SML 和 BML 应用的坚强基础。 EMS 也在 TeleManagement Forum 所定义的成本效益开发中有重要意义。

 

本教程整理了四功能 EMS 模 型，这个模型合并了 EMS 的所有任务，它包括 :

功能 1 ：服务提供

功能 2 ：服务保障

功能 3 ： EMS 和 NE 运营支持

功能 4 ：自动开关

 

从主题 5 到 8 将描述这四个功能领域的典型任务。这些任务对 SP 的 减耗和增收有着潜在意义。 EMS 已经成为了一个很有价值的部分而不仅仅是 NE 接 口的扩展。并非所有的 EMS 都将完成这些任务，有些可能会更多有些可能根据特定的 NE 只完成其中的一个。

 

本四功能模型仅给 SP 为自 己的 NE 决定管理功能时提供一个参考。在 EMS 图 形用户接口（ GUI ）前的用户可以完成一些或全部四任务模型 EMS 所 提供的任务。 EMS GUI 的某个特定功能是否完成取决于更高级的管理系统中是否已经包含了这个任务。

 

5 、服务提供

服务提供是使电信网能够被网络客户或用户所使用的所有过程。这些过程是多面的，包含有与安装设备、规 划容量、提供容量、升级和保护 NE 数据库的完整性相关的任务。 EMS 是 NML 、 SML 和 BML 能否达到 TeleManangement Forum 所规定的高水准流程的关键。下面是三个由 EMS 服务提供所支持的高水准流程：

※ 网络开发与规划

※ 网络目录管理

※ 网络提供

这些高水准流程由下面这些支撑 EMS 的 块完成：

※ 目录管理支持

包括维护一个在子网中安装的 NE 资源 的目录来支持服务提供，包括地址收集、设备数、模块数、序列号、版本、安装日期等等。  

※ 配置管理支持

子网资源、拓扑图、冗余等的总量控制；包括安装和开启新的设备资源； 可能包括资源的分派比如路由和服务区域、设备的控制和子网防护开关；可能也包括为共享而分割物理子网资源成虚拟私网。

※服务供应支持

包括网络的创建或者子网功能的激活以及在客户需求扩展时如何完成。这些连接或功能可能纳入计费系统或 者向客户许诺的 QoS 水平来决定。

※ 服务使用支持

包括客户子网资源使用情况的度量，这是计费的基础，只在申请有付费功能的 NE 时才会调用，比如连接或者设置。

 

在 EMS 中的任务

下面这些例子是在 EMS 中 所要完成的任务

 

安装 NE

※ 加 载表格和参数来安装新 NE 。

※ 自 动发现 NE 设备并更新 EMS 数 据库。

※ 构 造一个基于自动发现结果的图形来报告新 NE 情况。

※ 建 立和核查与高级 OSS 的连接。

 

提供和计划容量

※ 自动发现已有设备的环组件，比如交叉连接。

※ 从 EMS GUI 或者 NML 的流通道输入一个新的环组 件。

※ 提 供给 SML 目录系统如下信息： NE 的模 式数、序列号、未使用的设备等。

※ 提供比如交叉连接等环组件的可用容量信息。

 

升级 NE

※ 自动发现新设备

※ 下 载 NE 软件包

※ 下 载 NE 升级包

※ 维 护不断发布的 EMS 和 NE 软硬件

 

保护 NE 和 EMS 数据库的完整性

※ 备 份和恢复 NE 运作数据库。

※ 校 验 NE 与 EMS 连接状态，如果连接失败了， 当重新建立连接时 ※ EMS 重新同步数据到当前 NE 状 态。

※ 确 保当前运作的完整性， EMS 周期性的用 NE 自动 发现机制同步数据库。

 

现代 EMS 经常用自动发现机制来增进准 确度和减少乏味的数据劳动造成的消耗。图 3 表明 EMS 有如下能力：

※ 自动发现所有设备并自动在仓架槽上绘制图形。

※ 自动上传所有明显的警报和事件到出错窗口（在屏幕的底部）。

※ 自动发现所有交叉连接并创建相应的图形表示。

图 3. 自动发现设备和交叉连接

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不显示自动发现的提供有参数的设备，这些设备存在 EMS 数据库之中，是在其他的服务提供、服务保障、自动配置开关和操作部分之中使用。

 

大多数技术员、专家和商务人士都很熟悉建立在窗口平台下的程序，点击图形，下拉菜单和对话框等使的 EMS 接口更加直观。

图 4 用图形界面和下拉菜单简化操作和配置

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一个经过良好设计的用户接口能在一个屏幕中显示那些技术无关联但逻辑 上有关系的功能。

这个屏幕中有简单的工作流程并包含了一些默认值和可选项来节省时间和减少错误。图 5 是一个 HFC 电话系统。它提供了在客户房 间的远程服务单元（ RSU ）和位于电话 SP 中心 的主机数据终端（ HDT ）联合多点 RF 收发 器（ MRF ）信息。

图 5. 在同一个屏幕中显示逻辑相关功能

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完成配置和提供 RSU 和 相关支持 MRF 的下一步是激活用户的服务。图 6 显示的 是激活家中的电话服务和 SP 的语音交换连接的画面。

图 6. 在单屏幕中显示客户激活和服务事件

 

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6 、服务保障

在 QoS 水平下提供服务给客户后， SP 必须确保出售的服务已经到货了。在 EMS 领 域，这包括网络资源的出错管理和性能管理。

 

EMS 在维护 NE 和传输设备的完善中是关键角 色。它联合 NML 和 SML 中的其他系统来完成这个任 务。 NE 错误、事件、技术员的动作和性能数据等都主要存在 EMS 中。 EMS 是 NML 和 SML 去完成 Telemanagement Forum 所定义的高水准流程的关键程序。下面是由 EMS 服 务保障所支持五级模型中的两个功能。

※ 网络维护和恢复

※ 网络监视和控制

 

这些高水准流程由一下这些支撑 EMS 的 块完成。

※ 出错管理支持

包括监视网路资源以发现故障、抢占错误和探测错误。错误发现之后，操 作员必须尽快研究问题、修理和恢复网络。再出错管理确认服务已经可用。

 

※ 性能数据收集支持

包括周期性收集质量信息用以刻画服务时网络资源的性能。它也能增进对 网络趋势的了解，指出物理资源的周期性逐步降级等情况。

 

