TWI499297B - 控制字組之接受方法以及接受裝置和發射裝置 - Google Patents

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Description

控制字組之接受方法以及接受裝置和發射裝置
本發明一般關於條件式存取電視，尤指條件式存取訊息輸送至條件式存取電視接受器。
此節旨在對讀者介紹諸技術方面，可能與本發明諸方面有關，詳後和/或請求如下。此項論述相信有助於提供背景資訊給讀者，以方便更為明瞭本發明之諸方面。因此，須知此等陳述係以此而讀，而非認可先前技術。
末端使用者觀看電視所感受經驗品質之重要方面，是變換頻道所需時間(即抹銷時間)。當然，末端使用者存取一新頻道所須等候的時間越久，感覺越不好；然而，難以相信的是，不論或可能因為技術進步，抹銷時間實際上較以前更糟。
在早期電視，要改換頻道全靠轉動或押按鈕，非常快速。如今，抹銷時間更長，有些技術比其他更甚。蓋因許多小延遲之故，每次延遲總是另一次的副作用，往往是有益的技術發展。此等延遲包括：-遙控傳輸；-連接傳送串流；-緩衝進入資料；-條件式存取(CA)系統延遲，諸如取得CA資料和解擾密器程式規劃；-需要時間找到第一可解碼的形象，諸如MPEG之所謂I形象；和-聲頻同步化。
科技在於減少若干延遲，惟CA系統尚未充分定址。CA系統可延遲頻道變換達1秒。此項延遲為取得CA資料，加以解密和程式規劃解擾密器所需。在許多系統中，CA資料係權利控制訊息(Entitlement Control Message，簡稱ECM)，包 括加密之控制字組，使解擾密器可正確存取經擾密之程式。
第1圖簡略表示在接受器端之典型先前技術CA系統。說明甚為簡化，只能說明瞭解本發明所必要之特點。接受器100包括機上盒110，接至某種接受機構120，諸如拋物形天線(如圖示)或電纜。機上盒110包括擾密器140，功能上連接至安全模組130，諸如可卸除之智慧卡。
接受機構120接受擾密程式，和擾密程式用之加密ECMs，各ECM包括之資訊，在稱為密碼期之期間(和可能在後續密碼期)，可將程式解擾密。ECMs送(1)到安全模組130，擾密程式送(3)至解擾密器140。安全模組130把ECMs解密，送(2)摘取控制字組至解擾密器140，用此將擾密程式解擾密，輸出(4)清晰程式。
往往控制字組在約每10秒即變換，意即必須接受ECMs，以便持續。ECM通常會內嵌二控制字組，一供現時所謂密碼期，一供其次。如此使處置ECMs稍許延緩。
然而，在變換頻道時，不可能有適當控制字組，因為只有現時頻道能接受ECMs。因此，對新頻道而言，機上盒常常必須等待ECM摘取，和發生解密，才能把程式解擾密。此舉典型上需時300ms至1s，粗略平均值為500ms。
若明白安全模組和機上盒必須進行多次動作，此項延遲便更能瞭解。安全模組必須接受ECM，把ECM解密，核對ECM的完整性，證明ECM內所含權利(例如證明使用者有訂購頻道)，使用與機上盒共用的鍵，對控制字組加密和完整性保護，並把受到保護的控制字組送到機上盒。機上盒必須摘取ECM(典型上在串流內每10ms呈現一ECM)，把ECM送到安全模組，接受加密之控制字組，把加密之控制字組解密，和證明控制字組之完整性。
在許多現時系統內，此CA延遲常無法在抹銷之際造成任何額外延遲。其理由如第2圖所示，圖示為在舉例的網際網路電視(IPTV)系統內變換頻道後，顯示程式所必要步驟 之通常預期延遲。
在變換頻道後，需700ms來設定多元播送。只有此時才可緩衝，並等待圖像集(GOP)開始，係與接受ECM及摘取控制字組並列進行。在找到I-圖幅時，硬體可將擾密程式解擾密，需時100ms，其後MPEG4解碼和程式顯示，另需時700ms。由第2圖可見，延遲到GOP開始預計1000ms，而CA延遲通常較短，例如500ms。由於此等延遲並列發生，可知CA延遲不會引進任何額外延遲。
然而，有些解決方案(諸如US 2003/0048808和WO 2004/114668)，減少GOP開始之延遲期間，故比CA延遲為短，而EP 07301453.2申請案所載解決方案，則減少緩衝延遲。
由此可知亟需有解決方案，以減少CA延遲，尤指在變換頻道時。
