數(shù)字電視節(jié)目傳輸

數(shù)字電視節(jié)目傳輸技術(shù)

中國傳媒大學(xué)

金立標(biāo)博士1一、基礎(chǔ)知識1、何為數(shù)字電視？節(jié)目數(shù)字化傳輸數(shù)字化接收數(shù)字化2、數(shù)字電視與模擬電視的區(qū)別？節(jié)目源：音視頻、傳輸流TS傳輸方式：調(diào)制解調(diào)波形：正弦波、余弦波、脈沖頻帶利用率節(jié)目加擾2一、基礎(chǔ)知識3、數(shù)字電視的分類傳輸分類：衛(wèi)星、有線、地面清晰度分類：普通清晰度、標(biāo)清、高清普通清晰度：1~2Mbps，300線標(biāo)清：3~8Mbps，350~600線高清：18~20Mbps，800~1000線3一、基礎(chǔ)知識4、數(shù)字電視的優(yōu)點圖像傳輸質(zhì)量較高易于實現(xiàn)信號存儲頻譜資源利用率高可提供多媒體業(yè)務(wù)可以高速數(shù)據(jù)傳輸可以實現(xiàn)條件接收4一、基礎(chǔ)知識5、數(shù)字電視系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換信源編碼信道編碼數(shù)模轉(zhuǎn)換信源解碼信道解碼信道模擬電視信號輸入模擬電視信號輸出5一、基礎(chǔ)知識6、數(shù)字電視信號的產(chǎn)生抽樣量化編碼模擬信號數(shù)字信號6一、基礎(chǔ)知識7、數(shù)字電視信號的壓縮壓縮的必要性：傳輸角度存儲角度壓縮的可能性：冗余相關(guān)壓縮的標(biāo)準(zhǔn)MPEG-1MPEG-2MPEG-4/7,H.2647一、基礎(chǔ)知識8、數(shù)字電視的調(diào)制方式QPSK：衛(wèi)星QAM：有線OFDM：地面8一、基礎(chǔ)知識9、數(shù)字電視的傳輸標(biāo)準(zhǔn)有線：DVB-C衛(wèi)星：DVB-S地面：DVB-T、DMB-T、ADTB-T9一、基礎(chǔ)知識10、常用指標(biāo)比特率：是指二進制數(shù)碼流的信息傳輸速率，單位是：bit/s簡寫b/s或bps，它表示每秒傳輸多少個二進制元素（每一個二進制的元素稱為比特）。波特率：也就是符號率，是針對模擬數(shù)據(jù)信號傳輸過程中，調(diào)制解調(diào)器輸出的調(diào)制信號每秒鐘載波調(diào)制狀態(tài)改變的數(shù)值，單位是s/s，稱為波特(baud)率。誤碼率：每秒中傳輸信息中錯誤的比特數(shù)。10CA系統(tǒng)NMS系統(tǒng)SMS系統(tǒng)TS流衛(wèi)星接收機衛(wèi)星接收機衛(wèi)星接收機復(fù)用器加擾器QAM調(diào)制器IP數(shù)據(jù)視頻服務(wù)器EPG系統(tǒng)復(fù)用器加擾器QAM調(diào)制器自辦節(jié)目自辦節(jié)目模擬節(jié)目復(fù)用器加擾器QAM調(diào)制器編碼器編碼器編碼器混合器數(shù)字電視系統(tǒng)11第一章數(shù)字電視編碼復(fù)用技術(shù)121、TS流的結(jié)構(gòu)1.1、TS流的形成視頻編碼器音頻編碼器打包器打包器PS復(fù)用TS碼流PS碼流PESES視頻音頻數(shù)據(jù)編碼器數(shù)據(jù)TS復(fù)用131、TS流的結(jié)構(gòu)1.1、TS流的形成PS碼流：包的長度可變抗誤碼能力低適用于相對誤碼低的環(huán)境，如存儲、制作DVD等TS碼流包的長度固定，188字節(jié)抗誤碼能力較高可用于相對較差的信道環(huán)境，如傳輸?shù)?41、TS流的結(jié)構(gòu)1.2、TS包的結(jié)構(gòu)TS碼流由TS包組成，TS包的長度固定，為188字節(jié)每個TS包由包頭和凈荷組成188字節(jié)包頭凈荷包頭凈荷…包頭凈荷適應(yīng)字段81113包同步誤碼指示開始指示傳送優(yōu)先級PID加擾控制適應(yīng)字段控制連續(xù)性計數(shù)器1224可變長151、TS流的結(jié)構(gòu)1.3、TS包的包頭同步字節(jié)：0X47傳輸錯誤指示符：“1”表示相關(guān)傳輸流分組中至少有一個不可糾正的錯誤；置“1”后除非錯誤被糾正，否則不會恢復(fù)為“0”。161、TS流的結(jié)構(gòu)1.3、TS包的包頭凈荷單元起始指示符：1比特標(biāo)志位，用來指示傳送流分組帶有PES分組或PSI數(shù)據(jù)時的情況。當(dāng)傳送流分組的有效負(fù)載帶有PES分組數(shù)據(jù)的時候，該位具有以下特性：‘1’表明傳送流的凈荷將以PES分組的第一個字節(jié)開始；‘0’表明在傳送流的開始不是PES分組。當(dāng)傳送流分組的有效負(fù)載是PSI數(shù)據(jù)時，該位具有以下特性：如果傳送流分組帶有一個PSI部分的第一個字節(jié)，給位置為‘1’，表明傳送流分組的第一個字節(jié)帶有POINTER_FIELD(指針域)；如果傳送流分組不帶有PSI部分的第一個字節(jié)，該位置為‘0’。

