加扰数字电视论文

条件接收系统（CA系统）是数字电视收费控制的技术保障系统。基于CA技术的CA系统，是数字电视实现个性化服务以及有偿服务的关键，是推动数字电视走向市场成功的重要环节，也对保证节目供应商的利益、保护节目版权起着重要的作用。数字电视网络提供了丰富的电视频道和增值服务机会，一些电视节目和服务需要收费。今天小编为大家推荐《加扰数字电视论文 (精选3篇)》仅供参考，希望能够帮助到大家。

加扰数字电视论文 篇1：

数字电视加扰技术以及工作原理分析

摘 要 文章首先从数字电视的发展和需求环境出发，从数字电视加扰工作的整个技术结构展开分析，而后进一步就当前在该领域中主要存在的几种加扰模式进行了深入的讨论，对于深入了解数字电视加扰领域的相关技术特征有着一定的积极价值。

关键词 数字电视;加扰;原理

信息技术的不断发展，推动着各个领域的应用都发生了一定的变化。在电视领域中，与数字电视相比，传统的模拟信号在长距离的传输过程中必然会有所衰减，从而形成对于信号质量的威胁，降低了视频图像以及声音质量的整体水平。并且随着超大规模集成电路技术、数字处理技术的突飞猛进，数字电视在应用领域日趋成熟，尤其是在面对城镇此类电视信号需求相对集中的环境的时候，有线数字电视必然成为信息时代高质量电视服务的首选。而在这样的需求背景之下，加扰工作作为整个数字电视工作体系中的重要环节，直接关系着整个技术环境与信号的质量，必须得到充分的重视。

1 数字电视加扰工作技术结构

首先从概念角度看，所谓数字电视加扰，即指有线电视节目运营者对付费电视节目进行接入控制时，将节目信号转换为不可预测的无规则二进制数据流，这种方式从根本上改变了视频和音频信号的内容，在防止非授权客户自由接入该节目这一目标的实现方面有着毋庸置疑的积极意义。与之对应的解扰过程与加扰相逆，是将被加扰的电视信号数据流恢复为正常电视节目信号格数据流式的工作过程，通常在客户端通过机顶盒以及类似设备加以实现。

在当前电视节目制作过程中，考虑到仍然存在有模拟数据与数字技术并存的实际情况，其对应的加扰系统工作流程以及结构参见图1。

从图1中可以看到，模拟音视频信号首先进入MPEG编码器，当前主要以MPEG-2作为工作标准加以展开。在这个环节中，对应的音频以及视频将模拟信号转换为视音频基本流(Elementary Stream ，ES)格式，送到压缩编码模块，并且进一步经过实时数字预处理、时基校正和分组，形成视音频PES(Packet Elementary Stream)流并且送往节目复用模块加以实现复用。这个过程的重点在于将多个节目流按照一定的复用策略，并在传输流中编辑插入节目业务信息(SI)、用户授权信息(EMM)，进行复接处理并传送到加扰器。

而加扰器在对应的有条件访问系统的控制之下，对相应的数字信号实现加扰，同时附加上必要的授权访问信息，生成能够在信息通路上实现安全传输，并且能够有效被机顶盒识别和解扰的数字信号。在整个加扰的过程中，支持用户实现主动的节目订购，同时基于此实现面向用户的更深入管理。其中用户授权控制系统则是根据用户授权管理系统的指令，产生哪些用户该授权哪种收看、哪些信息接收权利的信息，即产生电子密钥。最后在完成复用和加扰两项功能之后，数据仍然不能直接实现传输，还需要进行调制，才能进入数据通道。

2 有线电视信号加扰方式浅析

虽然当前有线电视领域中仍然有模拟和数字两种存在方式，但是从根本上看，数字信号必然成为未来该领域中的主要发展方向。基于此种考虑，在展开对于数字电视信号加扰方式的分析的时候，更多关注数字信号。

在数字信号加扰工作环境下，主要采用的方式包括时基压缩方式、叠加模拟随机信息方式、码率压缩方式以及密码方式四种。其中时基压缩方式将待加扰的信号存储在一个存储容器中，并且通过改变数据的读取次序来生成数字信号的无序排列，从而实现加扰。叠加模拟随机信息加扰方式则是在已数字化的电视信号码列上叠加模拟随机信号码列后再发送，此种工作方式会使得接收机无法正确判断数字脉冲的有无，因此不能获取到有效图像，而在用户端，机顶盒可以通过将叠加的模拟信息抵消的方式使信号恢复正常。码率压缩加扰方式在该领域中相对较新，其工作主要是每次都只传各行、各场中的新信息，而把与上一行、上一场相同的信息略去，通过此种方式实现信息的缺失，从而保证信息的安全，在到达用户端之后将对应的信息添加进去，完成解扰工作。而对于密码方式而言，本身就是采用了相对传统的加密方式，通过对秘钥的妥善管理来实现数据安全的保证。

