機頂盒的硬件結構 機頂盒的硬件結構從數字電視機頂盒的構成上看，主要包括硬件和軟件兩大部分。 從結構上看，機頂盒一般由主芯片、內存、調諧解調器、回傳通道、CA（ConditionalAccess）接口、外部存儲控制器以及視音頻輸出等幾大部分構成。 調諧解調器 調諧解調器部分的作用是將傳輸過來的調制數字信號解調還原成傳輸流，調諧解調器的不同就構成了不同的數字機頂盒，例如用于QPSK解調的衛星機頂盒（DVB-S），用于QAM解調的有線數字機頂盒（DVB-C）以及用于OFDM解調的地面傳輸數字機頂盒（DVB-T）。目前市場上比較流行的調諧解調器的生產廠商有Thomson、Sharp等，國內雖然也有一些廠商生產調諧解調器，但市場份額很小。 主芯片 隨著芯片技術的發展，越來越多的廠家將機頂盒的功能更多地集成在一個主芯片里，例如現在大部分廠商都將CPU、解碼器、解復用器、圖形處理器與視音頻處理器集成在芯片中，甚至一些以Philips為代表的芯片廠商將調諧解調器也集成在芯片中，形成一體化的芯片解決方案，有效地降低了器件成本并提高了可靠性。 在主芯片中，首先根據傳輸流所傳遞的標志信息對接收到的傳輸流進行解復用，然后根據CA智能卡所傳遞的解擾信息對節目流進行解擾，解擾后的TS流送到視音頻解碼器中分別對其進行解碼，還原成AV信號進行輸出，同時，也分離出復用在TS流中的各類系統數據表，送給機頂盒處理器分別輸出。 另外，由于在主芯片中集成了CPU和圖形管理器，使機頂盒可以完成更多的功能，它可以運行各種軟件完成諸多任務，例如股票接收、網頁瀏覽等，也可以通過圖形管理器實現2D甚至3D的圖形處理，為用戶提供更美觀的界面，實現交互式游戲等各種高畫質應用。 由于CPU是主芯片的核心，因此通常情況下CPU的性能就決定了主芯片的性能。CPU的性能一般是由主頻決定的，主頻越高則CPU的性能也越高。目前最快的CPU主頻已經超過了400MIPS，即使是目前市場上流行、最基本的機頂盒中CPU的主頻也超過了50MIPS。CPU速度同運行其上的業務系統有著必然的聯系，如果需要在一個STB中運行一個HTML瀏覽器，100MIPS可能就是對CPU的最低要求，當然這還需要內存的配合。 內存 在某些方面，機頂盒同PC機有很多相似之處，甚至可以說是一臺簡化了的PC機，兩者最相似之處就是內存。對機頂盒而言，內存主要分為Flash內存和SDRAM內存。Flash用來存貯機頂盒的系統軟件、驅動軟件、應用程序以及一些用戶信息，在系統斷電時內容還可保留，同時Flash可以通過在線的方式對其上所載的軟件進行更新，達到機頂盒軟件升級的目的。SDRAM主要是用來存儲應用數據。機頂盒的許多功能都需要內存來實現，例如圖形處理、視音頻解碼和解復用等，不同的應用需求，內存的大小配置也各不相同。容量大的Flash和SDRAM的配置雖然可以為將來的業務系統預留足夠的內存空間，但內存并不是決定軟件能否運行的因素，它需要配合CPU來工作，不切合實際的高配置只會造成資源浪費，而無助于STB性能的提高。 外部存儲設備 外部存儲設備一般指外掛式硬盤，大容量的硬盤可以用于存儲節目流以滿足用戶的個性化需求。一個STB中能否外掛硬盤一般都是由主芯片所決定的，只有CPU的處理能力達到一定程度時才有可能支持硬盤的讀寫，而硬盤的讀寫也需要更多的內存空間。 智能卡接口 通過讀卡器讀取CA智能卡中的數據用于數字電視節目的解擾，特別是在付費電視發展的今天，這是大多數STB必不可少的部件。除了標準的讀卡器外，在有些STB中也采用通用接口CI（CommonInterface）來完成對CA智能卡的讀取。CI是一個由DVB組織為機頂盒和分離的硬件模塊之間定義的標準接口。