CN1642266A - 一种实现数字电视机顶盒机卡分离的技术方法 - Google Patents

Abstract

一种实现数字电视机顶盒机卡分离的技术方法在于提供一种针对目前中国数字电视发展现状的技术方法，它采用“机卡分离”的技术，将机顶盒中的通用部分包括基本硬件以及软件加载模块(L)和应用软件模块(A)独立出来，做成“机”，条件接收部分做成应用软件模块(A)的升级版软件。当机顶盒接入到某一具体的网络之中时(该网络中存在相应平台的软件升级数据)可以直接收看电视节目，如果需收看加密节目时，必须采用相应的智能卡，并通过当地数字电视网络自动或手动升级新的系统软件。升级完成后，主机配合智能卡便可以使用户收看到加密的数字电视节目了。

Description

一种实现数字电视机顶盒机卡分离的技术方法

一.技术领域

一种实现数字电视机顶盒机卡分离的技术方法属数字电视信号处理控制领域。

二.背景说明

目前，数字电视信号的接收主要有两种方式：一种是用户直接购买数字电视机，收看数字信号节目，但是购买费用相对较高；另一种方式是采用数字电视机顶盒，即采用将数字信号通过机顶盒进行解密，解扰，解码转换成模拟信号，再用现有模拟电视机收看的控制装置。由于我国地域辽阔，各省，市，地区数字电视网络发展水平以及居民经济水平参差不齐，各地区控制本地区数字电视收看手段不同，这些基本国情决定了数字电视机无法短期内进行大面积推广；因而可以预见在模拟电视机的使用寿命终了(未来5-10年)之前数字机顶盒将是收看数字电视的主要方式，数字电视的推广应用也将在很大程度上依赖数字机顶盒。

作为过渡形式的数字电视机顶盒(STB)用来接收数字电视信号并将它传递到模拟电视机，它的硬件和软件取决于信号的特性。每家电视运营商都遵循一套标准，用以定义信号的形式，最基本的是MPEG-2压缩标准。信号由卫星、地面线缆或电信线路传输，针对每一方式，国际上已采用多种标准，例如，欧洲已采用数字视频广播(DVB)标准；而美国采用STAS(用于地面)和OpenCable，在美国，每种卫星系统网用一种不同的标准。

因此，STB无论是硬件还是软件，都包含有相应电视运营商业务的信息：电子节目指南需要的数据；多路复用器生成数据流；用户管理系统设定对每个观众的授权；STB智能卡上的条件接收软件记录授权；条件接收系统中运营商建立的商业模式(订阅、付费观看、对任何注册观众免费)，控制内容的加密。DVB定义了统一的条件接收接口，但允许不同的加密方式，以方便各种不同系统同时使用。

目前，国家广播电视系统推广应用的数字电视机顶盒是硬件设备与控制软件一体的。“机顶盒”包括解密，解扰，解码等功能通过一套通用性软硬件系统来实现的控制装置，同时具有含有身份识别，数据流量统计的较为独立的控制软件；由于数字电视节目的节目需对用户授权，这必然要用到CA(条件接收)系统，通过条件接收系统加密电视节目，用户需要与数字电视运行商申请并采用一定的补偿方式来获取运营商的授权。

发明内容

鉴于背景介绍，根据不同地区的数字电视网的加密、加扰系统来开发相配套的解扰、解密的数字电视机顶盒或数字电视机中的控制软件是不同的，这些软件不具有兼容性，机顶盒和数字电视机的设计制造商只能按区域市场条块分隔，厂商只能针对不同地域设计制造不同的产品，不利于大规模生产、销售，因此迫切需要一种新的技术方案来设计实现具有软件兼容性及易移植性能的数字电视机顶盒或数字电视产品。

本发明的目的也在于提供一种针对目前中国数字电视发展现状的技术方法，一种数字电视/数字电视机顶盒机卡分离的方法采用“机卡分离”的技术，将机顶盒中的通用部分包括基本硬件以及软件加载模块(L)和应用软件模块(A)独立出来，做成“机”，条件接收部分做成应用软件模块(A)的升级版软件。当机顶盒接入到某一具体的网络之中时(该网络中存在相应平台的软件升级数据)可以直接收看电视节目，如果需收看加密节目时，必须采用相应的智能卡，并通过当地数字电视网络自动或手动升级新的系统软件。升级完成后，主机配合智能卡便可以使用户收看到加密的数字电视节目了。