几种加扰工作方式均有不同的适用环境，实际工作中应当依据环境和其技术特征予以慎重选用。

3 结论

有线电视加扰技术在该领域中发挥着毋庸置疑的积极作用，并且其技术实现方式繁多。只有不断深入的分析和学习该领域的先进技术，合理设置和引入，才能切实有效的打造出合理和完善的数字电视系统，推动相关领域的有序发展。

参考文献

[1]GY/T 221-2006.有线数字电视系统技术要求和测量方法.

[2]罗建平.CA 数字电视机顶盒条件接收系统研究[J].有线电视技术，2004(24).

[3]刘晓峰，梁龙飞，方向忠.数字电视条件接收技术的研究与实现[J].信息安全与通信保密，2004(11).

作者：魏昕曈

加扰数字电视论文 篇2：

CA系统——付费电视系统的关健技术

条件接收系统(CA系统)是数字电视收费控制的技术保障系统。基于CA技术的CA系统，是数字电视实现个性化服务以及有偿服务的关键，是推动数字电视走向市场成功的重要环节，也对保证节目供应商的利益、保护节目版权起着重要的作用。

数字电视网络提供了丰富的电视频道和增值服务机会，一些电视节目和服务需要收费。与收费电视密切相关的有条件接收技术(Conditional Access)，也越来越受到重视。条件接收系统(CA系统)是数字电视收费控制的技术保障系统。

条件接收是指对播出的数字电视节目内容进行数字加扰以建立有效的收费体系，从而保障节目提供商和电视台的利益。基于CA技术的CA系统，是数字电视实现个性化服务以及有偿服务的关键，是推动数字电视走向市场成功的重要环节，也对保证节目供应商的利益、保护节目版权起着重要的作用。条件接收技术主要有三大技术组成：加解扰技术，寻址技术和加解密技术。现代数字CA系统的设计都将加密系统与授权管理系统分开。CA系统采用多重密钥传送机制将控制字安全地传送到经过授权的客户端。首先，CA系统根据节目播放的授权要求，通过安全算法产生控制字CW(CW用来加扰节目)并制作授权控制信息ECM，ECM消息使用业务密钥及密码算法加密。为防止非法侵入和黑克攻击，CW几秒钟就变化一次，ECM消息也随之发生变化。其次，CA系统从客户管理系统获取用户的地址信息、授权信息等，与SK一起组合成授权管理信息EMM。EMM消息使用户智能卡的主密钥PK和高强度的加密算法(如3DES算法或RSA算法)加密。最后，ECM和EMM消息均按照一定的发送周期插入到TS流中，向客户端传送。

条件接收系统是开展付费电视的核心技术，了解它的运行机制，掌握好它的使用和维护对付费电视业务

的成功开展非常关键。

条件接收基本原理

CA系统的组成主要有两大块：一块是管理用户的SMS，一块是管理节目的CA。CA主要分为两大部分：一是信号加扰部分，它是通过一个随机码发生器所产生的随机码(称为控制字CW)来控制加扰器对信号的加扰;二是加密部分，要使加扰的信号在接收端成功地解扰，接收端也必须要有和加扰端一模一样的控制字来控制解扰器，所以，要将前端的CW传送到接收端，如果直接传送会很容易被黑客截获而使CAS失去作用，为此，要对CW进行加密传送，这种加密是一种多层加密机制，从而增加CW传送的安全性，直接对CW加密的第一层所产生的密文称为授权控制信息ECM，通过复用器与加扰的码流一起传送，ECM还含有时间、节目价格、节目授权控制等信息，因此ECM是面向节目的管理信息。对CW加密的密钥称为工作密钥SK，SK通常又叫月密钥，每月换一次，每换一次SK，系统都要重新对所有用户进行授权。第二层加密是用称为节目密钥PDK对SK进行加密，所产生的密文和从SMS获取的授权指令通过SAS生成的授权信息组成授权管理信息EMM，EMM还含有智能卡号、授权时间、授权等级等用户授权信息。这些信息主要是完成对用户的授权，因此EMM是面向用户的管理信息，EMM对用户在什么时间看、看什么频道进行授权，它也通过复用器与加扰码流一起传送，以上这些组成了CA最基本的加密系统。

