條件接收系統原理及其在DVB-C機頂盒中的運用

宗佳琦

摘 要：當前社會數字化水平越來越高，在民眾日常生活當中，電視屬于一種極為常見的生活電器。本文將對DVB-C機頂盒當中條件接收系統原理加以介紹，并且分析該系統在DVB-C機頂盒中的運用，以便提出條件接收系統在DVB-C機頂盒中的有效運用方式，以期為有關人員提供可靠參考。

關鍵詞：條件接收系統;工作原理;DVB-C機頂盒;系統測試

中圖分類號：TN949.197 文獻標識碼：A 文章編號：2096-5079 （2020） 12-00-02

一、引言

當前，數字電視的增值服務屬于相關技術部門的研發重點之一。其中，對于數字電視而言，條件接收系統（CAS）是其落實收費的核心系統，另外也是互聯網接入、電視購物以及電視點播等個性服務得以實現的重要部分。CAS為以DVB-C標準為基礎的有線數字電視系統，有關人員需要對此予以高度重視。

二、條件接收系統原理

條件接收系統即CAS，其屬于付費電視實現的關鍵技術，對該系統的工作機制進行了解，對其運用與后期維護加以全面掌握，往往能夠確保付費電視相關業務順利開展。

條件接收系統主要包含的組成部分為：條件接收CA、用戶管理系統SMS、用戶授權管理系統SAS、節目調度處理EIS、業務信息生成系統SIG以及節目管理PMS/SI編輯系統等。CAS主要模塊為：①管理節目的CA;②管理用戶的SMS。其中，CA包含了：①信號加擾，其會經由某隨機碼發生器生成的控制字CW（即隨機碼）對信號受到加擾器的加擾加以控制;②加密部分，要使加擾的信號在接收端成功地解擾，必須確保接收端擁有與加擾端相同的控制字對解擾器進行控制。因此，如果想把前端CW順利輸送至接收端，直接傳輸一般會被黑客所截獲，從而使條件接收系統的作用喪失，所以必須對CW的傳送實施加密處理，該加密方式屬于一類多層的加密機制，其能夠有效提升傳送CW的安全性，使授權控制信息ECM（即對CW直接進行加密的首層生成密文）可以經由復用器和加擾碼流一同被順利傳送出去。需要注意的是，ECM當中還包括節目授權控制、時間以及節目價格等重要信息，所以其屬于面向各類電視節目的重要管理信息。在加密CW時對應的密鑰即SK（工作密鑰），其一般會被稱作“月密鑰”，需要每各月進行一次更換，而每次更換SK，都需要系統對全部用戶重新授權。PDK（即節目密鑰）屬于第二層對SK的加密，其生成的密文能夠與從SMS得到的相應授權指令經由SAS所形成的信息一同組成EMM（即授權管理信息），而EMM當中還包括授權等級、智能卡號以及授權時間等關于用戶授權的重要信息，上述信息的重要作用為實現將權限授權給用戶的各項工作，所以EMM主要會面向用戶，即在此過程中的管理信息，詳細來看，便是EMM能夠對用戶觀看頻道以及觀看時間展開授權，其會經由復用器和加擾碼流被一同傳送出去。

三、條件接收系統在DVB-C機頂盒中的運用

（一）SI管理器

該功能模塊最關鍵的作用便在于對從相應信息流當中收獲的SI信息加以控制，得到對解復用器加以設置時的各項參數，對接收數據的通道進行管理。

在通常情況下，所有被加擾節目均擁有一路與自身相對應的ECM流，各ECM流間對應關系一般會在PMT表（節目映射表）當中被指定出來，而PMT表主要是對某特定節目的內部屬性加以描述的。因此，PMT表當中行必須存在CA描述子，此時的CA-PID即ECM對應PID。倘若CA描述子存在于CAT表（條件接收表），此時的CA-PID則為EMM對應PID。SI管理器在獲得EMM與ECM對應PID之后，便會把相關參數傳送至CA驅動。

