本白皮书介绍了机顶盒行业的当前趋势，说明了当前上市的机顶盒类型，并描述了Microsoft针对机顶盒提供的最新嵌入式软件解决方案。其中详细描述了Windows CE 5.0和Windows XP Embedded在多媒体、安全性和架构方面的功能。最后，本白皮书就如何根据机顶盒设计和部署的需要选择最合适的Windows操作系统问题，提出了一些建议。

Internet协议(IP)机顶盒通过IP连接为电视提供交互式的个性化视频内容。要提供安全的高质量内容，机顶盒必须基于一个灵活的平台构建，该平台应支持行业标准的数据传输协议和网络协议。Microsoft Windows Embedded平台提供一套最完整的技术、工具和资源，可以灵活地将安全、标准化并且功能丰富的设备更快地推向市场。对于大众市场的机顶盒，Windows CE 5.0是理想的操作系统，支持x86、ARM、SH和MIPS处理器架构，这样可以选择多种硬件平台。对于使用基于x86的处理器架构的高级机顶盒，Windows XP Embedded是理想的操作系统。每种操作系统中的组件化功能使原始设备制造商(OEM)和服务提供商可以选择所需的Windows功能，并快速开发和部署自定义的机顶盒，涵盖从基本功能的设计到完善功能的设计。

IP机顶盒是一种专用计算设备，它可以充当电视机和宽带网络之间的接口。除了对实况直播电视信号进行解码并呈现其内容外，机顶盒还可以提供包括视频点播(VOD)、电子节目指南(EPG)、数字版权管理(DRM)以及各种交互式服务和多媒体服务在内的功能。机顶盒还可以支持其他功能，例如Web浏览、电子邮件和查看电子邮件附件、高级多媒体编解码器、家庭网络和PC连接（包括重放和呈现PC上存储的照片、音乐和个人视频等内容）、网关功能、即时消息(IM)和实时IP语音(VoIP)。这些类型的高级功能将应最终用户的要求而提供，它们扩展了网络运营商的服务空间，并使机顶盒制造商很容易提供多种差异化设备。

目前，机顶盒的发展动力来源于服务提供商的要求以及客户对新功能的需求。服务提供商的当务之急是，如何用最低的成本在机顶盒上部署可赢利的新服务及面向多媒体和娱乐的应用程序，以满足随时间不断变化的客户需求。服务提供商还需要确保受版权法保护的内容免于未经授权的分发。要实现这些目标，机顶盒操作系统平台必须具有可扩展性和远程升级能力，并且包括丰富的多媒体技术和基本的安全功能（例如访问控制）。

Windows Embedded操作系统系列（包括Microsoft Windows CE 5.0和Microsoft Windows XP Embedded）为构建各种机顶盒提供了可伸缩的平台。这些机顶盒将包括多种类型，从提供基本实况直播电视体验、VoD、EPG和Internet浏览的简单经济型设备到包括DVD重放和录制、数码录像机(DVR)和个人多媒体（音乐、图片和视频）存储库功能在内的整套媒体中心。

一、行业趋势

IP机顶盒为提供可赢利的家庭娱乐服务的网络服务提供商创造了新的商机。例如，用户借助机顶盒提供的一个电视接口就可以欣赏视频和音乐、浏览 Internet、玩游戏和使用电子邮件服务等。但是，网络服务提供商最初部署服务时，只是为了最大限度的利用当前的基础设施，从而确保可以在短期内获得投资回报。至于其他服务，则可以根据消费者的接受程度和已经过实践检验的业务模型在将来逐步推广。

为了支持基于灵活、功能丰富且适应能力强的软件的服务模式，一款相对适合于机顶盒的操作系统平台是不可或缺的。为了满足用户和服务提供商的需求，机顶盒制造商必须能够有所选择并且用高性价比的方式提供从简单到高级的一系列功能。例如，机顶盒可以整合硬盘驱动器、MP3和DVD/CD播放机乃至无线家庭网络的功能。

采用IP-TV服务的一个关键商业约束条件是消费者实际可用的带宽。大多数情况下，传统的基于MPEG2的数字广播电视编解码器无法提供足够的压缩率以使高质量的标准清晰度电视(SDTV)视频通过典型的宽带连接（例如DSL）进行流式传输。高清电视(HDTV)流式传输需要的带宽比SDTV高四到五倍，大多数情况下，使用当前的宽带容量显然是无法实现的。 