本发明的主要包括以下过程：

1.无论是基本型还是专用型系统，系统软件都分为两个主要功能单元：软件加载模块(L)和应用软件模块(A)，如附图1所示。

2.软件加载模块(L)主要用于系统软件的维护以及升级，包括软件系统的启动、必要的系统初始化以及应用软件模块的引导等；应用软件模块(A)则主要完成绝大部分的机顶盒的正常功能，如前端调谐器的控制，传输流的接收和处理，音频流、视频流和数据流的解压缩、播放及其他处理，图形用户界面的管理等，对于专用型系统的应用软件模块来说，还必须升级完成与CA有关的PSI信息的处理，对解扰模块的操作，以及与智能卡的通讯等相关内容。

3.对于机顶盒来说，基本型与专用型的区别主要在于应用软件模块A的不同。机顶盒升级时一般只升级应用软件模块A，在特定的情况下也可以升级软件加载模块L。

4.首先，系统上电，此时系统首先执行软件加载模块L，由该模块执行一些必要的系统硬件初始化的工作，完成后启动应用软件模块A，此时进入系统正常运行模式。如果当前系统为基本型，则只可以收看无需授权的数字电视节目；如果系统已经升级为专用型，除了非授权节目以外，配合用户所购买的智能卡，可以收看通过加密授权的数字电视节目。

5.系统软件的升级工作可以由用户主动进行，也可以由机顶盒自动进行，具体操作过程见图4。

6.当机顶盒软关机(准备进入待机状态)时，应用软件模块A结束任务，并激活软件加载模块L开始工作，该模块会自动在当前接收到的传输流中搜索软件升级信息。如果没有找到升级信息，或者当前不存在已锁定的频点，则执行步骤7；如果找到升级信息，则根据这一信息的内容，自动跳至该信息指定的频点搜索升级的软件信息流，开始步骤8。

7.如果步骤6没有成功，软件加载模块L将自动转至系统内置的缺省频点搜索系统软件的升级信息(用户可以通过图形用户界面编辑该频点的信息，该图形界面的实现在应用软件模块A中)。如果找到软件升级信息，则开始步骤8；如果仍然没有找到升级信息，或者在此查找过程中用户干预退出，则系统进入待机状态。

8.在软件加载模块L搜索到合法的软件升级信息后，经过判断如果该软件适合本机的硬件平台，并且版本比目前的软件版本更高，将弹出人机对话窗口，向用户询问是否要进行软件升级。如果用户确认，那么则开始执行第7步，否则直接进入待机状态。

9.软件加载模块L调谐至升级频点，开始接收软件信息流，接收时将进行一系列的数字检验、数字签名等验证措施，从而保证数据的有效性和完整性。如果接收到的软件经过验证合法，则对本次的软件升级进行一些确认工作，激活新的软件系统(软件加载模块L和应用软件模块A)。

10.若升级成功，下次开机后启动的将是升级后的新版本软件(软件加载模块L和应用软件模块A)，否则仍然为原来旧版本的软件。不会发生因升级失败而导致机顶盒无法启动的故障。

过本发明的实施将会产生下列技术优势：

●系统可通过多种方式自动从网络中查找可用的新版本的软件，具有智能性。

●系统接收到新版本的应用软件模块后，通过数字校验、数字签名的验证手段，确保接收到的软件是正确的和可靠的。

●如果升级过程中发生断电或者其他不可预知的异常中断，软件系统的升级将会失败，但机顶盒仍然会以旧的软件系统启动。

●专用型系统之间可以互相转换。当机顶盒系统成为专用型系统后，用户仍然可以将该机顶盒接入到其他网络中，可以再次升级到适合新网络的软件，因此可以自由更换网络，实现机网分离。

