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Set-Top-Box der nächsten Generation
TV-Anytime

Motivation

Im Zuge eines Beschlusses der Bundesregierung soll die Rundfunklandschaft Deutschlands bis zum Jahre 2010 vollständig auf Digitalübertragung umgestellt sein. Dies erfordert eine Auf- bzw. Umrüstung der Endgeräte, die die digitalen Übertragungsformate interpretieren und verarbeiten müssen. Um die derzeit auf dem Markt befindlichen Fernsehgeräte auch für den neuen Übertragungsstandard nutzen zu können, werden Set-Top-Boxen benötigt. In die zukünftigen Fernsehgeräte wird diese Technik direkt integriert werden. Dieses Projekt wurde in Kooperation mit der Axcent Media AG und dem Center for Parallel Computing (PC²) der Universität Paderborn durchgeführt.

Anhand von Marktanalysen wurden mögliche Absatzchancen und Trends im Set-Top-Box-Marktsegment eruiert. Die hier abzulesenden Anforderungen bezüglich Funktionsumfang, Schnittstellen und Rechenleistungsbedarf flossen unmittelbar in unser Konzept der Set-Top-Box der nächsten Generation mit ein (vgl. Abbildung 1).

Schematischer Aufbau der Set-Top-Box der nächsten Generation

Implementierung

Um bei der Implementierung in Hardware eine möglichst optimale Konfiguration der Einzelkomponenten zu ermitteln, haben wir die Kernkomponenten des DVB-Digitalstandards, das MPEG-2-Komprimierungsverfahren für Bild und Ton sowie die damit verbundenen Anforderungen an die einzusetzenden ASICs erarbeitet und spezifiziert. Der fundierten Bewertung der zur Auswahl stehenden Chiplösungen für den Einsatz in Set-Top-Boxen diente die Untersuchung von Methoden zur Beschleunigung von Multimedia-Anwendungen sowie Prozessoren und Architekturen. Zukünftige Trends der Chip-Architekturen im Hinblick auf Multimedia-Prozessoren wurden aufgezeigt. Anhand der oben genannten Funktionsmerkmale, die eine Set-Top-Box der nächsten Generation besitzen sollte (vgl. Abbildung 1), haben wir diverse Chipfamilien von insgesamt 14 Herstellern im Hinblick auf mögliche Implementierungsformen untersucht. Anschließend wurden die ausgewählten Bausteine einer definierten Kostenanalyse unterzogen. Die Grundlage für diese Betrachtung bildeten die vier Kostenfaktoren: Leistungsaufnahme, Chipfläche/Preis, Rechenleistung und Zukunftssicherheit/Flexibilität. Das Auswahlverfahren konnte der MAP-CA von Equator als vielversprechendster Multimedia-Prozessor für sich entscheiden. Er wurde als Kernkomponente des erstellten Konzepts für die Set-Top-Box der nächsten Generation eingesetzt. Der Systementwurf ist auf die spezifische Infrastruktur des MAP-CA abgestimmt und wird in Abbildung 2 gezeigt

Konzept der Hauptplatine der Set-Top-Box der nächsten Generation

Basierend auf dem Rapid-Prototyping-System RAPTOR2000 wurde das DB-VS-Daughterboard realisiert. Kernkomponenten dieses neuartigen, auch im Standalone-Modus betreibbaren Moduls sind ein feldprogrammierbarer Baustein der XILINX Virtex(-E)-Familie sowie 128 MByte SDRAM. Das DB-VS-Daughterboard lässt sich zum einen als Testplattform aber auch als Hardwarebeschleuniger für parallelisierbare Algorithmen einsetzen. In diesem Rahmen können zum Beispiel neue Videokompressionsverfahren getestet, verfeinert und beschleunigt werden - eine Anwendung, die im angehenden Zeitalter der digitalen Bildverarbeitung und Telekommunikation mehr und mehr an Bedeutung gewinnt.



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