這種起源于PCMCIA的技術應用，使機頂盒可以批量生產，也為機頂盒帶來了變化，有著廣泛的應用前景。 回傳通信接口 隨著機頂盒應用的擴展，使用戶對機頂盒的需求已經不單單停留在簡單地收看視音頻節目上了，交互式的需求使機頂盒中內嵌了回傳設備，這些設備可以包括網絡適配器、調制解調器等通信接口，用于滿足用戶將信息回傳到前端。 其他設備接口 新技術的發展使機頂盒的物理接口也不斷地增加，如RS232接口、紅外遙控器接口、無線鍵盤接口、Wi-Fi接口等等，使STB可以同攝像機、DVD、PDA等眾多設備進行連接。 機頂盒的軟件系統 機頂盒作為一個客戶端系統，除了要具有良好的硬件平臺外還需要配備不同的軟件系統才能使其完成各種任務。機頂盒中的軟件可以分成三個主要的層：應用層、中間解釋層和驅動層，每一層都包含了諸多的程序或接口等。 驅動層 驅動層包括機頂盒硬件的驅動程序和API接口，它主要用于完成對硬件設備的操作。 中間解釋層 中間解釋層將STB的應用程序指令翻譯成CPU能識別的指令，從而通過驅動層去調動硬件設備完成相應的操作。該層包括嵌入式操作系統、中間件、CA駐留軟件等。雖然中間件的使用可以給STB軟件的設計和應用帶來極大好處，但高昂的使用費用，對硬件需求的增加以及技術上的不成熟使中間件在國內鮮有應用。目前許多軟件設計者采用直接調用驅動層的軟件來編寫應用程序，這雖然可以滿足一時的需求，但隨著應用需求的增加，在STB中使用中間件才是一個很好的解決方案。 應用層 應用層可以分成駐留應用程序和可下載應用程序兩部分，不同的STB軟件設計理念使這兩個部分包含的應用程序也不盡相同，合理規劃這兩部分的組成將有助于提高STB的可靠性和相應時間。目前國內機頂盒中的應用較少，主要以EPG、數據廣播、股票、簡單的下載游戲等為主，而數字電視的魅力并不在于看電視，而在于這種基于數字電視平臺的業務應用，這些應用將會改善人們的一些日常生活習俗。隨著雙向網絡的建設，交互式應用的普及，基于交互式的應用軟件也將越來越多，這也會給運營商帶來難以預料的增值收入。有線電視數字機頂盒的技術含量非常高，它集中反映了多媒體、計算機、數字壓縮編碼、加解擾算法、加解密算法、通信技術和網絡技術發展水平。 加解擾技術 加解擾技術用于對數字節目進行加密解密，其基本原理是采用加擾控制字加密傳輸的方法，用戶端利用IC卡解密。在MPEG傳輸流中，與控制字傳輸相關的有兩個數據流：授權控制信息（ECMs）和授權管理信息（EMMs），由業務密鑰（SK）加密處理后的控制字在ECMs中傳送，其中還包括節目來源、時間、內容分類和節目價格等節目信息。對控制字加密的業務密鑰在授權管理中傳送，并且業務密鑰在傳送前要經過用戶個人分配密鑰（PDK）的加密處理，EMMs中還包括地址、用戶授權信息，如用戶可以看的節目或時間段，用戶付的收視費等。用戶個人分配密鑰（PDK）存放在用戶的智能卡（SmartCard）中。在用戶端，機頂盒根據PMT和CAT表中的CA-descriptor，獲得EMM和ECM的PID值，然后從TS流中過濾出ECMs和EMMs，并通過SmardCard接口送給SmartCard。SmartCard首先讀取用戶個人分配密鑰（PDK），用PDK對EMM解密，取出SK，然后利用SK對ECM進行解密，取出CW，并將CW通過SmartCard接口送給解擾引擎，解擾引擎利用CW就可以將擾的傳輸流進行解擾。加解擾技術分為同密和多密技術。同密技術是將兩家或兩家以上的條件接收（CA）系統應用于同一網絡平臺之中，從有線電視臺角度是實現技術的選擇和競爭的環境。多密技術要求機頂盒采用CI技術，實現同一機頂盒可接收不同CA系統加密節目。從用戶角度來講，不會因購買是一家CA的機頂盒而受到限制，用戶還有選擇其CA服務的可能性。