※ 资源利用和数据收集支持

包括收集分配给客户的网络资源利用水平。这些数据可以用来判断服务产品是否与客户的使用特征相吻合。 也可以用来在 QoS 遭到困难之前给出服务升级的建议。

 

QoS 保障支持

包括确保网络性能中有多少保留。这需要预先监控网络的错误、性能和利 用率参数并在服务质量下降之前抢先给出警示。

 

在 EMS 中的任务

以下例子是在 EMS 中 的所需要完成的任务：

 

错误隔离

※ 高 级的 NML 出错管理和 SML 故 障处理规划提供第一层预警，并指出的问题的源头。技术人员进而使用 EMS 数 据库和 EMS 工具做精确的诊断。

※ 很 多 EMS 提供有一个简单的方法来调用和显示 NE 诊 断工具的结果进而隔离错误。

 

 

EMS 提供了一个或更多的错误窗口来显示领域内 NE 的 警报和事件的详细信息。警报是一个特殊问题的指示器，它使用预先定义好的动作来触发一个警报。事件被触发时发送一条与错误一起显示在警告窗口的讯息。事件 机制的一个比较常见的用途是侦测正在不断恶化的传输设备的状态并在影响到客户之前对其作出预警。比如位错误（ BER ）和 SLPS 。图 7 显示的是一个高级的 troubleshooting 功能，点击警报将描述所受影响的设备信息。这种机制使得在网络运营中心（ NOC ）的专家指导远程设备侧操作员到正确的仓架槽中更换问题卡板成为了可能。

图 7. 一个报警窗口，有能够找到到所受影响的设备信息的链接

 

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根据 SP 的各自不同的方法、手续和组 织， NOC 中的专家可能会在服务保障中被分配不同的任务。图 8 显示的是一张警报过滤的屏幕，它使得专家能够从职责最优化的角度去观察和管理警报事件。

图 8. 配置警报过滤机制的窗口

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服务质量

※ EMS 通 过侦测 SLIPS 和 BER 之类的错误获取性能信息并把 它发送到 NML 的出错管理。这些数据可以在性能影响到客户使用之前分析恶化的原因。

 

※ EMS 能 够存储从 NE 来的性能度量（ PM ）数 据并提供给 EMS 的报告生成器和 SML 的 性能管理和 QoS 系统使用。

 

※ 在 NE 和 EMS 的支持下， EMS 有时提供了 NE 设备 和通信设备的性能诊断能力，这种诊断可以是按照日程表来的，也可以是有要求时才提供。

 

QoS 组件的一个关键能力是能够快速精确地指出问题的原因，从而能够迅速修复，获得可能的最短修复时间（ MTTR ）。有些情况下，修复功能可以在 NOC 处 修复，或者客户在 NOC 专家的指导下修复。图 9 显示的 电话程序能够远程的对在客户房间的 RSU 进行诊断和测试从而判断问题出在客户电话设备上还是内部配线上。

图 9. 电话系统的 EMS 争端屏幕

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7 、 EMS 和 NE 运营支持

竞争使得 SP 不断降低网络运营成本，同时 新服务的复杂程度却成指数增长，因此 SP 必须用更少的钱做更多的事情。其中最为有意义的一项是需要多少训练有素的专家来完成工作，因为如下 原因使得这种情况更为复杂：

※ 越 来越多来自不同厂商的 NE 出现在市场上。

※ NE 正 在飞速发展者

※ 训练有素的专家总是短缺的

※ 劳动指出不许保持在低水平，同时能够保证提供高质量创新性的服务

※ SP 知 道必须对效率不高的员工进行 NE 培训

以上这些总是缺乏有力的支持，尽管如此还是需要大量有着 NE 和 EMS 知识的员工。没有训练有素的 员工时 SP 需要一个更敏锐的系统管理流程。

 

要战胜这些挑战就需要一些以完成任务为最终目标而且能够使效率和适应性最大化的工具支持。因而， EMS 需要有如下这些特性：

※ 易用

需要一个直观的、面向任务的 GUI 来 在最短的时间内显示出运营的各种功能。

 

※ 上下文相关的帮助

使得专家能够完成那些遇到的频率不高或者他们从未接触到的任务。

 

※ 统一的桌面

允许工作在 NML 、 SML 或者 BML 的用户直接打开任何 EMS 的窗口，允许 EMS 直 接打开其所管理的 NE 的管理窗口。

 

※ 低成本运营平台

目标是使用总成本（获取、运行）最低化的 EMS 运 行平台。计算平台比如 Windows NT 等能够满足电信的健壮性、可量测性和性能的要求。

 

※ 远程访问

运行运营人员从任何地方访问管理信息；这种分布式工作模式大大提高了出错时的反映速度。在今天的互联 网世界中，这意味着瘦客户端工作站可通过 Internet 和 SP 的 Intranets 来操作。

 

图 3 到 9 提供了一个有效的人机界面设计，它减少了训练和技能的要求、增进了正确性、节省了时间和成本。图 10 显示的是上下文相关帮助更加明显的减少了技能和训练需求，它可以引导用户一步一步的完成复杂任务。

图 10. 任务向导引导专家完成复杂任务

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EMS 的数据库中存有丰富的信息，这些信息可以改进服务、节省时间和成本。大多数 EMS 都提供有一个标准报告库和报告生成器，并可以将数据导出到其他专业的分析程序中（图 11 ）。

图 11. 一个 EMS 所提供的报告例子

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8 、自动开关

图 12.. 如果 TMN 的 EML 停止工作， NOC 将会编程测样子

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EMS 扮演者其所属范围内所有管理信息负责人的角色。就像命令和控制信息等一样，它还通过北行接口提供给 NML 这些信息的摘要。因而， MES 有 如下功能 :

※ 信息存储

要求 EMS 把所有从 NE 收集来的信息存储下来

 

※ 模 拟 EMS 域

包括创建相应的信息模型，用来组织管理信息的存储，这些信息可以提供 子网的控制能力。

 

※ EML 的 标准化

包括把 EML 的专业信息模型映射成能够为 NML 识别的通用子网模型，这种映射能够有效的隐藏起 NE 层 的细节而突出那些与特定技术无关的子网模型。

 

※ 北行接口

包括对用来在 EMS 和 NMS 之间通讯的协议和机制的支持；这种接口用来开启管理系统自动机制，这也是为何 NE 资源能够在不需要 EMS 干 涉的情况下由 NMS GUI 间接控制的原因。

