CN1753487A - 数字电视收视控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字电视收视控制系统，电视节目流经编码器、复用器、加扰器、调制器发送，然后通过传输网传送给用户接收终端，所述系统包括：用户管理设备，用于获取并管理用户的订购信息，由其内嵌的授权模块根据用户的订购信息生成授权控制信息与节目流一起传送到用户接收端，由机顶盒根据节目流中的授权控制信息控制用户的接收终端接收节目，由其内嵌的软件授权控制模块通过分析授权控制信息获取节目的解扰信息。本发明方法通过该系统中的用户管理设备控制授权信息的下发及电视信号的加扰，通过机顶盒及其内嵌的软件授权控制模块获取用户订购的节目。利用本发明，可以实现运营商和机顶盒的绑定，保护运营商的投资，并降低用户投入成本。

Description

数字电视收视控制系统及方法

技术领域

本发明涉及数字电视技术领域，具体涉及一种数字电视收视控制系统及方法。

背景技术

随着人们日益增长的精神文化需求，信息数字化成为广播电视发展的必然趋势。数字电视是指电视节目在采集、记录、制作、存储、播出、传输和接收的全过程中采用数字电视技术，用数字信号来表示电视图像信息。数字电视具有抗干扰能力强的特点，同等传输条件下的抗干扰能力优于模拟电视，由于数字信号的传输、转播不会降低节目播出质量，在接收端仍可能达到演播室水平，清晰度高，可具有CD级的音质效果。数字电视将把电视频道分为两大类：基本频道和付费频道。付费节目是数字电视的重要新业务之一，它可以真正满足人们多样化、专业化、个性化的需求。建立付费频道，其中关键性的技术是要有加密技术的支持，通过信息加密技术维护收视者的合法权益，保证运营者的利益。

为了实现对数字电视收视的控制，通常做法是对数字节目进行加扰，然后给合法的接收者提供解码设备，把加扰后的节目进行还原。目前提供这种功能的设备称为CAS(条件接收系统)，采用标准的CAS组建数字电视的网络结构如图1所示：

用户的订购信息由用户管理系统处理，用户管理系统向条件接收系统发送授权指令，通过用户授权报文下发到机顶盒。数字电视节目通过加扰器加扰，加扰后的节目由机顶盒解扰，还原出原来的电视节目流。机顶盒上一般有智能卡插槽，通过智能卡解密用户的授权报文，在机顶盒上设置加扰字，完成加扰节目的还原，还原后的节目信号输送到电视机供用户观看。

为了完成用户的授权解密，数字电视系统一般都要配备条件接收系统。条件接收系统分为两部分：一部分在运营商侧，完成节目的加扰控制功能；另一部分内嵌在用户的机顶盒内，完成节目的解扰。

目前，标准的条件接收系统一般提供一张智能卡，在这张智能卡上记录用户的密码，产品解密后的密钥信息也保存在这张智能卡上，为了完成解密的功能，智能卡芯片中一般含有CPU(中央处理单元)和加解密协处理器。

考虑到目前数字电视智能卡面临的主要问题，这种方式的条件接收系统还存在以下缺点：

首先是成本过高。为了保证必要的安全性和性能，智能卡中内嵌的芯片成本较高，操作系统需要专门定制，这样就导致一般智能卡的成本占到机顶盒成本的10％-15％。而且加密解密功能是运营商保护自己利益的工具，是用户不关心的，让用户在这方面过多的投入是很困难的，尤其是大量的中低端用户。

另外，机顶盒和智能卡不能真正绑定。目前国内的运营商很多采用赠送机顶盒的方式发展数字电视用户，如果不能做到真正的机顶盒和运营商绑定，则如果用户携带机顶盒更换运营商，则先期投入赠送的运营商会受到很大损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字电视收视控制系统及方法，以克服现有技术中通过智能卡方式实现对数字电视收视的控制方式智能卡实现成本高、并且不能与机顶盒绑定的缺点，有效地实现对不同级别用户的收视控制。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种数字电视收视控制系统，所述数字电视节目流经编码器编码，由复用器将编码后的节目流组成复合数据流，由加扰器对所述复合数据流进行加扰，再经过调制器进行调制输出中频信号，然后通过传输网传送给用户接收终端，所述系统包括：

