數(shù)字電視中雙模冗余加擾技術分析

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摘要：本文結(jié)合工作實踐，針對目前國內(nèi)數(shù)字電視前端加擾系統(tǒng)，獨立兩臺控制字發(fā)生器無法同時產(chǎn)生相同CW（ControlWord）的問題進行研究，巧妙地將設備特性和IP網(wǎng)絡的特性相結(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)過程中遇到的難點以及如何解決這些難點進行了具體描述。

關鍵詞：IP數(shù)字電視前端；雙熱冗余；加擾器

引言

條件接收技術為數(shù)字電視廣播實行有償服務提供了所需的技術保障。條件接收系統(tǒng)通過對播出的數(shù)字電視節(jié)目內(nèi)容進行數(shù)字加擾，建立有效的收費體系，使已付費的用戶能正常接收他所訂購的電視節(jié)目和增值業(yè)務，從而保障了電視運營商的合法利益。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）等相關數(shù)據(jù)的生成，并與被加擾的圖像、聲音和數(shù)據(jù)信號一起復用成TS流傳輸?shù)浇邮斩??？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)生偽隨機序列。由于控制字是完全隨機的，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)字電視前端無法進行兩套加擾系統(tǒng)互為冗余輸出的保護機制。我們在廣西IP數(shù)字電視前端平臺建設的過程中，針對目前獨立兩臺控制字發(fā)生器無法同時產(chǎn)生相同CW進行研究，巧妙地將設備特性和IP網(wǎng)絡的特性進行結(jié)合，完成了雙模冗余加擾器系統(tǒng)，實現(xiàn)了將一臺設備產(chǎn)生的CW復制到另一臺設備上并實時同步輸出，可在接收端機頂盒無縫切換授權(quán)信息的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，突破了數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中主備兩路信號無法產(chǎn)生相同CW的技術難題。

1現(xiàn)有數(shù)字電視前端加擾系統(tǒng)的保護機制

（1）加擾系統(tǒng)的兩路數(shù)字電視信號只有一路進行了加擾設置，另外一路是沒有加擾信息的，當加擾器故障時，系統(tǒng)就會自動切換到另外一路未加擾的信號，實現(xiàn)了電視信號的不中斷。該保護機制存在以下問題：①當加擾器故障時，系統(tǒng)切換到未加擾的數(shù)字電視信號，用戶可以收看到平時不能收看到的節(jié)目和獲得一些未授權(quán)的權(quán)限，這樣嚴重影響到廣電運營商的利益。②當加擾器修復后，切換回加擾的數(shù)字電視信號，這時機頂盒需要重新接收ECM和CA，響應時會出現(xiàn)短暫的黑屏現(xiàn)象。

（2）兩套獨立的加擾系統(tǒng)同時輸出，在IPQAM和交換機側(cè)進行選收，該保護機制存在以下問題：由于這種模式生成的是兩套不同的CW，導致主路出現(xiàn)故障時，切換到備路時由于機頂盒要重新接收CW和ECM信息，會出現(xiàn)10~15秒的黑屏現(xiàn)象。

2雙模冗余加擾器系統(tǒng)的實現(xiàn)

本創(chuàng)新項目實現(xiàn)了CW的實時復制，使得送入CA的CW始終保持一致，這樣就保證了主備設備切換時不會出現(xiàn)黑屏，并克服了其他三種保護機制的各種弊端，從根本上保證了廣播電視信號的播出。當系統(tǒng)其中一臺加擾設備出現(xiàn)故障時，根本不會影響到另外一個的獨立輸出。

3雙模冗余加擾器系統(tǒng)的創(chuàng)新點

該項目對加擾系統(tǒng)的保護和現(xiàn)有的數(shù)字電視前端加擾系統(tǒng)的保護機制相比，有以下幾點創(chuàng)新和突破：

（1）兩臺加擾器實時同步輸出加擾流，不會出現(xiàn)當其中一臺故障時，加擾切換的接收端電視節(jié)目出現(xiàn)黑屏等中斷現(xiàn)象，同時也克服了加擾器B待機無法響應的現(xiàn)象。

（2）隨機多變的CW實現(xiàn)了實時復制，保證了廣播電視傳輸網(wǎng)絡中不間斷地傳送統(tǒng)一的CW和ECM信息，突破了現(xiàn)有的廣播電視加擾的保護模式，更進一步確保了廣播電視信號穩(wěn)定、有效的播出。

（3）該項目實用性強，安全性高，效益顯著。

（4）從可靠性方面來計算：單臺加擾器故障概率為90%，主備自動切換的故障概率為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雙獨立加擾輸出模式則需要手動切換，并會出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象，不考慮其可靠性④該項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模式。該項目對加擾系統(tǒng)的保護方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)于上述三種保護機制，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)進行推廣。

4結(jié)束語

該項目的建設為廣西的數(shù)字電視播出提供了先進的平臺，在國內(nèi)同行內(nèi)屬于領先水平。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，更進一步確保了廣播電視信號穩(wěn)定、有效的播出。杜絕了安全播出設備切換的黑屏現(xiàn)象，降低了廣播電視播出前端加擾系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，對全區(qū)200多萬用戶的影響，使得用戶收看的電視信號更加穩(wěn)定，這是加擾系統(tǒng)保護機制在廣播電視行業(yè)的一次突破。

參考文獻：

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

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