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数字电视区域控制功能模块的设计与开发

数字电视区域控制功能模块的设计与开发


刘巧燕,冯艳强,潘攀


广西广播电视信息网络有限公司

广西贵创无卡CA系统是广西广电网络公司拥有自主知识产权的CA系统。近年来,随着中国广播电视产业的快速发展,数字电视已逐步进入千家万户。截至2015年底,广西有线数字电视用户已达400万户,其中创创无卡CA系统的数字电视用户数已超过100万。用户数量的快速增加带来了诸如授权数据传输缓慢和CA系统上的高系统负载等问题。为了提高贵创CA系统授权数据的传输速度,减轻系统压力,广西广播电视网络有限公司在2014年将14个地级市和75个县分为几个区,并在每个地区分发分配。对于CA系统,每个区域的CA系统仅负责区域内所有县市的所有无卡机顶盒的EMM数据的读取,打包,生成和传输。分布式CA系统的构建有效地缓解了CA系统的压力,大大提高了系统授权数据的传输速度和用户体验的满意度。


在分布式CA系统下,基于系统负载均衡的考虑,每个区域的用户数量应大致相等,同一区域内县市的数字电视运营策略和收费标准应大致相同。 。在分布式CA系统中,由于同一区域中的CA系统是相同的,因此机顶盒可以在同一区域中自由使用。当从一个区域到另一个区域使用无卡机顶盒时,机顶盒不能正常。收到授权命令。为避免机顶盒在不同部分自由流通而导致数字电视收视丢失,机顶盒无法接收授权命令等,开发了区域控制功能模块关于Guichuang无卡CA系统。详细阐述了系统区域控制功能模块的设计,开发和验证。


1区域控制的概念

提出了分布式数字电视系统的区域控制概念。区域控制是为了防止机顶盒和智能卡在同一数字电视前端系统下的区域之间漫游,并控制机顶盒和智能卡之间的唯一性和合法性。实现区域控制的机顶盒和智能卡可以仅在一个区域内有效地接收数字电视服务。区域控制可以有效控制本地营销策略和价格策略,防止机顶盒和智能卡漫游,并最大限度地提高各级运营商的经济效益。


2 CA系统前端工作原理

EMMG根据操作员的指令在CA系统中生成EMM命令,并将命令加密并打包成EMM数据,并通过传输网络将它们发送到机顶盒。收到命令后,机顶盒完成命令指定的操作。这些命令可以包括授权,解除授权,密钥更新,指纹显示,电子钱包,电子邮件,短消息等。在EMMG工作流中,EMMG处于客户端角色,EMMG主动请求与加扰器建立连接并根据标准协议建立信道。整个CA系统的EMM数据流如图1所示。首先,通过BOSS系统向用户发送某条指令。 BOSS通过与CA的接口将指令数据发送到CA系统的数据库,然后EMMG服务负责从CA数据库连续读取指令数据并根据约定的格式指示指令。数据被加密并打包成EMM数据并传输到多路复用器。多路复用器对EMM数据进行加扰和多路复用,并将其发送到调制器。调制器将加扰的EMM数据调制成射频信号,然后通过HFC。分发网络被传送到机顶盒。


图1 CA系统数据流程图


区域控制功能用作CA系统的基本命令,区域信息广播命令由EMMG服务生成,命令通过传输网络发送到机顶盒,以便区域控制可以实现该区域的机顶盒。

EMMG根据操作员的指令在CA系统中生成EMM命令,并将命令加密并打包成EMM数据,并通过传输网络将它们发送到机顶盒。收到命令后,机顶盒完成命令指定的操作。这些命令可以包括授权,解除授权,密钥更新,指纹显示,电子钱包,电子邮件,短消息等。


在EMMG工作流中,EMMG处于客户端角色,EMMG主动请求与加扰器建立连接并根据标准协议建立信道。整个CA系统的EMM数据流如图1所示。首先,通过BOSS系统向用户发送某条指令。 BOSS通过与CA的接口将指令数据发送到CA系统的数据库,然后EMMG服务负责从CA数据库连续读取指令数据并根据约定的格式指示指令。数据被加密并打包成EMM数据并传输到多路复用器。多路复用器对EMM数据进行加扰和多路复用,并将其发送到调制器。调制器将加扰的EMM数据调制成射频信号,然后通过HFC。分发网络被传送到机顶盒。




图1 CA系统数据流程图


区域控制功能用作CA系统的基本命令,区域信息广播命令由EMMG服务生成,命令通过传输网络发送到机顶盒,以便区域控制可以实现该区域的机顶盒。


3区域控制的基本原则


广西有线数字电视HFC网络由广西14个城市和75个县有线数字电视网组成。不同城市和县HFC网络下的无卡机顶盒由CA系统中的不同区域代码识别。


创创无卡CA系统区域控制的基本原则是:当新用户在营业厅开设账户时,CA系统会向新打开的机顶盒发送用户特征信息的命令,指令包括城市(县)的区号信息。机顶盒收到指令后,将区号保存为机顶盒本身的区号。在同一城市或县内开户的无卡机顶盒都具有相同的区号,在不同城市和县开设的无卡机顶盒区号不同。