171、TS流的結(jié)構(gòu)1.3、TS包的包頭傳送優(yōu)先級（transport_priority）：1比特指示器。當(dāng)被置為‘1’時表明相關(guān)的分組比其他具有相同PID但此位沒有置‘1’的分組有更高的優(yōu)先級。包識別符（PID）：13比特字段。指示在傳送包凈荷內(nèi)攜帶的數(shù)據(jù)類型，屬于同一基本碼流或打包的基本碼流的傳送包具有相同的PID；PID值不是隨意提供的，它由用戶指定。PID值0x0000為節(jié)目關(guān)聯(lián)表保留，0x0001為條件訪問表保留，0x0002－0x000F保留，0x1FFF屬于空包。181、TS流的結(jié)構(gòu)1.3、TS包的包頭傳送加擾控制：2比特字段，用來指示傳送包的凈荷是否已經(jīng)加擾；傳送流的包頭和調(diào)整字段不應(yīng)該被加擾。當(dāng)這兩個比特為00時，表示沒有加擾。

調(diào)整字段控制：2比特字段。用于指示傳送包的包頭后是否跟有調(diào)整字段或者凈荷?！?0’保留；‘01’表示沒有調(diào)整字段，僅含有凈荷；‘10’表示僅含有調(diào)整字段，沒有凈荷；‘11’表示調(diào)整字段后面是凈荷。

連續(xù)記數(shù)器：4比特字段。它隨著每一個具有相同PID的傳送包而增加，當(dāng)達到0xf后又回復(fù)到0。當(dāng)傳送包的調(diào)整控制字段為00或者10，連續(xù)記數(shù)器就不應(yīng)該增加。根據(jù)記數(shù)器的值，我們可以確定接收端是否有傳送包丟失或者重復(fù)發(fā)送。

191、TS流的結(jié)構(gòu)1.4、TS包的凈荷主要是分段的基本流的數(shù)據(jù)。凈荷內(nèi)可以攜帶PSI數(shù)據(jù)，如果凈荷內(nèi)PSI信息不夠長，PSI數(shù)據(jù)后面就用填充字節(jié)填充。

202、節(jié)目特定信息（PSI）在MPEG-2系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中定義了節(jié)目特定信息ProgramSpecificInformation（PSI）,它包括所有使解碼器能進行節(jié)目的多路解調(diào)的規(guī)格化數(shù)據(jù)和私用數(shù)據(jù)。節(jié)目由一些原始流組成，每個原始流都有一個PID標(biāo)注程序、原始流或者其中部分都有可能被條件訪問。不過，節(jié)目特定信息不能夠被加密，否則會影響解碼器的正常工作。

212、節(jié)目特定信息（PSI）PSI提供了解碼器解復(fù)用和解碼的信息，它使用了四個表來定義碼流的結(jié)構(gòu)：節(jié)目關(guān)聯(lián)表（PAT）節(jié)目映射表（PMT）條件訪問表（CAT）網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT）

222、節(jié)目特定信息（PSI）2.1、節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT節(jié)目關(guān)聯(lián)表的PID是0x0000；主要作用是針對復(fù)用的每一路傳送流，提供傳送流中包含的那些節(jié)目、節(jié)目的編號；提供對應(yīng)節(jié)目的的節(jié)目映射表（PMT）的位置，即提供PMT表的TS包的包標(biāo)識符（PID）的值；同時還提供網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT）的位置，即NIT表的TS包的包標(biāo)識符（PID）的值。節(jié)目關(guān)聯(lián)表是PSI信息的根，解復(fù)用器工作查找信息時總是從節(jié)目關(guān)聯(lián)表開始，然后尋找相對應(yīng)的節(jié)目號和PMT表。

