淺析有線電視的有條件接收
摘要:從有線電視使用有條件接收系統(tǒng)的目的，有條件接收系統(tǒng)的特點、技術，使用有條件接收系統(tǒng)的意義，有條件接收系統(tǒng)的發(fā)展概況等方面，詳細介紹了有線電視網(wǎng)絡有條件接收技術。
關鍵詞:條件接收;有線電視網(wǎng)絡；數(shù)字電視
有線電視網(wǎng)絡是社會發(fā)展中最重要的網(wǎng)絡資源之一。有線電視網(wǎng)正面臨著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、綜合信息交互化的機遇和挑戰(zhàn)；正處于從模擬轉向數(shù)字、單向向雙向互動式轉變；基本業(yè)務向擴展!增值服務的拓展。數(shù)字化是調(diào)整傳輸信息的工具,網(wǎng)絡化是信息資源達到全民共享,信息化就是開展增值擴展服務,其中有條件接收(CA)則是達到這個目標的技術基礎。
有條件接收經(jīng)歷了模擬和數(shù)字兩代的發(fā)展,第一代模擬的特征是以設備為基礎,一般用于模擬系統(tǒng)。多年前,為了實現(xiàn)有線電視的有效收費,在前端將模擬信號進行加擾,使普通電視機無法收看,只有安裝了解擾器的用戶才能正常收看"這樣的系統(tǒng)可以通過前端的尋址來控制單個用戶的解擾器開關,系統(tǒng)可實現(xiàn)全頻段加擾和頻道加擾,實現(xiàn)的方法通常是采用視頻倒相、水平同步重疊!垂直同步重疊、數(shù)字隨機視頻行抖動等技術,通常會對信號產(chǎn)生損耗。第二代是隨著數(shù)字電視的出現(xiàn)而產(chǎn)生的,基本原理是采用加擾控制字加密傳輸?shù)姆椒?用戶端利用IC卡解密,由于采用的是數(shù)字技術,對信號沒有損耗,系統(tǒng)的保密性、可靠性均大大提高。對傳輸流的加擾，DVB已有標準,對控制字的加密算法一般采用RSA以及3DES算法。對加密體制,不同廠家的系統(tǒng)差別很大,其技術大體有兩種:一種是以愛迪德系統(tǒng)為代表的密碼循環(huán)體制;另一種是以NDS系統(tǒng)為代表的利用專有算法來進行保護,由于牽涉到系統(tǒng)安全性,廠家一般不會公開。
1使用有條件接收系統(tǒng)的目的
對運營者來說,加擾不是目的,而只是進行商業(yè)控制的一個步驟,最終的目標是有條件接收系統(tǒng)提供的其他功能:控制字提供、接入條件申明以及用戶的權限管理。終端的解擾過程必須與前端的加擾同步,尤其是應將加擾算法中隨機和周期性改變算法的控制字傳輸?shù)浇K端,它們附加在同一信號和幾個復用結構中的節(jié)目內(nèi),并解析規(guī)則以允許終端在準確時刻恢復和運用好控制字。很明顯,這些控制字是被加密的,在有件接收系統(tǒng)中,它們被攜帶在授權控制信息(ECM,EntitleControlMessage)中。但是,接收控制字時,終不直接用它起解擾作用,控制字供給取決于接入條件也就是運營者在商業(yè)上對節(jié)目接入進行控制的地方根據(jù)運營者的政策,他可規(guī)定如何出售節(jié)目:預約、次付費、視頻點播等,有條件接收系統(tǒng)建議,這種接條件應附于節(jié)目上,并用附加參數(shù)來描述(預約類型，ppv費用、預覽時間等),一般它們像控制ECM字那樣被帶于信息中。
在終端,可將接入條件與用戶已獲得的權限進行對比,如果接入條件與用戶權限相匹配,或者用戶購買了節(jié)目,那么就由控制字提供解擾功能,允許接入節(jié)目。
有條件接收系統(tǒng)支持的3種新功能包括:安全地攜帶控制字;給節(jié)目附加商業(yè)條件;驗證用戶已獲得節(jié)目接入的權限。另一重要功能是商業(yè)運營者具有能遙控管理每一個用戶權限的能力,例如對用戶更新其下一個月的預約授權,或者發(fā)給他們新的ppv信用卡。這些數(shù)據(jù)在稱為授權管理信息(EMM,ManageMes-sage)的信息中傳輸給終端,由有條件接收系統(tǒng)來提供。
2有條件接收系統(tǒng)的特點
安全是有條件接收系統(tǒng)性能的核心。敏感數(shù)據(jù)必須在運營者和用戶之間交換,在回傳通道中交換是可選的。安全性包括敏感數(shù)據(jù)(典型的是控制字)的可靠性、ECM和EMM信息(它們只能由授權源產(chǎn)生)的完整性以及前端、終端和智能卡之間的驗證.防御攻擊的能力是有條件接收系統(tǒng)提供者和運營者永久和主要關注的問題,沒有任何有條件接收系統(tǒng)能防御長時間的攻擊,為了提高安全性和防御攻擊的能力,需進行長久的努力"有多種方法用于實現(xiàn)這種安全:有力的加密算法、簽字和鑒別(隱蔽密鑰或公共密鑰法)、類似智能卡的防止物理和邏輯攻擊的安全處理器等。