用户管理设备，用于获取并管理所述数字电视收视用户的订购信息；

机顶盒，用于根据所述节目流中的授权控制信息控制所述用户的接收终端接收节目；

所述用户管理设备内嵌授权模块，用于根据所述用户的订购信息生成授权控制信息并将所述授权控制信息添加到所述复合数据流中；

所述机顶盒内嵌软件授权控制模块，用于分析所述授权模块生成的授权控制信息，并通过所述授权控制信息获得节目的解扰信息。

优选地，所述系统还包括：

用户寻址控制模块，分别耦合于所述授权模块，用于根据所述授权控制信息控制所述加扰器对所述节目流加扰。

所述用户寻址控制模块集成在所述加扰器中。

所述用户寻址控制模块作为独立设备与所述加扰器相连。

所述软件授权控制模块使用存储器作为关键信息载体，所述关键信息包括用户的地址信息和密钥信息。

所述存储器包括：电可擦除只读存储器、闪存存储器、专用逻辑器件。

所述传输网包括：有线数字电视广播网、多路微波分配系统和卫星系统。

所述系统与标准的条件接收系统共存，分别完成不同电视节目的收视控制。

一种数字电视收视控制方法，所述数字电视节目流经编码器编码、由复用器将编码后的节目流组成复合数据流、然后经调制器对所述复合数据流进行调制输出中频信号，通过传输网传送给用户接收终端，所述方法包括：

A、所述用户管理设备获取用户的订购信息和节目流的加扰信息；

B、根据所述订购信息和加扰信息生成授权控制信息；

C、根据所述授权控制信息对发送的节目流进行加扰；

D、当接收所述数字电视节目时，通过所述机顶盒内嵌的软件授权控制模块获取所述授权控制信息；

E、根据所述授权控制信息对所述节目流进行解扰，获取用户订购的节目。

所述步骤C包括：

C1、根据所述授权控制信息获取所述用户订购的节目频道；

C2、通过所述寻址控制模块控制所述加扰器对所述节目频道的节目流进行加扰。

所述授权控制信息包括：用户地址，用户授权信息，加密的解扰信息。

所述方法还包括：将所述用户地址信息和密钥信息存储在所述软件授权控制模块中。

所述用户的地址信息及密钥信息是经过加密和乱序处理后的数据。

所述步骤D包括：

D1、根据存储在所述软件授权控制模块中的用户地址信息获取加扰后的节目流；

D2、从所述加扰后的节目流中获取所述授权控制信息。

所述步骤E包括：

E1、根据所述授权控制信息获取所述用户授权信息；

E2、根据存储在所述软件授权控制模块中的用户密钥信息及所述用户授权信息获取用户订购节目的解扰信息；

E3、解扰所述节目流获取用户订购的节目。

所述步骤E2包括：

E21、根据所述用户授权信息获取用户订购节目的标识及其对应的密钥信息；

E22、当所述用户订购节目对应的密钥信息与所述存储在软件授权控制模块中的用户密钥信息相同时，通过所述密钥信息对所述加密的解扰信息进行解密，获取用户订购节目的解扰信息。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过使用机顶盒内部带有的非易失存储器取代现有技术中的智能卡来完成用户授权的解密和保密信息的存储，降低了每个用户的机顶盒成本；本发明方案与CA(条件接收)共存方式可以实现不同等级用户的不同投入，通过区分用户级别，对于价值的节目使用标准的条件接收系统重点保护，普通节目使用本发明方案进行控制，减少了节目加扰的成本。由于本发明方案中运营商和机顶盒是绑定的，因此，用户更换运营商后，机顶盒将无法使用，从而保护了运营商的投资。

附图说明

图1是现有技术中标准条件接收系统结构示意图；

图2是本发明系统的第一实施例结构示意图；

图3是本发明系统的第二实施例结构示意图；

图4是本发明系统与现有CA系统共存时的结构示意图；

图5是同播技术原理图；

图6是本发明方法的流程图；

图7是本发明方法中用户获取订购节目的详细流程。

具体实施方式

本发明的核心在于使用机顶盒内部的非易失存储器取代现有技术中的智能卡存储用户信息，完成用户的授权解密，从而完成对用户收视数字电视节目的控制。

本技术领域人员知道，对于数字电视节目的控制主要要涉及两项技术：加解扰和加解密。加解扰技术被用来在电视信号发送端改变或控制被传送的节目的某些特征，使未被授权的用户无法获取该节目；而加密技术被用来在发送端提供一个加密信息，使被授权的用户端解扰器能以此来对数据解密，通过控制该信息并将该信息以加密形式配置在传输流信息中以防止非授权用户直接利用该信息进行解扰。这两项技术既有着密切的联系，又有着很强的独立性，而且在实现中有着多种不同的方式。本发明同样是利用这两项技术实现对电视信号接收的控制，但具体实现方式与现有的CA系统存在较大差别。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参照图2所示本发明系统第一实施例的结构示意图：

