KR100666438B1 - 디지털 전송 시스템을 위한 스크램블링 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 시청각 전송 시스템을 위한 독립적 스크램블링 유닛(1)에 관한 것이다. 상기 스크램블링 유닛은 물리적으로 분할된 멀티플렉서로부터 조합된 전송 패킷 스트림을 수신하는 입력; 랜덤한 제어 워드에 따라 상기 수신된 전송 스트림을 스크램블링하는 스크램블링 장치; 및 연속 전송용 송신기 수단으로 상기 스크램블링된 전소 스트림을 전송하는 출력을 포함한다. 스크램블링 유닛(1)은 데이터 스트림에서 다른 패킷을 도입하기 위해 또한 사용될 수 있다.

리시버/디코더, 스크램블러, 데이터 스트림, 멀티플렉서

Description

디지털 전송 시스템을 위한 스크램블링 유닛{Scrambling Unit For a Digital Transmission System}

본 발명은 디지털 시청각 전송 시스템용 스크램블링 유닛에 관한 것이며, 특히 스크램블링 유닛을 포함하는 스크램블링 시스템과 함께 디지털 전송 시스템용 스크램블링 유닛에 관한 것이다.

스크램블링되거나 또는 암호화된 데이터의 전송은 디지털 유료 TV 시스템의 분야에 공지되고, 여기서 스크램블링된 시청각 정보는 다수의 가입자에게 방송되고, 각 가입자는 전송된 프로그램을 디스크램블링하여 연속적으로 시청할 수 있는 디코더 또는 리시버/디코더를 소유한다.

데이터의 스크램블링은 데이터의 전송된 전달 스트림을 조합하는 멀티플렉싱 장치에 의해서도 일반적으로 수행된다. 멀티플렉서는 디지털 비디오, 오디오 또는 다른 디지털 데이터를 수신하고, 단일 전송 패킷 스트림을 조합한다. 전송 스트림에서 각 패킷은 일반적으로 소정 길이의 패킷이고, 헤더 및 패이로드를 포함한다.

패킷 헤더는 패킷을 식별하고, 패킷 내의 데이터(비디오, 오디오 등) 형태에 대응하는 패킷 ID, 즉 PID를 포함한다. 패킷의 패이로드는 오디오, 비디오, 또는 추가 기능, 예를 들어 프로그램 가이드 등을 생성하는 기능을 제공하기 위한 리시버/디코더에 의해 처리되는 애플리케이션 데이터 등의 다른 데이터를 포함한다.

일반적으로, 패이로드 데이터는 멀티플렉서에 의해 생성되는 랜덤 제어 워드를 고속으로 변경함으로써 스크램블링된다. 이 제어 워드는 스크램블링된 데이터와 함께 전송 패킷 스트림에 삽입된 ECM, 즉 자격 관리 메시지(Entitlement Control Message)내에서 리시버/디코더로 전송된다. ECM은 접근 권리 등의 다른 정보를 포함하고, 전송 전에 적당한 암호키에 의해 자체적으로 암호화된다.

암호화된 ECM은 분할 접근 제어 시스템, 특별한 채널 또는 서비스 제공자를 위한 소유에 의해 일반적으로 준비된다. 접근 제어 시스템은 스크램블링 제어 워드를 멀티플렉서로부터 수신하고, ECM에 제어 워드를 삽입하고, 현재 암호키로 전체 ECM을 암호화하고 멀티플렉서에 암호화된 ECM을 되돌려 보낸다. 멀티플렉서는 스크램블된 데이터와 함께 전송 스트림에서 암호화된 ECM을 삽입한다.

스크램블링된 데이터와 암호화된 ECM은 ECM이 복호화되도록 동일한 암호키로 접근되는 리시버/디코더로 전송되고, 디스크램블 가능한 전송된 데이터에 제어 워드를 습득한다. 등가키(exploitation key)는 규칙적으로 변화하고 정산된 가입자에게 속한 디코더는 그 달 동안 암호화된 ECM을 복호화하는데 필요한 등가키를 월별 EMM(표제 관리 메시지)로 일반적으로 수신될 수 있다.

멀티플렉서에 의해 생성된 제어 워드와 함께 데이터를 스크램블링하는 이점은 시스템이 동시에 다수의 접근 제어 시스템용 스크램블 데이터로 나란하게 확장될 수 있다는 것이다. 이것은 예를 들면, 내용 제공업자가 다른 수명, 특징 등의 디코더의 혼합된 저장소에서 방송된다. 각 접근 제어 시스템은 멀티플렉서에 의해 그 순간에 사용된 제어 워드를 수신하고 그 후에, 자체 소유의 ECM을 생성하며, 전송 패킷 스트림에 결합하기 위해 멀티플렉서로 전송된다. 이러한 "시멀크립트" 시스템은 모든 데이터를 스크램블링하기 위해 동일한 제어 워드를 사용한다.

한편, 이러한 종류의 시스템은 실시가 비교적 간단하고, 멀티플렉서 및 접근 제어 시스템 사이에서 통신 관리는 다르게 실시될 수 있다. 더욱이, 보안 레벨은 스크램블링 제어 워드를 생성하는 멀티플렉서에 의해 사용된 알고리즘의 복잡성에 의해 종종 제한받는다.

