數字電視區域控制功能模塊的設計與開發

數字電視區域控制功能模塊的設計與開發


劉巧燕,馮艷強,潘攀


廣西廣播電視信息網絡有限公司

廣西貴創無卡CA系統是廣西廣電網絡公司擁有自主知識產權的CA系統。近年來,隨著中國廣播電視產業的快速發展,數字電視已逐步進入千家萬戶。截至2015年底,廣西有線數字電視用戶已達400萬戶,其中創創無卡CA系統的數字電視用戶數已超過100萬。用戶數量的快速增加帶來了諸如授權數據傳輸緩慢和CA系統上的高系統負載等問題。為了提高貴創CA系統授權數據的傳輸速度,減輕系統壓力,廣西廣播電視網絡有限公司在2014年將14個地級市和75個縣分為幾個區,并在每個地區分發分配。對于CA系統,每個區域的CA系統僅負責區域內所有縣市的所有無卡機頂盒的EMM數據的讀取,打包,生成和傳輸。分布式CA系統的構建有效地緩解了CA系統的壓力,大大提高了系統授權數據的傳輸速度和用戶體驗的滿意度。


在分布式CA系統下,基于系統負載均衡的考慮,每個區域的用戶數量應大致相等,同一區域內縣市的數字電視運營策略和收費標準應大致相同。 。在分布式CA系統中,由于同一區域中的CA系統是相同的,因此機頂盒可以在同一區域中自由使用。當從一個區域到另一個區域使用無卡機頂盒時,機頂盒不能正常。收到授權命令。為避免機頂盒在不同部分自由流通而導致數字電視收視丟失,機頂盒無法接收授權命令等,開發了區域控制功能模塊關于Guichuang無卡CA系統。詳細闡述了系統區域控制功能模塊的設計,開發和驗證。


1區域控制的概念

提出了分布式數字電視系統的區域控制概念。區域控制是為了防止機頂盒和智能卡在同一數字電視前端系統下的區域之間漫游,并控制機頂盒和智能卡之間的唯一性和合法性。實現區域控制的機頂盒和智能卡可以僅在一個區域內有效地接收數字電視服務。區域控制可以有效控制本地營銷策略和價格策略,防止機頂盒和智能卡漫游,并最大限度地提高各級運營商的經濟效益。


2 CA系統前端工作原理

EMMG根據操作員的指令在CA系統中生成EMM命令,并將命令加密并打包成EMM數據,并通過傳輸網絡將它們發送到機頂盒。收到命令后,機頂盒完成命令指定的操作。這些命令可以包括授權,解除授權,密鑰更新,指紋顯示,電子錢包,電子郵件,短消息等。在EMMG工作流中,EMMG處于客戶端角色,EMMG主動請求與加擾器建立連接并根據標準協議建立信道。整個CA系統的EMM數據流如圖1所示。首先,通過BOSS系統向用戶發送某條指令。 BOSS通過與CA的接口將指令數據發送到CA系統的數據庫,然后EMMG服務負責從CA數據庫連續讀取指令數據并根據約定的格式指示指令。數據被加密并打包成EMM數據并傳輸到多路復用器。多路復用器對EMM數據進行加擾和多路復用,并將其發送到調制器。調制器將加擾的EMM數據調制成射頻信號,然后通過HFC。分發網絡被傳送到機頂盒。


圖1 CA系統數據流程圖


區域控制功能用作CA系統的基本命令,區域信息廣播命令由EMMG服務生成,命令通過傳輸網絡發送到機頂盒,以便區域控制可以實現該區域的機頂盒。

EMMG根據操作員的指令在CA系統中生成EMM命令,并將命令加密并打包成EMM數據,并通過傳輸網絡將它們發送到機頂盒。收到命令后,機頂盒完成命令指定的操作。這些命令可以包括授權,解除授權,密鑰更新,指紋顯示,電子錢包,電子郵件,短消息等。


在EMMG工作流中,EMMG處于客戶端角色,EMMG主動請求與加擾器建立連接并根據標準協議建立信道。整個CA系統的EMM數據流如圖1所示。首先,通過BOSS系統向用戶發送某條指令。 BOSS通過與CA的接口將指令數據發送到CA系統的數據庫,然后EMMG服務負責從CA數據庫連續讀取指令數據并根據約定的格式指示指令。數據被加密并打包成EMM數據并傳輸到多路復用器。多路復用器對EMM數據進行加擾和多路復用,并將其發送到調制器。調制器將加擾的EMM數據調制成射頻信號,然后通過HFC。分發網絡被傳送到機頂盒。




圖1 CA系統數據流程圖


區域控制功能用作CA系統的基本命令,區域信息廣播命令由EMMG服務生成,命令通過傳輸網絡發送到機頂盒,以便區域控制可以實現該區域的機頂盒。


3區域控制的基本原則


廣西有線數字電視HFC網絡由廣西14個城市和75個縣有線數字電視網組成。不同城市和縣HFC網絡下的無卡機頂盒由CA系統中的不同區域代碼識別。


創創無卡CA系統區域控制的基本原則是:當新用戶在營業廳開設賬戶時,CA系統會向新打開的機頂盒發送用戶特征信息的命令,指令包括城市(縣)的區號信息。機頂盒收到指令后,將區號保存為機頂盒本身的區號。在同一城市或縣內開戶的無卡機頂盒都具有相同的區號,在不同城市和縣開設的無卡機頂盒區號不同。