由此我们可以看到“机卡合一”的结果是由于各地网络的加密方式不同的重要原因，使得接收条件不统一、互不兼容，导致了各地区数字电视机顶盒的市场分割，为此，实现本发明能够解决这些问题并使硬件制造规模化。

附图说明：

图1：系统的工作状态机示意图

图2：基于本发明的系统的工作状态机示意图

图3：实现机卡分离的软件升级流程图

图4：软件升级时典型操作步骤

具体实施方式：

本发明结合一实例来说明数字机顶盒在CA(条件接收)系统通过机卡分离来实现收看付费加密数字电视节目的具体实施过程：无论是基本型还是专用型，系统软件都分为两个主要功能单元：软件加载模块(L)和应用软件模块(A)，其中的关系如附图1所示，这些软件模块都存储在数字机顶盒主机板上的FLASH存储芯片中；系统的工作流程如图2所示，首先，系统上电，将软件加载模块L调入ROM存储单元中并由CPU对软件模块的进行调用执行处理，此时系统首先执行软件加载模块L，并由该模块执行系统硬件的初始化的工作，完成后启动应用软件模块A，完成绝大部分的机顶盒的功能，如前端调谐器的控制，传输流的接收和处理，音频流、视频流和数据流的解压缩、播放，图形用户界面的管理及其他处理，从而进入系统的正常运行模式。

此时1.如果当前系统为基本型，则只可以收看免费的数字电视节目；需要看付费加密数字电视则必须要对应用软件模块(A)进行升级。

2.如果系统已经升级为专用型，除了免费节目以外，配合使用用户所购买的智能卡，可以正常收看加密的数字电视节目。因为该智能卡包含求解加密信号密钥的算法实现电路，当智能卡插入机顶盒或数字机顶盒后，智能卡通过与机顶盒及数字电视机通信联接，算得的数字电视信号的密钥并将密钥提供给机顶盒中的解码芯片以此实现对数字电视信号的解码和音视频信号的处理。此时的系统已经是“机卡融为一体”的专用型系统了。

系统软件的升级工作可以由用户主动进行，也可以由机顶盒自动进行。具体的操作过程参看图4，操作原理过程如下：

●系统提示当前正在搜索软件的更新版本

●如果没有找到更新的版本，则退出当前的升级过程；如果发现有更新的软件版本，则提示用户是否需要更新。

●如果用户选择不更新，则直接退出当前的升级过程；如果用户选择更新软件，那么系统将进入软件更新状态，提示用户正在进行更新，不要关闭电源。

●全部收到软件数据后，如果验证成功，那么将激活新的软件系统；如果验证不成功，则仍然保持旧系统为激活状态，然后退出软件升级过程，接下来的状态是或者系统热启动(在用户主动升级情况下)，或者进入待机状态(软关机前的例行检查)。

●下次开机时，系统将启动当前处于激活状态的软件系统。如果软件已经升级并且验证成功，将引导新的软件系统。

软件的升级步骤从技术实现角度，也可由图3看出：

1.当机顶盒软关机(准备进入待机状态)时，应用软件模块A结束任务，并激活软件加载模块L开始工作，该模块会自动在当前接收到的传输流中搜索软件升级信息。如果没有找到升级信息，或者当前不存在已锁定的频点，则执行步骤2；如果找到升级信息，则根据这一信息的内容，自动跳至该信息指定的频点搜索升级的软件信息流，开始步骤3。

2.如果步骤1没有成功，软件加载模块L将自动转至系统内置的缺省频点搜索系统软件的升级信息(用户可以通过图形用户界面编辑该频点的信息，该图形界面的实现在应用软件模块A中)。如果找到软件升级信息，则开始步骤3；如果仍然没有找到升级信息，或者在此查找过程中用户干预退出，则系统进入待机状态。软件加载模块L搜索到合法的软件升级信息后，经过判断如果该软件适合本机的硬件平台，并且软件版本比目前的软件版本更高，将弹出人机对话窗口、向用户询问是否要进行软件升级。如果用户确认，那么则开始执行第2步，否则直接进入待机状态。

4.软件加载模块L调谐至升级频点，开始接收软件信息流，接收时将进行数字检验、数字签名验证，如果接收到的软件经过验证合法，则对本次的软件升级进行一些确认工作，激活新的软件系统(软件加载模块L和应用软件模块A)。