 

※ 单屏幕多厂商交叉域的管理

需要 EMS 能够通过北行接口发送 NMS 所需要的信息，需要 EMS 从 NE 供应商们各自独立的人机接口或某种技术中实现集成化的端到端管理； EMS 最好提供一个切入机制，通过这个机制能够允许 NOC 中 的专家在 NMS 工作站屏幕上直接打开相应的 EMS 的 窗口，这个窗口也能同时在其他相关 NMS 屏幕上显示。

 

典型的北行接口

※ TL1

一个可以用来发送过滤后的警报信息到 NML 出 错管理系统的接口。

 

※ 开 放数据库连接（ ODBC ）

EMS 报告生成器或其他分析和报告程序所使用的大数据传输接口。

 

※ SNMP

见到 NE-EMS 接口系统，用来发送陷 阱（错误）到 NML 出错管理系统。

 

※ Q3/CMISE

TeleManagement Forum 为高级 NE 发送过滤后警报到 NML 出错管理系统的而制定的双向 CORBA 接 口。

 

开放 EML 到 NML 接口的突破

TeleManagement Forum CORBA " 为管理 SONET/ 同步数据层次（ SDH ）网络的 NML-EML 接口 " 项目宣告了 OSS 实 用时代的来临。开发一种能够使 SP 从单个终端就能更容易的管理来自不同厂商的网络的接口（图 13 ），这个在重重困难中的努力。

图 13. 全球 EML 到 NML 接口标准的突破

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开发第一版草案的公司有 Fujitsu 、 Lucent Technologies 和 Tellabs 。这些公司组成的小组将主要精力放在了网元管理层到网络管理层上（ EML-NML ）的以 CORBA 为基础的开放式接口上。 并在 Orlando Florida 举行的 NFOEC(1998.9) 大会 和 TeleManangement World Conference(1998.10) 大会 上做了演示。 NML 是一个运行于 UNIX 平 台上的 Lucent ITM-NM 网络管理系统（图 14 ）， 它通过 CORBA 接口与以下部分通讯：

※ 运 行于 Sun Solaris 平台下的 Java 编 写的 Fujitsu NETSMART EMS 程序，它管理着有 FLM 150 ADM 的 OC-3 UPSR 环

※ 基 于 Windows NT 平台采用了 Euristix RACEMAN 技术的 Tellabs TITAN 5500 EME 系统，它管理着一台 TITAN 5500 SONET 款待数字交叉连接系统

※ 基 于 UNIX 平台的 Lucent ITM-SNC EMS, 它管理一台有着 Lucent DDM-2000 ADM 的 OC-3 UPSR 环。

 

演示表明， Lucent ITM-NM 网络管理系统提供了从 Fujitsu 上 DS-3 ADM 的 A 点通过 TITAN 5500 DCS 到达 Lucent 上的 Z 点的机制。这是工业界首次主导这种基于标准、易管理、多厂商网络的应用。

 

1999 年 8 月，草案工作小组在原来三家公司 的基础上又加入了 Nortel Networks, Siemens AG 和 Telcordia Technologies( 从前的 Bellcore) 。草案小组把 它推荐到 TM Forum 审议。最终在 1999 年 8 月，由来自 MCI WorldCom 、 Tellabs 、 Fujitsu 、 ADA 、 Ciena 、 DSC 、 ECI 、 Telecom 、 Lucent Technologies 、 Nortel Networks 、 Siemens AG 、 Telcordia Technologies 、 TTI-Telecom 和 Vertel 的代表组成了 TM Forum Information Modeling(SSIM) 小组。

 

注意 : 在 1999 年 9 月 NFOEC'99 会议上，图 14 所示 的演示已经被扩张到包含了 Nortel Networks 、 Siemens AG 和 Telcordia Technologies 的 NE 和 EMS 的系统。

图 14. The NFOEC 和 TeleManagement World Multivendor CORBA Configuration

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最初 TM Forum 通过的 CORBA 模型是 1999 年 9 月的 TM Forum 509 。 TM Forum 已经批准了 SONET/SDH 模型的扩展，包含有对异步传输模式（ ATM ）和高密度多工分波器 (DWDM) 技术的支持。可以预见，集成化、开放式的标准 CORBA EML 到 NML 模型接口将能够支持不断发展着的 NE 技 术。

 

为什么重要？

越来越复杂的 NE 使得 电信设备供应商必须提供一个能适应 TMN 构架的 EML-EMS 应用来支持各自不 同的 NE 类型。早期版本的 EMS 只 提供一种 TL1 EML 到 NML 的出错管理接口。之所以使用 TL1 是因为它是一种能够为 NML 所 管理的不同厂商所提供的 NMS 系统所接受的标准。

 

因为竞争， SP 必须 尽快把新服务推向市场。这要求 SP 能够快速的获得下一代 NE 并创 造性的用他们满足客户的需求。新 NE 必须能够很容易的集成进现有网络管理结构的集成出错管理、流服务、 QoS/ 性能管理、计费、安全和能够适应终端用户的网络管理。

 

与上面的四层 TMN 互 连

经典的 TMN 层次结构模型是金字塔型上下 垂直的图示，它容易使人觉得所有通讯都是从相邻层向上或下流动的；因为以下这些原因使得这种想法并不完成正确：

※ 比 如对 EMS 收集来的数据进行分析和报告的程序，它们可能直接由 SML 程序通过 ODBC 之类的协议接口来传输。

※ 并 不是所有 TMN 层程序都术语同一个团体；比如：一个 SP 可 能拥有一个网络并把产品和服务卖给客户；同时它可能还把自己的带宽资源卖给其他 SP ，这 时每个 SP 都由自己单独的 SML 和 BML 。

※ 大 客户日益需要购置自己的网络能力并利用一种客户网络管理（ CNM ）的系统来提供网络服务。

※ 从 其他 SP 处购买服务的 SP 们都 在合同种对 QoS 有约定，这要求 OSS 到 OSS 端的通讯接口，与 1988 年 ITU-T 所开发的 TMN 构架所谓的“上下 TMN 栈”式完全不同。

 