数字电视节目流经编码器S1编码，由复用器S2将编码后的节目流组成复合数据流，由加扰器S3对该复合数据流进行加扰，再经过调制器S4进行调制输出中频信号，然后通过传输网S5传送给用户接收终端，这里的用户接收终端为普通电视机S5。

在节目流的传送过程中，由本发明系统控制用户对电视节目的接收，具体控制过程如下：

由用户管理设备201获取并管理数字电视收视用户的订购信息，该订购信息可以由用户预先通过网络或电话等登记；在该用户管理设备中内嵌授权模块202，该模块根据用户的订购信息生成授权控制信息并将所述授权控制信息添加到复用器输出的复合数据流中；

授权控制信息可以包括：用户地址，用户授权信息，加密的解扰信息、用户状态、运营商专用控制信息、节目属性定义等信息。

需要说明的是，其中加密的解扰信息的生成是由复用器预先设置一个所需的加扰字，该加扰字为明文表示，在用户管理设备开始工作时，首先从复用器中获取该明文表示的加扰字，然后由内嵌授权模块根据该加扰字生成加密的解扰信息，将该加密的解扰信息添加到授权控制信息中同节目流一起传送到用户接收终端。

另外，用户管理设备还要根据获取的加扰字控制加扰器S3对节目流进行加扰，以使有接收权限的用户才能收看相应的节目。

为了使订户能得到相应的服务，要对节目流进行加扰，比如，在发端将原始信息由随机序列进行实时扰乱控制，随机序列的产生则由复用器提供的控制字发生器来进行控制。同样，接收端也有一个和发端结构相同的随机序列产生器，只要收发两端间的序列同步(即用同一个初始值启动)，接收端的随机序列(解扰序列)就可用来将加扰信息恢复为原始信息。为了达到同步要求，必须由发端向收端发送一个去同步随机序列的起始控制字(是一个随机数)。起始控制字作为解扰密钥使用。

由于解扰密钥是随加扰信息一起通过公用网传送的，任何人都可读取研究它，一旦解扰密钥被窃密者读取破解，那么整个系统就有可能瘫痪，因此，为了提高解扰密钥的安全性，对解扰密钥本身(以及系统数据的其它部分)可以用一个加密密钥通过加密算法对它进行加密保护。根据实际需要，可以采用固定密钥，也可以使用变化密钥对其加密。

由于共享网络寻址模式中数据包是按用户地址传送的，每个终端设备有一个不重复的唯一的地址码，因此，可以用该地址码来对解扰密钥加密。

调制器S4输出的中频信号包括不同频道的电视节目信息和授权控制信息，该中频信号可以通过不同的传输网传送到用户接收终端，比如：通过有线数字电视广播网、多路微波分配系统、卫星系统等。

在信号发送过程中，需要将调制后的中频信号引到发射台的变频器，经过变频将中频信号变频为射频信号，然后发射到传输网中传输。

在接收时，首先由接收机将接收的射频信号变频为中频信号，然后，再由机顶盒203根据接收信号中的授权控制信息控制用户的接收终端接收节目。

在本发明系统中，通过在机顶盒内嵌软件授权控制模块204来完成对授权控制信息的分析，通过分析获得用户的解扰信息，然后，通过该解扰信息控制机顶盒内的解码器对用户订购的节目进行解码，从而使用户收看到相应的节目。

用户解扰信息的获得需要软件授权控制模块204根据自身存储的一些关键信息对授权控制信息进行分析才能得到，这些关键信息至少包括用户的地址信息和密钥信息。为了保证接收的安全性，可以将用户的地址信息及密钥信息经过加密和乱序处理后存储在软件授权控制模块中。加密和乱序算法可以采用标准算法，也可以采用私有算法。

比如，可以由用户管理设备内嵌的授权模块将用户订购的节目ID(标识)号及对应的密钥信息放在授权控制信息中的授权信息中，当软件授权控制模块接收到该授权控制信息后，比较用户授权信息中的密钥信息与软件授权控制模块中存储的密钥信息是否相同，如果相同，则利用该密钥对加密的解扰信息解扰，获得对应节目ID的解扰字，通过解码器对相应频道的节目解扰。