본 발명의 목적은 종래 기술 시스템의 일부 또는 모든 문제점을 극복하기 위한 다양한 양태와 실시예에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명에 따라서, 디지털 시청각 전송 시스템을 위한 스크램블링 유닛이 제공되고, 스크램블링 유닛은 물리적으로 분리된 멀티플렉서로부터 수집된 전송 패킷 스트림을 수신하는 입력; 랜덤 제어 워드에 따라 수신된 전송 스트림을 스크램블링하는 스크램블링 장치; 및 연속 전송용 송신기 수단으로 상기 스크램블링된 전소 스트림을 전송하는 출력을 포함하여, 멀티플렉서 동작과는 독립적으로 상기 스크램블링 유닛에 의한 상기 전송 패킷 스트림의 스크램블링을 허용한다.

단일 전달 스트림을 형성하기 위해 다양한 데이터 스트림을 함께 멀티플렉싱함과 동시에 데이터의 스크램블링을 수행하는 멀티플렉서를 포함하는 종래의 시스템과는 달리, 본 발명은 이산 스크램블러 유닛이 미리 조합된 전송 스트림을 전용 입력을 통하여 수신하는 전혀 상이한 해결책을 제시한다.

이 해결책은 시스템의 분리된 스크램블링 및 멀티플렉싱부 간의 기능 분할을 통해 시스템의 각 요소 사이에서의 통신 관리를 용이하게 한다. 더욱이, 스크램블링 유닛이 멀티플렉서 스크램블러 장치의 일반적 한계에 의해 제한되지 않기 때문에, 스크램블링 알고리즘의 복잡성 레벨이 증가할 수 있다.

스크램블링 장치는 전송 스트림 패킷의 선택된 패킷의 일부 또는 모든 패이로드에 스크램블링을 행할 수 있다. 예를 들면, 높은 "전송 스트림" 스크램블링 레벨에서, 주어진 전송 스트림 패킷의 모든 패이로드가 스크램블링될 수 있다. 선택적으로, 패킷의 패이로드 부분만이 스크램블될 수 있다.

스크램블링 장치에 부가적으로, 스크램블링 유닛은 전송 스트림에 전송 패킷 데이터를 삽입하기 위한 패킷 삽입 수단을 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 스크램블링 유닛은 암호화된 ECM 메시지내에 스크램블링 제어 워드를 포함시키는 패킷을 도입하기 위해 사용될 수 있다. 다른 형태의 데이터는 유닛의 멀티플렉서 다운스트림의 제한에 상관없이 유효 대역폭을 모두 사용하기 위해 전송 스트림에 동일하게 삽입될 수 있다.

하나의 실시예에서, 패킷 삽입 수단은 널 패킷(null packet)의 존재를 감지하고, 삽입될 패킷으로 널 패킷을 교체함으로써, 전송 스트림에 데이터 패킷을 삽입하도록 행해질 수 있다. 널 패킷은 멀티플렉서의 동작 사이클동안 생성되는 패킷이고, 이 패킷은 어떤 데이터도 포함되지 않는다. 이것은 특성 PID 값에 의해 일반적으로 식별된다.

스크램블링 유닛은 미리 결정된 전송 패킷의 일부 또는 전부를 식별하여 메모리에 복사하는 필터를 또한 포함한다. 예를 들면, 필터는 사용자 특정 테이블 또는 그와 유사한 것과 같이, 스크램블러에 의해 수정되는 데이터를 포함하는 그들 PID 값에 의해 특정 전송 패킷을 확인하도록 미리 프로그램될 수 있다. 필터링은 패킷 일부에 동일하게 행해질 수 있고, 즉 전송 패킷 등의 패이로드내에의 테이블 ID를 응시함으로써 패킷 일부에 동일하게 행해질 수 있다.

바람직하게, 예를 들면, 스크램블링 유닛은 소정 패킷을 소거, 예를 들어 패킷의 패킷 ID를 널 패킷의 패킷 ID로 변환하는 패킷 소거 수단을 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 패킷은 패킷의 PID 값에 의해 필터링되고, 동일한 PID 값으로 수정된 패킷에 의해 교체되는 경우, 동일한 PID로 다중 패킷을 생성하는 것을 피하기 위해 이 PID로 원래의 패킷을 소거할 필요가 있다. 소거될 패킷은 널 패킷이 되고, 이후에 무시되거나 패킷 삽입 수단에 의해 도입되는 다른 패킷으로 교체될 수 있다.

바람직하게, 스크램블링 유닛은 수신된 전송 데이터 스트림에서 소정 패킷 ID의 패킷수를 카운팅하기 위한 패킷 카운팅 수단을 포함한다. 예를 들면, 패킷 카운팅 수단은 전송 스트림에 유효한 공간의 평가가 ECM 패킷 등을 삽입할 수 있게 하도록 데이터 스트림에서의 널 패킷수를 카운트하는데 사용될 수 있다. 또한, 패킷 카운팅 수단은 특정 패킷 ID의 존재를 감지하거나 패킷 ID의비트 전송률을 계산하는데 사용될 수 있다.

바람직하게, 스크램블 유닛은 소정 패킷 또는 패킷 세트에 할당되는 패킷 ID 값을 변경하기 위한 패킷 ID 재매핑 수단을 또한 포함한다. 이것은 삽입된 패킷의 PID 값과, 입력되는 스트림에서 발생하지 않거나 필터링되는 것으로 PID 값을 변경함으로써 전송 스트림에 이미 존재하는 패킷의 PID 값 사이의 특정 충돌의 위험을 제거하는데 사용될 수 있다.

위에서 기술된 스크램블링 유닛은 독립형 모드에서 동작될 수 있다. 선택적으로, 유닛은 스크램블링 시스템의 부분을 형성할 수 있고, 시스템은 전송 스트림을 스크램블링하기 위한 스크램블링 유닛에 의해 전송되고 수신되는 제어워드를 형성하도록 중앙 제어 수단을 또한 포함한다. 중앙 제어 수단은 단일 PC, 즉 제어 워드를 형성하기 위한 제 2 PC와 스마트 카드와 조합하여 중앙 제어 스테이션으로써 동작되는 단일 PC에 의해 실시될 수 있다.