采用新的编解码器（特别是在Windows Media 9 Series中），只使用MPEG2所用带宽的三分之一，即可提供广播质量的电视信号，这样，可以在许多当前的DSL设备中提供单一的SDTV。有限的DSL设备通过ADSL2（非对称数字用户线路）或ADSL2+等技术进行升级后，可以为家庭提供多种电视信号（包括高清信号）。

已经提议，将Windows Media 9 Series作为电影与电视工程师协会(SMTPE)的一项标准，标准名称为VC1。最终将提供足够的带宽性能改善（对于SDTV来说，尤其如此）的另一项标准是 MPEG4 AVC编解码器，MPEG4 AVC也称为H.264。普通的基本配置MPEG4编解码器不会对MPEG2的性能有足够的改善，因此不会成为可行的解决方案。

机顶盒技术的变革（特别是增加新功能和服务）对于推动行业的发展，并尽可能提高平均每户月收费(ARPU)是不可缺少的。下面几节介绍这些变革及其对整个机顶盒行业的影响。

二、逐渐兴起的行业

当前，通过机顶盒传输的内容通常是由卫星或有线电视网提供给家庭的。基于Internet协议(IP)的机顶盒的出现是最近的事情。这种产品获得了极大的发展动力，因为 IP 机顶盒可以使用现有的低成本Internet和 IP 网络基础设施，提供大多数同有线机顶盒或卫星机顶盒相同的功能。此外，基于双向IP基础设施构建，可内在的支持更多应用程序和交互式服务。IN-Stat估计，到2008年，全球安装的IP机顶盒数量将达到 1400 万。    IN-Stat还认为，在接下来的三年中，该产品的年平均增长率将接近80% 。如果设备制造商有能力部署可以充分利用现有网络的灵活解决方案，这个新兴的行业将是一个绝佳机会。为了确保该行业保持或超过当前的增长率，制造商和服务提供商必须关注如何用高性价比的方式向客户提供增值功能。

1、机顶盒设备分类
Windows CE 5.0和Windows XP Embedded在基于IP的机顶盒行业中有着截然不同的应用。Windows CE 5.0在硬件支持方面具有更大灵活性，而Windows XP Embedded是为更高级、多用途的设备（例如具有高级游戏功能和家庭媒体中心功能的机顶盒）而设计的。二者都提供了可根据IP媒体传输和应用方面的多种需求和自定义要求来扩展的解决方案。

（l）大众市场的民用IP机顶盒
对于通常的民用和商用领域的IP机顶盒，建议选用Windows CE 5.0。这个高度组件化的操作系统专为内存很小的设备而设计，在应用中，只要经过适当扩展，它就可以运行在多种支持的处理器上。Windows CE 5.0借助可扩展的许可模型实现了较低的设备开发和部署成本，并且提供了强大的应用程序和功能，如果您在将机顶盒集成到现有网络时需要最大限度的灵活性，建议使用该操作系统。

（2）特定市场的高级机顶盒
通过 Windows XP Embedded，开发人员可以用组件化的形式利用Windows的功能。可以将运行在桌面上的应用程序轻松部署到基于Windows XP Embedded的设备上，从而加快推向市场的速度。如果机顶盒使用x86处理器并且需要实现与PC类似的功能和运行要求高端功能（例如游戏、复杂的视频覆盖以及Alpha混合）的应用程序以及特定的桌面应用程序（包括丰富的电子邮件客户端），Windows XP Embedded将是您的理想之选。使用Windows XP Embedded，网络运营商可以针对特定应用程序方便快捷地部署机顶盒。

2、组件化的平台
对任何一种Windows Embedded机顶盒软件平台而言，它们都有一个关键功能：只包含必要的组件即可提供丰富的用户体验。Windows Embedded平台是作为一组可细分的操作系统组件提供的，因此，制造商可以在一个集成化的软件包中，从一组广泛的功能和设备驱动程序中挑选组件。这不仅保证了制造商可以提供客户所需的功能，还保证了操作系统的内存占用量不会超过设计要求。此外，设备制造商可以提供功能完善的解决方案，而不必为浏览器、电子邮件客户端、媒体播放机或音频和视频编解码器等等，与各方谈判购买多份不同的许可证。更为重要的是，Windows Embedded平台还提供了一套集成的端到端工具，可以轻松地与第三方应用程序配合使用。