但是,為了查閱方便,有條件接收系統(tǒng)顯示在電視屏幕上的功能摘要是最重要的,也就是運營者為出售其節(jié)目可預先應用的功能表。在大多數(shù)有條件接收系統(tǒng)中,可找到相同的作用原理,即預訂后讓用戶在確定的時間上接收節(jié)目,按次付費時允許用戶按需要購買特定的節(jié)目,每一個有條件接收系統(tǒng)在這些基本功能上可提供出變型的業(yè)務:預訂類型、預約和即時的PPV以及VOD業(yè)務支持,另外還能提供補充特性,例如預覽、中斷、供用戶檢查其購買的回傳通道管理和收視到期率控制等,這些功能的多樣性和靈活性決定了一個有條件接收系統(tǒng)或另一個系統(tǒng)能如何適應運營者的商業(yè)政策。
在節(jié)目商業(yè)接入條件定義的補充規(guī)定中,管理用戶的靈活性是有條件接收系統(tǒng)的一個重要特性,這種管理功能包括處理用戶的接入權限請求!通過廣播傳送有效的授權和管理好系統(tǒng)的安全等。技術上,用戶的權限管理性能取決于有條件接收系統(tǒng)提供者的實踐技能,即做好有效的用戶尋址和可能的回傳通道管理。但是,從功能上說,這種用戶管理的水平取決于運營者選擇的商業(yè)管理系統(tǒng)的特性,它應開發(fā)出由有條件接收系統(tǒng)提供的盡可能好的功能。
3有條件接收系統(tǒng)的技術
有條件接收系統(tǒng)是在數(shù)字電視系統(tǒng)技術上實現(xiàn)的一個功能層。每一個有條件接收系統(tǒng)方案提出一種專用技術,包括設備!模塊!軟件包和協(xié)議等,它們關聯(lián)到前端或者終端,用于支持所有功能。
在前端,有條件接收系統(tǒng)提供一個授權控制信息ECM發(fā)生器,它將接入條件和控制字結合到節(jié)目所屬的中,極少情況下,它也提供控制字發(fā)生器和加擾器。由運營者編輯的接入條件能由播放系統(tǒng)編排程序,它們能一并地組合到電子節(jié)目指南中。為了將授權管理信息EMM插入到傳送流中,可將EMM發(fā)生器連接到前端。EMM發(fā)生器是用戶管理系統(tǒng)和授權管理系統(tǒng)的組合,前者被用戶看作他們的商業(yè)接口,后者在傳送流中對終端產(chǎn)生和廣播EMM。
在終端,有條件接收系統(tǒng)是軟件模塊和安全硬件的結合,它們與機頂盒的其他調(diào)諧、解復用、解碼功能相關聯(lián),它們可以直接嵌入終端平臺,但更多地應用于可由用戶插入機頂盒的智能卡中,可以認為這是最可靠的解決方法。
4有條件接收系統(tǒng)的結構
有條件接收系統(tǒng)在前端和終端中的實現(xiàn)非常重要。過去,人們能看到有條件接收系統(tǒng)在前端和機頂盒中完全集成的一些情況。如果政策允許幾家公司通過提議的交鑰匙系統(tǒng)形成壟斷,那么現(xiàn)在技術趨勢就不同,其將是以符合接口標準為基礎,這歸因于幾點:首先,運營者需分別獨立地選擇前端技術、有條件接收系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)、終端和播放系統(tǒng)等,因此,不同系統(tǒng)和技術的提供者必須支持前端和機頂盒的一致性,并且每一個新的組合應以最低的價格和延遲集成;其次,運營者要求新的有條件接收系統(tǒng)中終端可支持多個有條件接收系統(tǒng)(DVB,Multiclytp),或者多個運營者能使用不同的有條件接收系統(tǒng)共用同一個節(jié)目(DVB,Multiclytp);最后,一旦完成數(shù)字電視信號的技術規(guī)范,就可對業(yè)務進行研究,然后將它們加入新的系統(tǒng)結構設計中,這將導致驗證和規(guī)定新的接口的結果,并將它們標準化。目前一些數(shù)字電視規(guī)劃已專為前端推薦了系統(tǒng)結構,例如歐洲DVB規(guī)劃中設計的Simul-clytp系統(tǒng)結構模型,這個模型的目標最初是希望在共享節(jié)目下支持多個有條件接收系統(tǒng)的互操作性,此工作衍生出的目標是在有條件接收系統(tǒng)和使用“即插即用”概念的任何前端之間形成標準化接口,這個模型由美國的OpeCAS規(guī)劃擴展,用于支持新業(yè)務,比如VOD或交互式帶外業(yè)務。同樣,在終端上,外部有條件接收系統(tǒng)模塊使用的接口已經(jīng)標準化(通用接口,-模塊),用于使機頂盒獨立并適合于任何有條件接收系統(tǒng)。
5使用有條件接收系統(tǒng)的意義