5.升级成功，下次开机后启动的将是升级后的新版本软件(软件加载模块L和应用软件模块A)，否则仍然为原来旧版本的软件。不会发生因升级失败而导致机顶盒无法启动的故障。

由此通过本发明所述的“机卡分离”方案将完成对收费数字电视节目的收看。

综上所述本发明的优势的核心是基于三个“分离”，即软硬分离、机卡分离和机网分离。

●机顶盒硬件生产厂商只需生产设计成型的硬件，并安装通用型软件。该通用型软件可以应用于任何地区，可以像普通商品一样进行流通，这样可以满足工厂大批量生产的要求，有利于降低成本，便于推广，实现规模化、产业化。

●通用型系统可以收看免费的数字电视节目，对智能卡没有任何要求。当通用型系统接入到某一个具体的网络中时，可以通过自动或者手动的方式实现升级，使机顶盒成为专用型系统，从而实现对加密节目的收看。

●当用户切换数字电视网络时，也可以通过在线升级，使机顶盒从一种专用型转换为另一种专用型。这样就实现了机卡分离，同时也实现了机网分离，有利于数字电视的发展。

●本发明还可以兼容其它的机卡分离方案，如PCMCIA卡(大卡)、高性能IC卡(小卡)等方案。

Claims (7)

1.一种实现数字电视机顶盒机卡分离的技术方法，它包括以下步骤特征：

A硬件设备厂商只需生产硬件产品，并内置通用型软件，构成基本型系统。

B当机顶盒接入到某一具体的网络之中时，可以通过升级应用软件将数字电视机顶盒机转为专用型系统。

C无论是基本型还是专用型，系统软件都分为两个主要功能单元：软件加载模块(L)和应用软件模块(A)；软件加载模块主要用于系统软件的维护以及升级，应用软件模块则主要完成绝大部分的机顶盒工作的如前端调谐器的控制，传输流的接收和处理，音频流、视频流和数据流的解压缩、播放及其他处理，图形用户界面的管理等。

D.专用型系统的应用软件模块通过升级可以完成与CA有关的PSI信息的处理，对解扰模块的操作，以及与智能卡的通讯等相关内容。

E.用户切换数字电视网络时，可以通过在线升级，使机顶盒从一种专用型转换为另一种专用型，可实现机卡分离和机网分离。

F.应用软件模块升级完成的机顶盒配合智能卡工作，即可正常收看加密的数字电视节目。此时的机顶盒即成为专用型系统。

2.一种实现数字电视机顶盒机卡分离的技术方法，其特征在于：所述步骤A，B，C，D的具体的执行过程为：

(1).首先，系统上电，软件加载模块引导系统启动，此时系统正常运行。

(2)当机顶盒软关机(准备进入待机状态)时，软件加载模块开始工作，该模块会自动在当前接收到的传输流中搜索软件升级信息。如果没有找到升级信息，或者当前不存在已锁定的频点，则执行(3)，如果找到升级信息，则根据这一信息的内容，自动跳至指定的频点搜索升级的软件信息流，开始步骤(4)。

(3)如果步骤(2)没有成功，则自动转至系统内置的频点搜索系统软件的升级信息。用户可以通过图形用户界面编辑该频点的信息。如果仍然没有找到升级信息，或者在此查找过程中用户干预退出，则进入待机状态。

(4)搜索到合法的软件升级信息后，经过判断如果该软件适合本机的硬件平台，并且软件版本比目前的软件版本更高，将弹出人机对话窗口，向用户询问是否要进行软件升级，如果用户确认，那么则开始执行第(5)步，否则直接进入待机状态。

(5).调谐至该频点，开始接收软件信息流，接收时将进行数字检验、数字签名的验证措施，保证数据的有效性和完整性。如果接收到的软件经过验证合法，则进行软件升级。若升级成功，下次开机后启动的将是升级后的新软件，否则仍然为原来旧的软件。不会发生因升级失败而导致机顶盒无法启动的故障。