图 15 描述的是基于特定任务的 OSS 到 OSS 的通讯必须在 TMN 的每个层都得到支持。

图 15. 使用适当的接口标准来满足工作流程

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9 、网络 EMS 软件构架

EMS 构架需要满足以下基本要求：

※ 它应能根据设备和管理环境提供相适应的管理功能水平

※ 它应能通过升级来满足不断增长着的需求和日趋复杂的网络

※ 它应能分布部署来获得更高的可用性和可量度性

 

数据库技术是所有可信赖 EMS 中 的关键部分。图 16 是一个能够满足以上要求的网元管理软件构架的例子。客户端的服务器接口从前是远程过程调用（ RPC ）现在演化到 CORBA 、 DCOM 、 Java/Web Server 、 或其他适当的接口。

图 16 网元管理软件构架的层次视图

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  机顶盒与EMS

[编辑本段]
1、 机顶盒(Set Top Box)的定义

对于机顶盒(Set Top Box )，目前没有标准的定义，从广义上说，凡是与电视机连接的网络终端设备都可称之为机顶盒。从过去基于有线电视网络的模拟频道增补器、模拟频道解码器， 到将电话线与电视机连接在一起的“维拉斯”上网机顶盒、数字卫星的综合接收解码器（IRD，Integrated Receive Decoder）、数字地面机顶盒以及有线电视数字机顶盒都可称为机顶盒。从狭义上说，如果 只说数字设备的话，按主要功能可将机顶盒分为上网机顶盒、 数字卫星机顶盒（DVB-S）、数字地面机顶盒（DVB-T）、有线电视数字机顶盒（DVB-C）以及最新出现的IPTV机顶盒等。 数字电视机顶盒是信息家电之 一，它是一种能够让用户在现有模拟电视上，观看数字电视 节目，进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费业电子产品。 数字视频变换盒（英语：Set Top Box，简称STB），通常称作机顶盒或机上盒，是一个连接电视机与外部信号源的设备。它可以将压缩的数字信号转成电视内容，并在电视机上显示出来。信号 可以来自有线电缆、卫星天线、宽带网络以及地面广播。机顶盒接收的内容除了模拟电视可以提供的图像、声音之外，更在于能够接收数据内容，包括电子节目指 南、因特网网页、字幕等等。

[编辑本段]
2、数字机顶盒的功能

功能

数字机顶盒的基本功能是接 收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒体应用 功能，如： （1）电子节目指南（EPG）。给用户提供一个容易使用、界面友好、可以快速访问 想看节目的一种方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目； （2）高速数据广播。能给用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等 各种消息； （3）软件在线升级。软件在线升级可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务 器按DVB数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新； （4）因特网接入和电子邮件。数字机顶盒 可通过内置的电缆调制解调器方便地实现因特网接入功能。用 户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件。同时机顶盒也可以提供各种接口与PC相连，用PC与因特网连接； （5） 有条件接收。有条件接收的核心是加扰和加密，数字机顶盒应具有解扰和解密功能。总之，到 目前为止，围绕数字机顶盒的数字视频、数字信息与交互式应用三大核心功能开发了多种增值业务。具体见下表：

项 目 内容

基本业务 模拟电视广播、FM广播，模拟付费（加扰）电视 数字视频 卫星数字视频广播（DVB-S）； 地面数字视频广播（DVB-T）； 有线数字视频广播（DVB-C）； MMDS数字视频广播； 数字付费（加扰）电视 数字音频 IP电话/传真； 音乐（MOD）； 实时音频卡拉OK点播（KOD） 数字数据 信息点播（IOD）； 数据广播（BIS）； 股市证券信息广播（SIS）； VBI图文电视； 应用程序下载； 远程数据库流向； 电子商务； 家居银行 交互式多媒体 互联网接入服务（IAS）； 远程教育； 远程医疗； 网上购物； 网上收费； 电子广告； 股市证券服务（SES）； 网上（音、视频）广播业务； 可视电话与电视会议； 社区多功能服务

数字机顶盒的输入输出接口

数字机顶盒的输入输出接口

1、 信号输入 2、信号环路输出 3、RCA 4、YPbPr 5、S-VIDEO 6、SPDIF 7、USB 8、网络接口 9、VGA 10、RS232 11、SCART 12、HDMI

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3、数字机顶盒的分类与应用

不同的运营商和不同的机顶盒厂商按照不同的应用 习惯将STB分成基本型、增强型、交互型等几种，运营商对数字电视理解和应用水平的不同对STB的划分也有所不同。大多数的运营商将基本型定义成仅支持视 音频服务和接收EPG信息，不支持数据浏览和其他应用，而将这些应用放在所谓的增强型中；把具有双向功能的STB定义为交互型。实际上从功能上很难区分什 么是基本型什么是交互型，不同的商业目的就会有不同的划分，所谓的基本型和增强型往往都是使用同一个硬件平台，不同的只是软件而已，虽然也有厂商宣称他们 的STB是交互型的或者可以开展交互式服务，但由于网络上的原因，在国内还没有一种成熟的交互式应用，目前所谓的交互式应用基本上都还停留在本地交互的基 础上。 选用的芯片不同，构成的硬件平台就不同，配备的其他设备和接口也不同，这就组成了多种多样的 STB。例如，在STB中加上调制解调器或网卡，就构成了一个具有双向功能的机顶盒；加上硬盘就构成了个人视频录制器(PVR：Personal Video Recorder)，当然这些都需要软件的配合。在同一个硬件平台上通过驻留不同的软件也可以构成不同应用的机顶盒，而多样化的STB满足了不同层次的需 求。

STB的发展趋势

庞大的市场空间，数百亿的产值吸引了众多的商家从事STB的生产制造， 据估计国内大约有300余家企业都在从事STB的生产，而截至到2004年底，全国有线数字用户大约在80万户左右，除去以前累计发展的30多万户，实际 去年一年新增用户不会超过50万户，市场竞争的残酷性使全行业处于一种亏损状态。 虽然目前运营商在大规模推广数字电视，搞全网的整体平移，向用户免费发放STB，为此也创立了 诸如青岛模式、佛山经验以及杭州模式等，但这一切并没有带来STB行业的繁荣，也没有促进STB技术的发展，反而给数字电视行业造成了很多的困惑。如何顺 应技术的发展，把握技术发展的方向，可能不再仅仅是制造商需要关注的问题，也许更应当引起行业主管部门和运营商的关注，需要各方协同努力尽快为数字电视创 造一个良好的可持续发展的空间。

