数字电视中双模冗余加扰技术分析

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摘要：本文结合工作实践，针对目前国内数字电视前端加扰系统，独立两台控制字发生器无法同时产生相同CW（ControlWord）的问题进行研究，巧妙地将设备特性和IP网络的特性相结合，创新完成了双模冗余加扰器系统，对系统开发过程中遇到的难点以及如何解决这些难点进行了具体描述。

关键词：IP数字电视前端；双热冗余；加扰器

引言

条件接收技术为数字电视广播实行有偿服务提供了所需的技术保障。条件接收系统通过对播出的数字电视节目内容进行数字加扰，建立有效的收费体系，使已付费的用户能正常接收他所订购的电视节目和增值业务，从而保障了电视运营商的合法利益。条件接收系统由控制字发生器、控制字加密器、业务密钥SK（ServiceKey）加密器以及用户授权系统SAS（SubscriberAuthorizedSystem）等组成，主要完成用户授权控制信息（ECM）和用户授权管理信息（EMM）等相关数据的生成，并与被加扰的图像、声音和数据信号一起复用成TS流传输到接收端。控制字CW是由控制字发生器通过安全算法产生的，用于控制加扰器产生伪随机序列。由于控制字是完全随机的，因此，即使同一厂家生产的控制字发生器也无法同时产生相同的控制字。这样就限制了数字电视前端无法进行两套加扰系统互为冗余输出的保护机制。我们在广西IP数字电视前端平台建设的过程中，针对目前独立两台控制字发生器无法同时产生相同CW进行研究，巧妙地将设备特性和IP网络的特性进行结合，完成了双模冗余加扰器系统，实现了将一台设备产生的CW复制到另一台设备上并实时同步输出，可在接收端机顶盒无缝切换授权信息的系统结构，突破了数字电视广播系统中主备两路信号无法产生相同CW的技术难题。

1现有数字电视前端加扰系统的保护机制

（1）加扰系统的两路数字电视信号只有一路进行了加扰设置，另外一路是没有加扰信息的，当加扰器故障时，系统就会自动切换到另外一路未加扰的信号，实现了电视信号的不中断。该保护机制存在以下问题：①当加扰器故障时，系统切换到未加扰的数字电视信号，用户可以收看到平时不能收看到的节目和获得一些未授权的权限，这样严重影响到广电运营商的利益。②当加扰器修复后，切换回加扰的数字电视信号，这时机顶盒需要重新接收ECM和CA，响应时会出现短暂的黑屏现象。

（2）两套独立的加扰系统同时输出，在IPQAM和交换机侧进行选收，该保护机制存在以下问题：由于这种模式生成的是两套不同的CW，导致主路出现故障时，切换到备路时由于机顶盒要重新接收CW和ECM信息，会出现10~15秒的黑屏现象。

2双模冗余加扰器系统的实现

本创新项目实现了CW的实时复制，使得送入CA的CW始终保持一致，这样就保证了主备设备切换时不会出现黑屏，并克服了其他三种保护机制的各种弊端，从根本上保证了广播电视信号的播出。当系统其中一台加扰设备出现故障时，根本不会影响到另外一个的独立输出。

3双模冗余加扰器系统的创新点

该项目对加扰系统的保护和现有的数字电视前端加扰系统的保护机制相比，有以下几点创新和突破：

（1）两台加扰器实时同步输出加扰流，不会出现当其中一台故障时，加扰切换的接收端电视节目出现黑屏等中断现象，同时也克服了加扰器B待机无法响应的现象。

（2）随机多变的CW实现了实时复制，保证了广播电视传输网络中不间断地传送统一的CW和ECM信息，突破了现有的广播电视加扰的保护模式，更进一步确保了广播电视信号稳定、有效的播出。

（3）该项目实用性强，安全性高，效益显著。

（4）从可靠性方面来计算：单台加扰器故障概率为90%，主备自动切换的故障概率为80%，则①主备切换模式的故障概率为1-（1-90%）（1-90%）-（1-90%）（1-80%）90%=97.2%②单路清流模式的故障概率为90%③双独立加扰输出模式则需要手动切换，并会出现黑屏现象，不考虑其可靠性④该项目双热的加扰模式故障概率为1-（1-90%）（1-90%）=99%。从上述数据来观察，国内4种加扰模式中，双热加扰模式的可靠性优于其他任何一种加扰保护模式。该项目对加扰系统的保护方法和系统结构优于上述三种保护机制，已通过国家专利局的初审，获得专利后可以在全国广播电视行业内进行推广。

4结束语

该项目的建设为广西的数字电视播出提供了先进的平台，在国内同行内属于领先水平。对数字电视前端加扰系统的创新改造，更是突破了现有的广播电视加扰模式，更进一步确保了广播电视信号稳定、有效的播出。杜绝了安全播出设备切换的黑屏现象，降低了广播电视播出前端加扰系统出现故障时，对全区200多万用户的影响，使得用户收看的电视信号更加稳定，这是加扰系统保护机制在广播电视行业的一次突破。

参考文献：

[1]吴恩学.数字电视实用技术[M].北京:教育科学出版社,2009.CATV

作者:王斌 陆晓丹 张伟华 单位:广西广播电视信息网络股份有限公司