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迄今为止，没有几个运营商已经部署将DSL调制解调器与IP机顶盒集成在一起的、一般称为DSL STB的机顶盒，很大程度上是因为这样做意味着要从头设计和制造他们自己专用的产品。直到现在，原始设备制造商(OEM)和原始设计制造商(ODM)尚没 有进入这个市场。其原因就在于关键组件接口的困难和其它一些设计挑战。然而，目前元器件厂商正开始推出经过充分设计并带文档的开发板，它们已经解决了接口 和其它设计问题。通过简化设计和制造DSL STB的任务，来满足市场对视频带宽、服务质量(QoS)和冲击噪声保护(INP)方面的需求，这些开发板应当能有助于DSL STB市场的急速扩展。

DSL市场上IPTV的成长

通过利用混合光纤/同轴线缆基础设施和租用线，有线多业务运营商向客户提供三重业务，包括视频、基于线缆调制解调器的数据服务和语音服务， 使其业务获得巨大增长。面对这一情况，目前电信运营商正积极做出回应，他们通过加速DSL基础设施建设并采用带宽利用效率更高的视频编码解码器，来为无处 不在的宽带网络加入互联网协议电视(IPTV)这个“杀手级应用”，以提供他们自己的三重业务。IPTV具有支持多条视频通道的重优势，尤其是当采用高级 编解码器时，从而使它对在美国占有很高比例的多电视家庭产生了很大的吸引力。

IPTV的成长预期在2010年会占据整个数字电视市场的1/3。电信运营商正在使用ADSL/ADSL2+或VDSL向其居民用户传输 IPTV三重内容。许多运营商和服务提供商宣布进行了小区ADSL视频的市场试验。几份最新的分析报告显示，尽管2004年DSL STB的全球发货量仅超过130万台，但到2008年，市场需求将超过700万台，而且销售收入高于7亿美元。

当传送MPEG-2格式的节目时，单通道的HDTV内容需要20Mbps的带宽，SDTV内容需要4Mbps的带宽。服务提供商似乎正在确定把两通道的内容作为最低提供标准，因而对效率更高的编解码器的需求是明显的。两个主要的竞争者是MPEG-4Part 10的H.264格 式与VC-1高级编解码器，它们均提供比MPEG-2高2.5到3倍的带宽效率提升。原本需要3.5到5Mbps带宽的SDTV内容，在高级编解码器上只 用大约1.5Mbps的带宽进行传送。高级编解码器还以较高的成本效益，扩展了IPTV网络的覆盖范围，从而能够向更多的家庭提供业务。 
图1：AR7开发板集成有DSL和视频处理芯片。(Online)
 

集成化DSL STB的挑战

对于许多已宣布进行住宅ADSL视频业务试验的运营商和服务提供商来说，STB仍然是一个关键的挑战。消费者期望视频质量等同于现有电视服 务的质量，这就需要用复杂的QoS机制，来防止例如一个大的文件下载干扰电视信号接收等问题。在线缆上出现的随机突发噪声也提出了另一个挑战。诸如新的编 解码器和INP机制之类技术的迅速变化要求能为迅速实施新技术提供灵活性。

在运营商应对这些挑战时，他们要求STB的OEM和ODM超越现有技术，电视机上不再需要摆两个独立的盒子：一个是DSL调制解调器，另 一个是IP STB。采用两个独立的盒子意味着更高的价格、增加用户使用的复杂度并额外增加一个故障点。电影节目的保护在一个统一的盒子内也更容易实现。运营商还想要 一些附加功能，比如将无线局域网(WLAN)和个人录像机(PVR)功能集成到STB之中。

大多数运营商更喜欢把注意力集中在其核心竞争力上，而把设备的设计及其相关的风险转嫁到OEM和ODM提供商那里。然而，迄今为止， OEM和ODM尚未进入集成化DSL/IP STB市场，很可能是因为不愿意为一个刚刚浮现的市场来承受代价高昂的设计挑战。其结果是，对于决定以集成方案领先进入该市场的运营商来说，被迫设计其自 己的客户端设备(CPE)，并与合同制造商携手制造。诸如意大利的FastWeb公司、法国的Free公司和英国Homechoice公司之类的运营商全 都采取这个方法。

新一代开发板

目前，新一代开发板正在浮出水面，它们显著地降低了与集成化DSL STB开发相关的成本和风险，并大大缩短了研发周期。其中一个例子就是一种整合了AR7 DSL和DM642视频芯片的开发板卡，它已经用在现有的大部分集成化STB之中。DM642基于一个DSP内核并包含为加速视频和成像应用的指令集扩 展，从而提供了充分的软件可编程能力。例如，这允许一个用户发布一个MPEG 2产品并在稍后升级到H.264视频编解码。在一个芯片上的AR7路由器内部的MIPS CPU负责管理DSL链接，完成IP路由和传输流的解多路复用，进而把初始压缩的音频/视频数据送到该DSP之中(参见图1）。

