CN100536543C - 实现数字电视接收终端机卡分离的方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现数字电视接收终端机卡分离的方法和一个实现数字电视接收终端机卡分离的系统，其中该方法包括：CA网关接入数字电视信号，解出CW并发送给接收终端，通过CA网关认证的终端从CA网关接收CW，利用CW对其接收并解调的相应数字电视信号解扰；该系统包括CA系统、CA网关和接收终端，其中的CA系统位于运营商服务提供端，执行条件接收管理功能，用于存储接收终端绑定信息并向CA网关提供所述绑定信息，CA网关集成有数字电视信号解扰器、CA通用软件、含有CA厂商专属收费机制及客户数据管理信息的CA应用程序以及数字电视智能卡。本发明独立解密系统成本低廉，功能固定0且无需升级，实现了一卡多机的真正机卡分离。

Description

实现数字电视接收终端机卡分离的方法及其系统

技术领域

本发明涉及数字电视领域中的接收终端技术，尤其涉及信号解调技术。

发明背景

随着数字电视的发展和普及，国内许多运营商构建了数字电视网络并开始运营，由此作为用户终端的数字电视接收终端(包括但不限于数字电视或机顶盒等)便逐渐进入越来越多的家庭。

所述接收终端的运行除了依靠硬件系统和软件系统支持外，还要依托CA(Conditional Access：条件接收)系统的支持，任何接收终端产品在投入数字电视运营系统使用前必须先完成与CA系统的集成，即接收终端制造商首先须通过向CA厂商支付高额费用取得CA库，其后才能将该CA库集成到接收终端的软件中，经过CA厂商的测试后才能投入数字电视运营系统中使用。

显然，由于CA厂商与接收终端制造商是不同的厂商而导致接收终端成本的增加，同时也影响了接收终端在使用和维护方面的灵活性，更重要的是无法实现接收终端与数字电视卡(即在CA系统管理下执行解码功能的内置有芯片的功能卡)的分离(也就是所谓的“机卡分离”)。

为解决上述接收终端无法实现机卡分离的问题，现有技术中常用的技术方案有如下两种：第一种称为“小卡”方案，也叫智能卡方案，其智能卡(执行解码功能的数字电视卡)使用ISO 7816接口，将与执行CA系统管理功能相关的功能模块区分为“通用模块”与“私用模块”两大部分，即：将CA系统管理下的解扰器以及CA系统通用软件置于接收终端中作为通用模块，而将CA系统管理的专属收费机制及客户数据管理等应用程序置入一个独立芯片中作为私用模块，例如可将私用模块制成如信用卡大小的IC卡。

在这种“小卡”方案中，仅具有简单的MCU、ROM、EEPROM及储存于ROM内部的卡片操作系统，因此具有芯片生产、研发和接收终端成本较低的优点，但同时也存在如下缺点：数据处理速度慢、CA系统的安全性降低、CA系统功能扩展受到限制。

为此，相关部门推出了第二种方案，即所谓的“大卡方案”，又称为PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association：个人计算机存储卡国际协会)卡方案，该方案使用16位插槽与68脚数PCMCIA接口连接，卡中置有功能强大的运算单元及内存，可将CA系统管理下的解扰器、客户管理及解密等相关软件全部写入PCMCIA卡中后，藉由与接收终端间通用接口，将上述以PCMCIA卡为核心的CA模块插入机顶盒的插槽当中，达到CA系统与机顶盒完全分离的效果，而不必如同此前一样必须在机顶盒或数字电视中集成上述CA模块。这种方案具有接收终端研发和生产成本低以及标准工作量小的优点，但仍然存在研发周期长的缺陷，而且相较于第一种方案中的小卡，PCMCIA卡研发成本和制造成本偏高。

由此可见，虽然上述两种方案在一定程度上实现了机卡分离，并可以实现数字电视接收终端的标准化和规模化生产，但由于两种方案的机卡分离都是通过开发一张卡来实现的，因此当CA系统的功能需要修改或增加时，或者重新更换卡，或者进行升级，而更换卡会导致资源浪费和增加使用成本，而进行升级则存在升级维护不便的问题。更重要的是，由于数字电视卡必须与某个特定的接收终端进行匹配，因此并未真正实现机卡分离。