3、IP技术：成功的关键
由于机顶盒行业仍在规范中，网络运营商和用户可能要求多种不同类型的应用程序。除了标准的电视信号解码之外，客户还需要越来越多的服务和应用程序 — Windows Embedded 操作系统专门定位于提供对应的解决方案。要获得成功，操作系统不能仅仅提供基本的实时内核。还必须提供三个核心元素：强大和开放的操作系统；多种多媒体应用程序和编解码器；多种Internet、网络和通信应用程序及功能，以便部署新的增值服务。

4、多媒体功能
 通过Windows Media Player，可以使用一组熟悉的控件观看高质量的全动态广播视频（对于实况直播电视节目）、单播流视频或本地重放的视频。该软件还可以完全自定义，以便提供真实的电视体验。
·Windows CE 5.0和Windows XP Embedded支持最新的Windows Media技术，包括Windows Media Series 9 和数字版权管理 (DRM)7.1。（在IPTV环境中，DRM 7.1客户端还支持来自DRM 9服务器的流。）它们还支持 MPEG-4（基本配置）解码压缩标准。Windows XP Embedded 中的音频解码功能包括Dolby Digital(AC3)、MPEG-2高级音频编码(AAC)以及MPEG-2 BC Layers I和II。Windows CE 5.0和Windows XP Embedded均支持Windows Media音频(WMA)和MPEG-1 Layers I、II和III(MP3)。MPEG-2和MPEG4 AVC支持是通过第三方为 Windows CE 5.0提供的。
·Windows Media 数字版权管理(DRM)可以帮助公司管理对受版权法保护的内容的访问权限，使用户欣赏的数字内容和视频内容免于未经授权的使用。不仅服务提供商的内容会受到保护，客户交易和选择的隐私权也会得到同样的保护。Windows Media数字版权管理不仅适用于IPTV服务，而且适用于各种Internet下载或流视频和流音频服务（例如 MovieLink、CinemaNow 和 Napster 2.0）。
·Microsoft DirectX 8提供了高级的图形渲染功能和性能，以及一个抽象应用程序开发层，用于编写可同时在台式机和设备上运行的多媒体应用程序。

5、丰富的Internet和应用程序支持

（1）高级浏览功能
    Windows CE 5.0和Windows XP Embedded包括Internet Explorer 6。Windows XP Embedded提供了该功能的台式机版本，从而提供了世界上最强大、功能最完善的 Web 浏览器。Windows CE 5.0包括精简版的Internet Explorer 6，该版本包括一种特殊的电视模式功能（电视镜头），该功能支持基于选项卡的导航和固定屏幕布局，可以使用遥控器进行远距离浏览。

（2）丰富的应用程序功能和软件式服务
    软件式服务是一种业务模型，借助该业务模型，网络运营商可以通过部署支持新服务（这些服务可赢利）的软件来增加收入。在这些服务中，一些可以通过连接到现有的后端基础设施来实现。另外一些是新服务，它们将作为特有的本地应用程序叠加在操作系统之上。每种解决方案都能以高性价比的方式提供机顶盒特有的服务。以下列出了一些这样的服务：
·家庭网络和PC连接。使用Windows CE 5.0中提供的标准UPnP AV工具套件，制造商可以基于Microsoft Windows Media连接技术，通过尽可能容易的方式在PC和电视之间共享家庭数字媒体（图片、音乐和家庭录像）。
·视频点播。通过视频点播(VOD)，客户可以根据自己的安排而不是预先确定的时间欣赏视频。VOD与DVR类似，只是节目内容存储在有线电视提供商的服务器（即“前端”）上，而不是存储在客户端或用户设备上。
·电子节目指南。使用电子节目指南 (EPG)，用户可以浏览节目单和节目介绍，随着通过付费电视可以收看的频道数迅速增加，这将成为一项基本服务。节目指南通常是数字付费电视中的一项标准功能，当前部署的大多数机顶盒中都提供了这种功能。（EPG有时也称为IPG，即交互式节目指南。）
·电子邮件和Internet访问。带有键盘的高级数字机顶盒可以充当用户访问电子邮件和浏览Internet的途径。
·电视商务。与电子商务类似，电视商务使观看者可以用遥控器（而不是键盘）通过电视购买商品和服务。这种服务在若干用户调查中显示了优越性，因为有些用户虽然对在家购物的方便性感兴趣，但他们用不惯计算机。
·增强的节目功能。增强的节目功能是指用户观看节目时在屏幕上提供参考性内容。理想情况下，这些内容会同节目集成在一起，用于增强交互式体验，例如参与型游戏节目或虚拟体育比赛。
·IP语音和即时消息。IP语音(VoIP)和即时消息(IM)只是最近才有的机顶盒功能。VoIP和IM可以实现客户端/服务器式和对等类型的实时语音和文字通信，使多名用户在不同位置观看节目时可以发出和接收呼叫、建立IM 对等关系以及进行双向交谈。使用现有的安装MSN/Windows Messenger的产品（PC、智能电话、Pocket PC和其他IP机顶盒），可以在多种设备上实现IM。
·智能化地更新服务。为了保证获得积极的投资回报，在部署机顶盒时，软件必须易于在今后更新。更新可以提高维护的效率和客户的满意度。由于可以不断地刷新设备，因此设备不会迅速被淘汰，而用户也可以获得最新的应用程序。
·数码录像机。数码录像机(DVR)是交互式电视节目录制方面的一项应用，用于录制广播电视节目，通过数字方式（而不是模拟方式）将内容编码并存储在磁盘驱动器上，使客户可以像播放DVD或VCR一样控制节目，例如快进或编辑。在成熟的数字付费电视市场细分中，DVR 功能被认为是购买机顶盒产品的主要动机。