数字电视一体机

目前国内使用的机顶盒大多都属于基本型的范 畴，它们可以接收数字电视节目，也可以提供一些诸如电子政务服务类的应用。随着数字电视机技术的发展，带数字解码功能的新型电视机已经面世，目前正在处于 投产前的大规模测试阶段。这种将最基本的STB和电视机的功能结合在一起的新型一体化电视机，将对STB的制造业和数字电视的运营产生重大影响，面对家电 巨头们庞大的生产能力和新的技术产品，大多数STB生产商将面临重新洗牌的风险。 对运营商而言，一体机的出现也使运营发生了改变。过去运营商不仅要为节目传输操心，也要为用户 的STB投入大量的精力，甚至为此背上沉重的包袱，特别是在整体平移的过程中，由于发送STB而背负了庞大的债务，而这一切都可能因为一体机的出现而得到 很好的解决。在未来的2～3年内，按照国家产业的规划，国内生产的35%以上的电视机将带有STB功能，这意味着每年将有1 500台以上的一体机投放市场，以后这个数字还将会不断攀升。

机卡分离

机卡分离和一体机几乎 是天生的一对。电视机的大规模制造不仅提高了产品的可靠性，也降低生产的成本，而大规模制造的基础就是所生产的产品具有一致性，这不仅表现在硬件上也表现 在软件上。由于软件的差异性使得制造商无法像生产电视机一样大规模地生产机顶盒。所以实现规模制造，CA是首先要解决的问题。 机卡分离技术的含义在于让数字电视的接收设备（机）和CA智能卡及其软件（卡）无关，两者通过 一个接口产品（大卡或CAM卡）来连接，电视机和STB预留这个通用的接口。在插入CA智能卡之前，所有的电视机和STB的软硬件都是相同的，而智能卡首 先要插到一个与之适应的CAM卡中才能插到电视机或机顶盒上，解出相应的节目。虽然从表面上看由于使用了CAM卡增加了用户的接入成本，但由于脱离了CA 的束缚给运营商和制造商都带来了使用和制造成本的降低，最终也带来了用户接入成本的降低。诸多的优点使机卡分离成为一种产业发展的趋势，美国已经把机卡分 离作为数字电视机的标准，并为此定义了强制性的时间表。对中国这样一个电视机生产大国而言，机卡分离也将成为中国产业发展的趋势和标准。随着产品的批量投 放市场，数字电视机的普及将有助于带动数字电视用户的发展。

交互式STB

虽然一体机可能代替 普及型STB，但在数字电视发展中，由于业务的不断扩展，STB的软件也将不断完善，特别是在交互式领域，随着中间件的完善和应用，STB就成为一个价格 低廉的硬件平台，可以通过更换不同的软件来实现多种应用。对运营商而言，交互式应用有着庞大的商业利益，是未来最重要的利润来源， 而交互式STB的使用可以帮助实现这一目标。交互式STB也代表着机顶盒技术发展的最高水平，有着十分巨大的发展空间。

PVR STB

在STB中加上存储设备就可以将自己喜欢的节目存储起来，这种STB就是PVR。虽然目前 PVR STB在国内还没有形成一定的市场，但国外每年几百万台销量的强劲增长就预示着国内未来市场的庞大，随着时间的推移，这种需求将会越来越大。

双解码或多解码STB

对国内的运营商而言，特别是在整体平移的过程中，如何解决用户两台以上的电视机收看 数字电视节目是一个令开发人员十分头疼的问题，虽然可以通过强制性的行政行为达到一机一卡，提高收视费，但无法让用户理解这种运营模式，也使数字电视的推 广面临很大的阻力。 双解码STB是在一个STB中采用双解码芯片或在一个芯片中嵌入两个以上的解码电路，并配以两 个解调器，进而使一个STB输出两路不同的节目，而STB的成本仅仅增加了30％～50％。这种新产品的出现，无疑对那些拥有两台以上电视机的用户是一个 福音，当然对那些寄希望于用户购买两台以上的STB以及交纳两份以上的节目费的运营商而言，这并不是一个好消息。

DVB 和IP合二为一

IP技术的飞速发展给数字电视带来了巨大威胁，但在短期内由于网络成本的原因使两者只能共存而无法替代。虽然目前国内市场上 有所谓的带IP功能的STB，但这些机顶盒只是集成了网卡或带回传通道，由于它们无法满足流媒体等服务，因此还不完全是一个将DVB和IP合二为一的 STB。随着具有MPEG-II和MPEG-IV双解码功能芯片的推出和完善，国外已经有此类STB投放市场，它可适应于不同的网络环境，有着广阔的发展 前景。另外，这种技术的发展和整合可能会给人们带来一些意想不到的变化，也许在不久的将来，随着网络技术的发展，一个集DVB和IP于一体的终端产品将会 成为家庭的一员，它连接着家庭的显示设备、计算机甚至其他的智能化设备，满足家庭信息化的需求。