（二）SC驅動

此模塊屬于機頂盒當中的獨立、完整模塊，會經由特定指令系統對信息進行交換，對IC卡狀態（包括復位、插入以及拔出等狀態）進行監控。在DVB-C機頂盒開機或者插入IC卡的時候，該模塊會使IC卡復位，并且使讀寫操作準確、順利地完成，同時確保所傳輸的信息數據不會出現誤差。除此之外，還應該在IC卡實現復位后，將CA-System-ID系統的信息數據讀取出來，隨后將其送至CA-task加以處理。接口設備與SC間通信的方式需要符合相應標準，將復位應答序列讀出，經由全局接口字符對通信參數加以設置，例如時鐘頻率以及波特率等。與此同時，經由對智能卡寄存器加以設置，使對IC卡的各項操作得以實現，例如錯誤處理寄存器、狀態寄存器、時鐘控制寄存器以及控制寄存器等。有關部門需要明確，SC驅動屬于CA系統得以順利運行的核心，因此需要對其予以高度關注。

（三）CA驅動

此驅動需要使和前端系統加擾算法相對應逆算法得以順利完成，把自SI管理器獲取的EMM以及ECM對應PID全部設置給后續的DEMUX驅動，并且由其把得到的EMM以及ECM信息數據傳送至CA系統的內核。EMM當中一般存在IC卡對應ID（即EMM適用用戶），而CA系統的內核會按照機內IC卡將SMC-ID讀取出來，隨后確定是否需要把該EMM傳送至該卡當中，進而CA系統內核會充分比較智能卡用戶的授權信息和ECM節目授權信息，若ECM信息與相應條件相符合，便可以把此信息傳送至對應智能卡，解碼電子秘鑰，對解擾序列需要用到的信息數據進行控制，CA系統內核再把控制字通過DEMUX驅動對解擾器進行設置，最終確保DVB-C機頂盒使解擾工作順利完成，以便對加擾后節目進行播放。

為了確保加密更為可靠，需要經常改變解擾用到的控制字，一般在10s當中需要發生至少一次改變。控制字發生器通常會在信號發送端生成控制字，并且將其提供給加密器以及加擾器。在通常情況下，控制字典型字長是60bit，需要每隔2s～10s進行一次改變，加擾器會按照控制字發生器所生成的控制字加擾運算從復用器MPEG所傳送的比特流。

（四）DEMUX驅動

此驅動主要是對CA系統內核對于解復用相應要求加以描述，核心任務為根據從CA驅動器輸送至CA系統內核對應濾波器的參數對接收數據的通道加以設置，同時將所接收的信息數據準確無誤地傳送至CA系統內核，讓該內核展開解釋和分析。在此過程中，最為重要的需求資源包含了：EMM與EMC各自所需的數據通道為1個，而EMM所需的濾波器超過4個。

（五）OS驅動

該驅動的主要任務為將和DVB-C機頂盒動態操作系統進行交互的各應用程序的接口提供給CA系統的內核，相關操作主要為信號燈設置、任務創建、釋放/分配內存等重要的系統操作。

四、系統測試和解決問題

（一）系統測試

（1） 測試EMM與ECM信息接收數據信息的完整性：這主要是由于只有徹底接收到完整的上述信息，才能持續播放加擾節目，取得并顯示前端所發送的IPPV、電子郵件以及OSD等信息。

（2） 測試加密節目對應解擾速度：對相同頻點當中加擾節目間轉換而言，需要確保播出節目的時延少于1s。而對于不同頻點當中加擾節目間轉換來說，應該保證播出節目的時延少于2s。

（二）解決問題

問題：在對復位信號進行設置之后，智能卡沒在規定時間中回傳數據，或者未讀取出準確的數據。

原因：①盡管數據被及時傳送，系統卻未受到;②數據完全沒有被傳送。

解決：在示波器中對I/O線中的數據進行查看，觀察到上述問題主要成因在于交換數據的時候未加延時，導致數據線當中數據較繁忙，致使沒有完全接收數據的時候便對新數據進行傳送，最終使得上層數據最終判斷沒有完成數據接收。技術人員應該將合理的延時加入到程序當中，在進行適當改進之后，系統便能夠準確、順利地接收數據信息。

五、結論

總體而言，在數字電視高速發展的新時期，增值服務的全面開發將會進一步推動廣播電視行業的全面發展。在數字化建設新時期，條件接受系統的篩選極其重要，其屬于個性化實現、網絡控制以及收費等功能得以發揮的核心基礎。因此，有關部門需要對其展開深入研究，確保CAS能夠在DVB-C機頂盒中得到有效應用。

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