高清衛視節目異地加密本地上行系統的設計和實現

王書華

摘 要：在社會經濟的不斷發展下，高清電視得到了快速發展，衛視高清節目也逐漸成為趨勢。為了向人們廣播出高質量節目，適應時代發展需求，本次主要對高清衛視節目異地加密本地上行系統進行設計，為了避免非法接收，必須及時對衛星節目進行加密，實現短時間多套節目的播出。由于信號源傳輸的環節較多，存在較多的安全隱患，必須借助異地高清頻道異地加密完成傳輸。本文重點介紹了系統的工作原理，系統構成、關鍵技術和測試運行狀況，希望可以給相關研究人員提供參考。

關鍵詞：高清衛星電視 異地加密 本地上行 系統設計

中圖分類號：TN943 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）6（a）-0000-00

1 系統主要構造和技術原理

該項高清上行系統設備采用1：1熱備份，主要選擇知名度高、穩定性好的設備進行操作。與原有上行系統相比，此種上行鏈路在信源前增加了電視信號干擾，信號源為分辨率在1920×1080，幀頻為25的視頻編碼，可以借助QPSK方式調制，單路單載波為上行傳輸方式。

2 加密系統

2.1 工作原理

完成數字電視信號加密，通常利用授權終端和接受系統實現。前端主要負責廣播電視信號干擾并生成授權信息，可以對解擾密鑰進行加密。智能卡和解擾器可以完成解密和解擾。

第一，對發生器產生的CW進行控制，生成偽隨機虛列完成加擾，輸出加擾流；第二，用戶授權系統可以生成SK對CW進行加密，生成授權控制信息ECM。第三，用戶授權系統可以借助PDK對SK進行加密，然后形成信息EMM。第四，前端可以將ECM和EMM同步混合并發送到終端。第五，終端接受到的EMM和ECM都可以送往智能卡完成解密，產生的CW可以解擾。由于智能卡完成PDK解密后可以自動保存SK，所以SK每月會變化一次，EMM在每個月變化的幾天中重復發送，之后不再發送。

2.2 異地加密地上行原理

高強頻道原始節目主要借助本地MPEG-2編碼的高清信號，使用國干網傳送到異地平臺，然后與企業信號統一打包并將其傳送到衛星。由于傳輸距離短、干擾因素多，所以此傳輸對廣播電視安全播出會產生很大影響。

2.3 異地加密本地上行原理

異地加密的加擾復用器主要作用在本地，將CAS條件接收系統置于本地系統，借助國干網完成節目信號遠程加密，可以將其理解為異地集中平臺和本地地球站使用的擾度運行都可以借助2Mbps轉線完成通道連接。首先，異地集中平臺的SCS可以生成控制字CW，將其發送給授權控制信息生成器ECMG，完成CW加密。生成的ECM可以會轉到SCS。之后SCS將CW和ECM發送加擾復用器，完成節目清流加擾成密流。SMS系統生成的授權信息，發送到授權管理信息生成器EMMGG上，產生EMM并將其送往加擾復用器。最后將ECM和EMM同步達到輸出。

3 本地上行系統

3.1 信號源系統

總控機房可以完成高清頻道播出編碼，完成編碼的TA流經適配轉換后，可以發送到地球站機房。主路1#與主路2#可以經過不同路由借助HD-SDI接口以CWDM方式傳輸到地球站機房；另外兩路可以借助光纜和數字光纖設備及數字微波傳輸到地球站機房。主備信號源的1#輸出請頻道節目信號的一路開關可以傳輸到主用加擾復用器，另一路可以給ASI切換開關3#的1號接口；2#一路給備用甲容器，另一路給ASI切換開關的3#2號接口。ASI切換開關的3#主要進行清流調度，信號傳至到備用調制器的清流信號輸入口。