232、節(jié)目特定信息（PSI）2.2、節(jié)目映射表節(jié)目映射表提供了節(jié)目號與組成它們的基本流之間的映射；節(jié)目映射表主要內(nèi)容是該節(jié)目的PCR_PID、各基本流的PID和用描述符形式出現(xiàn)的附加信息；指出某一套節(jié)目由哪些節(jié)目流構(gòu)成，以及這些流的類型（視頻、音頻、數(shù)據(jù)）及位置，即對應(yīng)的TS包的PID值。PMT所在的TS包都有自己獨特的PID。碼流類型PID1視頻542音頻483音頻494數(shù)據(jù)505PCR90242、節(jié)目特定信息（PSI）2.3、條件接收表CAT給出有關(guān)條件接收系統(tǒng)的信息，指定授權(quán)管理信息（EMM）所在的TS包的PID值及其它相關(guān)參數(shù)。CAT所在的TS包的PID=1。2.4、網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT）提供與多組傳送流、物理網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)的信息，如調(diào)諧頻率、編碼方式、調(diào)制方式等參數(shù)。PID由PAT指定。252、節(jié)目特定信息（PSI）節(jié)目類型PID值MPEG_2視頻碼流0xFF（255）MPEG_2音頻碼流0x100（256）MPEG_2音頻碼流0x101（257）私人數(shù)據(jù)0x102（258）Programnumber(節(jié)目號)PMT_PID（節(jié)目映射表的PID號）00x10（指示NIT表的PID號）20x64（指示節(jié)目2的PMT的PID）263、TS流的復(fù)用解復(fù)用在傳輸流中，同時包含多個節(jié)目，在解碼重放時，還必須能從多個節(jié)目中選出希望收看的一個或幾個節(jié)目。也就是，不但要能夠識別出節(jié)目所存在的特定碼流的傳輸包的PID，還要知道這個碼流的參量信息和相關(guān)信息。所以傳輸流里還必須包含節(jié)目特定信息（PSI），供復(fù)用和解復(fù)用時使用。

273、TS流的復(fù)用解復(fù)用3.1、TS流的復(fù)用單路節(jié)目流復(fù)用283、TS流的復(fù)用解復(fù)用3.1、TS流的復(fù)用系統(tǒng)級復(fù)用293、TS流的復(fù)用解復(fù)用3.1、TS流的復(fù)用 在系統(tǒng)級復(fù)用中，不同的節(jié)目流中可能有相同的PID，然而在傳送流中不同的基本比特流的PID號必須是不一樣的，所以在系統(tǒng)級復(fù)用中要解決PID沖突的問題，也就是在系統(tǒng)復(fù)用之前應(yīng)對沖突的PID號進行修改。這些修改必須同時記錄在節(jié)目關(guān)聯(lián)表和節(jié)目映射表中。此外，比特流的結(jié)構(gòu)是可以分級的，如果有更寬的的帶寬可以使用，就可以對多路系統(tǒng)級比特流進行復(fù)用，只需要從每路系統(tǒng)級比特流中提取出節(jié)目關(guān)聯(lián)表，并重新建立關(guān)聯(lián)表，然后將節(jié)目關(guān)聯(lián)表放入PID＝0的傳送包內(nèi)。

303、TS流的復(fù)用解復(fù)用3.2、TS流的解復(fù)用傳送流的解復(fù)用主要是根據(jù)PSI來進行，主要功能是對傳送包進行過濾。首先要根據(jù)自己所想要的節(jié)目號，找到節(jié)目關(guān)聯(lián)表所在的傳送包，也就是找到PID＝0的傳送包，然后恢復(fù)節(jié)目關(guān)聯(lián)表的內(nèi)容，找到PMT_PID，即找到節(jié)目映射表所在的傳送包的PID；最后根據(jù)該PID號恢復(fù)節(jié)目映射表的內(nèi)容，從節(jié)目映射表中找到這個節(jié)目的各個基本比特流的PID號、PCR_PID、以及基本流的其他信息，根據(jù)所得的基本流的PID號，從傳送流內(nèi)提取屬于各基本流的傳送包，對包內(nèi)的數(shù)據(jù)進行分析，然后進行拼接發(fā)送出去。