JP2000101984號教示一種系統，機上盒從傳送系統接收使用人訂閱的全部頻道之ECM。把接收之ECMs加以儲存。因此，在抹銷之際，機上盒立刻有正要的ECMs送到智慧卡，供解密。唯如此解決方式，CA延遲只有邊際性的減少。典型上，在MPEG2串流內，ECM是每10ms呈現。因此，ECM摘取時間與ECM解密時間相較，幾可略而不計。
以JP2000101984之變化例而言，ECMs是利用加以解密的智慧卡接收。由智慧卡歸返的唯一控制字組，由機上盒儲存。此變化例之主要缺點為：由於ECM解密的時間典型上介於300ms和1s之間，而密碼期典型上持續10秒(即每10s有新ECMs)，到達所訂閱頻道數時，解決方案標度不是很好。若業務群有20或30以上頻道，JP2000101984所揭示的解決方案不適用，因智慧卡沒有時間把全部ECMs解密。
因此可知需有替代解決方案，以減少條件式存取延遲。本發明即以許多變化例提供解決方案。
本發明第一方面，針對控制字組之接收方法，各控制字組可用來對分開內容的頻道解密。接收器在有別於內容頻道的頻道上接收到控制字組串流，此控制字組串流係使用串流鍵加密，也使用串流鍵把控制字組串流解密，而得控制字組。
在第一具體例中，控制字組又使用頻道鍵加密，頻道鍵是專用於控制字組可以解密的內容頻道或該頻道所屬之業務群，接受器使用頻道鍵把控制字組解密。在第一變化例中，頻道鍵是在訊息中接受，只有在接收器有訂閱頻道或業務群時，才被解密，而接受器把訊息解密，而得頻道鍵。在第二變化例中，頻道鍵是在注定的訊息中接受，只能由專屬使用者加以解密，而接受將訊息解密，而得頻道鍵。
在第二較佳具體例中，接受器存取之內容頻道用的串流鍵，是從內容頻道或控制字組串流中輸送之權益控制訊息檢復。
本發明第二方面，是針對控制字組之接受裝置，各控制字組可用來把分開的內容頻道解密。此裝置包括控制字組串流在與內容頻道有別的頻道上之接受機構，控制字組串流係使用串流鍵加密；以及控制字組串流使用串流鍵之解密機構，而得控制字組。
在第一較佳具體例中，控制字組又使用頻道鍵加密，頻道鍵係專用於控制字組可解密之內容頻道，或該頻道所屬之業務群，而解密機構又可用頻道鍵，把控制字組解密。在第一變化例中，接受機構又可供接受訊息內之頻道鍵，只有接受器有訂閱頻道或業務群者，才會被解密；解密機構又可將訊息解密，而得頻道鍵。在第二變化例中，接受機構又可供接受注定的訊息中之頻道鍵，並且只能由專屬使用者解密；而解密機構又可將訊息解密，而得頻道鍵。
本發明第三方面，針對控制字組的發射裝置，各控制字組可用來對分開的控制頻道解密。此裝置包括使用串流鍵對 控制字組串流之加密機構；和加密過的控制字組串流之發射機構，控制字組串流係與內容頻道有別。
茲參見附圖，以非限制性實施例，說明本發明之較佳具體例。圖中所示方塊純粹是功能性實體，不必然相當於事實上之分開實體。此等功能性實體可以硬體、軟體，或軟體和硬體組合之方式實施，而且可以一或以上之積體電路實施。
本發明適用於條件式存取(CA)之網際網路TV(IPTV)，以下用做非限制性實施例。惟需知亦可用於其他適當之條件式存取電視系統，諸如傳統傳播系統，以減少CA延遲，尤其在頻道變換之時。在此非限制性實施例中，條件式存取電視接受器是機上盒(STB)，惟須知本發明亦可應用於其他類接受器，諸如電腦和行動通訊器(即行動電話機)。
在IPTV系統中，傳送層在攜帶IPTV串流之外，提供其他頻道。本發明使用此等「帶外」頻道(亦稱為後端頻道或側面頻道)，攜帶CA資料於一或以上之訊息內。因此，STB會預先或是很快要求CA資料，在CA促效的頻道上抹銷時，能夠實際上立刻把具有正確控制字組的解擾碼器程式規劃。
重點在於記得STB一般不知使用者會抹銷哪一頻道。當然，可以開發出啟發式，以推測使用者會抹銷的頻道(最顯著之例是P+鍵按數次)，但無啟發式會完全無誤。故理想上，STB必須明白所存取的全部CA保護頻道之控制字組，數量會很多。由於此等控制字組會規則性更新，STB亦必須保持資訊合時。
須知現時程式用ECMs始終是在IPTV服務之帶內發送。此等ECMs宜賦予優先，因係用來對現時程式解碼。
按照本發明，保全認證頻道(SAC)係建立在IPTV輸送服務和STB安全模組間之側面頻道上，而CA資料即跨越所建立SAC發送。此舉得以減少智慧卡分析ECM所需時 間，又能保持高水準安全性。在較佳具體例中，安全模組可以是插入STB內之可拆式智慧卡，但須知安全模組亦可有其他實施方式，例如STB本身之硬體和/或軟體。