在每個分布式無卡CA系統的前端廣播該區域的區域信息命令,并且該區域的機頂盒接收區域信息命令,并將其自己的區域代碼與接收的區域信息命令進行比較。如果機頂盒的區號包含在發布區域信息命令中,如果機頂盒本身的區號不包括在發布區域信息命令中,機頂盒可以正常觀看該程序(如果授權),然后即使授權,機頂盒也無法正常觀看節目。實現區域控制的機頂盒可以將修改的區域代碼命令發送到CA前端,以將其自己的區域代碼修改為正確的區域代碼。


實現機頂盒區域控制的流程圖如圖2所示。




圖2機頂盒實現區域控制流程圖


4區域控制功能模塊的實施


區域控制功能涉及三個模塊的開發:CA數據庫,前端EMMG服務和終端機頂盒。區域控制功能的實現步驟如圖3所示。



圖3區域控制功能實現圖


4.1 CA數據庫


為了實現區域控制功能,需要修改CA數據庫。修改數據庫的細節主要包括Region_Info表的修改和添加用于讀取數據庫中的區域代碼信息的存儲過程。


CA數據庫有一個名為Region_Info的表,用于記錄廣西各個市縣對應的區號信息。 Region_Info表包括兩個字段,RegionID和RegionDesc。 RegionID字段值對應于廣西的縣市區域。代碼,RegionDesc字段值對應廣西的縣市。分布式CA系統以切片為單位進行管理。一個區域包括幾個區域(城市)。為了便于管理,可以將字段PregionID添加到Region_Info表中。 PregionID字段的值對應于廣西地區的縣市。區域(城市)的區號,其值等于其所屬城市的區號。


4.2 EMMG服務


EMMG服務添加一系列相關函數,用于從CA數據庫中讀取該區域中所有縣市的區域代碼數據,并根據讀取的區域代碼數據構建TS包。


4.2.1獲取區號數據


構造GetRegionInfoList(int regioncode)函數,通過該函數調用CA數據庫存儲過程以讀取對應于其PregionID值等于Region_Info表中的regioncode值的記錄的RegionID值。 GetRegionInfoList(int regioncode)函數只有一個參數regioncode,執行函數調用時通過參數傳入的參數值表示要讀取的區域(城市)區域代碼。


4.2.2施工區信息指令TS包


構造GenRegionData()函數,并通過該函數生成區域信息廣播指令的TS包。根據TS包頭標準格式生成4字節TS包頭,并且TS包頭提供關于傳輸的信息,包括同步,是否存在錯誤,存在或不存在加擾,以及PCR(節目參考時鐘) 。 TS分組的有效載荷包含關于加密區域信息廣播指令的信息,包括指令類型(Table_ID),內容長度(Content_Length),用于實現區域控制的用戶組ID(Group_ID)以及命令類型(Command_Type) )。命令長度(Command_Length)和所有區域代碼數據(RegionID 1,RegionID 2,...,要從CA數據庫讀取的區域的RegionID n),其中n是正整數,n是區域代碼。數量)等等。區域信息廣播指令的TS分組結構如圖4所示。 TS包頭和有效載荷加起來小于188字節,尾隨和尾隨字節用0XFF填充。



圖4廣播區域信息命令TS分組結構


由EMMG服務生成的188字節TS分組由多路復用加擾器進行加擾和多路復用,然后通過傳輸網絡發送到機頂盒終端。


4.3機頂盒


機頂盒側根據指令格式添加一系列相關函數,例如接收的區域信息廣播指令的TS包,并將所有解析的區域代碼數據與機頂盒本身的區域代碼進行比較。


在接收到通過傳輸網絡傳輸的TS分組后,機頂盒對188字節的TS分組進行解復用和解密,并根據PID,Table_ID和Command_Type字段值過濾出區域信息廣播命令的TS分組。的TS包。 ParseUserRegionCodeCmd()函數根據區域信息廣播指令的TS包格式解析區域控制區域的所有區域代碼數據(RegionID 1,RegionID 2,...,RegionID n),如果該區域的區域代碼頂部盒子本身包含在(RegionID 1),RegionID 2,...,RegionID n)中,如果機頂盒的區域代碼是,則機頂盒通??梢栽谑跈嗟膮^域內觀看該節目。不包括在(RegionID 1,RegionID 2,...,RegionID n)中,錯誤的CW組被發送到機頂盒,以便機頂盒停止解擾,機頂盒無法觀看電視節目,即使它有權在該地區。


5區域控制功能模塊的測試和驗證


5.1測試環境的構建

功能模塊在內置的小型網絡仿真環境中進行測試。測試環境的系統連接圖如圖5所示。



圖5測試環境系統連接圖

在大網絡信號通過碼流分析器之后,TS流由碼流分析器過濾;指定頻率的TS流通過調制器,調制器濾出大網絡信號的ECM / EMM和PSI / SI信息。并重新生成小網絡的PSI / SI信息; CA服務器生成小型網絡的ECM / EMM信息,并將其發送給多路復用加擾器,以與TS流和調制器輸出的PSI / SI信息一起進行多路復用。最后送到調制器調制成小網絡射頻信號。假設由碼流分析器過濾的指定頻點TS流包含CCTV1和CCTV2節目,并且為了測試驗證,將打印信息添加到機頂盒的CA庫版本。


5.2模塊功能的驗證

在測試環境中,表1中PregionID值為7的賀州地區和表1中PregionID值為8的賀州地區由CA系統劃分為相同的區域。 CCTV1和CCTV2通過fr設置為非自由節目




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