三、Microsoft的IP机顶盒策略

Microsoft提供了完整的、可扩展的以及可完全自定义的操作系统平台，使OEM可以快速开发在服务和软件方面可扩展的机顶盒系统。由于这些系统在设计上同当前和将来的标准技术兼容，因此服务提供商可以用高性价比的方式部署这些系统，并且可以在今后进行改进。就这个方面来说，Microsoft支持着一个庞大而活跃的合作伙伴群体，可保证OEM所需的灵活性和选择余地。OEM可以通过这个群体选择操作系统、ISV提供的具有附加值的客户端软件和中间件以及多个芯片供应商和独立硬件供应商提供的支持。

1、Microsoft的IP机顶盒操作系统策略
    Microsoft嵌入式操作系统旨在为一系列基于IP的机顶盒提供完善并且可扩展的客户端平台，这样的IP机顶盒可以提供：
·丰富的多媒体体验，可以在现有网络上提供广播级视频。
·最佳组合的Web浏览器功能，可以完全自定义。
·丰富的应用程序和服务，包括家庭网络、PC连接和网关功能；VoIP通信和即时消息 — 这些服务和应用程序在日后可以方便地更新或更换。

Microsoft通过提供可扩展的组件化操作系统产品系列——Windows CE 5.0和Windows XP Embedded，为制造商在机顶盒行业获得成功助一臂之力。灵活的平台不仅有助于满足自定义设备的要求，而且还确保了这些操作系统与在部署自定义的端到端机顶盒解决方案时非常重要的其他Microsoft技术的集成。

Windows CE 5.0 Platform Builder和Windows XP Embedded Target Designer开发工具分别提供了 Windows Embedded机顶盒的示例配置。这些示例配置和开发人员工具可帮助OEM跳跃式启动开发项目，并向基本机顶盒配置中添加另外的技术组件，这使得OEM可以迅速推出独树一帜的产品。

Windows CE 5.0操作系统是大多数IP机顶盒的理想选择。它不仅具有一整套集成的多媒体功能和丰富的可扩展应用程序，而且最小操作系统内存占用量不到350KB，这使得开发极富性价比的IP机顶盒成为可能。典型的 IP 机顶盒映像介于15到19MB之间，具体取决于在基本组件（操作系统、网络、浏览器和编解码器）上选择的其他组件类型（例如 .NET Framework精简版、RDP、Messenger和VoIP）。

Windows XP Embedded为高级机顶盒和媒体服务器提供商提供了一个全面的软件解决方案，包含多项集成的服务。借助该操作系统固有的台式机兼容性，OEM可以轻松地使用为Windows XP提供的大量应用程序来扩展机顶盒的功能。

2、Microsoft对于独立软件供应商的IP机顶盒策略
Microsoft提供了丰富的应用程序编程接口(API)，借此可创建基本操作系统软件中没有的功能。同时，这些API还是通过可扩展的组件化操作系统架构提供的。Microsoft积极与各个第三方合作伙伴合作，开发可以增强和扩展Windows Embedded平台功能的解决方案。