SAC宜事先建立，故不致添加任何延遲。SAC可使用任何適當之先前技術方法，按下述建立：-直接在安全模組和使用後端頻道的頭端之間，以WO 2006/04804所述為宜；-在安全模組和頭端之間使用現有鍵基礎結構(即ECMs用來解密的用法)。須知此舉使本發明不但可用於IPTV，亦可用於「傳統」廣播系統。
若建立成功，兩造(即一邊是頭端，另一邊是安全模組)共享保護未來通訊所用之共用審理鍵。
第3圖表示在本發明接受器的條件式存取處理方法之較佳具體例流程圖。在正常先前技術操作中，STB已建立具有安全模組之SAC，尤其是若安全模組為可拆式智慧卡。STB搜尋現時頻道之ECM。若有發現，ECM即通到安全模組。若有訂閱相對應頻道，即得至少一控制字組，跨越SAC送回到STB。STB即使用控制字組把頻道解擾密。在密碼期每次變換時，STB重複此項操作(步驟310)。
如前所述，本發明擬議一種解決方案，以減少切換頻道時的CA延遲。為達成此事，頭端提供多元播放頻道，即CW(控制字組)串流，專屬於所提供頻道的部份(最好是全部)控制字組。STB宜一旦可得即連接至多元播放頻道，以免在需要此頻道時有任何延遲。
CW串流為各選用頻道，最好包括：-識別頻道之資訊；-頻道用之控制字組。雖然控制字組可清晰發送，在較佳具體例內加密。加密是使用一種頻道鍵進行，最好是隨機，又專屬於頻道或業務群(即一組頻道)。加密演算可為任何適當演算，諸如控制字組和頻道鍵間之簡單XOR； -同步化資訊，例如同位位元，使接受器得以知道控制字組可應用於頻道內容之哪一部份。
CW串流宜攜帶於標準MPEG2-TS串流，但可知發射技術超出本發明範圍。CW串流最好受到保護，例如使用又一控制字組(串流鍵)KFCC 擾密。又一控制字組宜發射至又一ECM(ECMCWS )內的STB，是在CW串流、一或以上內容頻道，或CW串流和一或以上內容頻道二者之內。自然，KFCC 可以等於或不等於至少一頻道的密碼期的規則間距變化，而ECMCWS 可包括一或以上之另外控制字組。在較佳具體例內造成CW之超加密，因為CW是先以頻道鍵加密，再插入本身使用KFCC 加密之ECM內。
在接受器端，STB並行搜尋(320)CW串流之ECM，即STB搜尋ECMCWS 。找到時，ECMCWS 通到安全模組，在通常驗證後，把ECMCWS 解密，檢復KFCC ，越過SAC送回到STB。
須知本發明使用標準密碼期10秒，需要利用二ECMs的安全模組驗證和解密。此典型上需時大約1秒，意即同時有充分時間為各密碼期進行此事。
變換頻道時，STB使用又一控制字組KFCC ，把CW串流解擾密(330)，使用附帶資訊，得新頻道之控制字組，再用來對新頻道解擾密(350)。由於不需與安全模組通訊，或在安全模組內進行任何處理，其復原遠比在頻道本身的串流內找到新頻道的ECM快速。此外，須知CW串流可在頻道變換之前解密，例如連續性解密，又可加速其過程。CW串流的連續性解密之可能替代方式是，所用技術用來改進詭計模態實施，根據歐洲專利申請案EP 1447983所述解決方案之實施例。例如，在表內記錄與正確I圖幅相關的ECM，可改為在表內記錄在各頻道的各控制字組串流內之位置。如此可使解碼器更快恢復到所需控制字組。
STB則可在頻道串流本身內檢復新頻道用之其他 ECMs，亦為ECMCWS 。
如前所述，CW串流內之控制字組最好是以頻道鍵加以超加密，各頻道或各業務群宜不相同。頻道鍵預先輸送到接受器，例如在專屬訊息內，惟以相當於頻道和/或業務群的條件式存取訊息為佳(諸如ECMs火EMMs)。由於安全模組只能對有存取之條件式存取訊息解密，即可確保所檢復的頻道鍵，係對存取權可行之頻道。安全模組提供檢復之頻道鍵，即至少部份而最好是全部頻道鍵，供安全模組有存取權之頻道。凡精於此道之士均知，此項規定可在許多不同的情況進行，視所選用的實施情形而定，諸如在每次接受ECMCWS 後，每月一次(在每月接收含有頻道鍵的EMM後，EMM係注定給單一使用者可以解密)，或是在STB和安全模組之間設立或更換SAC時。
