數(shù)字電視中雙模冗余加擾技術(shù)分析

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摘要：本文結(jié)合工作實(shí)踐，針對目前國內(nèi)數(shù)字電視前端加擾系統(tǒng)，獨(dú)立兩臺(tái)控制字發(fā)生器無法同時(shí)產(chǎn)生相同CW（ControlWord）的問題進(jìn)行研究，巧妙地將設(shè)備特性和IP網(wǎng)絡(luò)的特性相結(jié)合，創(chuàng)新完成了雙模冗余加擾器系統(tǒng)，對系統(tǒng)開發(fā)過程中遇到的難點(diǎn)以及如何解決這些難點(diǎn)進(jìn)行了具體描述。

關(guān)鍵詞：IP數(shù)字電視前端；雙熱冗余；加擾器

引言

條件接收技術(shù)為數(shù)字電視廣播實(shí)行有償服務(wù)提供了所需的技術(shù)保障。條件接收系統(tǒng)通過對播出的數(shù)字電視節(jié)目內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字加擾，建立有效的收費(fèi)體系，使已付費(fèi)的用戶能正常接收他所訂購的電視節(jié)目和增值業(yè)務(wù)，從而保障了電視運(yùn)營商的合法利益。條件接收系統(tǒng)由控制字發(fā)生器、控制字加密器、業(yè)務(wù)密鑰SK（ServiceKey）加密器以及用戶授權(quán)系統(tǒng)SAS（SubscriberAuthorizedSystem）等組成，主要完成用戶授權(quán)控制信息（ECM）和用戶授權(quán)管理信息（EMM）等相關(guān)數(shù)據(jù)的生成，并與被加擾的圖像、聲音和數(shù)據(jù)信號(hào)一起復(fù)用成TS流傳輸?shù)浇邮斩恕？刂谱諧W是由控制字發(fā)生器通過安全算法產(chǎn)生的，用于控制加擾器產(chǎn)生偽隨機(jī)序列。由于控制字是完全隨機(jī)的，因此，即使同一廠家生產(chǎn)的控制字發(fā)生器也無法同時(shí)產(chǎn)生相同的控制字。這樣就限制了數(shù)字電視前端無法進(jìn)行兩套加擾系統(tǒng)互為冗余輸出的保護(hù)機(jī)制。我們在廣西IP數(shù)字電視前端平臺(tái)建設(shè)的過程中，針對目前獨(dú)立兩臺(tái)控制字發(fā)生器無法同時(shí)產(chǎn)生相同CW進(jìn)行研究，巧妙地將設(shè)備特性和IP網(wǎng)絡(luò)的特性進(jìn)行結(jié)合，完成了雙模冗余加擾器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了將一臺(tái)設(shè)備產(chǎn)生的CW復(fù)制到另一臺(tái)設(shè)備上并實(shí)時(shí)同步輸出，可在接收端機(jī)頂盒無縫切換授權(quán)信息的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，突破了數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中主備兩路信號(hào)無法產(chǎn)生相同CW的技術(shù)難題。

1現(xiàn)有數(shù)字電視前端加擾系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制

（1）加擾系統(tǒng)的兩路數(shù)字電視信號(hào)只有一路進(jìn)行了加擾設(shè)置，另外一路是沒有加擾信息的，當(dāng)加擾器故障時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)切換到另外一路未加擾的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了電視信號(hào)的不中斷。該保護(hù)機(jī)制存在以下問題：①當(dāng)加擾器故障時(shí)，系統(tǒng)切換到未加擾的數(shù)字電視信號(hào)，用戶可以收看到平時(shí)不能收看到的節(jié)目和獲得一些未授權(quán)的權(quán)限，這樣嚴(yán)重影響到廣電運(yùn)營商的利益。②當(dāng)加擾器修復(fù)后，切換回加擾的數(shù)字電視信號(hào)，這時(shí)機(jī)頂盒需要重新接收ECM和CA，響應(yīng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)短暫的黑屏現(xiàn)象。