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4、有线电视数字机顶盒的关键技术

机顶盒的硬件结构

机顶盒的硬件结构

从 数字电视机顶盒的构成上看，主要包括硬件和软件两大部分。 从结构上看，机顶盒一般由主芯片、内存、调谐解调器、回传通道、CA（Conditional Access）接口、外部存储控制器以及视音频输出等几大部分构成。 调谐解调器 调谐解调器部分的作用是将传输过来的调制数字信号解调还原成传输流，调谐解调器的不同就构成了 不同的数字机顶盒，例如用于QPSK解调的卫星机顶盒（DVB-S），用于QAM解调的有线数字机顶盒（DVB-C）以及用于OFDM解调的地面传输数字 机顶盒（DVB-T）。目前市场上比较流行的调谐解调器的生产厂商有Thomson、Sharp等，国内虽然也有一些厂商生产调谐解调器，但市场份额很 小。 主芯片 随着芯片技术的发展，越来越多的厂家将机顶盒的功能更多地集成在一个主芯片里，例如现在大部分 厂商都将CPU、解码器、解复用器、图形处理器与视音频处理器集成在芯片中，甚至一些以Philips为代表的芯片厂商将调谐解调器也集成在芯片中，形成 一体化的芯片解决方案，有效地降低了器件成本并提高了可靠性。 在主芯片中，首先根据传输流所传递的标志信息对接收到的传输流进行解复用，然后根据CA智能卡 所传递的解扰信息对节目流进行解扰，解扰后的TS流送到视音频解码器中分别对其进行解码，还原成AV信号进行输出，同时，也分离出复用在TS流中的各类系 统数据表，送给机顶盒处理器分别输出。 另外，由于在主芯片中集成了CPU和图形管理器，使机顶盒可以完成更多的功能，它可以运行各种 软件完成诸多任务，例如股票接收、网页浏览等，也可以通过图形管理器实现2D甚至3D的图形处理，为用户提供更美观的界面，实现交互式游戏等各种高画质应 用。 由于CPU是主芯片的核心，因此通常情况下CPU的性能就决定了主芯片的性能。CPU的性能一 般是由主频决定的，主频越高则CPU的性能也越高。目前最快的CPU主频已经超过了400 MIPS，即使是目前市场上流行、最基本的机顶盒中CPU的主频也超过了50 MIPS。CPU速度同运行其上的业务系统有着必然的联系，如果需要在一个STB中运行一个HTML浏览器，100 MIPS可能就是对CPU的最低要求，当然这还需要内存的配合。 内存 在某些方面，机顶盒同PC机有很多相似之处，甚至可以说是一台简化了的PC机，两者最相似之处 就是内存。对机顶盒而言，内存主要分为Flash内存和SDRAM内存。Flash用来存贮机顶盒的系统软件、驱动软件、应用程序以及一些用户信息，在系 统断电时内容还可保留，同时Flash可以通过在线的方式对其上所载的软件进行更新，达到机顶盒软件升级的目的。SDRAM主要是用来存储应用数据。机顶 盒的许多功能都需要内存来实现，例如图形处理、视音频解码和解复用等，不同的应用需求，内存的大小配置也各不相同。容量大的Flash和SDRAM的配置 虽然可以为将来的业务系统预留足够的内存空间，但内存并不是决定软件能否运行的因素，它需要配合CPU来工作，不切合实际的高配置只会造成资源浪费，而无 助于STB性能的提高。 外部存储设备 外部存储设备一般指外挂式硬盘，大容量的硬盘可以用于存储节目流以满足用户的个性化需求。一个 STB中能否外挂硬盘一般都是由主芯片所决定的，只有CPU的处理能力达到一定程度时才有可能支持硬盘的读写，而硬盘的读写也需要更多的内存空间。 智能卡接口 通过读卡器读取CA智能卡中的数据用于数字电视节目的解扰，特别是在付费电视发展的今天，这是 大多数STB必不可少的部件。除了标准的读卡器外，在有些STB中也采用通用接口CI（Common Interface）来完成对CA智能卡的读取。CI是一个由DVB组织为机顶盒和分离的硬件模块之间定义的标准接口。这种起源于PCMCIA的技术应 用，使机顶盒可以批量生产，也为机顶盒带来了变化，有着广泛的应用前景。 回传通信接口 随着机顶盒应用的扩展，使用户对机顶盒的需求已经不单单停留在简单地收看视音频节目上了，交互 式的需求使机顶盒中内嵌了回传设备，这些设备可以包括网络适配器、调制解调器等通信接口，用于满足用户将信息回传到前端。 其他设备接口 新技术的发展使机顶盒的物理接口也不断地增加，如RS232接口、红外遥控器接口、无线键盘接 口、Wi-Fi接口等等，使STB可以同摄像机、DVD、PDA等众多设备进行连接。 机顶盒的软件系统 机顶盒作为一个客户端系统，除了要具有良好的硬件平台外还需要配备不同的软件系统才能使其完成 各种任务。机顶盒中的软件可以分成三个主要的层：应用层、中间解释层和驱动层，每一层都包含了诸多的程序或接口等。 驱动层 驱动层包括机顶盒硬件的驱动程序和API接口，它主要用于完成对硬件设备的操作。 中间解释层 中间解释层将STB的应用程序指令翻译成CPU能识别的指令，从而通过驱动层去调动硬件设备完 成相应的操作。该层包括嵌入式操作系统、中间件、CA驻留软件等。虽然中间件的使用可以给STB软件的设计和应用带来极大好处，但高昂的使用费用，对硬件 需求的增加以及技术上的不成熟使中间件在国内鲜有应用。目前许多软件设计者采用直接调用驱动层的软件来编写应用程序，这虽然可以满足一时的需求，但随着应 用需求的增加，在STB中使用中间件才是一个很好的解决方案。 应用层 应用层可以分成驻留应用程序和可下载应用程序两部分，不同的STB软件设计理念使这两个部分包 含的应用程序也不尽相同，合理规划这两部分的组成将有助于提高STB的可靠性和相应时间。目前国内机顶盒中的应用较少，主要以EPG、数据广播、股票、简 单的下载游戏等为主，而数字电视的魅力并不在于看电视，而在于这种基于数字电视平台的业务应用，这些应用将会改善人们的一些日常生活习俗。随着双向网络的 建设，交互式应用的普及，基于交互式的应用软件也将越来越多，这也会给运营商带来难以预料的增值收入。 有线电视数字机顶盒的技术含量非常高，它集中反映了多媒体、计算机、数字压缩编码、 加解扰算法、加解密算法、通信技术和网络技术发展水平。 ※加解扰技术 加解扰技术用于对数字节目进行加密解密，其基本原理是采用加扰控制字加密传输的方法，用户端利 用IC卡解密。在MPEG传输流中，与控制字传输相关的有两个数据流：授权控制信息 （ECMs）和授权管理信息（EMMs），由业务密钥（SK）加密处理后的控制字在ECMs中传送，其中还包括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目 信息。对控制字加密的业务密钥在授权管理 中传送，并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥（ PDK）的加密处理，EMMs中还包括地址、用户授权信息，如用户可以看的节目或时间段，用户付的收视费等。用户个人分配密钥（PDK）存放在用户的智能 卡（Smart Card）中。 在用户端，机顶盒根据PMT和CAT表中的CA-descriptor，获得EMM和ECM的PID值，然后从TS流中过滤出ECMs和EMMs，并通过 Smard Card接口送给Smart Card。Smart Card首先读取用户个人分 配密钥（PDK），用PDK对EMM解密，取出SK，然后利用SK对ECM进行解密，取出CW，并将CW通过 Smart Card接口送给解扰引擎，解扰引擎利用CW就可以将扰的传输流进行解扰。 加解扰技术分为同密和多密技术。 同密技术是将两家或两家以上的条件接收（CA）系统应用于同一网络平台之中，从有线电视台角度是实现技术的选择和竞争的环境。 多密技术要求机顶盒采用CI技术，实现同一机顶盒可接收不同CA系统加密节目。从用户角度 来讲，不会因购买是一家CA的机顶盒而受到限制，用户还有选择其CA服务的可能性。