在較佳具體例中，頻率變換時(或之前)，STB為新頻道檢復控制字組，一如上述一般實施例，例如是所檢復之控制字組係經超解密。新頻道若係使用者(即安全模組)無存取權之頻道，則STB不能得頻道鍵，因而得不到控制字組把頻道解擾密。另方面，使用者對頻道無存取權時，則不是已有相對應頻道鍵，就是能夠獲得。使用頻道鍵，STB把超加密控制字組解擾密(340)，然後使用所得控制字組，把內容解擾密(350)。
第4圖表示按照本發明較佳具體例，CA資料從伺服器420傳送到接受器裝置(以STB 410為例)之系統。為清晰起見，內部連線未示，只圖示一STB，但須知伺服器420通常連接至複數STB互動。
STB 410包括至少一處理器411(以下稱「處理器」)，至少一介面412(以下稱「介面」)，適於越過第一連線413，從內容伺服器430接受至少一程式，必要時，把程式前送至解擾密器416，適於把擾密之程式解擾密，把解擾密程式在第二連線417，輸出至例如顯示裝置(圖上未示)。在較佳具體 例中，界面412又適於越過第一接線413接受ECMs，把ECMs前送至安全模組，諸如較佳之智慧卡419，以供解密。
界面412又適於從條件式存取(CA)伺服器420，經第三接線450接受CW串流。須知至少第一連線413和第三連線450，至少部份可實施成單一實體連線。又知內容伺服器430和CA伺服器420可共處。
STB又包括記憶器(圖上未示)，以儲存有關目前訂閱之資訊，但須知此資訊至少起初宜儲存於智慧卡419。智慧卡419亦宜適於設立SAC，具有伺服器420和STB 410，並把解密ECMs的控制字組，送到解擾密器416。
智慧卡419又適於把ECMs解擾密，宜兼為現有頻道和CW串流，並將控制字組送到處理器411。處理器411適於使用所接受控制字組，把現時頻道和CW串流解密。
在較佳具體例中(使用CW串流內之頻道鍵，以加密之控制字組)，智慧卡419適於獲得頻道鍵，前送至處理器411，已如上述。處理器411適於使用頻道鍵，把至少一加密之控制字組加以解密，可能只是在頻率變換時。在後一情況下，處理器411亦適於發送此解密之控制字組，至解擾密器416。
CA伺服器420包括處理器422，可經由通訊單位(I/O)426，發送擾密CW串流至一或以上STB。須知CA伺服器420可用頻道鍵，把CW串流內的控制字組加以超加密。CA伺服器420又包括記憶器424，以儲存頻道鍵、控制字組和其他必要資訊。
在第二具體例中，不用分開的CW串流，而是各頻道帶有其自己的控制字組，和其他頻道之至少部份而最好是全部的控制字組。此等其他頻道可限制於一或以上業務群之頻道，但亦可包括其他頻道。在第二具體例中，最好是頻道本身之控制字組送入ECM，而其他頻道之控制字組送入一或以上之分開ECMs。須知分開的ECMs數最好保持少，以保持 ECMs總數至最少；重點是確保控制字組以備開始次一密碼期。控制字組最好經超加密，一如前述。
在變化例中，其他頻道之控制字組只用頻道鍵加密(即不用FCC鍵加密)。在此變化例中，不需專屬於控制字組保護之ECM，而頻道鍵即輸送入一或以上之ECMs、一或以上之ECMs，或其組合，可確保解碼器不會存取未授權存取之頻道。易言之，在「未用」頻道以外，解碼器只能存取相當於使用者訂閱之頻道。
須知在某些情況下，CA伺服器420需在CW串流內輸送未加密之控制字組。此舉可例如為全部訂戶可得之某些程式而為，例如做為頻道之預覽。是在伺服器側做決定。
凡精於此道之士均知，使用ECMCWS 傳送其他控制字組至安全模組，由此經SAC前送至STB，等於從頭端引導SAC至STB。凡精於此道之士均知，使用例如ECM和EMM表達方式，並非旨在限制解譯該訊息；而是保存大解譯，例如ECM旨在涵蓋傳送解密(或解擾密)鍵之任何訊息。又須知頭端一辭包括複數裝置，一起作動，以確保內容輸送，諸如條件式存取伺服器和複數內容伺服器。
因此，須知本發明提供輸送CA資料之解決方案，在條件式存取電視系統中，可在頻道變換時，減少或除去CA延遲。
說明書和(便中)申請專利範圍及附圖所揭示各特點，可以單獨或任何適當組合提供。所述以硬體實施之特點，亦可以軟體實施，反之亦然。適用時，連接可以無線或有線連接實施，不一定要直接或專屬連接。
申請專利範圍內出現之參考符號，只供說明而已，對申請專利範圍無限制效果。
310‧‧‧條件式存取現時頻道之步驟
320‧‧‧搜尋控制字組串流用檢復鍵之步驟
330‧‧‧控制字組串流解擾密和獲得新頻道控制字組之步驟
340‧‧‧控制字組解密之步驟