在当前版本的Windows CE 5.0和Windows XP Embedded中，第三方软件增强功能主要体现在以下四个方面：
·嵌入式节目指南。EPG提供电视指南风格的数据馈送，使用户可以快速查看和浏览最新的节目。
·数码录像。借助DVR，用户可以根据自己要在以后欣赏的电视节目安排录制计划。这就是通常所说的时间移位功能(time shifting)。
·视频点播基础设施。与VOD服务器集成在一起，可以提供视频传输协议、身份验证和计费服务等功能。
·浏览器插件和虚拟机。通过浏览器插件和虚拟机，网络运营商可以提供附加的Web浏览器、多媒体和托管代码应用程序和服务。
·编解码器。各个ISV都为Windows Embedded平台提供了附加的编解码器，例如MPEG4 AVC、DivX、On2和Real。芯片供应商也在其媒体处理器上提供对附加编解码器的支持。

3、Microsoft对于芯片供应商的IP机顶盒策略
Microsoft嵌入式操作系统支持多种已部署的机顶盒硬件类型，从而为OEM根据自己的成本和性能要求进行选择提供了余地。支持的处理器架构包括：
对于Windows XP Embedded：486和Pentium I/II/III/IV级别处理器。

四、Windows Embedded IP机顶盒平台概述

    本节提供了Windows CE 5.0和Windows XP Embedded两种IP机顶盒平台在功能上的概述和对比。如图所示，每种操作系统都针对机顶盒解释器以及浏览器、媒体播放机和DVD/CD播放机提供了可高度自定义的接口。OEM开发人员可以选择提供熟悉的 Windows 控件和用户界面(UI)元素，也可以基于ActiveX控件或Visual C++，开发各个应用程序的元素都统一的简化界面。

此外，Windows Embedded操作系统还为第三方软件提供了丰富的接口，可以在图形、音频、媒体重放和网络方面另外添加与后端服务交互的自定义技术以及必要的驱动程序。

五、总结

IP机顶盒要求强大而灵活并且可以提供全面的多媒体和高级电视观看体验的操作系统平台。IP机顶盒必须支持一套丰富的应用程序和服务，并可将它们轻松且高性价比地集成到基于IP的现有网络和部署基础设施中。    Windows CE 5.0和Windows XP Embedded提供了一系列可扩展的操作系统，可以满足从最基本到最高级IP机顶盒系统的要求。Windows CE 5.0是大多数面向大众市场的机顶盒的推荐选择，因为它融合了最新的浏览、通信和网络技术，例如Windows Media 9 Series、Windows Media数字版权管理、Internet Explorer 6和Instant Messenger。而且是VoIP和网关解决方案的最佳选择。对于功能丰富的高级自定义设备，如果要求使用桌面基于 Win32的应用程序并且上市时间非常重要，建议选择Windows XP Embedded。

Microsoft的IP机顶盒策略通过下列方式解决这些推动因素：
·提供最全面的多媒体体验，包括 Windows Media 9和DRM技术，并且允许通过现有网络提供全动态视频和全帧速视频。
·通过增强基于电视的导航，基于Internet Explorer 6提供最丰富的浏览器体验。
·针对大众市场IP机顶盒和高级IP机顶盒的优化内存占用操作系统平台，提供丰富的可扩展应用程序。

除了核心操作系统之外，Microsoft还借助合作伙伴关系提供了一个组织有序的群体，可以帮助您提供端到端的 IP机顶盒解决方案，包括：
·增值ISV提供的高级软件解决方案，可提供VOD后端集成、客户端和服务器端对电子节目指南(EPG)的中间件支持以及数码录像(DVR)引擎。
·对芯片供应商的广泛支持（包括x86、MIPS、SH和ARM架构），为网络运营商在实现IP机顶盒解决方案时提供了多种选择，从而缩短上市时间并降低了原材料成本。

Windows Embedded操作系统系列为设计和交付IP机顶盒提供了一套全面、灵活并且强大的解决方案。Windows Embedded操作系统还提供了丰富的操作系统组件、高级应用程序，并且很容易与现有的网络运营商和企业网络架构集成。

作者简介
Olivier Fontana，产品主管，移动设备和嵌入式设备小组(MED)，Intel