313、TS流的復(fù)用解復(fù)用3.2、TS流的解復(fù)用324、應(yīng)用4.1、MPEG-2編碼器（1）編碼速率MPEG-2編碼器可由用戶選擇，把一個頻道的電視信號壓縮成2MB/S、3MB/S、4MB/S、5MB/S、6MB/S和8MB/S等的數(shù)字信號。實際觀測表明，壓縮為6MB/S和8MB/S的圖象與沒有壓縮的圖象基本沒有區(qū)別，但在壓縮為4MB/S的快速體育運動圖象上，則能看到圖象的缺陷。335、應(yīng)用4.1、MPEG-2編碼器（2）編碼器的使用一套節(jié)目對應(yīng)一路MPEG-2編碼器；輸入音視頻信號，輸出TS流；ASI接口；SDH來的是TS流，無需MPEG-2編碼器；SDH是DS-3或E3接口，需適配器轉(zhuǎn)換為ASI接口；增加MPEG-2編碼器，還是增加數(shù)字衛(wèi)星接收機？如果衛(wèi)星上的節(jié)目下來就是模擬的，那只能采用編碼器。345、應(yīng)用4.2、復(fù)用器（1）復(fù)用器的選擇復(fù)用多少套節(jié)目合適復(fù)用器的碼率容量QAM調(diào)制器的調(diào)制方式節(jié)目質(zhì)量的要求355、應(yīng)用4.2、復(fù)用器（2）復(fù)用器的設(shè)置確定復(fù)用幾套節(jié)目：根據(jù)衛(wèi)星接收機和編碼器的輸出速率，復(fù)用器的輸入輸出速率，以及QAM調(diào)制器的調(diào)制方式和符號率來確定。設(shè)置復(fù)用器的TS流輸出總碼率；設(shè)置復(fù)用器的輸出方式（ASI接口、SPI接口、DS3等）；設(shè)置復(fù)用器的輸出TS流的傳輸包的長度（188或204）；

36第二章數(shù)字電視調(diào)制技術(shù)371、概述1.1、為什么進行調(diào)制？基帶傳輸通帶傳輸：載波遠(yuǎn)距離傳輸天線尺寸381、概述1.2、調(diào)制方式的選擇

DVB-S（衛(wèi)星）中，采用的是QPSK調(diào)制解調(diào)方式；DVB-C（有線）中，采用的是QAM調(diào)制解調(diào)方式；DVB-T（地面）中，采用的是OFDM多載波調(diào)制，每個載波再采用QPSK或者QAM調(diào)制。

392、QPSK調(diào)制技術(shù)2.1、調(diào)制框圖402、QPSK調(diào)制技術(shù)2.1、調(diào)制框圖412、QPSK調(diào)制技術(shù)2.2、星座圖422、QPSK調(diào)制技術(shù)2.3、QPSK技術(shù)特點四進制，兩個電平；每個符號（星座點）兩個比特；2.4、QPSK調(diào)制過程a路比特序列的0、1以＋1、－1表示，－－－I(t)；

b路比特序列0、1也以＋1、－1表示，－－－Q(t)；I(t)對載波sinωct進行平衡調(diào)制，得到±sinωctQ(t)對載波cosωct進行平衡調(diào)制，得到±cosωct

將±sinωct與±cosωct信號相加，形成QPSK信號

432、QPSK調(diào)制技術(shù)2.5、QPSK的應(yīng)用－－－衛(wèi)星接收機上星的節(jié)目采用QPSK調(diào)制解調(diào)方式，采用的基本碼率4.42MBPS，以及RS(204，188)、3/4卷積碼；其中4.42為符號率，也就是碼率；由于采用QPSK，所以一個符號需要用2個比特來表示；RS編碼為（204，188），表示有效數(shù)據(jù)為188個字節(jié)，有（204－188＝16）個字節(jié)用于冗余糾錯。卷積碼的效率為3/4。由此可以算出節(jié)目的傳輸速率：4.42×2×3/4×188/204=6.11Mbps443、QAM調(diào)制技術(shù)3.1、QAM調(diào)制概念正交調(diào)幅（QAM）是幅度調(diào)制和相位調(diào)制的結(jié)合，既調(diào)幅又調(diào)相。QAM是將數(shù)字比特序列分成兩個序列，然后將調(diào)制符號調(diào)制到一對正交載波上，是二維調(diào)制技術(shù)。分類：16QAM、64QAM、256QAM453、QAM調(diào)制技術(shù)3.2、QAM調(diào)制過程以16QAM為例：輸入的串行數(shù)據(jù)流經(jīng)過串/并變換器分成兩路，雙比特流b1b2和b3b4；把四種數(shù)據(jù)組合（00、01、11、10）變換成四種模擬信號電平（＋3、＋1、－1、－3）；上、下支路的模擬輸出分別調(diào)制載波信號sinωctc和cosωct，然后通過加法器使兩個已調(diào)波相加，得到合成的調(diào)相波信號16QAM輸出。