目前还存在一种试图解决机卡分离问题的技术，它采用的是基于共享存贮体系结构的条件接收处理器及接收方法。这种技术以一个独立于接收终端的CAP(Conditional Access Processor：条件接收处理器)完成条件接收所需的全部功能，其中CAP与特定的条件接收软件绑定，构成一个特定的条件接收模块，CAP并与数字电视接收机相连接，从接收机导入授权控制信息(ECM)、授权管理信息(EMM)和与节目相关的加扰信号或加密的数据流，通过执行绑定的条件接收软件，完成包括解密、解扰等操作的条件接收处理，产生解扰后信号或解密后数据流输出到接收机中。这种方法具备功能强、高安全性、高灵活性和适应性、低成本、制作和操作简单等优点，但存在的缺陷是需要支持36M以上的数据接口，这种接口的成本相对较高。另外，信号经过接收机接收后转交给CAP处理，CAP处理后再将解密后的数据流或信号回传至接收机，由此导致处理延时较大。

需要指出的是，大卡方案和小卡方案与上述基于共享存贮体系结构的技术都存在一个关键缺陷：没有真正实现机卡分离，其原因是任何一台数字电视接收终端均需要有一张卡进行匹配，而当前一个家庭常常拥有多台电视，此时必须拥有多张解密智能卡，因此对用户的收费与智能卡发放管理便成了问题：如果用户拥有的多张智能卡均需要收取同样费用，那么对于用户而言是过高的投入；如果用户开户的第二张甚至第三张卡免费或比第一张卡收费低，那么一个已经开户的用户则可以申请很多的二次卡进行倒卖或使用在其它地方。另外，采用这几种技术时，电视卡或CAP与数字电视接收终端之间的接口并不明确，而且未来很难统一，同时CA系统与数字电视接收终端之间的机卡绑定等很多功能都无法实现。

发明内容

本发明的目的在于提供能够实现数字电视接收终端机卡分离的方法及其系统，解决现有技术中不能真正实现机卡分离的问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种实现数字电视接收终端机卡分离的方法，包括以下步骤：

(1)CA网关(独立于接收终端的用于执行条件接收功能的模块)接入数字电视信号，解出CW(Control Word：控制字)，将CW发送给通过认证的相应接收终端；

(2)通过认证的接收终端利用CW对数字电视信号进行解扰。

其中，所述步骤(1)中的过程具体包括以下步骤：

a11 CA网关对解出的CW在发送前进行加密；

a12 CA网关在发送CW的同时，对处于可与其通讯范围内的所有接收终端进行认证，向通过认证的接收终端发送用于解密CW的相应CW密钥；

a13通过认证的接收终端接收CW密钥，利用CW密钥解出相应的CW。

其中，解出CW的过程可以通过以下方式实现：CA网关通过对信号频点的轮询，对每个频点分别进行解码，得到与相应频点对应的ECM和EMM，利用所述的ECM和EMM，使用智能卡中的PDK(Personal Distribute Key：个人分配密钥)解出与各频点对应的CW。

其中，CA网关可以独立于接收终端直接接入数字电视信号。

其中，解出CW的过程还可以通过以下方式实现：接收终端向CA网关发送服务定位信息，CA网关根据该服务定位信息解出相应的CW。具体而言，这种方式下的解出CW的过程具体包括以下步骤：

b11接收终端每次确认或更换需解码数字电视信号时，确定对应信号的服务定位信息并发送给CA网关；

b12CA网关对向其发送服务定位信.息的接收终端进行认证，对通过认证的接收终端和对应的服务定位信息进行绑定并记录；

b13CA网关利用绑定接收终端发送的服务定位信息锁定对应的信号频点，对该频点上相应数字电视信号进行解调和解码，获得对应的ECM和EMM，利用所述的ECM和EMM，使用智能卡中的PDK解出与所述信号对应的CW；

其中，CA网关根据在步骤b12中记录的相应接收终端及其所发送的服务定位信息定期解出更新后的CW发送给对应的接收终端。

其中，所述的服务定位信息包括服务所在的频点、调制方式、符号率和服务号。

其中，步骤a12或b12中所述CA网关与所述接收终端进行认证具体包括以下步骤：

c11与CA网关可以进行相应绑定的接收终端信息预先由CA系统下发到CA网关中并记录，CA网关据此与各具有CA系统相应授权的接收终端绑定，被绑定后的接收终端拥有相应的认证信息和认证密码；

