条件接收系统原理及其在DVB-C机顶盒中的运用

宗佳琦

摘 要：当前社会数字化水平越来越高，在民众日常生活当中，电视属于一种极为常见的生活电器。本文将对DVB-C机顶盒当中条件接收系统原理加以介绍，并且分析该系统在DVB-C机顶盒中的运用，以便提出条件接收系统在DVB-C机顶盒中的有效运用方式，以期为有关人员提供可靠参考。

关键词：条件接收系统;工作原理;DVB-C机顶盒;系统测试

中图分类号：TN949.197 文献标识码：A 文章编号：2096-5079 （2020） 12-00-02

一、引言

当前，数字电视的增值服务属于相关技术部门的研发重点之一。其中，对于数字电视而言，条件接收系统（CAS）是其落实收费的核心系统，另外也是互联网接入、电视购物以及电视点播等个性服务得以实现的重要部分。CAS为以DVB-C标准为基础的有线数字电视系统，有关人员需要对此予以高度重视。

二、条件接收系统原理

条件接收系统即CAS，其属于付费电视实现的关键技术，对该系统的工作机制进行了解，对其运用与后期维护加以全面掌握，往往能够确保付费电视相关业务顺利开展。

条件接收系统主要包含的组成部分为：条件接收CA、用户管理系统SMS、用户授权管理系统SAS、节目调度处理EIS、业务信息生成系统SIG以及节目管理PMS/SI编辑系统等。CAS主要模块为：①管理节目的CA;②管理用户的SMS。其中，CA包含了：①信号加扰，其会经由某随机码发生器生成的控制字CW（即随机码）对信号受到加扰器的加扰加以控制;②加密部分，要使加扰的信号在接收端成功地解扰，必须确保接收端拥有与加扰端相同的控制字对解扰器进行控制。因此，如果想把前端CW顺利输送至接收端，直接传输一般会被黑客所截获，从而使条件接收系统的作用丧失，所以必须对CW的传送实施加密处理，该加密方式属于一类多层的加密机制，其能够有效提升传送CW的安全性，使授权控制信息ECM（即对CW直接进行加密的首层生成密文）可以经由复用器和加扰码流一同被顺利传送出去。需要注意的是，ECM当中还包括节目授权控制、时间以及节目价格等重要信息，所以其属于面向各类电视节目的重要管理信息。在加密CW时对应的密钥即SK（工作密钥），其一般会被称作“月密钥”，需要每各月进行一次更换，而每次更换SK，都需要系统对全部用户重新授权。PDK（即节目密钥）属于第二层对SK的加密，其生成的密文能够与从SMS得到的相应授权指令经由SAS所形成的信息一同组成EMM（即授权管理信息），而EMM当中还包括授权等级、智能卡号以及授权时间等关于用户授权的重要信息，上述信息的重要作用为实现将权限授权给用户的各项工作，所以EMM主要会面向用户，即在此过程中的管理信息，详细来看，便是EMM能够对用户观看频道以及观看时间展开授权，其会经由复用器和加扰码流被一同传送出去。

三、条件接收系统在DVB-C机顶盒中的运用

（一）SI管理器

该功能模块最关键的作用便在于对从相应信息流当中收获的SI信息加以控制，得到对解复用器加以设置时的各项参数，对接收数据的通道进行管理。

在通常情况下，所有被加扰节目均拥有一路与自身相对应的ECM流，各ECM流间对应关系一般会在PMT表（节目映射表）当中被指定出来，而PMT表主要是对某特定节目的内部属性加以描述的。因此，PMT表当中行必须存在CA描述子，此时的CA-PID即ECM对应PID。倘若CA描述子存在于CAT表（条件接收表），此时的CA-PID则为EMM对应PID。SI管理器在获得EMM与ECM对应PID之后，便会把相关参数传送至CA驱动。

