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| 发展全数字传输有条件接收技术的策略和思考 |
文章出处： 发布时间：2006-02-08 |
| 一、 数字化是方向，有条件接收是基础 广播电视已经进入到数字化、网络化、综合信息交互化的时代。广播电视全数字传输在卫星传输通道中已经比较成熟，在有线和地面传输通道方面国外正在起步，国内尚处于酝酿阶段。从国内情况看HDTV和DTV两者都在努力工作，全数字传输技术的突破为信息高速公路搭建了直通平台。 电视数字化传输的目的单纯理解为改善图像清晰度、图像传输质量、增加节目套数容量是远不够的。在CATV中标准清晰度电视（SDTV）的质量、清晰度和现有模拟电视的质量相差不多，反而增加了反复调台的麻烦，因此老百姓不会为了"数字化"而去购买一台价格不菲的IRD或STB。 数字化传输的真正好处和意义在于能达到多媒体综合信息服务的目的，是具有集视、音、图、文、数据各种信息在内的交互功能，也就是开通走向信息高速公路的平台。在市场经济时代，开展上述服务不可能是免费的，也无法单纯靠广告来拉动效益。顺便提一下，现时的广告和服务往往是互相对立和排斥的，未来的广告应当是寓寄于服务之中才是方向。所以数字化一定要和增值服务、扩展服务以及有条件接收（Conditional Access-CA）结合在一起才有生机，才有出路，才能长盛不衰。 二、 有条件接收系统（CAS）在模拟和全数字传输中既有相同之处，也有很大差异点。 它们之间的相同点有： （1） CAS都是由两个相互独立的部分组成：即加解扰和接收控制（数据加密），其中每一部分均是一个特殊的信息过程。 （2） 都采用三重密钥传输机制；在模拟传输系统中三重密钥分别是解扰密钥Ks(Seed-种子)用于对伪随机序列发生器PRBSG起始触发产生新的PRBS序列进行加解扰。另二个是授权密钥Kw和分配（地址）密钥KD，二者用于寻址授权和保护Ks。 在数字传输系统中也是采用三重密钥来对MPEG-2码流进行加扰控制。其中控制字（Control word-CW）的作用和Ks一样也是用于对PRBSG起始触发。此外MPEG-2"系统"部分定义了两个特殊的数码流，称为ECM（授权控制信息Entitlement Control Message）和EMM（授权管理信息Entitlement Management Message），加密后的控制字信息是ECM，加密后的授权密钥信息是EMM。 （3） 都要用到伪随机二进制数序列（Pseudo Random Binary Sequence-PRBS）和加密算法（机密密钥算法和公开密钥算法）。 （4） 加扰的处理方式也有互通性： 在模拟系统中有随机极性倒相、行切割旋转、行抖动等加扰处理方式，在数字系统中也有随机数字反相、分段旋转和数据包抖动等形式。 两者不同之处有： （1） 接收控制数据的接入方式不同；模拟电视加扰时一套节目占用一个频道，接收控制数据可以插入在场逆程、行逆程中，或调制在伴音载频上，或干脆用专用频道传送，不存在复用概念。总之没有固定格式的接入标准。这就使它具有独占排它性的特点，一个网络系统中不能兼容二种不同的CA系统，造成先入为主的不公平竞争局面，也使得网络经营者难以决策启动CA系统。 数字传送是和MPEG-2标准紧密结合，所有信息包括接收控制数据（ECM，EMM）都是按MPEG-2 TS码流打包，然后和各种业务信息（多节目V、A、D）一起复用进TS中去传输，用PID（Packet Identifier-包识别符）来指明当前数据包的性质（比如是明文信息还是密文信息）作为比特流的识别工具，可以对每个TS码流分别予以不同方式的加扰，这就为排除垄断排它性创造了条件。V、A、D的混合复用毋须预先说明，信道容量可以用突发方式进行重指派，而不用对硬件作任何修改。传输信息比特流只有PID之分而无主次之分。在数字传输中，可以接入不同的CA 控制信息，但接入是有规定格式的，这从TS包结构可以看出，但控制信息的加密内容则不作规定。 （2） 为了能从多节目TS码流中滤出所需要的节目码流，数字传送时还要附加传送节目特定信息（Programme Specific Infcrmation-PSI），将它也复用到TS流中，在接收端通过利用PSI将所要接收的节目流从TS中过渡出来，PSI主要包括四种形式表： ① 节目辅助表（Programme Association Table-PAT） 它的PID总是等于0（PID=0），所以很容易找到，从PAT中可以找出某个节目的PMT的PID值（图1）。 ②节目映射表（Programme Map Table-PMT） 在PMT中可找出包含有某个节目内容的相应PID，比如视频的PID、音频的PID、标题字幕的PID等（图2）。TS流中载运的每一个节目都有一个与之相应的PMT，而且一个PMT可以包含多于一个节目的说明。 ③ 在PAT中节目号=0有特殊意义，是用来指明通向NIT的途径。 网络信息表（Network Information Table-NIT）是可选的，其内容属于私人性质。在MPEG-2规格中没有规定这个表的格式。NIT可用于提供有关传送流的物理网络信息；如信道频率、卫星转发器详细情况、调制特性、业务名称等。NIT的特点使其能应用于条件接收控制，比如要接收的节目卫星参数必须和NIT中内置的参数匹配时才能容许接收，这样就可对某些节目如（境外节目）限制接收，村村通卫星接收中就用到这个特点。 ④ 条件接收表（Conditional Access Table-CAT） CAT提供所采用加扰系统的细节以及CA管理和授权信息传送包的PID值。在MPEG-2规格中也未规定其格式。 所有PSI都必须有规则地重复传送，使新开机的接收机能及时解释传送流的性质。 图3中示出了全数字传输CAS系统密钥传送流程原理图。(见下期) 全数字传输系统中加扰、加密通常是在TS层实施，TS包长度定义为188字节，其中4字节为包夹，184字节为有效负载长度（图4）。通过PID就可将解扰密钥实时地插入TS码流中去而不需预先进行分配规定，由于PID在头部的位置是固定的，要提取某个基本码流的包很容易，只要同步建立后靠PID滤出这个包即可。各个基本码流都可以独立地进行加扰（头部信息则总是清楚不被加扰的）。 对于每一个数据包的解扰则通过利用自适应头（adaptation header）（图5）来传输当前所用直接解密密钥来达到频繁地更换密钥的目的。其中传输保密数据标志（transport private data flag-PF）可以用来向用户表明当前数据包加扰所用密钥。在对PF置位后就可以在PDB中传输解密密钥。 未完待续，在下期中，还将介绍：欧洲DVB对数字电视CAS的研究成果、广播电视系统中有条件接收技术的特殊性和对我国开展有条件接收技术发展前景的思考等三个议题。 |