463、QAM調(diào)制技術(shù)3.3、QAM調(diào)制框圖473、QAM調(diào)制技術(shù)3.4、星座圖483、QAM調(diào)制技術(shù)3.5、QAM技術(shù)特點M進制，k個電平（M＝k×k）：16QAM，4個電平;64QAM，8個電平；256QAM，16個電平；一個符號所含n比特（M=2n）：16QAM，4個比特；64QAM，6個比特；256QAM，8個比特；493、QAM調(diào)制技術(shù)3.6、QAM的應(yīng)用－－有線數(shù)字電視64QAM調(diào)制的數(shù)據(jù)速率：符號率：6.875Mbps比特率：6.875×6=41.25去掉冗余：41.25×（188/204）＝38Mbps可以傳輸?shù)碾娨暪?jié)目：一套衛(wèi)星電視節(jié)目：6.11Mbps總共可傳輸：38/6.11=6.2，即可以傳6套。503、QAM調(diào)制技術(shù)3.7、QAM與QPSK的比較數(shù)據(jù)傳輸速率抗干擾能力－－－星座點距應(yīng)用環(huán)境514、OFDM技術(shù)4.1、OFDM基本概念正交頻分復(fù)用；多載波調(diào)制：各個子載波之間正交；每個OFDM符號是多個經(jīng)過調(diào)制的子載波之和，每個子載波的調(diào)制方式可以選擇相移鍵控PSK或者正交幅度調(diào)制QAM；524、OFDM技術(shù)4.2、OFDM原理框圖534、OFDM技術(shù)4.3、OFDM頻譜544、OFDM技術(shù)4.5、OFDM實現(xiàn)方法由于多載波調(diào)制需要N個頻率的振蕩器實際很難實現(xiàn),因此OFDM調(diào)制和解調(diào)是利用離散傅立葉變換的正反變換來實現(xiàn)。554、OFDM技術(shù)4.6、OFDM技術(shù)優(yōu)勢抵抗多徑效應(yīng)－－保護間隔克服頻率選擇性衰落－－多載波自適應(yīng)技術(shù)4.7、OFDM的應(yīng)用地面數(shù)字電視移動多媒體廣播DMB/DAB56地面數(shù)字電視57第三章數(shù)字電視加解擾技術(shù)58一、基本定義1.1、加密/解密系統(tǒng)在條件接收系統(tǒng)中存在兩種類型的加密，用途如下：對授權(quán)管理信息EMM進行加密處理，然后以單獨授權(quán)或分組授權(quán)的方式發(fā)送到用戶接收終端的相應(yīng)處理裝置；

對授權(quán)控制信息ECM進行加密處理，其中ECM信息中包含了對業(yè)務(wù)的訪問準(zhǔn)則信息以及用于解擾的信息。

解密操作在接收機端進行。通常為了安全性，解密操作和接收機分離，在一個可分離的模塊中進行，如智能卡，以利于增強系統(tǒng)的保密性。

59一、基本定義1.2、加擾/解擾系統(tǒng)加擾是為了保證傳輸安全而對業(yè)務(wù)碼流進行特殊處理。通常在廣播前端的條件接收系統(tǒng)控制下改變或控制被傳送業(yè)務(wù)碼流的某些特性，使得未經(jīng)授權(quán)的接收者不能得到正確的業(yè)務(wù)碼流。

解擾是加擾的逆過程，在用戶接收端的解擾器中完成。

60一、基本定義1.3、授權(quán)管理信息EMM授權(quán)管理信息（EMM）：一種專有的條件接收信息，指定了用戶或用戶組對業(yè)務(wù)或事件的授權(quán)等級。

授權(quán)管理信息發(fā)生器（EMMG）：產(chǎn)生授權(quán)管理信息的部件，并按照合適的時間間隔重發(fā)。在前端，EMM發(fā)生器從用戶管理系統(tǒng)取得授權(quán)信息（用戶標(biāo)識號、智能卡號、用戶授權(quán)信息等）和密鑰，編碼后形成EMM數(shù)據(jù)包，加密送到復(fù)用器中傳送。在接收端，EMM也用于控制解擾。

61一、基本定義1.4、授權(quán)控制信息（ECM）授權(quán)控制信息是一種專有的條件接收信息，包含有經(jīng)安全加密的控制信息和授權(quán)信息。授權(quán)控制信息發(fā)生器（ECMG）是產(chǎn)生授權(quán)控制信息的部件。ECM傳送加密后的密鑰和節(jié)目標(biāo)識、收視條件、加擾算法、提供商等。ECM是在前端形成的。把控制字發(fā)生器產(chǎn)生的加擾控制字，按一定的數(shù)據(jù)編碼格式加密、打包，送到復(fù)用器中傳送。在接收端，ECM用來控制解擾。