바람직하게, 스크램블링 시스템은 중앙 제어 수단과 연결되고 중앙 제어 수단에 의해 공급되는 제어 워드를 수신하며, 제어 워드를 포함하는 암호화된 메시지 즉 ECM 메시지를 중앙 제어 수단에 되돌려 보내는 하나 이상의 접근 제어 시스템을 또한 포함한다.

이와 같이, 중앙 제어 수단은 "시멀크립트" 원리에 따라서 복수의 접근 제어 시스템에 의한 동일한 제어 워드에 기초하여 ECM의 생성을 가능하게 할 수 있며, 전송 스트림에 ECM을 동기화하여 삽입하고, 제어 워드에 따라 전송 데이터를 스크램블링하기 위해, ECM과 연관된 제어 워드를 스크램블러로 전송한다.

바람직하게, 중앙 제어 수단으로부터 스크램블링 유닛에 전달된 데이터의 일부 또는 전체는 비밀 암호키로 서명을 생성함으로써 중앙 제어 수단에 의해 인증된다. 공개/개인 암호화 구조가 사용되는 경우에, 스크램블링 유닛은 원래 데이터를 확인하기 위해 스크램블러를 허용하는 등가의 공개키를 소유한다. 특히, 2개 사이의 연결 침해에 의한 제어의 위조 가능성을 회피하기 위해, 스크램블러로 전송된 모든 제어 워드 데이터가 인증되어야 한다.

추가 보안 방법이 도입될 수 있고, 즉 대칭 알고리즘으로 모든 전송된 데이터를 암호화하고, 중앙 제어 수단과 스크램블링 유닛 각각은 메시지의 암호화 및 복호화에 필요한 키를 소유함으로써, 추가 보안 방법이 도입될 수 있다.

위의 스크램블링 시스템의 실시예는 단일 스크램블링 유닛, 단일 중앙 제어 수단등에 관련하여 기술되어 왔다. 그러나, 현실성의 이유로 시스템의 각 요소에 대해 적어도 하나의 예비 또는 백업 장치를 갖는 것이 바람직하고, 바람직한 실시예에서, 시스템은 다수의 스크램블링 유닛과 전송 스트림의 생성과 연관된 중앙 제어 수단을 포함한다. 이와 같이, 시스템은 시스템의 관련 부분의 고장 또는 오동작의 경우에 제어 수단과 스크램블링 유닛 사이에서 전환된다.

바람직하게, 이러한 시스템에서 각 스크램블링 유닛은, 예를 들어 그 동작 구성 특성 및/또는 현재 제어 워드값(또는 디폴트 제어 워드 값)을 주기적으로 저장함으로써, 중앙 제어 수단으로부터 연결이 되지 않은 경우에 자발적으로 동작한다.

본 출원의 명세서에서, 용어<<디지털 시청각 전송 시스템>>은 원시 시청각 또는 멀티미디어 디지털 데이터를 전송 또는 방송하기 위한 모든 전송 시스템을 의미한다. 본 발명이 특히 방송 디지털 텔레비전 시스템에 적용될 수 있지만, 본 발명은 멀티미디어 인터넷 애플리케이션 등에 대해 고정 통신 네트워크에 의해 전송되는 데이터를 필터링하는데 동일하게 사용될 수 있다.

MPEG이라는 용어는 국제 표준화 워킹 그룹 기관 "동영상 전문가 그룹" 및 특히 한정하려는 것은 아니지만, 디지털 텔레비전 애플리케이션을 위해 전개된 MPEG-2 표준화에 의해 전개된 데이터 전송 표준을 언급하고, ISO 1318-1, ISO 13818-2,ISO 13818-3 및 ISO 13818-4 문서에서 제시된다. 본 특허 출원에서, 용어는 디지털 데이터 전송 분야에 적용 가능한 기본 MPEG 포맷의 모든 변형, 변경 또는 개선을 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예의 스크램블링 시스템의 요소를 도시한다.

도 2는 도 1의 스크램블링 유닛을 자세히 도시한다.

도 3은 본 발명의 추가의 실시예를 도시한다.

도 1을 참조하여, 디지털 텔레비전 중앙 제어 스테이션(2) 및 제어 워드 생성기(3)를 위한 스크램블링 시스템을 도시한다. 제어 워드 생성기(3)는 도시된 바와 같이, (하기 참조) 데이터를 서명하기 위한 암호키를 포함하는 스마트 카드에 수용되는 스마트카드 판독기를 포함하는 PC형 컴퓨터일 수 있다. 선택적으로, 제어 워드 생성기는 랙 타입 유닛, 제어 스테이션(2)에 삽입되는 부가 카드 등일 수 있다.

스크램블링 유닛(1)은 멀티플렉서(4)로부터 스크램블링되지 않은 전송 패킷을 스크램블링 유닛의 입력에서 수신하고, 적합한 위성 전송 링크 등을 통해 전송하기 전에, 준비를 위해 모줄레이터(5)로 스크램블링된 전송 스트림을 전달한다.

멀티플렉서(4)는 MPEG 표준에 따르는 종래의 멀티플렉서일 수 있고, 비디오, 오디오, 텔레텍스트 등의 정보를 수신할 수 있고, 이 데이터로부터 암호화되지 않은 전송 패킷 스트림을 생성할 수 있다. 종래의 MPEG 방송 시스템에서, 비디오, 오디오 등의 데이터는 패킷화된 기본 스트림(PES)의 형태로 멀티플렉서로 공급될 수 있다. 다른 패킷 데이터는 전송 스트림에 동일하게 멀티플렉싱될 수 있다.