廣播電視的數(shù)字化,使網(wǎng)絡運營商能充分利用有線電視網(wǎng)絡,在提供電視基本業(yè)務的同時,開展多種增值服務,而這些必須有一個強大的有條件接收系統(tǒng)來支撐。
5.1有條件接收系統(tǒng)是實現(xiàn)收費的基礎
在全世界范圍內(nèi),付費電視業(yè)務已被確認是電視發(fā)展的動力和結構變化的方向。有條件接收系統(tǒng)的基本功能是使有授權的用戶能正常地接收被加擾的節(jié)目,通過授權信息和客戶服務數(shù)據(jù)庫的相關信息實現(xiàn)計費。無論實現(xiàn)何種服務,對于信息提供商、運營商等參與者來說,如沒有收益,就無法保證用戶服務的周到和進步,無法保障設備的正常運行。有序的管理是實現(xiàn)各種服務的核心,可以說,有條件接收系統(tǒng)是實現(xiàn)收費的基礎。
5.2有條件接收系統(tǒng)能提供個性化服務
數(shù)字化時代,人們對有線電視提出了更高的要求,他們不僅期望通過有線電視網(wǎng)絡收看高清晰度數(shù)字電視,而且想要具有交互能力的與Intelnet相結合的服務,也就是說,有線電視迎來的不僅僅是“數(shù)字電視”時代,同時即將面臨“數(shù)據(jù)電視”時代)——利用廣播電視平臺提供綜合數(shù)據(jù)業(yè)務。IC卡的使用,在用戶端有了一個能受前端完全控制的存儲區(qū)域,通過卡可以識別不同的用戶,用戶的個人信息可以通過加密通道傳輸,保證了在廣播媒體上傳輸?shù)陌踩浴?br />
5.3有條件接收系統(tǒng)為實現(xiàn)電視直接購物提供渠道
利用有條件接收系統(tǒng)可以開展電視購物,我們知道,有條件接收系統(tǒng)最大的特點是能實現(xiàn)授權與收費,充分利用它的這一特點,可實現(xiàn)基于有線電視網(wǎng)的電子商務。對于B2C方式,此項技術可以將購物平臺延伸到家庭,它具有操作簡單!快速方便等優(yōu)點,易被家庭主婦等主要購物者采納"在傳統(tǒng)的電視購物之上增加立即訂貨、付費的功能,便能捕捉到用戶的第一購買欲。
6有條件接收系統(tǒng)的發(fā)展概況
隨著MPEG-2編解碼標準的制定,在此基礎上的數(shù)字電視在世界各地有了長足的發(fā)展.為了使數(shù)字電視成為一個巨大的產(chǎn)業(yè),各國紛紛參加了系統(tǒng)標準的制定,目前在國際上占主流的主要有歐洲的DVB標準、北美的ATSC標準及日本的ISDB標準,這3種標準中對于CA部分都作了簡單的規(guī)定,并提出了3種不同的加擾方式。歐洲DVB組織提出了一種稱之為通用加擾算法(CommonScramblingAlgorithm)的加擾方式,由DVB組織的4家成員公司授權,ATSC組織使用了通用的三迭DES算法(TripleDES),而日本使用了松下公司提出的一種加擾算法。
對于CA系統(tǒng)本身,各標準除了提供一些基礎的機制外沒有定義什么通用的要求,所以CA系統(tǒng)本身內(nèi)部機制的定義往往由具體的CA設備生產(chǎn)商來完成,這就使各家的CA系統(tǒng)一般是專用的,也就是說如果一家網(wǎng)絡運營商應用了一家CA設備廠商的系統(tǒng),他就只能定購與這家設備相配套的終端產(chǎn)品如機頂盒。為了使自己的系統(tǒng)更有競爭力,CA系統(tǒng)廠商往往努力使盡量多的機頂盒廠商集成自己的方案"國外的電視廣播網(wǎng)絡成為運營良好的產(chǎn)業(yè)已多年,有條件接收系統(tǒng)也從模擬機制發(fā)展到現(xiàn)在以MPEG-2碼流為基礎的數(shù)字機制,在此期間出現(xiàn)了許多很成功的運營網(wǎng)絡,而在它們背后則是一些在這一發(fā)展過程同樣積累了豐富經(jīng)驗的CA系統(tǒng)設備供應商,他們現(xiàn)在大部分已進入國內(nèi)或正在進入國內(nèi),并有一些實驗點,這對我國廣電網(wǎng)絡的數(shù)字化和產(chǎn)業(yè)化在客觀上起到了推動作用。CA設備是廣電系統(tǒng)作為服務提供商身份出現(xiàn)所必需的設備,是數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)建設的基礎設施,但目前市場上只有少數(shù)國內(nèi)廠商可以提供自主知識產(chǎn)權的全套系統(tǒng),而此類產(chǎn)品又是涉及國家信息安全的核心設備�？紤]到廣電網(wǎng)絡作為國家基礎設施的安全性,我們不可能大范圍使用黑箱式的國外設備,應加快具有自主知識產(chǎn)權的系統(tǒng)的研制"
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