62一、基本定義1.5、加擾加擾：指在前端系統(tǒng)的控制字CW的控制下，連續(xù)不斷的對被傳送的全部內(nèi)容（視、音頻

流和數(shù)據(jù)流）進行擾亂，使不用恰當(dāng)?shù)慕獯a器和密鑰就不能收到正確的信號。加擾的方法是由偽隨機碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機序列與原始的傳輸流進行XOR運算，改變被傳輸信息的特征，使信號變?yōu)椴豢深A(yù)測的數(shù)據(jù)流。

63一、基本定義1.6、控制字CW控制字CW：指用于解碼器中的電子密鑰。解擾的關(guān)鍵是必須掌握偽隨機序列發(fā)生器的初始條件，初始條件受控于控制字CW，有了CW就可以恢復(fù)加擾時使用的偽隨機序列，可以實現(xiàn)對信號的解擾。CW是CA的關(guān)鍵，必須可靠的傳輸。CW由前端加密后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶機頂盒的智能卡上，經(jīng)解密后產(chǎn)生密鑰。為了防止被破譯，CW要不斷改變，一般每隔5—20秒改變一次。

64一、基本定義1.7、同密同密：是一種加擾方式。該方式通過同一種加擾算法和控制字使多個條件接收系統(tǒng)一同工作。這種方式便于多級運營管理，為多級運營商選擇CA系統(tǒng)提供靈活性（不必大家都使用同一CA系統(tǒng)）。而每臺機頂盒也只須選用一種CA系統(tǒng)，不必裝多個CA系統(tǒng)。這樣便于不同的CA開發(fā)商在同一網(wǎng)絡(luò)中公平競爭。

65一、基本定義1.8、多密多密：也是一種加擾方式，也稱公共接口CI方式。是針對接收端機頂盒而言的。在多密方式下，每臺機頂盒通過公共接口CI對不同的CAS解密。即用同一臺機頂盒接收不同CA系統(tǒng)的加密節(jié)目。當(dāng)CA更換時，僅需更換CA模塊，不必?fù)Q盒。從而實現(xiàn)機卡分離。機頂盒是通用的，卡是由不同運用商管理的。66一、基本定義1.9、用戶個人分配密鑰PDK戶個人分配密鑰PDK：是一個數(shù)列，是機頂盒的唯一地址碼。由CA系統(tǒng)自動生成并嚴(yán)格控制，存放在用戶智能卡中。在用戶端，智能卡通過PDK對EMM和ECM密，取出CW，實現(xiàn)對加擾傳輸流的解擾。

67二、DVB-CA原理業(yè)務(wù)密鑰業(yè)務(wù)密鑰控制字產(chǎn)生器控制字（CW）加密器A加擾器用戶授權(quán)系統(tǒng)加密器BECM信息EMM信息復(fù)用器傳送流（TS）68二、DVB-CA原理2.1、發(fā)送端首先由控制字發(fā)生器產(chǎn)生加擾控制字（CW），提供給加擾器和加密器A。

加擾器根據(jù)提供的控制字（CW），對來自復(fù)用器的TS流進行加擾運算。加擾器的輸出結(jié)果就是經(jīng)過加擾打亂了的TS流，控制字就是加擾所用的密鑰。

加密器A接收到控制字（CW）之后，根據(jù)用戶授權(quán)系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)密鑰對控制字進行加密運算。加密器A的輸出結(jié)果就是加了密的控制字，稱為授權(quán)控制信息（ECM）。

69二、DVB-CA原理業(yè)務(wù)密鑰在送給加密器A的同時，也送給了加密器B。它能夠自己產(chǎn)生密鑰，并且能夠?qū)κ跈?quán)系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)密鑰進行加密。加密器B的輸出結(jié)果就是加了密的業(yè)務(wù)密鑰，稱為授權(quán)管理信息（EMM）。上面所產(chǎn)生的ECM和EMM信息都送往MPEG-2復(fù)用器，與其他的TS流一起進行打包，形成TS流再輸出。70二、DVB-CA原理2.2、接收端解調(diào)后的加擾數(shù)據(jù)流經(jīng)過解擾器解擾，然后送往解復(fù)用器

解復(fù)用器根據(jù)TS流的包結(jié)構(gòu)，提取出ECM和EMM控制信息。提取出來的ECM和EMM信息分別被送往智能卡的解密器A和解密器B，然后恢復(fù)出加擾控制字（CW），把CW送往解擾器。

恢復(fù)控制字的過程非常短暫，一旦恢復(fù)出正確的控制字后，解擾器便能正常解擾，把加擾TS流變成正常的TS流

71三、DVB-CA的應(yīng)用模式3.1、基本功能條件接收（CA）系統(tǒng)是指用來控制用戶對廣播電視節(jié)目或服務(wù)進行接收的系統(tǒng)，即用戶只能收看經(jīng)過授權(quán)的廣播電視節(jié)目或服務(wù)，它是實現(xiàn)個性化服務(wù)的關(guān)鍵，其基本目的是在數(shù)字電視系統(tǒng)中對用戶進行授權(quán)控制及授權(quán)管理，從而實現(xiàn)有償服務(wù)。