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5、结束语

数字机顶盒不仅是用户终端，还是网络终端，它能使模拟电视机从被 动接收模拟电视转向交互式数字电视（如视频点播等），并能接入因特网，使用户享受电视、 数据、语言等全方位的信 息服务。目前，有些人认为机顶盒就是用来使电视机上网，这是一种认识上的误区。实际上，数字机顶盒是在走普及数字电视机之前宽带综合信息网的组成成员这 一。随着数字技术、多媒体技 术和网络技术的发展，将促使数字机顶盒内置和整个成本下降，让大多数用户在普通模拟电视机上实现既能娱乐，又能上网等多种服务。 总之，机顶盒作为数字电视标志性的产品，有着广阔的发展空间。随着数字电视应用、芯片技术和软 件技术的发展，STB的功能也必将越来越强大，可以为运营商和用户开展更多的服务，满足不同层次的需求。

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机顶盒行业发展现状

进入2008年，中国数字电视产业特别 是有线数字电视产业持续了快速发展的势头，数字电视机顶盒市场与数字电视整体转换同步发展，市场规模不断增长。2008年前三季度中国机顶盒市场销量迎来 井喷，数据显示，前三季度中国市场共销售机顶盒1666.7万台，同比增长了83.4%。 机顶盒销量的猛增，主要由以下几个因素推动：有线数字电视经过几年的发展，积累了大量的成功经 验，广电在推广上有多个区域和城市可作为参考的典型，因此各地的数字电视整体平移进程越来越快；中国的机顶盒制造产业已经具备了很大的规模，中国从事机顶 盒生产的企业达到了200多家，九洲、长虹和同洲等企业的产能早已达到数百万台。如此众 多的企业，使得中国机顶盒市场的竞争十分激烈，价格下降速度很快，有线数字电视运营商的机顶盒采购压力也相对减轻很多；更多数字电视行业内的企业参与到了 数字电视的转换工作，进行了很多联合运营的业务模式创新，从而加快了模拟转数字的进程，刺激了机顶盒销量的增加。 2008年，各地区有线数字电视运营商加大了奥运前的平移力度，以确保更多的用户能够通过数字 电视的方式收看节目，特别是3月份CCBN展会在北京成功召开，给机顶盒企业带来了大量的订单。2008年前三季度中国市场共完成机顶盒销售收入58.7 亿元，同比增长了53.1%，高清、双向等高端机顶盒的销量增加，减缓了机顶盒价格的降低幅度，使得中国市场机顶盒销售额得以与销量同时高速增长。 2008年，机顶盒厂商之间的竞争愈加激烈，且竞争模式已经从单纯的产品、技术、服务竞争了转 向合作模式的创新竞争。数字机顶盒厂商跨越了单纯的生产制造范畴，向更深层次的商务合作领域迈进，机顶盒厂商与运营商的合作模式已经从单纯的买卖关系向共 同承担风险共同享受利润的合作模式转变。

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机顶盒产业的发展

近年来，中国机顶盒发展迅速。由于机顶盒产业的资源供给或产品需求正在发生一系列的变化，导 致这一产业正逐渐从其他国家或地区梯度转移到中国生产和制造。中国已经成为全球最大的机顶盒生产制造中心。2007年，中国机顶盒市场中以有线机顶盒为 主。机顶盒市场出货量达到了6500万台以上，相比2006年增长41.3%。其中国内机顶盒出货量超过3000万台，相比2006年增长49.32%， 国内市场机顶盒出货量首次超出国外市场；有线机顶盒市场保有量在2007年底突破了2500万台，相比2006年增长了近60%。2008年中国数字电视 进入了蓬勃发展期，除有线数字电视仍旧表现出强劲增长势头外，地面数字电视随着2008年奥运会的契机也有 了突破性的发展。2008年，虽然受到雪灾、地震以及全球金融危机等客观因素的影响，但中国机顶盒市场依然处于景气周期。 根据《广播影视科技“十五”计划和2010年远景规划》，2010年中国将全面实现数字广播电 视，2015年将停止模拟广播电视的播出。毋庸置疑，数字电视节目的普及已成为必然趋势，而中国现行的“模拟电视+机顶盒”的转换形式使机顶盒市场蕴藏了 巨大商机。 面对潜力巨大的机顶盒市场，国内厂家早已未雨绸缪，而且他们更看好相对成熟的发达国家市场，其 产品已经出口美国、欧洲、中东等国家和地区。也正是看到了机顶盒产业的巨大机会，国内外厂商纷纷涌入这一行业。目前终端设备制造商不仅包括家电巨头海尔、 长虹、TCL、康佳、创维，还有IT企业清华同方、浪潮、中兴通讯、实达等，甚至包括跨国巨头摩托罗拉、飞利浦等。而在机顶盒产业链中，除了机顶盒生产厂 商，还包括上游芯片厂商、操作系统供应商、内容提供商等。

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数字电视机顶盒的主要技术

信道解码、信源解码、上行数据的调制编码、嵌入式CPU、MPEG－2解压缩、机顶 盒软件、显示控制和加解扰技术是数字电视机顶盒的主要技术。

(1)信道解码

数字电视机顶盒中 的信道解码电路相当于模拟电视机中的高频头和中频放大器。在数字电视机顶盒中，高频头是必须的，不过调谐范围包含卫星频道、地面电视接收频道、有线电视增 补频道。根据DTV目前已有的调制方式，信道解码应包括QPSK、QAM、OFDM、VSB解调功能。

(2) 信源解码

模拟信号数字化后，信息量激增，必须采用相应的数据压缩标准。数字电视广播采用MPEG－2视频压缩标准，适用多种清晰度图像质 量。音频目前则有AC－3和MPEG－2两种标准。信源解码器必须适应不同编码策略，正确还原原始音、视频数据。

(3) 上行数据的调制编码

开展交互式应用，需要考虑上行数据的调制编码问题。目前普遍采用的有3种方式，采用电话线传送上行数据，采用以太网卡传 送上行数据和通过有线网络传送上行数据。 [1]