关键接口

新一代开发板缩短设计时间最重要的方式是管理该DSL和视频芯片之间的集成。例如，外部存储器接口(EMIF)通常用于把一个DSP连接到 不同类型的存储器芯片上，比如说SRAM、 Flash RAM和DDR-RAM等等。在AR7上，该接口用来传输从AR7到位于DM642上的一个HPI视频接口的数据流，其中AR7作为主器件而DM642作 为从器件。在引导阶段，AR7首先进入工作状态并首先启动DM642。视频数据随后送到DM642的一个大队列。AR7负责处理到该队列中的流量控制，而 DM642中的视频驱动器把视频移入该芯片的四个队列中。DM642随后对该视频流进行解码，并将图像提供给屏幕进行显示(参见图2）。

目前正在开发的接口是为了简化向STB添加额外功能方面的工作，这些功能包括加入无线LAN和VoIP等等。其中一个例子就是能与其它多 种技术连通的VLYNQ技术。这个接口采用串行总线，可以用3管脚和5管脚来实现。在每个实现方案中，都有一个管脚作为指令线。在3管脚方案中，有一对收 发线，而在5管脚方案中，则有两对收发线。VLYNQ接口大大简化了把其它芯片集成进来的工作，其做法是两个器件通过互相映射对方存储器的接口实现连接。 这意味着在任一个芯片上运行的程序可以访问另一个芯片上的存储器，而且使用的是与访问自身存储器相同的调用指令。这大大减少了创建或修改可提供新功能的软 件所需的时间。具体来说，在这两个芯片之间传送数据包非常容易。FPGA供应商正在开始通过提供能更容易地整合不同部件间接口的扩展器，来支持这些技术。 应该注意的是这类串行接口不是针对所需数据带宽超过20Mbps的应用而设计的。

QoS和INP

考虑到需要辨别通过路由器的是视频、数据还是语音包，并为之安排适当的优先级，服务质量对DSL STB来说是非常重要的。其目的是为了避免出现这样一种情况：当某人通过计算机下载一个大文件时，电视图像的质量立刻就变差了。一个典型的包加速器采用一 个优先级排队功能，在其它上行流量传送之前把优先的TCP Ack包发出去，从而带来吞吐量高达3倍的提高。视频包通常用业务类型(TOS)标志位来标识，以便它们可被引向单独一个队列，该队列可以在其它包之前发 送，以免对电视广播频道带来干扰。另一个功能是通过向一个IGMP包内的DSLAM发送一个连接请求，来接收一个供应多条广播频道的组播数据流。不管是 STB还是后台都必须理所当然地支持这个功能。

另一个复杂的问题是能够实现唇动与声音同步，即音频解码和匹配视频的解码同时完成，以便在说话者张嘴的同时其声音也被播放出来。对于这两 个独立数据流中的每一个，都在各个数据包上有一个时间标记，用来指示该数据包建立的时间。由于视频数据包要花多得多的时间来解码，因此需在DSP处理器上 运行一个算法，以延迟相应的音频数据包，其结果就是音频数据包和相应的视频数据包在同一个瞬间完成解码。如果任何数据包丢失，该算法产生空数据包以填补相 应的空间。正如你或许会想到的那样，倒退和快进操作给这个算法带来很大的压力。

用于DSL传输的铜线很容易出现通常由电磁干扰引起的冲击噪声。该冲击噪声造成循环冗余检查(CRC)错误，从而降低了数据速率，而且也 许需要对DSL传输线重新训练。正在提供IPTV业务或DSL的运营商，非常强调广播电视业务要免受这类噪声的干扰。INP错误修正策略包括把Reed- Solomon编码同卷积交织相结合，其帧参数可以在相关标准确定的数值范围内选择。该交织把包拆散，并在相互不同的时刻把它们发出，目的是减小在某一时 间区间上丢失信号的可能性。

帧参数的大小是冗余信息量的一个量度，冗余信息被发送用来帮助在数据包因噪声而引起丢失的情况下重建数据包。帧参数为1可以防止 250Μs级别的突发干扰，而帧参数为2可以防止500Μs级别的突发干扰等。当然，增加帧参数的数值也增加了对DSL处理器的存储器需求。INP在 ADSL2 中出现。更高的数值提供了更强的抗冲击噪声的能力，但它也把业务速率限制到更低级别。对ADSL2+标准的G.995.5 Amendment 3版本支持大于2的帧参数。为了在DSL业务基础上成功地提供IPTV，INP数值大于2的扩展帧参数是必需的条件。

就设计和制造一种领先的集成DSL调制解调器/ IPTV STB来说，集成开发板向OEM和ODM提供了一个相当完善的起步平台。第三方的产品通过提供针对视频的流媒体解决方案、成像和算法开发、系统集成以及操 作系统支持，从而进一步缩短了从概念到市场再到盈利所需的时间。

DSL住宅网关参考设计已可从TI公司获得，它加入了VoIP和无线家庭联网功能。通过充分利用在宽带实验室中完成的广泛的家庭测试结 果，以及通过真实环境中的网络部署而进行的现场实际验证，制造商可以采用这些开发板迅速开发出完整的运营商级的、可以迅速部署的高质量系列产品。