멀티플렉서의 출력은 헤더를 포함하는 전송 패킷의 시퀀스 및 PES 또는 다른 데이터를 포함하는 패이로드를 포함한다. 멀터플렉서로 공급되는 데이터와 멀티플렉서의 효율에 따라, 패킷 스트림은 어떤 데이터도 포함하지 않는, 보다 큰 또는 보다 작은 수의 널 패킷을 또한 포함한다.

멀티플렉서로 제공되는 데이터 스트림에서의 데이터의 다른 형태는 섹션으로 분할될 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 데이터는 다수의 테이블 또는 모줄의 형태로 멀티플렉서로 또한 제공될 수 있고, 테이블은 다운로드되고 완전한 애플리케이션을 형성하도록 전송 시스템의 다른 종단에서 리시버/디코더에 의해 조합된다. 전송 패킷 스트림에서의 패킷과 유사한 방법으로, 테이블은 테이블 ID 또는 TID 값에 의해 식별될 수 있다.

데이터 스트림에서, 데이터 패킷은 패킷의 패킷 ID, 즉 PID, 하나의 PID 값을 가지는 비디오 데이터, 오디오 데이터 등에 의해 식별된다. MPEG 표준에서, 데이터의 널 패킷은 0x1FFF의 소정 PID 값을 가진다. 반대로, 주어진 형태의 데이터(오디오, 비디오)에 할당되는 PID값은 내용 제공자에 의해 결정될 수 있다. MPEG 전송 스트림의 패킷 구조, PES의 형태, 섹션되고 표로 만들어진 데이터에 관하여 더욱 상세히 하기 위하여, 판독기는 국제 표준 문서 ISO 13818-1, ISO 13818-2, ISO 13818-3, 및 ISO 13818-4에 언급된다. 이러한 표준들은 MPEG 장치 사이에서 호환성을 인증하기 위해 필요한 물리적 인터페이스층의 특성을 설정하고, 비동기 직렬 인터페이스(ASI)의 사용이 하나의 예로써 주어진다. 다른 링크 또는 인터페이스는 예를 들면, SPI, LVDS, G703에서 가능하다.

모줄레이터(5)는 위성, 케이블, 네트워크 링크와 같은 통신 링크를 통하여 전송을 위해 적당한 형태로 디지털 전송 패킷 스트림을 변경하기 위해 필요한 일반적인 타입의 것이다.

스크램블 유닛(1)은 중앙 제어 스테이션(2)으로부터 ECM 및 제어 워드 데이터를 수신하기 위해 부가적으로 연결되고, 제어 워드 생성기(3) 및 하나 이상의 조건적 접근 시스템(6,7)에 차례대로 연결된다. 제어 워드 생성기(3)는 랜덤 제어 워드 스트림을 생성할 수 있고, 생성된 랜덤 제어 워드 데이터를 서명하기 위한 개인키를 포함하는 스마트 카드를 판독하기 위한 카드 판독기를 포함할 수 있는 PC 타입 컴퓨터를 포함한다.

중앙 제어 스테이션(2)은 사실 제어 워드 생성기(3)에 통합될 수 있는 PC 또는 그와 유사한 것을 또한 포함할 수 있다. "시멀크립트의 원리에 따라서 동일한 제어 워드가 다수의 접근 제어 시스템에 대해 전송을 암호화하는데 사용된다. 각 접근 제어 시스템은 이 접근 제어 시스템을 사용하여 가입자에게 방송하기 위한 ECM 메시지를 준비하기 위해 자체 암호키로 제어 워드와 다른 데이터를 암호화한다.

중앙 제어 스테이션(2)은 중앙 제어 스테이션(2)으로 다시 보내지는 암호화된 ECM 메시지를 준비하는 접근 시스템(6,7)으로 적합한 통신 링크를 통해 제어 워드 데이터를 전송하도록 구성된다. 그리고, 중앙 제어 스테이션(2)은 ECM 메시지(하나 이상의 전송 패킷 형태)와, 연관된 제어 워드 데이터를, 예를 들어 TCP/IP 링크를 통해 스크램블링 유닛(1)으로 전송한다.

통신 링크가 손상되고, 제어 워드 데이터가 시스템 외측에서 시작되는 다른 데이터에 의해 대체될 가능성을 회피하기 위해, 상기에서 설명한 바와 같이, 생성 순간에 생성기(3)와 연관된 스마트 카드에서 보유하고 있는 개인키로 서명된다. 스크램블링 유닛(1)은 공지된 개인/공용키 인증 방법에 따라, 서명된 데이터를 인증하기 위해 사용될 수 있는 등가의 공개키를 소유한다. 제어 워드 데이터가 정확하게 인증되지 않을 경우에, 스크램블링 유닛은 전송 패킷 스트림을 스크램블링하는 것을 거부할 수 있다.

제어 스테이션(2)과 스크램블링 유닛(1) 사이에서 전달되는 통신의 추가 암호화는, 예를 들어 대칭 암호화 방법과, 중앙 제어 수단 및 스크램블링 유닛에 의해 보유되는 한 쌍의 개인키를 사용함으로써 행해질 수 있다.

도 2를 참조하여, 도 1의 스크램블링 유닛의 구조는 자세히 기술된다. 이해된 바와 같이, 이 명세서에 도시된 여러 요소는 하드웨어 또는 소프트웨어 형태 또는 이것들의 조합으로 실시될 수 있는 기능적 블록을 표현한다.