（2）兩套獨(dú)立的加擾系統(tǒng)同時(shí)輸出，在IPQAM和交換機(jī)側(cè)進(jìn)行選收，該保護(hù)機(jī)制存在以下問題：由于這種模式生成的是兩套不同的CW，導(dǎo)致主路出現(xiàn)故障時(shí)，切換到備路時(shí)由于機(jī)頂盒要重新接收CW和ECM信息，會(huì)出現(xiàn)10~15秒的黑屏現(xiàn)象。

2雙模冗余加擾器系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了CW的實(shí)時(shí)復(fù)制，使得送入CA的CW始終保持一致，這樣就保證了主備設(shè)備切換時(shí)不會(huì)出現(xiàn)黑屏，并克服了其他三種保護(hù)機(jī)制的各種弊端，從根本上保證了廣播電視信號(hào)的播出。當(dāng)系統(tǒng)其中一臺(tái)加擾設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，根本不會(huì)影響到另外一個(gè)的獨(dú)立輸出。

3雙模冗余加擾器系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)

該項(xiàng)目對加擾系統(tǒng)的保護(hù)和現(xiàn)有的數(shù)字電視前端加擾系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制相比，有以下幾點(diǎn)創(chuàng)新和突破：

（1）兩臺(tái)加擾器實(shí)時(shí)同步輸出加擾流，不會(huì)出現(xiàn)當(dāng)其中一臺(tái)故障時(shí)，加擾切換的接收端電視節(jié)目出現(xiàn)黑屏等中斷現(xiàn)象，同時(shí)也克服了加擾器B待機(jī)無法響應(yīng)的現(xiàn)象。

（2）隨機(jī)多變的CW實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)復(fù)制，保證了廣播電視傳輸網(wǎng)絡(luò)中不間斷地傳送統(tǒng)一的CW和ECM信息，突破了現(xiàn)有的廣播電視加擾的保護(hù)模式，更進(jìn)一步確保了廣播電視信號(hào)穩(wěn)定、有效的播出。

（3）該項(xiàng)目實(shí)用性強(qiáng)，安全性高，效益顯著。

（4）從可靠性方面來計(jì)算：單臺(tái)加擾器故障概率為90%，主備自動(dòng)切換的故障概率為80%，則①主備切換模式的故障概率為1-（1-90%）（1-90%）-（1-90%）（1-80%）90%=97.2%②單路清流模式的故障概率為90%③雙獨(dú)立加擾輸出模式則需要手動(dòng)切換，并會(huì)出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象，不考慮其可靠性④該項(xiàng)目雙熱的加擾模式故障概率為1-（1-90%）（1-90%）=99%。從上述數(shù)據(jù)來觀察，國內(nèi)4種加擾模式中，雙熱加擾模式的可靠性優(yōu)于其他任何一種加擾保護(hù)模式。該項(xiàng)目對加擾系統(tǒng)的保護(hù)方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)于上述三種保護(hù)機(jī)制，已通過國家專利局的初審，獲得專利后可以在全國廣播電視行業(yè)內(nèi)進(jìn)行推廣。

4結(jié)束語

該項(xiàng)目的建設(shè)為廣西的數(shù)字電視播出提供了先進(jìn)的平臺(tái)，在國內(nèi)同行內(nèi)屬于領(lǐng)先水平。對數(shù)字電視前端加擾系統(tǒng)的創(chuàng)新改造，更是突破了現(xiàn)有的廣播電視加擾模式，更進(jìn)一步確保了廣播電視信號(hào)穩(wěn)定、有效的播出。杜絕了安全播出設(shè)備切換的黑屏現(xiàn)象，降低了廣播電視播出前端加擾系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，對全區(qū)200多萬用戶的影響，使得用戶收看的電視信號(hào)更加穩(wěn)定，這是加擾系統(tǒng)保護(hù)機(jī)制在廣播電視行業(yè)的一次突破。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳恩學(xué).數(shù)字電視實(shí)用技術(shù)[M].北京:教育科學(xué)出版社,2009.CATV

作者:王斌 陸曉丹 張偉華 單位:廣西廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司