有线数字电视及加解扰技术

我国采用的标准： 卫星数字电视为DVB-S
有线数字电视为DVB-C
2021/4/8
12
DVB标准体系
• 信源编码：MPEG-2音视频 • 信道编码：QPSK、QAM、COFDM • 业务复用：MPEG-2系统 • 交互通道 • 条件接收 • 接口:网络、接收机等 • 字幕 • MHP：中间件协议、多媒体家庭平台
2021/4/8
13
数字广播系统的原理框图
视频信号
视频编 码器
卫星 QPSK TC8PSK
视频解 码器
电视接收
机
音频信号
音频编 码器
复 调制 用器 器
地面 8VSB OFDM
音频解
解调 解
码器
器
复
用
器
CATV
64QAM
数据
16VSB
数据设备
2021/4/8
14
数字电视平台的组成
• 前端系统
信号输入部分、信号处理部分、信号输出部分和 系统管理部分
参数
简单 （simple）
主要 （main）
高
演播室
2021/4/8
图像帧 I,P
色度4:2:0
图像帧 I,P,B 色度4:2:0
图像帧 I,P,B 色度4:2:2
图像帧 I,P,B 色度4:2:2
图像大小 图像帧频 比特率 图像大小 图像帧频 比特率 图像大小 图像帧频 比特率 图像大小 图像帧频 比特率
音频 信号
用
处理
音频解压缩
音频后处理
存储器
主控制器
外围设备和接口
2021/4/8
25
STB关键技术
• 嵌入式实时多任务操作系统 • 加解扰技术
• 中间件
2021/4/8
26
加解扰技术
2021/4/8
27
条件接收系统(CA)
有线宽带网络运营商为了确保业务的实现，要 建立一个安全可控的综合管理业务平台，其中最重 要的组成部分之一就是条件接收系统（Conditional Access System）。
• 加扰器使用CW对节目（或服务）进行加扰
• 终端:要对节目进行解扰，需要使用CW
• 如何将CW安全的传输下去？——ECM
2021/4/8
34
节目加密传输
音频/视频/数据 （数字）
加扰器
控制字
控制字发生器
加密
ECM
解复用
复用 传
音频/视频/数据 解扰器
输 控制字
网
ECM 智能
络
卡
Keys
STB
• CWG将CW传给CAS的ECMG，CAS的keys对CW进行加密，加上 一定的AC DATA后生成ECM注入TS流。
2021/4/8
16
前端系统—信号输出部分
——将得到的处理过的信息变成传输网络所需 的信号格式。
• 用于本地网
– QAM调制器
• 用于SDH传输网
– ASI-DS3适配器
2021/4/8
17
前端系统—系统管理部分
——完成网络设备的管理和用户信息管理和计 费等工作。 •网络设备管理
– LOADER – 设备网管系统
Advanced Television System Committee（先进电视制式委 员会）；美国
• DVB
Digital Video Broadcasting （数字视频广播）；欧洲
• ISDB
Integrated Services Digital Broadcasting （综合业务数字 广播）；日本
DVB数字前端系统工作流程图
混 合 器
19
EPG系统功能
• 方便、快捷地编辑电子节目 • 实时刷新并发送电子节目 • 机顶盒自动配置 • 显示电视节目 • 换台 • 获得最新的节目信息
2021/4/8
20
EPG系统组成框图
2021/4/8
21
软件自动更新(OTA/LOADER)
• 需求：系统大批量STB软件更新 • 更新软件认证
控制字发生器
加密 ECM
用户 管理 系统
用户授 权系统
Keys
加
EMM
密
传
控制字
输
ECM
网
络
EMM 智能卡
密钥
STB
2021/4/8
36
节目加密传输3
• SMS通过CAS的SMS-I向CAS的用户授权 系统(SAS)发生请求。
• CAS将请求处理（加密）后生成EMM注入 TS流中。
• 终端：STB接收到授权控制信息(EMM)后， 用智能卡中的密钥解得ECM。
数字机顶盒（STB）不仅是用户终端， 还是网络终端。
• 基本电视节目 • 条件接受 • 电子节目指南（EPG） • 软件在线升级（LOADER） • 数据广播 • 因特网访问 • 其它交互式业务
2021/4/8
24
STB基本结构
数字电视 信号
网络 接口 模块
视频
信号
解
视频解压缩
视频后处理
条件
复
接收
• 交互式电视
–双向数据业务
–电子商务：电视购物，电视银行
–远程投票，博彩，互动游戏
–单向视频点播（NVOD）
• 因特网电视
–因特网页浏览
–电视屏幕和计算机屏幕的差异
–有限形式的Web网页表达—Wall-Garden
–HTML灵活性和规范性的矛盾
2021/4/8
8
标清和高清与档次和等级
档次 技术规范 (profile)
数字电视的分类
按照传输方式可以分为： • 数字卫星电视：
– 应用较为广泛，特点是复盖面广，接收设备成 本低，直接到户的接收方式相当普遍。
• 数字有线电视：
– 有线电视的数字化改造，具备双向传输的可能 性，可开展交互式业务。
• 数字地面电视：
– 无线覆盖，移动接收
2021/4/8
11
数字电视标准
• ATSC
有线数字电视及加解扰技术
2021/4/8
1
有线数字电视
2021/4/8
2
什么是数字电视