유닛(1)은 입력(10,11)을 통하여 멀티플렉서로부터 출력되는 암호화되지 않은 전송 스트림을 수신한다. 멀티플렉서와 스크램블링 유닛간 링크에서 문제에 대항하여 보안을 제공하기 위하여, 도시된 바와 같이 2중 연결이 각 입력(10,11)에 수신되는 동일한 전송 스트림으로 제공된다. 연결이 다른 멀티플렉서 소스로부터 생성되는 데이터 스트림의 잉여를 조절하기 위해 또한 사용될 수 있다.

MPEG 스트림에서 패킷의 동기와 타이밍에 관한 정보는 디코더와 동기 요소(12, 13)에 의해 중앙 마이크로프로세서(15)에 제공된다. 디코더와 동기 요소는 물리적 레벨(클럭 존재, 정확한 ASI 또는 다른 인터페이스 특징 등)에서 MPEG 스트림에 상응하는 데이터를 감지한다. 동기 요소는 데이터의 연속된 동기 처리를 보장하기 위해 MPEG 동기 바이트를 재생시킨다. 이러한 요소들은 전형적이고, 예를 들어 MPEG에서 복호화 링크의 요소로서 MPEG 리시버/디코더 유닛에서 발견된다.

입력 중 어느 하나를 통하여 수신되는 스트림에 어떤 오류가 발생된 경우, 마이크로프로세서는 다른 입력을 통하여 수신되는 스트림으로 변경하도록 스위칭 요소(14)를 제어한다. 도시된 바와 같이, 전달된 데이터의 연속적 흐름을 유지할 필요성이 주어지면, 이러한 종류의 잉여가 스크램블링 시스템의 다른 레벨에서 반복될 수 있다. 기술된 바와 같이, 출력(18,19)을 통해 출력되는 전송 스트림은 일반적으로 스크램블링된다. 그러나, 유닛으로부터 스크램블링되지 않고 변경되지 않은 출력을 제공하기 위해서, 또는 테스팅 목적을 위해서, 또는 오류의 경우에 스크램블링 회로를 바이패스하기 위해서, 유닛은 수동으로 동작 가능하고 전송 패킷 스트림이 유닛을 통하여 직접적으로 전달될 수 있게 하는 비상 바이패스 스위치(16, 17)를 또한 포함한다.

교차부(20)에 의해 도시된 바와 같이, 바이패스 모드에서 입력/출력 링크는 입력(11)을 통하여 수신된 스트림이 출력(19)을 통하여 나타나지만, 입력(10)을 통하여 수신된 스트림이 출력(18)을 통하여 나타나도록 스위치될 수 있다. 선택적으로, 연결(20)의 구조를 변경함으로써, 입력(10)은 출력(19)에 연결될 수 잇고 입력(11)은 출력(18)에 연결될 수 있다. 교차부(20)는, 예를 들어 유닛에 접속된 외부 리드, 바람직하게 변경될 수 있는 구성으로 실시될 수 있다. 이 교차부는 다시 개별 통신 채널이 보다 용이하게 달성될 수 있다.

이러한 실시예의 이점은 전력 손실의 경우에도, 신호가 유닛을 통하여 전달될 수 있도록 바이패스가 완전히 수동적인 점이다. 릴레이에 의해 활성화된다면, 바이패스는 전력 손실이 발생될 때 자동적으로 활성화될 수 있다.

PID 카운터(21), PID 필터(22), PID 감지 유닛(23), PID 재매핑 유닛(24), 패킷 삽입 유닛(25) 및 스크램블러(26) 요소의 기능은 이제 기술된다. 분명해지듯이, PID 필터(22) 및 PID 카운터(21)와 같은 이러한 여러 요소는 수신된 전송 스트림에서 수행되는 디멀티플렉싱 및 디스크램블링 작동에 사용되는 리시버/디코더의 명세서에 공지되어 있다.

유사하게, 스트램블러(26), 패킷 삽입 유닛(25), PID 재매핑 유닛(24) 및 PID 감지 유닛(23)과 같은 요소는 일반적으로 조합된 멀티플렉서/스크램블링 장치의 명세서에 공지되어 있다. 한편, 이러한 요소들의 조립 및 구성하기 위한 기술에서 당업자에게 어려움이 없고, 기술된 바와 같은 외부의 명세서에서 이러한 요소의 특정 조합과 병렬은 결코 전체적으로 독창적이지 않다고 결코 인식되지 않는다.

마이크로프로세서(15)에 의해 프로그램 가능한 PID 카운터(21)는 전송 패킷의 주어진 블록에 존재하는 이 PID 값을 제공하는 패킷의 수를 카운트할뿐만 아니라 전송 패킷 스트림에서 소정 PID 값으로 패킷의 존재 또는 부재를 변경하기 위해 사용될 수 있다. 특히, PID 카운터(21)는 부가 패킷(아래에 도시된)의 삽입을 위해 가능한 비트율을 측정하도록 전송 스트림(MPEG PID 값:0x1FFF)에 존재하는 널 패킷수를 카운트하는데 사용된다. 선택적으로, 카운터(21)는 개별 데이터 패킷 또는 유닛에 의해 수정되거나 소거되는 개별 데이터 패킷 등의 패킷 존재를 감지하기 위해 사용될 수 있다.

