半导体助力中国的三网融合与多屏互动

半导体助力中国的三网融合与多屏互动

       3月21~23日，第二十一届中国国际广播电视信息网络展览会（CCBN2013）在北京国际展览中心举行。博通（Broadcom）、意法半导体（ST）、美满电子（Marvell）、ARM等半导体芯片和IP厂商，分别推出了C-DOCSIS和DOCSIS 3.0宽带接入、机顶盒与智能电视技术方案。

      C-DOCSIS和DOCSIS 3.0宽带接入技术

       C-DOCSIS是以天威视讯为代表的中国运营商于2012年8月提出的接入网标准。博通和海思作为芯片厂商参与了标准的制定。目前工作组正制订C-DOCSIS技术应用实施指南。同时，也与CableLabs合作推进该标准的国际化。

       博通率先开发出同轴电缆媒体转换器（CMC）方案，目前芯片已经量产。该公司执行副总裁兼宽带通信集团总经理Daniel A。Marotta表示，其C-DOCSIS EoC软硬件有线电视解决方案包括CMC、DOCSIS 2.0和3.0电缆调制解调器及机顶盒SoC。其中24路下行、8路上行的C-DOCSIS BCM3384芯片，可用5GWiFi技术实现1Gbps的传输速率。16路下行、4路上行的C-DOCSIS BCM33843支持MoCA2.0和DECT要求。博通针对中国市场的EPON和C-DOCSIS系统架构如图1所示。

                                                                               图1 博通针对中国市场的EPON和C-DOCSIS系统架构

         博通宽带通信集团技术副总裁兼陈学敏指出：“C-DOCSIS将来可以扩展到DOCSIS3.1，并实现5Gbps下行、1Gbps上行的传输速率。”

         数码视讯和中兴已采用博通C-DOCSIS EoC技术分别开发出支持三网融合的CC8800系列（曾在2012年CCBN展出过）和ZXA10EC9026产品。浙江华数、江苏有线南京分公司、昆山信息港和内蒙广电等运营商已开始大量部署上述终端。

         ST数字融合产品部副总裁Laurent Remont指出，DOCSIS 3.0极高的数据速率使机顶盒和家庭网关仅需通过一个网络即可传送数据和视频的融合业务，用户在家中可同时使用智能电视、平板电脑、智能手机及游戏机等联网终端。

       ST在本届展会期间推出了支持DOCSIS 3.0规范，用于机顶盒及带显示器的网关前端的STiD125 12通道和STiD127 16通道调制解调器芯片，及STiD128 16通道线缆调制解调器和数据网关（包括带显示器的网关前端）调制解调器芯片。

       这三款芯片有16路下行、4路上行数据通道，上下行传输速率分别为108Mbps和800Mbps。此外还有8路视频通道。芯片采用ARM? Cortex-A9双核处理器控制路由器、交换机及通话功能。

        机顶盒与智能电视方案 

        海思展示的家庭互联解决方案由相当于网关作用的高清智能机顶盒、普通机顶盒和HDMI电视棒（Dongle）组成，用的都是Android4.0系统。网关机顶盒有多个调谐器，多路TS信号输入和处理能力，通过WiFi或PLC电力线传输节目源。家庭互联系统的网关机顶盒开发板如图2所示。

       目前，家庭中的多屏互动应用，如将智能手机应用连接到电视等大型显示屏，基本是通过网关机顶盒实现的。海思展示的多屏互动机顶盒方案在用单、双调谐器时，在电视和移动终端上可分别观看相同频点的不同节目或不同频点的节目。用移动终端等小屏控制，可把机顶盒的节目镜像到小屏；当然，也可把小屏的节目镜像到大屏上。其高清机顶盒芯片仍是两年前基于ARM Cortex A9架构的Hi3716，系统开发板如图3所示。

图2 海思展示的家庭互联系统网关机顶盒开发板     

    图3 海思展示的多屏互动高清机顶盒开发板，仍是两年前基于ARM Cortex A9架构的Hi3716芯片。

       海思市场部TV业务部总监张广程在3月22日的智能电视操作系统探索与实践论坛上表示，现在的多屏互动做得都不太好，原因是语音延时和编码图象质量问题。他透露，2013年将推出X5第二代高清机顶盒芯片，会增强语音多屏传输的实时性，提升互动体验，同时提高图形处理速度。

       展台工作人员告诉笔者，海思的机顶盒芯片出货量增长很快，2012年国内市场份额排在第一，已超过ST和博通等国际巨头。但ST和博通由于有前端宽带接入技术的优势，所以接入部分加机顶盒的总体实力还是很强。