（二）SC驱动

此模块属于机顶盒当中的独立、完整模块，会经由特定指令系统对信息进行交换，对IC卡状态（包括复位、插入以及拔出等状态）进行监控。在DVB-C机顶盒开机或者插入IC卡的时候，该模块会使IC卡复位，并且使读写操作准确、顺利地完成，同时确保所传输的信息数据不会出现误差。除此之外，还应该在IC卡实现复位后，将CA-System-ID系统的信息数据读取出来，随后将其送至CA-task加以处理。接口设备与SC间通信的方式需要符合相应标准，将复位应答序列读出，经由全局接口字符对通信参数加以设置，例如时钟频率以及波特率等。与此同时，经由对智能卡寄存器加以设置，使对IC卡的各项操作得以实现，例如错误处理寄存器、状态寄存器、时钟控制寄存器以及控制寄存器等。有关部门需要明确，SC驱动属于CA系统得以顺利运行的核心，因此需要对其予以高度关注。

（三）CA驱动

此驱动需要使和前端系统加扰算法相对应逆算法得以顺利完成，把自SI管理器获取的EMM以及ECM对应PID全部设置给后续的DEMUX驱动，并且由其把得到的EMM以及ECM信息数据传送至CA系统的内核。EMM当中一般存在IC卡对应ID（即EMM适用用户），而CA系统的内核会按照机内IC卡将SMC-ID读取出来，随后确定是否需要把该EMM传送至该卡当中，进而CA系统内核会充分比较智能卡用户的授权信息和ECM节目授权信息，若ECM信息与相应条件相符合，便可以把此信息传送至对应智能卡，解码电子秘钥，对解扰序列需要用到的信息数据进行控制，CA系统内核再把控制字通过DEMUX驱动对解扰器进行设置，最终确保DVB-C机顶盒使解扰工作顺利完成，以便对加扰后节目进行播放。

为了确保加密更为可靠，需要经常改变解扰用到的控制字，一般在10s当中需要发生至少一次改变。控制字发生器通常会在信号发送端生成控制字，并且将其提供给加密器以及加扰器。在通常情况下，控制字典型字长是60bit，需要每隔2s～10s进行一次改变，加扰器会按照控制字发生器所生成的控制字加扰运算从复用器MPEG所传送的比特流。

（四）DEMUX驱动

此驱动主要是对CA系统内核对于解复用相应要求加以描述，核心任务为根据从CA驱动器输送至CA系统内核对应滤波器的参数对接收数据的通道加以设置，同时将所接收的信息数据准确无误地传送至CA系统内核，让该内核展开解释和分析。在此过程中，最为重要的需求资源包含了：EMM与EMC各自所需的數据通道为1个，而EMM所需的滤波器超过4个。

（五）OS驅动

该驱动的主要任务为将和DVB-C机顶盒动态操作系统进行交互的各应用程序的接口提供给CA系统的内核，相关操作主要为信号灯设置、任务创建、释放/分配内存等重要的系统操作。

四、系统测试和解决问题

（一）系统测试

（1） 测试EMM与ECM信息接收数据信息的完整性：这主要是由于只有彻底接收到完整的上述信息，才能持续播放加扰节目，取得并显示前端所发送的IPPV、电子邮件以及OSD等信息。

（2） 测试加密节目对应解扰速度：对相同频点当中加扰节目间转换而言，需要确保播出节目的时延少于1s。而对于不同频点当中加扰节目间转换来说，应该保证播出节目的时延少于2s。

（二）解决问题

问题：在对复位信号进行设置之后，智能卡没在规定时间中回传数据，或者未读取出准确的数据。

原因：①尽管数据被及时传送，系统却未受到;②数据完全没有被传送。

解决：在示波器中对I/O线中的数据进行查看，观察到上述问题主要成因在于交换数据的时候未加延时，导致数据线当中数据较繁忙，致使没有完全接收数据的时候便对新数据进行传送，最终使得上层数据最终判断没有完成数据接收。技术人员应该将合理的延时加入到程序当中，在进行适当改进之后，系统便能够准确、顺利地接收数据信息。

五、结论

总体而言，在数字电视高速发展的新时期，增值服务的全面开发将会进一步推动广播电视行业的全面发展。在数字化建设新时期，条件接受系统的筛选极其重要，其属于个性化实现、网络控制以及收费等功能得以发挥的核心基础。因此，有关部门需要对其展开深入研究，确保CAS能够在DVB-C机顶盒中得到有效应用。

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