本技术领域人员知道，在机顶盒内通常都会有存储器，比如，EEPROM(电可擦除只读存储器)、FLASH(闪存存储器)、专用逻辑器件。因此，本发明可以利用机顶盒内现有的存储器存储一些关键信息，以减少现有技术中CA(条件接收)系统利用智能卡存储用户信息的成本。终端设备的地址由网络运营商预先烧录到机顶盒内的非易失存储器中。

为了使本发明系统与现有CA系统有更好的兼容性，可以采用图3所示本发明系统第二实施例的结构：

在该实施例中，在用户管理设备201和解扰器S3之间增加用户寻址控制模块205，由该模块根据授权模块202下发的授权控制信息控制加扰器对节目流加扰。这样，可以利用现有CA系统中的用户管理系统实现用户订购信息的管理功能，通过软件实现内嵌的授权模块的功能，这样，不需改动现有系统中的用户管理系统的硬件配置即可实现本发明系统中用户管理设备的功能。

当然，也可以将该模块集成在加扰器S3中。

为了和现有的CA系统共存，分工合作，控制不同级别用户对节目的收视，使不同级别用户实现不同的投入，比如，对于高价值用户，运营商可以发行智能卡，使用标准的CA系统保证用户对订购节目的接收；对于普通用户，使用本发明系统控制其对收视节目的适当控制，减少节目加扰成本。

本发明系统和现有CA系统共存时组网结构如图4所示：

用户管理系统与CA系统相连，授权信息同时向本发明所述系统和CA系统发送，CA系统生成CA系统的标准授权，并通过复用/加扰器下发到机顶盒。

机顶盒中需要插有支持头端系统的智能卡，当由该CA加扰的节目被机顶盒接收后，机顶盒将从该智能卡中获得用户的节目的授权信息，如果节目是被本发明所述方案加扰，则机顶盒将从内嵌在机顶盒的授权控制模块中获得节目的授权信息。

本发明系统和现有CA系统共存时，为了使不同的用户端都能够接收到订购的节目，在节目信号的发送中可以采同播技术，也可以采用同密技术。

如图5所示：采用同播技术，不同的节目加扰系统不一样，比如节目1的加扰字只送给CA系统，节目2的加扰字只送给本发明系统，两个系统分别对节目1和节目2加扰后，发送到机顶盒，机顶盒再根据节目中的不同信息确定是使用CA解扰还是本发明解扰。

高价值节目通过标准的条件接收系统控制，发送给用户，接收时通过智能卡进行解密；普通价值节目通过本发明系统直接给用户的机顶盒授权，发送给用户。

同密技术与同播技术不同，在信号发送时将加扰字同时送给两个系统，比如节目1的加扰字同时送给CA系统和本发明系统，然后这两个系统分别对加扰字进行处理，生成各自的控制信息发送到机顶盒，如果机顶盒只支持CA系统，则使用CA系统的控制信息完成解扰，如果机顶盒只支持本发明系统，则使用本发明系统的控制信息完成解扰，如果都支持，则根据机顶盒的预先设计的策略决定使用哪个方案解扰。

参照图6，图6是本发明方法的流程图，包括以下步骤：

步骤601：将用户地址信息和密钥信息存储在机顶盒内嵌的软件授权控制模块中。为了保证接收的安全性，可以将用户的地址信息及密钥信息经过加密和乱序处理后存储。

步骤602：用户管理设备获取用户的订购信息和节目流的加扰信息。订购信息可以通过用户预先通过网络或电话等登记来获得，加扰信息通过复用器来获得。

步骤603：根据订购信息和加扰信息生成授权控制信息，该功能由本发明系统中用户管理设备的内嵌授权模块来完成。授权控制信息可以包括：用户地址，用户授权信息，加密的解扰信息、用户状态、运营商专用控制信息、节目属性定义等信息。其中，加密的解扰信息根据从复用器中获取的加扰信息来生成。

要实现对接发送节目的加扰及对接收节目的解扰，就需要根据这些授权控制信息完成对节目流的加扰，并且将其同节目流一起传送到用户接收终端。

因此，进到步骤604：根据授权控制信息获取用户订购的节目频道。

然后，进到步骤605：通过寻址控制模块控制加扰器对节目频道的节目流进行加扰。

步骤606：当接收数字电视节目时，通过机顶盒内嵌的授权控制模块获取授权控制信息。

由于共享网络寻址模式中数据包是按用户地址传送的，每个终端设备有一个不重复的唯一的地址码，因此，根据存储在软件授权控制模块中的用户地址信息获取加扰后的节目流，然后，就可以从该节目流中获取需要的授权控制信息。