c12接收终端在开机时或定时向CA网关发起相应绑定认证请求，收到CA网关认证响应后向CA网关发送认证密码；

c13CA网关根据收到的认证密码以及在步骤c11中存储的绑定信息进行认证判断，如果通过认证则将发送该密码的接收终端标记为通过相应绑定认证。

所述的CA网关与接收终端进行通讯可以采用无线或有线通讯技术，其中无线通讯技术包括红外技术、蓝牙技术和WLAN技术，有线通讯技术包括网线和串口线技术。

所述数字电视信号包括射频信号、地面信号、卫星信号和手持信号。

本发明还公开了一个可用于实现数字电视接收终端机卡分离的系统，该系统包含CA系统、CA网关和接收终端。

其中，所述CA系统位于运营商服务提供端，用于存储接收终端绑定信息并向CA网关提供所述绑定信息，所述CA网关位于用户端，集成有数字电视信号解扰器、CA通用软件、含有CA厂商专属收费机制及客户数据管理信息的CA应用程序以及数字电视智能卡，用于对发起请求的接收终端进行绑定认证并为通过所述绑定认证的接收终端提供CW用于数字电视信号解扰。

所述系统可以包含两个或两个以上的数字电视接收终端。

应用本发明，所建立的独立解密系统成本低廉，功能固定，由此并实现了一卡多机的真正机卡分离。同时，邮件、短信、机卡绑定、区域绑定、父母控制等与CA相关的功能均可以依托该平台灵活实现，因而通讯过程简单可靠，实现方式灵活，兼容性强。

附图说明

图1为CA网关与接收终端的组网图；

图2为CA网关接收数字电视信号并播发CW的流程图；

图3为CA网关认证流程图；

图4为接收终端认证及CW密钥更新流程；

图5为接收终端解扰流程图；

图6为CA网关存取轮询及CW播发流程图；

图7为CA网关更新接收终端信息流程图；

图8为CA系统、CA网关和接收终端组成的系统图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明公开了一种实现数字电视接收终端机卡分离的方法，以及实现该方法的一个系统。其中该方法包括：CA网关接入数字电视信号，解出CW，并将CW发送给接收终端以供节目解调，接收终端在接收CW并储存的同时，接收数字电视信号进行解码，得到加扰的信号或加密的数据流，利用前述存储的CW对加扰的信号或加密的数据流等进行解扰并投入播放。

下面描述符合本发明思想的实施例。

图1至图5说明了本发明方法的机卡分离方案。如图1所示，CA网关接入数字电视信号(cable信号)，解出CW，将CW发送给相应的数字电视或机顶盒等接收终端。各相应的接收终端在接收CW并存储的同时，接入数字电视信号(cable信号)并解调，得到加扰的信号或加密的数据流，利用前述存储的CW对该信号或数据流解扰并投入播放或使用。

在本发明的一个较佳实施例中，CA网关可通过对数字电视所有频点进行轮询解出CW字并进而实现在机卡分离的方式下得到对应的解扰后信号或数据流。

如图2所示，CA网关接收并播发CW的过程为：CA网关从数字信号中解调、解码得到网络信息表(NIT)，并根据NIT跳转到数字电视信号的起始频点，接收当前频点的ECM和EMM。集成在CA网关中的智能卡根据接收到的ECM和EMM解调出CW，并将其进行加密，通过无线或有线方式广播加密后的CW。最后，根据NIT跳转到下一频点重复执行上述流程。

CA网关广播加密后的CW的同时，发起与接收终端进行认证的过程，以便向授权接收终端发送用于解密CW的相应密钥。如图3所示，首先，CA网关检测是否存在来自接收终端的认证请求，如果不存在该请求，则执行一个延时命令后重新检测是否存在认证请求；如果存在认证请求，CA网关对该认证请求进行认证，以确定发送认证请求的接收终端能否通过机卡绑定认证或CA网关与接收终端的绑定认证；如果发送认证请求的接收终端不能通过上述认证，则CA网关在执行一个延时命令后重新检测是否存在认证请求；如果发送认证请求的接收终端通过了上述认证，则CA网关向该接收终端发送用于解密CW的密钥。

如图4所示，接收终端发起与CA网关认证及CW密钥更新的流程。在该流程中，接收终端首先向CA网关发送认证请求。如果没有收到CA网关的响应，接收终端执行一个延时命令，然后重新发送认证请求。如果收到CA网关发送的认证响应，接收终端向CA网关发送机卡绑定认证信息或CA网关与接收终端的绑定信息。CA网关对接收终端发送的上述认证信息进行认证后，如果确认该接收终端没有通过上述绑定认证，则接收终端执行一个延时命令，然后重新向CA网关发送认证请求。如果上述认证请求通过了CA网关的机卡绑定或CA网关与接收终端绑定的认证，则接收终端从CA网关接收CW密钥，并对该密钥进行保存(如果是首次接收)或更新(如果是重复接收)操作。在CA网关与接收终端进行定时认证或者CA网关对CW密钥定时更新的情况下，接收终端对所接收的CW密钥进行保存或更新操作之后，还执行一个延时命令(如图4中标注为“延时2”的部分所示)，并重新向CA网关发送认证请求。

