楊勇 徐海泉
計算機技術的快速發展加速實現了軟、硬件環境的分離，在即將全面推廣的有線數字電視領域，也出現了這種基于硬件和軟件功能實現完全分離的技術，而數字電視就是在電視信號產生后的處理、傳送、接收、記錄等過程都采用數字技術的電視，數字電視系統一般包括電視信號的數字化、數字電視信號的發送、傳輸、交換、記錄、接收等部分，其硬件部分除包括基本的射頻處理單元和輸入/輸出（I/O）接口之外，其余部分則是相當于計算機系統中CPU的高速信號處理器和內存等計算機單元。例如條件接收系統（CA）的加擾器、機頂盒（STB）的MPEG解碼等功能均由軟件來實現，而機頂盒本身也相當于奔騰Ⅱ水平的電腦。數字信號的高度壓縮復用，使模擬時代只對信號電平進行監控的方式已經遠遠不能滿足數字時代的要求，而利ku波段轉發器，可以提供一百多套標準清晰度數字電視節目，而且具有很強的國內覆蓋特性，用戶使用直徑0.45 m的接收小站即可接收直播衛星轉發的高質量數字電視節目，用戶收看時由地面的用戶管理和條件接收系統進行授權和計費控制，根據我國經濟發展和國民收入增長的速度，預計在2010年左右我國至少有1/3的家庭具備安裝衛星接收設備和支付收看費用的能力。衛星直播業務無需敷設線路，只要安裝接收小站設備就可以接收，它的普及速度可能會非常驚人，這是直播衛星最大的優勢，用戶尤其是高端用戶的流失是不可避免的。同時由于業務上的相互競爭，收益率也許難以達到壟斷經營的水平，因此我們應該正視這種競爭，兩種運營商將會長期共存，優勢互補，相互競爭，共同發展，我們的網絡公司面對這樣嚴峻的形勢絲毫不能放慢前進的腳步，數字化建設是目前和今后幾年的最為重要的工作，同時要積極樹立自己的品牌形象，依托地面網絡的優勢開展多種增值業務，深化內部管理改革，提高服務質量和技術水平，從而使自己在競爭中處于有利地位。
用計算機技術可以對數字電視系統中的前端設備、網絡設備、機頂盒等進行更方便快捷的性能管理、故障管理、配置管理、安全管理和計費管理等，下面僅以條件接收系統（CA）為例作重點介紹。
條件接收系統的體系結構把條件接收分成幾個相對獨立的模塊，每個獨立的功能模塊可由不同的廠商提供并能夠獨立更換，而不影響其他的功能模塊。典型的條件接收系統一般由對用戶授權、加密運算、CA信息產生、CA信息發布等功能模塊構成，完成對合法用戶的授權和授權管理兩項重要功能，條件接收系統的全部職能都圍繞著這兩種CA信息進行。從物理設備的分布來看，可大體劃分為以下幾個部分。
（1）安全設備。該設備保存用戶原始的認證密鑰對，并使用該密鑰對初始的用戶授權信息進行離散計算，然后交由用戶授權系統產生用戶授權信息。安全設備相當于一臺安全計算器，整個條件接收系統的安全性由此設備保證。
（2）用戶授權系統和CA信息插入。用戶授權系統根據用戶信息，產生部分用戶授權信息形成所需的信息。在條件接收內部，用戶授權信息和授權控制信息通過局域網方式和復用器連接，將CA信息插入到復用的MPEG-2系統碼流中，這是條件接收系統的核心部分。
（3）信息復用和內容加擾。在復用器中，完成對節目內容的加擾，CA信息的數據打包復接，產生加密的數據流。條件接收系統可分為3個部分：用戶管理系統、條件接收設備和復用器，分別由3個不同的系統設備提供商提供。
條件接收系統的授權管理信息發生器（EMMG）通過集線器（Hub）連接到復用器的EMMI接口上，授權控制信息發生器（ECMG）通過集線器（Hub）連接到復用器的ECMI接口上。安全設備的主要任務是產生條件接收系統需要的密鑰，通過安全的通道給相應的CA模塊提供這些密鑰。復用器中控制字發生器以隨機方式產生加擾控制字CW，按照DVB通用加擾算法的加擾器使用控制字CW對選中的節目進行加擾。當采用同密方式工作時，復用器通過DVB同密標準接口協議與條件接收系統的授權控制信息發生器（ECMG）通信，把控制字CW序列傳送給ECMG。通過條件接收系統的ECMG產生相應的ECM流，并經過復用器的ECMI接口把生成的ECM流注入到傳輸流（TS流）中。
用戶管理系統（SMS）通過條件接收系統的用戶管理系統接口（SMS-I）向CA用戶授權系統（SAS）發送授權請求，用戶授權系統（SAS）響應請求產生一個用戶授權信息EMM，EMM信息包括用戶的唯一標識號、智能卡號、用戶的授權信息、EMM版本等。用戶授權系統（SAS）生成的EMM，通過授權管理信息發生器（EMMG）按照DVB同密標準接口協議把EMM注入到復用器中，復用器把接收到的用戶授權信息EMM復用到傳輸流（TS流）中。在接收端，用戶端機頂盒（STB）中的智能卡在接收到用戶授權管理信息后，產生授權。智能卡中有了授權后，才能正確地解開授權控制信息ECM中經過加密的控制字CW。接收客戶端EMM和ECM的解密都是由智能卡內的處理軟件完成。智能卡與用戶端機頂盒（STB）之間的通信是加密的，所以機頂盒在接收到通信的數據后，要再次解密才能得到控制字CW。機頂盒把控制字CW寫入DVB通用解擾標準的解擾芯片中，就可以還原被加擾的視音頻或者數據了。采用DVB通用解擾算法是兩個條件接收系統實現同密的要求，在單個條件接收系統運行而不需要考慮同密要求的場合，可以采用條件接收系統提供自己獨特的加解擾算法。
由此可見，在有線數字電視的條件接收系統中使用計算機技術，不僅可以控制用戶的授權，為用戶提供一個安全保密的通道，使非授權者不可能竊取或篡改他人傳輸的信息，而且條件接收系統采用計算機技術還能夠控制機頂盒的使用，使其只能接收有線電視運營商從前端傳來的合法信息，起到了防止非法信息侵入有線電視網絡的作用，因此能夠更好地保障國家的信息安全。國內覆蓋特性，用戶使用直徑0.45 m的接收小站即可接收直播衛星轉發的高質量數字電視節目，用戶收看時由地面的用戶管理和條件接收系統進行授權和計費控制，根據我國經濟發展和國民收入增長的速度，預計在2010年左右我國至少有1/3的家庭具備安裝衛星接收設備和支付收看費用的能力。衛星直播業務無需敷設線路，只要安裝接收小站設備就可以接收，它的普及速度可能會非常驚人，這是直播衛星最大的優勢，用戶尤其是高端用戶的流失是不可避免的。同時由于業務上的相互競爭，收益率也許難以達到壟斷經營的水平，因此我們應該正視這種競爭，兩種運營商將會長期共存，優勢互補，相互競爭，共同發展，我們的網絡公司面對這樣嚴峻的形勢絲毫不能放慢前進的腳步，數字化建設是目前和今后幾年的最為重要的工作，同時要積極樹立自己的品牌形象，依托地面網絡的優勢開展多種增值業務，深化內部管理改革，提高服務質量和技術水平，從而使自己在競爭中處于有利地位。