350‧‧‧頻道解擾密之步驟
410‧‧‧接受器裝置
411‧‧‧處理器
412‧‧‧介面
413‧‧‧第一連線
416‧‧‧解擾密器
417‧‧‧第二連線
419‧‧‧智慧卡
420‧‧‧CA伺服器
422‧‧‧處理器
424‧‧‧記憶器
426‧‧‧通訊單位
430‧‧‧內容伺服器
450‧‧‧第三連線
第1圖簡單表示在接收器端之典型先前技術CA系統；第2圖表示在網際網路TV(IPTV)系統內變換頻道 後，顯示程式所必要步驟之預計延遲；第3圖表示本發明在接受器的條件式存取處理方法之較佳具體例流程圖；第4圖表示本發明較佳具體例之CA轉移系統。
310‧‧‧條件式存取現時頻道之步驟
320‧‧‧搜尋控制字組串流用檢復鍵之步驟
330‧‧‧控制字組串流解擾密和獲得新頻道控制字組之步驟
340‧‧‧控制字組解密之步驟
350‧‧‧頻道解擾密之步驟

Claims (10)

  1. 一種控制字組之接受方法，該方法在接受器包括步驟為：-在與內容頻道有別的頻道上，接受(320)複數廣播頻道，包括控制字組串流，控制字組串流包括供複數內容頻道之控制字組，使用串流鍵加密，其中各控制字組可用於把分開內容頻道解密，又其中控制字組串流是以內容頻道接收；和-使用串流鍵，把控制字組串流解密(330)，而得控制字組者。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中控制字組又使用頻道鍵加密，頻道鍵係專用於控制字組可解密的內容頻道，或該頻道所屬之業務群，該方法又包括步驟為，使用頻道鍵把控制字組解密(340)者。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，又包括步驟為：-於訊息內接受頻道鍵，只有在接受器有訂閱頻道或業務群時，才能解密；和-把訊息解密，而得頻道鍵者。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，又包括步驟為：-於注定只有特定使用者才能解密的訊息內，接受頻道鍵；和-把訊息解密，而得頻道鍵者。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中接受器存取的內容頻道用之串流鍵，係由內容頻道或控制字組串流內輸送的權益控制訊息檢復者。
  6. 一種控制字組之接受裝置(410)，該裝置(410)包括：-接受機構(412)，在與內容頻道有別的頻道上，接受複數廣播頻道，包括控制字組串流，控制字組串流包括供複數內容頻道之控制字組，使用串流鍵加密，其 中各控制字組可用於把分開內容頻道解密，又其中控制字組串流是以內容頻道接收；和-解密機構(411；419)，使用串流鍵把控制字組串流解密，而得控制字組者。
  7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中控制字組又使用頻道鍵加密，頻道鍵係專用於控制字組可解密的內容頻道，或該頻道所屬之業務群，解密機構(411；419)又使用頻道鍵把控制字組解密者。
  8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中：-接受機構(412)又供接受訊息內之頻道鍵，只有在接受器有訂閱頻道或業務群時，才會解密；而-解密機構(411；419)又供訊息解密，而得頻道鍵者。
  9. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中：-接受機構(412)又供接受注定由特定使用者才能解密的訊息內之頻道鍵；而-解密機構(411；419)又供訊息解密，而得頻道鍵者。
  10. 一種控制字組之發射裝置(420)，各控制字組係可用來把複數內容頻道的分開內容頻道解密，該裝置(420)包括：-加密機構(422)，使用串流鍵，把控制字組串流加密；和-發射機構(426)，以發射加密之控制字組串流，該控制字組串流係在與內容頻道有別之一頻道上發射，該加密之控制字組串流包括供複數內容頻道之控制字組，以廣播將其與複數內容頻道一起發射，其中各控制字組可用於把分開內容頻道解密者。
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