• 数字电视（Digital TV）的定义
音视频信号从演播室制作到信道传输，直至 接收和处理均采用数字技术的电视系统。
数字电视系统的核心是MPEG2编解码技术 和数字调制技术，相对于模拟电视这是革命 性的变化
2021/4/8
• 终端:STB接收到ECM，只要智能卡能够解开ECM就可得到CW， STB将CW写入解扰器即可解开视音频节目或数据。
• 智能卡如何判断能否解开哪个ECM？（即那套节目可以收
看？）————EMM
2021/4/8
35
节目加密传输3
音频/视频/数据
（数字） 加扰器
复用
解复用
音频/视频/数据 解扰器
控制字
• 网络传输系统 • 用户终端系统
• 增值业务系统
– DB， NVOD，交互式业务……；
2021/4/8
15
前端系统—信号处理部分
——信号处理部分包括：加扰、复用、SI(业务信息 表)处理等，它是数字前端的核心。
• 复用
– 复用器
• SI处理
– EPG发生器 – 部分设备具有SI处理能力
• 加扰
– 条件接收系统（CA） – 传输流加扰设备：独立加扰器、同密同步器
3
什么是数字电视
• 对图象、声音等进行数字化处理 • 节目制作：内容采集编辑 • 信号处理：信源编码，MPEGII • 广播传输：信道编码，调制 • 接收显示：数字信号还原显示
2021/4/8
4
数字电视的优势
• 更高的清晰度 • 更丰富的应用
在数字电视时代，数据与音视频信号在同一个 信道内传输，可以更方便开展增值业务
▪ 只有智能卡有该加扰服务的授权时，ECM中的已 经加密的控制字才能被解密
2021/4/8
31
授权管理信息(EMM)
• DVB规定有EMM基本流 • EMM用来发送或者取消智能卡上的授权 • EMM用来发送管理信息（如密钥的管理，IRD数
据发送等等） • 在一条MPEG-2传输流中，每个CA系统有且只有
• 全新的使用体验 • 更高的带宽利用率
同样的一个模拟电视频道，利用64QAM通常可 以传输6～8路标准清晰度数字电视信号
• 更方便地开展付费电视及交互业务
2021/4/8
5
数字电视发展
• 增强型广播
数字音视频广播业务，支持下载应用，采用本地交互；
• 交互式电视
通过交互通道提供与广播业务相关或无关的交互业务；
一条EMM基本流
2021/4/8
32
节目透明传输
模拟视/音频数据 编码器
数字视/音频数据
复 传
输
网
用
络
解
复 STB
用
2021/4/8
33
节目加密传输
音频/视频/数据 （数字）
加扰器
控制字
控制字发生器
复用
解复用
传
输
网
络
音频/视频/数据 解扰器
控制字
智能卡 STB
• 控制字发生器按照DVB标准产生CW
低
350x288 30 4
等级（level）
主要
高1440
(ITU 601)
720x576
(HD,4:3)
高 (HD,16:9)
30
15
720x576 1440x1152 1920x1152
30
60
60
15
100
80
720x576 1440x1152
30
60
60
20
80
100
720x608
30
50
10
• 用户管理
– 用户管理系统（SMS）
百度文库
2021/4/8
18
数字卫星接收机
卫星信号
模拟卫星接收机
本地节目源
前端系统结构
编码器 编码器
复用器
加扰器
QAM
加扰器
QAM
EPG播出系统 股票播出系统 数据广播播出系统
NVOD视频服务器
2021/4/8
复用器
加扰器
QAM
SWICTH
网管系统
CA系统
用户管理系统
– 厂商、硬件/软件版本识别 – FLASH安全烧写 – 安全和意外处理，如网络传输干扰、断电
• 多厂家统一规划，有效频道资源
– 传输规范 – 测试认证
2021/4/8
22
网络传输系统
• 本地网络传输
– HFC网 – 双向HFC网
• 干线网络传输
– 干线SDH网路
2021/4/8
23
用户终端系统 (STB)
2021/4/8
28
条件接收系统(CA)
为什么采用加解扰技术？
• 双向网络
– 加密、认证等
• 单向网络
– 加密、加扰
2021/4/8
29
条件接收系统技术发展
根据CA系统的核心部分—加／解密系统的发展 来分，CA系统至今已经经历了三代发展过程：
• 采用模拟加解扰
– 视频倒相、水平同步重叠、垂直同步重叠、数 字随机视频行抖动等
• 采用专用的加密芯片
– 同密
• 采用安全模块独立出来的可插拔加密模块
– 多密、配置点POD等
2021/4/8
30
授权控制信息(ECM)
▪ 为了把控制字发送到IRD （STB）中，必须使用
ECM (授权控制信息 )
▪ ECM中包括加扰过程中使用的控制字
▪ 在ECM中的控制字是已经被加密过的控制字
▪ ECM的发送有严格的时间要求并且ECM要和加扰 服务同时被传输
• 因特网电视
提供因特网业务能力，并支持在因特网和广播业务间的 融合。
2021/4/8
6
增强型广播业务
• 视音频广播 • 以图形、文本为主要附加信息的增强型广播 • 电子节目指南（EPG） • 单向数据业务，新闻，体育，股票等 • 单向视频点播（NVOD）
2021/4/8
7
交互式电视和因特网电视
• 解开ECM得到CW后，将CW写入STB的解 扰芯片即可解得视音频数据了。
2021/4/8
37
谢谢
2021/4/8
38