接收到CA网关发送的CW密钥后，接收终端执行解扰的流程。如图5所示，首先，接收终端接收CA网关广播的与各项服务相对应的经加密的各CW并保存或更新。然后，利用前述步骤中接收的CW密钥对与相应服务对应的各CW进行解密，并使用解密后的CW对相应服务进行解扰，然后对解扰后的服务进行解码或数据解释并投入播放或使用。

在本发明的另一个较佳实施例中，CA网关根据接收终端发送的服务定位信息确认接收终端所需的CW，并据此对相应频点的信号或数据流进行解扰或解密。

如图6所示，在对相关频点进行轮询以解出CW字之前，CA网关首先对接收终端发送的相关服务定位信息进行绑定认证，以判断该终端的合法性。认证的过程包括：CA网关采用无线或有线通讯技术，与给定范围内的接收终端进行认证。CA网关可以绑定的接收终端的个数通过位于供应商端的CA系统下发到CA网关上并记录在智能卡或CA网关的其他位置，同时智能卡或CA网关与各授权接收终端进行绑定，被绑定后的接收终端就拥有正确的认证信息，能够获取对应的认证密码。获得认证密码的接收终端发送认证请求后，如果接到CA网关发送的认证响应，则向CA网关发送认证密码，CA网关收到认证密码后便将对应的接收终端标记为通过认证。

进行了上述认证流程的判定后，如果所述终端不合法(没有通过认证)，则忽略该终端发送的信息并重新接收服务定位信息；如果所述终端合法(通过了认证)，则判断该终端的记录情况：如果有记录则更新该终端的定位信息，如果无记录则创建该终端的定位信息。

以上CA网关与给定范围内的接收终端进行认证可以采用的无线通讯技术包括红外技术、蓝牙技术和WLAN等无线技术，可以采用的有线通讯技术包括网线、串口线等有线通讯技术。

如图7所示，CA网关利用已获CA系统授权的数字电视接收终端发送的服务定位信息锁定相应的服务，并对相应服务进行解调和解码，获得与该服务对应的ECM和EMM，同时使用智能卡中的PDK对ECM和EMM进行解密，解出相应服务的CW并发送给相应终端；如图7所示，在存在保密需求的情况下，对该CW进行加密并发送给相应的终端，同时发送相应的CW密钥。此时，CA网关对该记录是否由最后一个授权接收终端发送进行判断，如果不是则提取下一个接收终端的服务定位信息，如果是则提取第一个授权接收终端的服务定位信息。接收终端直接从数字电视信号的相应频点上接收并解调出加扰的数字电视信号，接收CW后，利用上述接收到的CW密钥对相应CW进行解密，利用解密后的CW对已经过解调的加扰数字信号进行解扰并播放或使用。最后，CA网关根据其所记录的请求终端号码和服务定位信息定期将更新后的CW发送给绑定请求终端；

以上所述数字电视信号包括射频信号、地面信号、卫星信号和手持信号。

本发明公开的系统包括CA系统、CA网关和接收终端，如图8所示。

其中，所述CA系统位于运营商服务提供端，主要执行条件接收的管理功能，除用于接入数字电视服务信号之外，还用于设定和存储接收终端绑定信息并向CA网关提供所述绑定信息。

所述CA网关位于用户端，集成有数字电视信号解扰器、CA通用软件、含有CA厂商专属收费机制及客户数据管理信息的CA应用程序以及数字电视智能卡，通过HFC(Hybrid fiber coax：光纤同轴电缆混合)网络从CA系统导入接收终端绑定认证信息，对发起请求的接收终端进行绑定认证。确认具有绑定授权的接收终端后，通过从CA系统接收数字电视服务信号(cable信号)，解出ECM和EMM并据此解出各授权接收终端所需的相应CW，并传送至相应接收终端用于数字电视信号解扰。在要求对CW加密的情况下，CA网关向接收终端发送CW的同时，生成与该CW对应的CW密钥并发送给授权接收终端。

在该系统中，接收终端的数量至少在一个以上，包括一个以上的机顶盒，或者一个以上的数字电视，或者一个以上的数字电视以及机顶盒的集合。在CA系统的管理下，一个CA网关可同时为上述多个接收终端提供条件接收服务。各接收终端通过HFC从CA系统接入数字电视服务信号(cable信号)并解调，利用CA网关提供的CW对解调后的信号解扰，得到解扰后信号或数据流并投入播放或使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种实现数字电视接收终端机卡分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：