在每个分布式无卡CA系统的前端广播该区域的区域信息命令,并且该区域的机顶盒接收区域信息命令,并将其自己的区域代码与接收的区域信息命令进行比较。如果机顶盒的区号包含在发布区域信息命令中,如果机顶盒本身的区号不包括在发布区域信息命令中,机顶盒可以正常观看该程序(如果授权),然后即使授权,机顶盒也无法正常观看节目。实现区域控制的机顶盒可以将修改的区域代码命令发送到CA前端,以将其自己的区域代码修改为正确的区域代码。


实现机顶盒区域控制的流程图如图2所示。




图2机顶盒实现区域控制流程图


4区域控制功能模块的实施


区域控制功能涉及三个模块的开发:CA数据库,前端EMMG服务和终端机顶盒。区域控制功能的实现步骤如图3所示。



图3区域控制功能实现图


4.1 CA数据库


为了实现区域控制功能,需要修改CA数据库。修改数据库的细节主要包括Region_Info表的修改和添加用于读取数据库中的区域代码信息的存储过程。


CA数据库有一个名为Region_Info的表,用于记录广西各个市县对应的区号信息。 Region_Info表包括两个字段,RegionID和RegionDesc。 RegionID字段值对应于广西的县市区域。代码,RegionDesc字段值对应广西的县市。分布式CA系统以切片为单位进行管理。一个区域包括几个区域(城市)。为了便于管理,可以将字段PregionID添加到Region_Info表中。 PregionID字段的值对应于广西地区的县市。区域(城市)的区号,其值等于其所属城市的区号。


4.2 EMMG服务


EMMG服务添加一系列相关函数,用于从CA数据库中读取该区域中所有县市的区域代码数据,并根据读取的区域代码数据构建TS包。


4.2.1获取区号数据


构造GetRegionInfoList(int regioncode)函数,通过该函数调用CA数据库存储过程以读取对应于其PregionID值等于Region_Info表中的regioncode值的记录的RegionID值。 GetRegionInfoList(int regioncode)函数只有一个参数regioncode,执行函数调用时通过参数传入的参数值表示要读取的区域(城市)区域代码。


4.2.2施工区信息指令TS包


构造GenRegionData()函数,并通过该函数生成区域信息广播指令的TS包。根据TS包头标准格式生成4字节TS包头,并且TS包头提供关于传输的信息,包括同步,是否存在错误,存在或不存在加扰,以及PCR(节目参考时钟) 。 TS分组的有效载荷包含关于加密区域信息广播指令的信息,包括指令类型(Table_ID),内容长度(Content_Length),用于实现区域控制的用户组ID(Group_ID)以及命令类型(Command_Type) )。命令长度(Command_Length)和所有区域代码数据(RegionID 1,RegionID 2,...,要从CA数据库读取的区域的RegionID n),其中n是正整数,n是区域代码。数量)等等。区域信息广播指令的TS分组结构如图4所示。 TS包头和有效载荷加起来小于188字节,尾随和尾随字节用0XFF填充。



图4广播区域信息命令TS分组结构


由EMMG服务生成的188字节TS分组由多路复用加扰器进行加扰和多路复用,然后通过传输网络发送到机顶盒终端。


4.3机顶盒


机顶盒侧根据指令格式添加一系列相关函数,例如接收的区域信息广播指令的TS包,并将所有解析的区域代码数据与机顶盒本身的区域代码进行比较。


在接收到通过传输网络传输的TS分组后,机顶盒对188字节的TS分组进行解复用和解密,并根据PID,Table_ID和Command_Type字段值过滤出区域信息广播命令的TS分组。的TS包。 ParseUserRegionCodeCmd()函数根据区域信息广播指令的TS包格式解析区域控制区域的所有区域代码数据(RegionID 1,RegionID 2,...,RegionID n),如果该区域的区域代码顶部盒子本身包含在(RegionID 1),RegionID 2,...,RegionID n)中,如果机顶盒的区域代码是,则机顶盒通常可以在授权的区域内观看该节目。不包括在(RegionID 1,RegionID 2,...,RegionID n)中,错误的CW组被发送到机顶盒,以便机顶盒停止解扰,机顶盒无法观看电视节目,即使它有权在该地区。


5区域控制功能模块的测试和验证


5.1测试环境的构建

功能模块在内置的小型网络仿真环境中进行测试。测试环境的系统连接图如图5所示。



图5测试环境系统连接图

在大网络信号通过码流分析器之后,TS流由码流分析器过滤;指定频率的TS流通过调制器,调制器滤出大网络信号的ECM / EMM和PSI / SI信息。并重新生成小网络的PSI / SI信息; CA服务器生成小型网络的ECM / EMM信息,并将其发送给多路复用加扰器,以与TS流和调制器输出的PSI / SI信息一起进行多路复用。最后送到调制器调制成小网络射频信号。假设由码流分析器过滤的指定频点TS流包含CCTV1和CCTV2节目,并且为了测试验证,将打印信息添加到机顶盒的CA库版本。


5.2模块功能的验证

在测试环境中,表1中PregionID值为7的贺州地区和表1中PregionID值为8的贺州地区由CA系统划分为相同的区域。 CCTV1和CCTV2通过fr设置为非自由节目




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