3.据权利要求1，2所述的一种实现数字电视机顶盒机卡分离的技术方法，其特征在于：所述系统升级软件会完成以下步骤：

(1)系统提示当前正在搜索软件的更新版本

(2)如果没有找到更新的版本，则退出当前的升级过程；如果发现有更新的软件版本，则提示用户是否需要更新。

(3)如果用户选择不更新，则直接退出当前的升级过程；如果用户选择更新软件，那么系统将进入软件更新状态，提示用户正在进行更新，不要关闭电源。

(4)全部收到软件数据后，如果验证成功，那么将激活新的软件系统；如果验证不成功，则仍然保持旧系统为激活状态，然后退出软件升级过程，接下来的状态是或者系统热启动(在用户主动升级情况下)，或者进入待机状态(软关机前的例行检查)。下次开机时，系统将启动当前处于激活状态的软件系统。

(5)如果软件已经升级并且验证成功，将引导新的软件系统。

4.根据权利要求1，2所述的一种实现数字电视机顶盒机卡分离的技术方法，其特征在于，机卡分离的具体实施步骤在于：

(1).首先系统上电，此时系统首先执行软件加载模块L，由该模块执行一些必要的系统硬件初始化的工作，完成后启动应用软件模块A，此时进入系统正常运行模式。如果当前系统为基本型，则只可以收看无需授权的数字电视节目；

(2).顶盒软关机(准备进入待机状态)时，应用软件模块A结束任务，并激活软件加载模块L开始工作，该模块会自动在当前接收到的传输流中搜索软件升级信息。如果没有找到升级信息，或者当前不存在已锁定的频点，则执行步骤3如果找到升级信息，则根据这一信息的内容，自动跳至该信息指定的频点搜索升级的软件信息流，开始步骤4。

(3).如果步骤(1)没有成功，软件加载模块L将自动转至系统内置的缺省频点搜索系统软件的升级信息(用户可以通过图形用户界面编辑该频点的信息，该图形界面的实现在应用软件模块A中)。如果找到软件升级信息，则开始步骤4；如果仍然没有找到升级信息，或者在此查找过程中用户干预退出，则系统进入待机状态。

(4).在软件加载模块L搜索到合法的软件升级信息后，经过判断如果该软件适合本机的硬件平台，并且版本比目前的软件版本更高，将弹出人机对话窗口，向用户询问是否要进行软件升级。如果用户确认，那么则开始执行第3步，否则直接进入待机状态。

(5).软件加载模块L调谐至升级频点，开始接收软件信息流，接收时将进行一系列的数字检验、数字签名等验证措施，从而保证数据的有效性和完整性。如果接收到的软件经过验证合法，则对本次的软件升级进行一些确认工作，激活新的软件系统(软件加载模块L和应用软件模块A)。

(6).若升级成功，下次开机后启动的将是升级后的新版本软件(软件加载模块L和应用软件模块A)，否则仍然为原来旧版本的软件。不会发生因升级失败而导致机顶盒无法启动的故障。

5.根据权利要求1所述的一种实现数字电视机顶盒机卡分离的技术方法，其特征在于：无论是基本型还是专用型，系统软件都分为两个主要功能单元：软件加载模块(L)和应用软件模块(A)；软件加载模块主要用于系统软件的维护以及升级，应用软件模块则主要完成绝大部分的机顶盒工作的如前端调谐器的控制，传输流的接收和处理，音频流、视频流和数据流的解压缩、播放及其他处理，图形用户界面的管理。

6.根据权利要求1所述的一种实现数字电视机顶盒机卡分离的技术方法，其特征在于：智能卡则由数字电视运营商所选择的CA(条件接收)系统来决定，与具体的机顶盒产品无关，实现机卡分离。

7.根据权利要求2所述的一种实现数字电视机顶盒机卡分离的技术方法，其特征在于：专用型系统采用的应用软件模块是升级后的软件模块A，增加与CA有关的PSI(个人资信)信息的处理，对解扰模块的操作，以及与智能卡的信息交互通讯内容。如果系统已经升级为专用型，除了非授权节目以外，配合用户所购买的智能卡，可以收看通过加密授权的数字电视节目。

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