3.2 中頻系統

第一，優化滾降參數。DVB-S調制系統和QPSK調制是中頻主要傳輸方式，某地高強頻道上行系統滾降系數取值為0.2，根據濾波特性理論函數可以得到占用帶寬和滾降系數的關系。經過相關分析，當α=0時，濾波為理想低通濾波器；當α=0.34時，為α=0的1倍，通頻帶越小，頻帶利用率越高，可以節約傳輸帶寬、減少了費用。第二，進行中頻調制。地球站配置的遠端復用加擾設備可以對主備信號和清流信號監控，保證了復用加擾設備的運行。地球站可以借助專業檢測對比分析復用器輸出碼流的加擾。將沒有CA卡的高清衛星接收器連接到調制器的L-Band輸出，加擾正常將無法解擾，輸出黑屏；電視畫面正常，表示加密以上或調制器切換為清流播出。為了處理自動倒換裝置故障，可以在調試器、設備前后級等利用跳線連接，必要時使用手動方式調節故障。

3.3 射頻系統

主備上變頻器互為備份，可以將中頻切換開關輸出的射頻信號及備份上的變頻器輸出信號連接起來，實現在線備份。在系統鏈路中，備份變頻器可以實現邏輯切換，系統能夠對鏈路中的主用變頻器狀態和參數進行檢測，當上變頻器或者高功放有故障，可自動切換。

3.4 天饋系統

很多衛星地球站都使用Φ7. 3m 備用天線和Φ9m 主天線。為了保證天線的EIRP值符合總局要求，配有地球站實施了機房至天線的機房方案。根據相關分析結算可知，建設和清除機房費用超過了配置天線和基礎建設費用。實際測試證明，此種方案所選取的所有參數都具有經濟高校的特點，完成主備切換時不用頻繁調整高功放參數，保證了播出穩定性。

3.5 供配電系統

高清系統主備播出鏈路都由供配高壓的10kv高壓進線，主路故障自動讓備路供電。同時而配備型號為500kw柴油發電機和140kw的柴油發電機。一旦主備兩路高壓線路出現故障，500kw發電機自動啟動，可以利用聯絡開關方式接入供電線路。

低壓尤其是UPS部分，兩套均由UPS系統組成，由兩臺60kVA UPS供電，電池組配有60個100AH的12v電池，后備時間必須維持在30分鐘以上。

4 高功放自動增益系統

嚴格按照配置高功放自動檢測控制系統進行操作，記錄在線高功放的參數狀態，可以利用手動方式提高上行功率；配置自環接受等措施，利用相關技術對異態信號進行控制，正確及時的判斷異態信號，防止功率上升。

5 集中監控系統

監錄系統可以從接入電視墻顯示，值班人員可以根據衛視節目中不同路由的信號源、調制器輸出和不同天線接受等控制實時畫面，可以直觀的查看下行接受頻譜和伴音音量柱。一旦監控環節出現終端、畫面靜止和無伴音等問題，必須及時報道給值班人員。高清信號監錄告警系統主要對鏈路中關鍵節點視音頻TS碼流中的PID碼進行實施檢測，記錄并查詢態信號。碼流和音頻是信號源的記錄方式。本轉發器接受信號頻譜并利用音頻方式記錄。

6 結語

本文主要對高清衛視節目異地加密本地上行系統的設計和實現進行分析，經過相關測試發現，高清頻道異地加密本地上行測試運行較正常符合相關要求，促進了廣播電臺的發展。在未來發展中，還需要不斷對供電選擇和IP化監控完了實施改造，實現三網結合，保證高清電視的安全播出。

參考文獻

[1] 范濤，毛繼曙，王國中.基于硬件信息的軟件加密系統在數字電視中的應用[J].電視技術.2012，36（22）：23-26.

[2] 廉剛.淺析MMDS數字電視系統中節目的傳輸和加密[J].有線電視技術.2011，18（5）：37-38.

[3] 彭克發，趙順洪.基于有線電視的加密與解密分析[J].課程教育研究（新教師教學）.2015（32）：294.