72三、DVB-CA的應(yīng)用模式CA系統(tǒng)所需要的基本功能如下：1)

實現(xiàn)產(chǎn)品級的授權(quán)2)

節(jié)目播出控制（條件禁播和條件準(zhǔn)播）3)

分級授權(quán)4)

支持IPPV5)

支持回傳處理6)

支持OSD7)

支持Email8)

支持同密標(biāo)準(zhǔn)9)具有良好的防（反）盜版措施

73三、DVB-CA的應(yīng)用模式3.2、節(jié)目平臺與服務(wù)平臺的CA系統(tǒng)基本架構(gòu)

節(jié)目平臺的加擾節(jié)目碼流傳送到服務(wù)平臺后，可采用解密和不解密兩種模式向最終用戶傳輸。

解密模式中，節(jié)目平臺的節(jié)目碼流傳送到服務(wù)平臺后被解擾，還原為非加擾的節(jié)目碼流，再被本地CA系統(tǒng)加密后，傳送到用戶。解密模式的條件接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

74三、DVB-CA的應(yīng)用模式加擾節(jié)目流

加擾節(jié)目流

加擾CAS1解擾CAS2加擾用戶節(jié)目平臺服務(wù)平臺解密模式的CA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)75三、DVB-CA的應(yīng)用模式不解密模式中，當(dāng)節(jié)目平臺和服務(wù)平臺采用相同的CA系統(tǒng)時，節(jié)目平臺的節(jié)目碼流傳送到服務(wù)平臺后不解擾，直接傳送到用戶。不解密模式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

76三、DVB-CA的應(yīng)用模式加擾節(jié)目流加擾節(jié)目流加擾CAS1CAS2用戶節(jié)目平臺服務(wù)平臺不解密模式的CA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

77四、不解密模式4.1、基于密鑰的CA系統(tǒng)的不解密模式用戶將收視節(jié)目平臺節(jié)目的申請送交給服務(wù)平臺的SMS，服務(wù)平臺SMS將該申請信息提交到節(jié)目平臺的SMS，節(jié)目平臺SMS通過節(jié)目平臺的CA系統(tǒng)發(fā)出該用戶的收視授權(quán)。

服務(wù)平臺收到節(jié)目平臺的加擾節(jié)目碼流后，無改變地轉(zhuǎn)播到用戶。用戶終端中采用分區(qū)的智能卡，節(jié)目平臺CA系統(tǒng)的密鑰和服務(wù)平臺CA系統(tǒng)的密鑰分別被植入到不同的智能卡分區(qū)中，用戶終端根據(jù)加擾節(jié)目碼流中的CA系統(tǒng)標(biāo)識決定采用哪個密鑰進行解擾。

78節(jié)目加擾和用戶授權(quán)的實現(xiàn)方式如下：

1）在節(jié)目平臺SMS與服務(wù)平臺SMS之間建立專線聯(lián)接，服務(wù)平臺SMS將本地用戶收看節(jié)目平臺節(jié)目的申請信息發(fā)送到節(jié)目平臺SMS中；

2）節(jié)目平臺的CA系統(tǒng)根據(jù)節(jié)目平臺SMS的指令控制對節(jié)目平臺節(jié)目TS流的加擾，并生成與節(jié)目加擾有關(guān)的ECM和與用戶收視節(jié)目平臺節(jié)目有關(guān)的EMM，與節(jié)目平臺節(jié)目TS流一起傳送到服務(wù)平臺。

3）服務(wù)平臺的CA系統(tǒng)根據(jù)服務(wù)平臺SMS的指令控制對本地插入的節(jié)目TS流的加擾，并生成與節(jié)目加擾有關(guān)的ECM和與用戶收視本地插入的節(jié)目有關(guān)的EMM，插入到節(jié)目TS碼流中。

四、不解密模式79節(jié)目平臺節(jié)目+節(jié)目平臺ECM+節(jié)目平臺EMM服務(wù)平臺節(jié)目+服務(wù)平臺ECM+服務(wù)平臺EMM分區(qū)智能卡本地用戶收視節(jié)目平臺節(jié)目的申請信息節(jié)目平臺密鑰服務(wù)平臺密鑰服務(wù)平臺ECM+服務(wù)平臺EMM節(jié)目平臺ECM+節(jié)目平臺EMM節(jié)目平臺CA系統(tǒng)節(jié)目平臺SMS節(jié)目平臺數(shù)字電視前端服務(wù)平臺數(shù)字電視前端服務(wù)平臺CA系統(tǒng)服務(wù)平臺SMS節(jié)目平臺節(jié)目+節(jié)目平臺ECM+節(jié)目平臺EMM基于密鑰的CA系統(tǒng)的不解密模式