CA网关接入数字电视信号，解出CW并加密CW；

CA网关对处于可与其通讯范围内的所有接收终端进行认证同时广播CW，向通过认证的接收终端发送用于解密CW的相应CW密钥；

通过认证的接收终端接收CW密钥，利用CW密钥解出相应的CW，并利用CW对数字电视信号进行解扰；

其中，所述CA网关对处于可与其通讯范围内的所有接收终端进行认证包括：

CA网关根据所述CA网关中记录的预先由CA系统下发的与CA网关可以进行相应绑定的接收终端信息，与各具有CA系统相应授权的接收终端绑定，被绑定后的接收终端拥有相应的认证信息和认证密码；

接收终端在开机时或定时向CA网关发起相应绑定认证请求，收到CA网关认证响应后向CA网关发送认证密码；

CA网关根据收到的认证密码以及所述接收终端信息进行认证判断，如果通过认证则将发送该密码的接收终端标记为通过相应绑定认证。

2、根据权利要求1所述的实现数字电视接收终端机卡分离的方法，其特征在于，解出CW的过程具体包括：CA网关通过对信号频点的轮询，对每个频点分别进行解码，得到与相应频点对应的ECM和EMM，利用所述的ECM和EMM，使用智能卡中的PDK解出与各频点对应的CW。

3、根据权利要求1所述的实现数字电视接收终端机卡分离的方法，其特征在于，CA网关独立于接收终端直接接入数字电视信号。

4、根据权利要求1所述的实现数字电视接收终端机卡分离的方法，其特征在于，解出CW的过程具体包括：接收终端向CA网关发送服务定位信息，CA网关根据该服务定位信息解出相应的CW。

5、根据权利要求4所述的实现数字电视接收终端机卡分离的方法，其特征在于，解出CW的过程具体包括以下步骤：

b11接收终端每次确认或更换需解码数字电视信号时，确定对应信号的服务定位信息并发送给CA网关；

b12CA网关对向其发送服务定位信息的接收终端进行认证，对通过认证的接收终端和对应的服务定位信息进行绑定并记录；

b13CA网关利用绑定接收终端发送的服务定位信息锁定对应的信号频

点，对该频点上相应数字电视信号进行解调和解码，获得对应的ECM和EMM，

利用所述的ECM和EMM，使用智能卡中的PDK解出与所述信号对应的CW。

6、根据权利要求5所述的实现数字电视接收终端机卡分离的方法，其特征在于，CA网关根据在步骤b12中记录的相应接收终端及其所发送的服务定位信息定期解出更新后的CW发送给对应的接收终端。

7、根据权利要求5所述的实现数字电视接收终端机卡分离的方法，其特征在于，所述的服务定位信息包括服务所在的频点、调制方式、符号率和服务号。

8、根据权利要求1、5或6所述的实现数字电视接收终端机卡分离的方法，其特征在于，所述的CA网关与接收终端进行通讯可以采用无线或有线通讯技术，其中无线通讯技术包括红外技术、蓝牙技术和WLAN技术，有线通讯技术包括网线和串口线技术。

9、根据权利要求1或5所述的实现数字电视接收终端机卡分离的方法，其特征在于，所述数字电视信号包括射频信号、地面信号、卫星信号和手持信号。

10、一种实现数字电视接收终端机卡分离的系统，其特征在于，包含CA系统、CA网关和接收终端，其中

所述CA系统位于运营商服务提供端，用于执行条件接收管理功能，存储接收终端绑定信息并向CA网关提供所述绑定信息；

所述接收终端位于用户端，用于在开机时或定时向CA网关发起相应绑定认证请求，收到CA网关认证响应后向CA网关发送认证密码；

所述CA网关位于用户端，用于根据所述绑定信息与各具有CA系统相应授权的接收终端绑定，被绑定后的接收终端拥有相应的认证信息和认证密码；根据收到的认证密码以及所述接收终端信息进行认证判断，如果通过认证则将发送该密码的接收终端标记为通过相应绑定认证；并为通过所述绑定认证的接收终端提供CW用于数字电视信号解扰。

11、根据权利要求10所述的实现数字电视接收终端机卡分离的系统，其特征在于，所述CA网关中集成有数字电视信号解扰器、CA通用软件、含有CA厂商专属收费机制及客户数据管理信息的CA应用程序以及数字电视智能卡。

12、根据权利要求10或11所述的实现数字电视接收终端机卡分离的系统，其特征在于，所述系统包括两个或两个以上的数字电视接收终端。

Images