       另外，目前标清机顶盒普遍采用运营商免费送给用户，而高清机顶盒由于成本比标清的高不少，一些业内专家担心再用赠送的方法可能运营商吃不消。海思表示，其实高清机顶盒现在仍是赠送，高出的那点成本，运营商会通过每月增加几块钱收视费的方式补回来。全国很多地区都是这样做的，让用户自己掏钱买的方式在中国肯定是行不通的。因为大部分收入高的都去用PC或平板电脑了，收入低的又没钱买。看来芯片厂商还需把芯片成本进一步降低。

                                                                                                                        

                                                                         图4 博通高清数字有线电视机顶盒芯片BCM7583的开发板
       博通展示了集成全频段捕捉和IP视频服务器技术的低成本高清数字有线电视机顶盒SoC方案（见图4）。3D图形处理器（GPU）可实现HTML5应用和网络视频（OTT）服务；BCM7584/7583分别有4个和3个QAM解调器；视频编码和转码；5G Wi-Fi接口；支持模块化DOCSIS 2.0和C-DOCSIS标准；符合中国广电总局的DCAS网络内容保护要求。

       有线电视多系统运营商可利用BCM7583/7584方案将网络视频内容流同时传输到大小屏终端。此外，该方案还具有条件接收（CA）和数字版权管理（DRM）安全性。

       博通的Marotta还表示，以往是运营商提供中间件来控制机顶盒，但无线应用与机顶盒的传统应用不一样。Android等开源系统越来越流行，但目前对运营商还没有产生任何经济效益，这就带来了无线应用与传统应用以何种方式共存的问题。通常机顶盒都带有安全系统，而Android未必有。如果Android用在机顶盒平台上，则会产生控制权的问题。Trellis软件方案能在同一平台上满足运营商的需求，并保证安全、流畅、资源分配合理。 

        ST推出了集成DVB-T2解调器的地面、有线、IP、OTT及卫星高清机顶盒SoC STiH253。另一款机顶盒芯片STiH271EL适于中低端机顶盒。

       上述芯片支持高清广播和多媒体编解码、多模和IP标准，及数据安全和内容保护标准，同时集成了主流系统厂商的中间件。

       ST数字融合产品部副总裁Laurent Remont表示：“在中国机顶盒市场，我们从低端到高端都支持。由于高清机顶盒在中国是一个新兴市场，所以目前主要出货量集中在中低端标清机顶盒。2012年中国的标清机顶盒份额在50%以上，2013年高清机顶盒会增加到50%以上。”

图5 Marvell展示的基于ARMADA1500系列SoC平台的4Kx2K超高清ATSC谷歌电视
       Marvell展示了基于ARMADA1500系列SoC平台的联想S31Android智能电视、海信 Pulse谷歌电视机顶盒、TCL谷歌电视互联网机顶盒MoVo Box，4Kx2K超高清ATSC谷歌电视（见图5）。

       据展台负责人介绍，基于ARMADA 1500的视频处理平台采用了Android 4.0或4.2系统，满足中国OTT运营商的要求，提供互联网高清视频点播服务；同时支持中国电信的高清IPTV服务。

       此外还展示了支持语音搜索和手势识别功能，面向智能电视和智能家庭的遥控平台。

       笔者在ARM的独立展室内看到了几个非常有趣的下一代显示技术。

       ①高清视频与高端游戏内容同时叠加显示（Picture-in-Picture，PiP）在一个大屏幕上（见图6）。据展台工程师介绍，该系统是ST采用ARM的四核Mali GPU和双核Cortex A9CPU架构开发的。

                                                                                                               
图6 高清视频与高端游戏内容同时叠加显示在一个大屏幕上     

图7 ST采用ARM四核Mali GPU和双核Cortex A9CPU架构的PiP系统开发板

       ②Google平板电脑Nextus10屏幕上可同时显示22个正在实时播放的视频节目画面（见图8），用户可任意平滑地转换想看的节目。该系统采用了ARM的四核Mali T604GPU和双核Cortex A15CPU架构，用户界面分辨率为WQXGA（2560×1600像素），超级分辨率算法实现了锐利、没有伪影的任意影像尺寸缩放。系统软件是由NDS Snowflake开发的。

    
图8 Google平板电脑Nextus10屏幕上可同时显示22个正在实时播放的视频节目画面，用户可任意平滑地转换想看的节目。

     图9 Insignal Arndale采用ARM四核Mali T604GPU架构和双核Cortex A15CPU架构开发的OpenCL多张脸部高速检测系统

       ③Insignal Arndale采用ARM四核Mali T604GPU和双核Cortex A15CPU架构开发的OpenCL多张脸部高速检测系统（见图9）。在进行CPU和GPU的性能比较时，同时检测两张人脸，CPU0的负荷量是31.76%，CPU1的负荷量是37.74%，而GPU的负荷量仅为7.6%。同时检测多张人脸时，CPU0的负荷量达到了100%，CPU1的负荷量是40.2%，而GPU的负荷量仍仅为7.43%。