데이터 스트림을 더욱 완전하게 분석하기 위해서, PID 필터 및 디멀티플렉스 유닛(22)은 주어진 PID 값의 패킷 시퀀스를 필터링하고 메모리(27)에 이러한 패킷을 복사하기 위해 사용된다. 필터 유닛(22)은 전송 패킷 스트림에서 예를 들면, 전송 패킷의 패이로드내의 데이터 섹션 및/또는 테이블의 필터링과 같이 전송 패킷 스트림에서 낮은 레벨에 필터링을 수행하기 위해 또한 사용될 수 있다. 리시버/디코더에서 사용되는 일반적인 필터 유닛으로써, 필터(22)는 테이블 ID 값, 테이블 ID 확장 값, 섹션 데이터 등을 인식하도록 프로그램될 수 있다.

필터(22)의 구성은 마이크로프로세서(15)에 의해 결정되고, 네트워크 어뎁터(28)와 TCP/IP 링크를 통해 차례로 도 2에 도시된 중앙 제어 스테이션에 연결될 수 있다. 따라서, 중앙 제어 스테이션은 데이터 스트림을 필터링한 패킷을 선택할 수 있다.

데이터 스트림에서 접근되거나 또는 필터링된 패킷은 마이크로프로세서(15)에 연관된 메모리(27)에 필터(22)에 의해 복사된다. 메모리에 저장된 패킷은 부가의 분석 또는 수정을 위하여, TCP/IP를 통해 중앙 제어 스테이션으로 전송될 수 있다. 중앙 제어 스테이션은 예를 들면, 수정을 위해 주어진 PID 값의 특정 개별 데이터 패킷을 필터링하기 위해 결정될 수 있고, 새로운 PID 값으로 전체적인 새로운 패킷이 전송 스트림에 삽입되는 경우에 전송 스트림의 내용에 기술되기 위해 사용되는 패킷의 수정을 요구할 수 있다.

이해되듯이, 사실 메모리에서 필터링 되고 복사되었던 주어진 패킷이 전송 스트림에서 물리적으로 제거된다는 것을 의미하지 않는다. 따라서, 주어진 PID 값의 패킷이 전송 스트림에 삽입되는 경우에, 충돌을 피하도록 이 값을 가지는 본 패킷을 소거할 필요가 있다. 이것을 행하기 위해서, 패킷 소거 유닛은 널 패킷의 PID 값에서 패킷의 PID 값을 변경함으로써, 널 패킷에서 주어진 PID 값의 전송 패킷에 적당하다. 특히, MPEG 표준 패킷의 경우에, 다음 변화가 패킷 헤더에서 수행될 수 있다.

0x1FFF로 강제되는 PID 값

00으로 강제되는 전송_스크램블링_제어

01로 강제되는 적합_필드_제어

0으로 강제되는 패이로드_유닛_시작_지시지.

0으로 강제되는 연속 카운터(선택적으로)

이해되듯이, 추측하던데 그것들이 패이로드를 포함하지 않고 전송된 패킷이 모두 의지되고 소거되도록 의도되기 때문에, 전송 스트림에서 널 패킷은 판독되지 않는다. 더욱이, 기술된 바와 같이, 패킷 삽입 유닛(25)은 사실 전송 스트림에서 삽입을 위하여 메모리에 수용된 패킷에 의해 널 패킷을 소거 및 교체하기에 적합하다.

소거 유닛(23)이 그것들의 PID 값에 의해 변경함에 의해 널 패킷에서 특정 PID 패킷이 소거되는 부가적이고 동일한 방식에서, PID 재매핑 유닛은 새로운 PID 값에서 주어진 PID로 변경되도록 제공될 수 있다. 이것은 멀티플렉싱된 전송 스트림을 스크램블링 유잇으로 공급하는 원시 멀티플렉서의 제한을 회피, 및/또는 PID가 전송 스트림에 삽입될 새로운 패킷과 충돌하는 것을 회피하기 위해 요구될 수 있다. 예를 들면, 유닛은 아래와 같이 구성될 수 있다.

입력되는 PID 값 재매핑 PID 값

0x20 0x0100

0x21 0x0101

0x22 0x0200

0x23 0x0201

전송 패킷 헤더에서 PID 필드만이 수정된다. 전송 패킷은 변경되지 않은 나머지 PID 값에 의해 지정되지 않는다. 소거 유닛에서와 같이, PID 재매핑 유닛의 구성은 중앙 제어 스테이션에 의해 사실상 결정된다. 패킷 유닛(25)이 원시 전송 스트림에 존재하지 않는 PID 값의 패킷을 삽입하도록 프로그램되는 경우에, PID 값의 재매핑이 필요하지 않다. 반대로, 잠재적 충돌이 소거되는 경우에, PID 재매핑 유닛은 새로운 값에 원시 전송 스트림에 충돌 PID 값을 재매핑할 수 있다.

패킷 삽입 유닛(25)으로 되돌아가서, 이 유닛은 전송 스트림에 존재하는 어떤 널 패킷을 교체하기 위해, 메모리(27)에 유지되는 전송 패킷을 삽입하기에 적합하다. 삽입된 패킷의 PID 값의 변경 또는 관리는 유닛(25)에 의해 효과적이지 않다. 위에서 언급한 바와 같이, 잠재적 PID 충돌은 PID 재매핑 유닛(24)과 PID 소거 유닛(23)에 의해 조절된다.

패킷은 몇가지 다른 방식으로 전송 스트림에 삽입될 수 있다.

1. 사이클 데이터 삽입. 이것은 예를 들면, 데이터의 정적 테이블을 도입하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우에, 패킷은 메모리(27)에서 대기 행렬에 저장되고, 스케줄러는 스트림에서 사이클 형태로 패킷 데이터를 도입하기 위해 적당한 간격으로 각 대기 행렬을 판독되고, 패킷은 널 패킷의 각 발생에서 도입된다. 스케줄러는 전송된 시퀀스의 정확한 수를 확인하도록 패킷 시퀀스내에서 연속 카운터(예를 들면, 패킷의 연속적 수)로 조절된다.