这样，就可以根据该授权控制信息由机顶盒内的解码器对节目流进行解扰，获取用户订购的节目，即进到步骤607：根据授权控制信息获取用户订购的节目。

用户根据授权控制信息获取订购节目的详细流程如图7所示，包括以下步骤：

步骤701：根据授权控制信息获取用户授权信息。

步骤702：根据用户授权信息获取用户订购节目的标识及其对应的密钥信息。

步骤703：判断用户订购节目对应的密钥信息与存储在软件授权控制模块中的用户密钥信息是否相同。

如果相同，说明是用户订购的节目，则进到步骤704：通过密钥信息对加密的解扰信息进行解密，获取用户订购节目的解扰信息。

然后，进到步骤705：解扰对应的频道获取用户订购的节目。

如果不相同，说明不是用户订购的节目，则进到步骤706：向软件授权控制模块返回错误信息。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (16)

1、一种数字电视收视控制系统，所述数字电视节目流经编码器编码，由复用器将编码后的节目流组成复合数据流，由加扰器对所述复合数据流进行加扰，再经过调制器进行调制输出中频信号，然后通过传输网传送给用户接收终端，所述系统包括：

用户管理设备，用于获取并管理所述数字电视收视用户的订购信息；

机顶盒，用于根据所述节目流中的授权控制信息控制所述用户的接收终端接收节目；

其特征在于，

所述用户管理设备内嵌授权模块，用于根据所述用户的订购信息生成授权控制信息并将所述授权控制信息添加到所述复合数据流中；

所述机顶盒内嵌软件授权控制模块，用于分析所述授权模块生成的授权控制信息，并通过所述授权控制信息获得节目的解扰信息。

2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

用户寻址控制模块，分别耦合于所述授权模块，用于根据所述授权控制信息控制所述加扰器对所述节目流加扰。

3、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述用户寻址控制模块集成在所述加扰器中。

4、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述用户寻址控制模块作为独立设备与所述加扰器相连。

5、根据权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述软件授权控制模块使用存储器作为关键信息载体，所述关键信息包括用户的地址信息和密钥信息。

6、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述存储器包括：电可擦除只读存储器、闪存存储器、专用逻辑器件。

7、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传输网包括：有线数字电视广播网、多路微波分配系统和卫星系统。

8、据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统与标准的条件接收系统共存，分别完成不同电视节目的收视控制。

9、一种基于权利要求1所述系统的数字电视收视控制方法，所述数字电视节目流经编码器编码、由复用器将编码后的节目流组成复合数据流、然后经调制器对所述复合数据流进行调制输出中频信号，通过传输网传送给用户接收终端，其特征在于，所述方法包括：

A、所述用户管理设备获取用户的订购信息和节目流的加扰信息；

B、根据所述订购信息和加扰信息生成授权控制信息；

C、根据所述授权控制信息对发送的节目流进行加扰；

D、当接收所述数字电视节目时，通过所述机顶盒内嵌的软件授权控制模块获取所述授权控制信息；

E、根据所述授权控制信息对所述节目流进行解扰，获取用户订购的节目。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

C1、根据所述授权控制信息获取所述用户订购的节目频道；

C2、通过所述寻址控制模块控制所述加扰器对所述节目频道的节目流进行加扰。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述授权控制信息包括：用户地址，用户授权信息，加密的解扰信息。

12、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述用户地址信息和密钥信息存储在所述软件授权控制模块中。

13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述用户的地址信息及密钥信息是经过加密和乱序处理后的数据。

14、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤D包括：

D1、根据存储在所述软件授权控制模块中的用户地址信息获取加扰后的节目流；

D2、从所述加扰后的节目流中获取所述授权控制信息。

15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述步骤E包括：

E1、根据所述授权控制信息获取所述用户授权信息；

E2、根据存储在所述软件授权控制模块中的用户密钥信息及所述用户授权信息获取用户订购节目的解扰信息；

E3、解扰所述节目流获取用户订购的节目。

16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述步骤E2包括：

E21、根据所述用户授权信息获取用户订购节目的标识及其对应的密钥信息；

E22、当所述用户订购节目对应的密钥信息与所述存储在软件授权控制模块中的用户密钥信息相同时，通过所述密钥信息对所述加密的解扰信息进行解密，获取用户订购节目的解扰信息。

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