四、不解密模式80四、不解密模式5.2、基于算法的CA系統(tǒng)的不解密模式用戶將收視節(jié)目平臺節(jié)目的申請送交給服務(wù)平臺的SMS，服務(wù)平臺SMS將該申請信息提交到節(jié)目平臺的SMS，節(jié)目平臺SMS通過服務(wù)平臺的CA系統(tǒng)發(fā)出該用戶的收視授權(quán)。服務(wù)平臺收到節(jié)目平臺的加擾節(jié)目碼流，插入用戶的收視授權(quán)后，轉(zhuǎn)播到用戶。用戶終端中采用分區(qū)的智能卡，節(jié)目平臺CA系統(tǒng)的算法和服務(wù)平臺CA系統(tǒng)的算法分別被植入到不同的智能卡分區(qū)中，用戶終端根據(jù)加擾節(jié)目碼流中的CA系統(tǒng)標(biāo)識決定采用哪個算法進行解擾。

81四、不解密模式節(jié)目加擾和用戶授權(quán)的實現(xiàn)方式如下：1）在節(jié)目平臺SMS與服務(wù)平臺SMS之間建立專線聯(lián)接，服務(wù)平臺SMS將本地用戶收看節(jié)目平臺節(jié)目的申請信息發(fā)送到節(jié)目平臺SMS中；2）節(jié)目平臺的CA系統(tǒng)根據(jù)節(jié)目平臺SMS的指令控制對節(jié)目平臺節(jié)目TS流的加擾，并生成與節(jié)目加擾有關(guān)的ECM；

82四、不解密模式3）在節(jié)目平臺SMS與服務(wù)平臺CA系統(tǒng)之間建立專線聯(lián)接，服務(wù)平臺的CA系統(tǒng)根據(jù)節(jié)目平臺SMS的指令生成與用戶收視節(jié)目平臺節(jié)目有關(guān)的EMM，插入到接收的節(jié)目平臺節(jié)目碼流中；

4）服務(wù)平臺的CA系統(tǒng)根據(jù)服務(wù)平臺SMS的指令控制對本地插入的節(jié)目TS流的加擾，并生成與節(jié)目加擾有關(guān)的ECM和與用戶收視本地節(jié)目有關(guān)的EMM，插入到本地節(jié)目TS碼流中。

83服務(wù)平臺節(jié)目+服務(wù)平臺ECM+服務(wù)平臺EMM節(jié)目平臺節(jié)目+節(jié)目平臺ECM+節(jié)目平臺EMM分區(qū)智能卡本地用戶收視節(jié)目平臺節(jié)目的申請信息服務(wù)平臺ECM+服務(wù)平臺EMM節(jié)目平臺算法服務(wù)平臺算法節(jié)目平臺EMM收視節(jié)目平臺節(jié)目的授權(quán)信息節(jié)目平臺節(jié)目+節(jié)目平臺ECM節(jié)目平臺ECM節(jié)目平臺CA系統(tǒng)節(jié)目平臺SMS節(jié)目平臺數(shù)字電視前端服務(wù)平臺數(shù)字電視前端服務(wù)平臺CA系統(tǒng)服務(wù)平臺SMS基于算法的CA系統(tǒng)的不解密模式

四、不解密模式84第四章

數(shù)字電視機頂盒85機頂盒基礎(chǔ)知識86機頂盒基本概念數(shù)字電視機頂盒（STB，SetTopBox）是擴展電視機功能的一種新型家用電器。把衛(wèi)星直播數(shù)字電視信號、地面數(shù)字電視信號、有線電視網(wǎng)數(shù)字信號甚至互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電視機可以接收的信號。數(shù)字電視機頂盒是模擬電視向數(shù)字電視過渡期間的產(chǎn)品。87機頂盒主要增值業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)內(nèi)容基本業(yè)務(wù)模擬電視廣播、FM廣播、模擬付費（加擾）電視數(shù)字視頻衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播；地面數(shù)字視頻廣播，有線數(shù)字視頻廣播，MMDS數(shù)字視頻廣播；數(shù)字付費（加擾）電視數(shù)字音頻IP電話/傳真；音樂；實時音頻卡拉OK點播（KOD）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息點播（IOD）、數(shù)據(jù)廣播；股市證券信息廣播；VBI圖文電視；應(yīng)用程序下載交互式業(yè)務(wù)互聯(lián)網(wǎng)接入；遠(yuǎn)程教育；遠(yuǎn)程醫(yī)療；網(wǎng)上購物；網(wǎng)上收費；電子廣告