2. ECM 동기화된 삽입. 이 경우에, ECM 메시지는 연관된 제어 워드 데이터에 함께 제어 스테이션으로부터 수신된다. ECM 메시지는 순환 데이터로서 삽입되고, 제어 워드 데이터를 사용하여 스크램블러(26)에 의해 수행되는 스크램블링 동작으로 동기화된다.

3. 원샷 데이터 삽입. 이 경우에, 패킷 시퀀스는 전송 스트림에서 단지 한번에 삽입된다. 시퀀스는 메모리에서 FIFO 대기 행렬에 저장되고, 대기 행렬에서 다음 패킷은 다음 널 패킷의 발생시에 삽입된다. 이 경우에, 시퀀스에서 패킷의 연속 카운터는 스크램블링 유닛에 의해 수신되기 전에 미리 설정될 수 있다. 원샷 데이터 삽입은 제어 스테이션(2)으로부터 또는 EMM 생성기와 같은 다른 소스로부터 수신된 데이터를 삽입하기 위해 사용된다.

이러한 동작에서 중앙 제어 스테이션(2)에서 스크램블링 유닛(1)까지 전달되는 패킷 또는 패킷의 시퀀스는 연관된 인증값으로 식별될 수 있어서, 중앙 제어 스테이션은 전송 스트림에 패킷 또는 패킷의 시퀀스의 삽입에 우선하거나 콜백될 수 있다.

수정되고 소망하는 ECM을 포함하는 전송 패킷 스트림은 스크램블러(26)로 전송된다. 스크램블러(26)는 일반적인 멀티플렉서/스크램블러 장치에서 사용되듯이 디지털 스크램블러에서 사용할 수 있다. 전송된 데이터(ECM 메시지의 데이터는 제외하고)의 스크램블링을 수행하기 위해서, 스크램블러는 그것들이 스크램블된다는 것을 지시하는 PID 값을 가지고 패킷의 그룹을 준비하는데 필요한 PID 정보를 제공한다.

스크램블링은 전송 스트림 레벨 즉, 전송 패킷의 전체 패이로드에서 또는(예를 들면, 오디오/비디오 타입 데이터를 위한) PES 레벨에서 즉, 전송 패킷내에 포함된 PES 패킷의 패이로드에서 수행될 수 있다. 스크램블링의 여러 타입은 서비스 제공자의 요청에 따라서 고안될 수 있다.

스크램블러는 중앙 제어 스테이션(1)에 의해 제공되는 제어 워드에 따라서 데이터의 스크램블링을 수행한다. 위에서 기술한 바와 같이, 제어 워드 데이터는 중앙 제어 스테이션에서 개인키와 제어 워드로 서명되고, 서명이 유닛(1)로 전달된다. 유닛(1)은 등가의 공개키를 포함하는 스마트 카드(29)를 판독하기에 적합한 스마트카드 판독기를 포함한다. 동시에, 제어 워드가 스크램블러(26)로 전달됨으로써, 마이크로프로세서(15)는 도시된 바와 같이, 공개키를 사용하여 신호를 서명을 확인한다. 인증 처리에서 오류가 있을 경우에, 스크램블러(26)는 스크램블링을 종결시키거나 또는 수신된 제어 워드를 소거하도록 지시될 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 중앙 제어 스테이션과 스크램블링 유닛 사이에서 통신은 대칭 알고리즘에 의해 또한 암호화될 수 있고, 이 경우에, 스마트 카드(29)는 인증 단계 전에 전달된 데이터를 복호화하는데 필요한 키를 또한 포함할 수 있다.

부가적으로, 스크램블링 유닛이 중앙 제어 스테이션에 독립적으로 다른 소스로부터 전달된 데이터를 수신하기에 적합한 경우에, 중앙 제어 스테이션으로부터 스크램블링 유닛까지 메시지를 전달하기 위해 사용된 네트워크는 다른 소스로부터 수신된 메시지를 수신하기 위해 사용된 네트워크에서 물리적으로 분리될 수 있다. 이 경우에, 네트워크 어뎁터(28)는 2개의 분리 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있고, 다른 소스로부터 데이터를 수신하기 위한 인터페이스는 스크램블링 시스템의 외부 소스에 의해 재프로그램 되는 유닛을 방지하기 위해 "판독만 가능"하다.

도시된 바와 같이, 스크램블링 유닛은 유닛으로부터 판독되는 확실한 전송 스트림이 가능하도록 출력(30, 31)을 또한 포함한다. 바이패스 스위치(16, 17)에 의해 얻어진 출력과 달리, 출력(30,31)은 패킷 등의 삽입/소거에 의해서 수정된 후, 그러나 스크램블링이 수행되기는 전에, 전송 스트림을 표현한다. 이러한 출력은 유닛에 있어 동작의 감시와 명확하게 동작의 결과를 모니터링하기 위해서 사용될 수 있다. 부가적으로, 유닛은 테스트 목적, 네트워크의 구성, 또는 터미널에 의한 기본 데이터 삽입(파일 전송 능력)을 위해 마이크로프로세서에 있어 질문이 가능하도록 표준 RS 232 인터페이스(32)를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 추가의 실시예를 도시하고, 도 1의 시스템의 여러 요소는 요소의 잉여를 통하여 보안을 제공하기 위해 중복된다. 특히, 대기 중앙 제어 유닛(2a) 및 제어 워드 생성기(3a)와 함께 대기 스크램블링 유닛(1a)은 지시되었다.