(4)嵌入式CPU

嵌入式CPU是数字电视机顶盒的 心脏，当数据完成信道解码以后，首先要解复用，把传输流分成视频、音频，使视频、音频和数据分离开，在数字电视机顶盒专用的CPU中集成了32个以上可编 程PID滤波器，其中两个用于视频和音频滤波，其余的用于PSI、SI和Private数据滤波。CPU是嵌入式操作系统的运行平台，它要和操作系统一起 完成网络管理，显示管理、有条件接收管理（IC卡和Smart卡）、图文电视解码、数据解码、OSD、视频信号的上下变换等功能。为了达到这些功能，必须 在普通32～64位CPU上扩展许多新的功能，并不断提高速度，以适应高速网络和三维游戏的要求。

(5)MPEG－2 解码

MPEG－2是数字电视中的关键技术之一，目前实用的视频数字处理技术基本上是建立在MPEG－2技术基础上，MPEG－2是包括从网 络传输到高清晰度电视的全部规范。MP@LL用于VCD，可视电话会议和可视电话用的H.263和H.261是它的子集。MP@ML用于DVD、 SDTV，MP@MH用于HDTV。 MPEG－2图像信号处理方法分运动预测、DCT、量化、可变长编码4步完成，电路是由 RISC处理器为核心的ASIC电路组成。 MPEG－2解压缩电路包含视频、音频解压缩和其它功能。在视频处理上要完成主画面、子画面解 码，最好具有分层解码功能。图文电视可用APHA迭显功能选加在主画面上，这就要求解码器能同时解调主画面图像和图文电视数据，要有很高的速度和处理能 力。OSD是一层单色或伪彩色字幕，主要用于用户操作提示。 在音频方面，由于欧洲DVB采用MPEG－2伴音，美国的ATSC采用杜比AC－3， 因而音频解码要具有以上两种功能。

(6)数字电视机顶盒软件

电视数字化后，数字电视技术中软 件技术占有更为重要的位置。除了音视频的解码由硬件实现外，包括电视内容的重现、操作界面的实现、数据广播业务的实现，直至机顶盒和个人计算机的互联以及 和Internet的互联都需要由软件来实现，具体如下： 1 硬件驱动层软件： 驱动程序驱动硬件功能，如射频解调器、传输解复用器、A/V解码器、OSD、视频编码器等。 2 嵌入式实时多任务操作系统：嵌入式实时操作系统是相对于桌面计算机操作系统而言的，它不装在硬盘中，系统结构紧凑，功能相对简单，资源开资较小，便于固化 在存储器中。嵌入式操作系统的作用与PC机上的DOS和Windows相似，用户通过它进行人机对话，完成用户下达的指定。指定接收采用多种方式如：键 盘、鼠标、语音、触摸屏、红外遥控器等。 3 中间件： 开放的业务平台上的特点在于产品的开发和生产以一个业务平台为基础，开放的业务平台为每个环节提供独立的运行模式，每个环节拥有自身的利润，能产生多个供 应商。只有采用开放式业务平台才能保证机顶盒的扩展性，保证投资的有效回收。 4 上层应用软件： 执行服务商提供的各种服务功能，如：电子节目指南、准视频点播、视频点播、数据广播、IP电话和可视电话等。上层应用软件独立于STB的硬件，它可以用于 各种STB硬件平台，消除应用软件对硬件的依赖。

(7)显示技术

就电视和计算机显示器而 言，CRT显示是一种成熟的技术，但是用低分辨率的电视机显示文字，尤其是小于24×24的小字，问题就变得复杂了。电视机的显像管是大节距的低分辨率 管，只适合显示720×576或640×480的图像，它的偏转系统是固定不变的，是为525行60Hz或625行50Hz设计的，而数字电视的显示格式 有18种以上。上网则要符合VESA格式，显然，电视机的显示系统无法适应这么多格式。另外，电视采用低帧频的隔行扫描方式，当显示图形和文字时，亮度信 号存在背景闪烁，水平直线存在行间闪烁。如果把逐行扫描的计算机图文转换到电视机上，水平边沿就 会仅出现在奇场或偶场，屏显时间接近人眼的视觉暂留，会产生厉害的边缘闪烁现象，因而要用电视机上网，必须要补救电视机显示的缺陷。 根据技术难度和成本，目前用两种方法进行改进，一种是抗闪烁滤波器，把相邻三行的图像按比例相 加成一行，使仅出现在单场的图像重现在每场中，这种方式叫三行滤波法。三行滤波法简单易实现。但降低了图像的清晰度，适用于隔行扫描方式的电视机。另一种 方法是把隔行扫描变成逐行扫描，并适当提高帧频，这种方式要成倍地增加扫描的行数和场数，为了使增加的像数不是无中生有，保证活动画面的连续性，必须要作 行、场内插运算和运动补偿，必须用专用的芯片和复杂的技术才能实现，这种方式在电视机上显示计算机图文的质量非常好，但必须在有逐行和倍扫描功能的电视机 上才能实现。另外把分辨率高于模拟电视机的HDTV和VESA信号在电视机上播放，只能显示部分画面，必须进行缩小这就像PIP方式，要丢行和丢场。同样 为保证图像的连续性，也要进行内插运算。

(8)加解扰技术

加解扰技术用于对数字节目进行加密 和解密。其基本原理是采用加扰控制字加密传输的方法，用户端利用IC卡解密。在MPEG传输流中，与控制字传输相关的有2个数据流：授权控制信息 (ECMs)和授权管理信息(EMMs)。由业务密钥(SK)加密处理后的控制字在ECMs中传送，其中包括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信 息。对控制字加密的业务密钥在授权管理信息中传送，并且业务密钥在传送前要经过用户个人分配密钥(PDE)的加密处理。EMMs中还包括地址、用户授权信 息，如用户可以看的节目或时间段，用户付的收视费等。 用户个人分配密钥(PDK)存放在用户的智能卡(Smart Card)中，在用户端，机顶盒根据PMT和CAT表中的CA－descriptor，获得EMM和ECM的PID值，然后从TS流中过滤出ECMs和 EMMs，并通过Smart Card接口送给Smart Card。Smart Card首先读取用户个人分配密钥(PDK)，用PDK对EMM解密，取出SK，然后利用SK对ECM进行解密，取出CW，并将CW通过Smart Card接口送给解扰引擎，解扰引擎利用CW就可以将已加扰的传输流进行解扰。


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