ECM의 생성과 관련된 접근 제어 시스템의 부분은 또한 중복되고, 이것은 참조 번호(6a,7a)에 의해 지시된다. 오디오, 비디오등 신호는 대기 멀티플렉서(4a)에 의해 또한 전달될 수 있다. 더욱이, MPEG 전송 채널의 생성을 위한 제 2 전송 채널은 본 시스템에 의해 또한 조절될 수 있다. 이것은 멀티플렉서(40, 및 이것의 대기 40a), 스크램블링 유닛(41, 및 이것의 대기 41a) 및 모줄레이터(42)에 의해 지시된다.

시스템에서 다양한 요소의 잉여가 제어 스테이션(2, 2a)간에 통신 링크 및/또는 감시기에서 연결 또는 라인(43)에 의해 지시되는 원격 터미널에 의해 조절될 수 있다. 특히, "심박동" 신호는 스테이션(2)에서 스테이션(2a)까지 제공될 수 있고, 제어 스테이션(2a)은 ECM 메시지 생성의 제어와 이 신호 간섭의 경우에 제어 워드 데이터가 취해지게 된다. 유사하게, 스크램블러 유닛(1, 1a)은 하나 또는 다른 스크램블링 유닛의 오류 경우에, 2개 사이에서 기능의 전달이 가능하도록 제어 스테이션을 위해 조절될 수 있다.

부가적으로, 유닛(1, 1a)이 제어 스테이션(2, 2a) 및/또는 전원 공급이 중단된 후에 연결되지 않은 경우에, 연속 동작되도록 각 스크램블러 유닛(1,1a)은 유닛 의 동작 구성 및/또는 예정된 간격에서 제어 워드 값을 플래쉬 메모리에서 기억하기에 적합하다.

선택적으로, 고정된 예정 구성과 제어 워드 값은 연결되지 않은 경우 및/또는 파워 다운의 경우에 사용되기 위해 메모리에 기억된다.

구성 값은 유닛이 소거 또는 교체되는 것을 의미하는 자세한 패킷 ID를 포함할 수 있다.

Claims (16)

1. 디지털 시청각 전송 시스템용 스크램블링 유닛으로서,

   물리적으로 분할된 멀티플렉서로부터 조합된 전송 패킷 스트림을 수신하는 입력부; 랜덤한 제어 워드에 따라 상기 수신된 전송 스트림을 스크램블링하는 스크램블링 장치; 및 연속 전송용 송신기 수단으로 상기 스크램블링된 전송 스트림을 전송하는 출력부를 포함하며, 상기 멀티플렉서의 동작과는 독립적으로 상기 스크램블링 유닛에 의한 상기 전송 패킷 스트림의 스크램블링을 허용하는 스크램블링 유닛.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스크램블링 장치는 상기 전송 스트림 패킷의 선택된 패킷의 패이로드의 일부 또는 전체에 스크램블링을 행하는 스크램블링 유닛.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전송 스트림에 전송 패킷 데이터를 삽입하는 패킷 삽입 수단을 더 포함하는 스크램블링 유닛.
4. 제 3 항에 있어서, 패킷 삽입 수단이 널 데이터의 존재를 감지하고, 삽입될 상기 패킷으로 상기 널 데이터를 교체함으로써 상기 전송 스트림에 데이터 패킷을 삽입하는 스크램블링 유닛.
5. 제 1항에 있어서, 소정의 전송 패킷의 일부 또는 전체를 식별하고 메모리로 복사하는 패킷 필터 수단을 더 포함하는 스크램블링 유닛.
6. 제 1항에 있어서, 소정 패킷 또는 패킷 세트를 소거하는 패킷 소거 수단을 더 포함하는 스크램블링 유닛.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 패킷 소거 수단은 상기 패킷의 패킷 ID를 널 패킷의 패킷 ID로 전달함으로써 패킷을 소거하는 스크램블링 유닛.
8. 제 1항에 있어서, 상기 수신된 전송 데이터 스트림에서의 소정 패킷 ID 값의 패킷 수를 카운팅하는 패킷 카운팅 수단을 더 포함하는 스크램블링 유닛.
9. 제 1항에 있어서, 소정 패킷 또는 패킷 세트에 할당된 상기 패킷 ID 값을 변경하는 패킷 ID 재매핑 수단을 더 포함하는 스크램블링 유닛.
10. 상기 제 1항에서 기재된 바와 같은 상기 스크램블링 유닛 및 전송 스트림을 스크램블링하는 스크램블링 유닛으로 전달되고 상기 스크램블링 유닛에 의해 수신되는 제어 워드를 생성하는 중앙 제어 수단을 포함하는 스크램블링 시스템.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 중앙 제어 수단과 연결되고, 상기 중앙 제어 수단에 의해 공급되는 제어 워드를 수신하며, 상기 제어 워드를 포함하는 암호화된 메시지를 상기 중앙 제어 수단으로 다시 전송하는 하나 이상의 접근 제어 시스템을 포함하는 스크램블링 시스템.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 중앙 제어 수단으로부터 상기 스크램블링 유닛으로 전송된 데이터의 일부 또는 전체는 보안 암호키에 따라 서명을 생성함으로써, 상기 중앙 제어 수단에 의해 인증되는 스크램블링 시스템.
13. 제 10항에 있어서, 단일 전송 스트림의 생성과 연관되어 있는 다수의 스크램블링 유닛 및 연관 중앙 제어 수단을 포함하는 스크램블링 시스템.
14. 제 10항, 11항, 및 13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 또는 각 스크램블링 유닛은 작업 구성 특성 및/또는 현재 제어 워드 값을 저장하는 스크램블링 시스템.
15. 삭제
16. 삭제

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