为了防止密钥在传送中被黑客截获，一般采用双密钥法，对每一用户分配一对密钥，其中一个是使用者本人掌握的密钥称为私有密钥，它只用于解密，通常这个密钥都存储在用户智能卡中。另一个是公开密钥，它只用于加密，两个密钥通过算法结成一一对应的关系，只有通过对应的私有密钥才能解开用公开密钥所加的密。这样我们根本不需直接传送密钥，因此具有很高的安全性，这是一种称为数字签名的认证过程。一般私有密钥(PDK)都存储于用户的智能卡中，所以在接收端，EMM的解密是唯一的，即一个智能卡只能解密与其有关的EMM信息，解密后就可以得到用于解ECM的所有信息，再通过解密ECM得到CW，将CW送到机顶盒内的解扰器完成解扰工作，这些解密过程都在智能卡中的解密系统完成。

条件接收系统组成

条件接收系统主要由以下几个部分组成：集成管理系统(IMS)、节目管理系统(PMS)、用户管理系统(SMS)、前端条件接收系统(CAS)、电子节目指南系统(EPG)、复用加扰处理系统、接收端CA系统、智能卡发行与管理系统。

1.集成管理系统(IMS)：设置系统参数，连接系统中各组成部分，管理和控制系统的执行。

2.节目管理系统(PMS)：对节目进行定义、编辑、编排、查询，产生节目时间表。

3.用户管理系统(SMS)：对用户信息、用户设备信息、节目预定信息、用户授权信息、财务信息等进行处理、维护和管理，同时可为其他子系统提供用户授权管理的基本数据。

4.前端条件接收系统(CAS)：完成用户授权控制信息(ECM)及用户授权管理信息(EMM)的获取、生成、加密、发送等处理。

5.电子节目指南(EPG)系统：自动提取节目数据库中的节目描述信息，并转化为DVB的业务信息(SI)，同时按一定的周期发送这些信息给复用器。

6.复用加扰处理系统：定义了同密同步器(SCS)、授权管理信息发生器(EMMG)、业务信息发生器(SIG)的接口，加扰采用了标准的DVB加扰算法。 7.接收端CA系统：接收并处理前端CA系统发送来的ECM，EMM信息，并通过标准的通信接口与智能卡进行数据交互，获取解扰控制字，传给解扰器完成解扰工作，同时提供有关CAS的辅助信息给接收设备，供接收设备显示。

8.智能卡发行系统：发行CA系统中所需的各种智能卡，包括系统母卡、系统钥匙卡、系统控制卡、用户接收卡等。针对上述各种智能卡，分别设计了不同的卡发行系统，这些系统包括：母卡密钥发行系统、母卡授权发行系统、系统卡发行系统、用户接收卡发行系统、用户接收卡授权编辑系统等。

条件接收系统特点

1.加解扰使用DVB Common Scrambling 通用加扰算法。

2.CW控制字随机产生，并频繁变化(每5～10秒钟改变一次)。

3.传输中的ECM，EMM消息使用了多级密钥加密保护。

4.可定期通过空中发送消息改变用户的多级密钥、会话密钥或用户的有关授权，从而增加了系统的抗攻击性。

5.系统结构符合国际DVB SimulCrypt 标准，开放性接口与其他的DVB前端系统连接。

6.系统拥有独立的加扰机，可以方便地与其他的不支持DVB Simulcrypt的前端系统连接。

7.前端系统基于局域网开发，可在网络环境下灵活配置和使用。

8.完成多种收视控制和管理功能：

预订收视，可按频道、主题级别、分类等授权方式控制用户的收视。

收费收视，PPV，IPPV等授权方式控制用户的收视。

免费收视，发送免费收视授权，供指定用户群免费收视节目。

预览功能，切换频道时短时收看。

区域管制，对某一指定范围的用户实施收视管制，强制关闭或开启收视授权。 9.系统支持广播邮件(B-Mail)的生成、发送和接收。

10.父母锁定控制：家长可以通过密码设置，控制节目的收看。

11.支持机卡配对：未配对的设备无权收视加密节目。

12.支持防录制：设置防录制标记，可控制接收设备录制节目。

13.STB程序下载或智能卡加密算法下载：下载应用程序到STB或智能卡上，改变设备的接收和控制功能。

14.集成了电子节目指南生成系统、节目管理系统、用户管理系统、机顶盒接收系统，以及多种独立的智能卡发行与管理系统。

条件接收系统功能

1. 提供多种授权方式

(1)节目定期预订(Subscription)

节目定期预订又可以细分为分类分级方式和节目组合方式。分类分级方式用于创建嵌套订购的产品。用户购买节目时可以自己挑选想要收看的类，并在类中指定想要的级。也就是选定想要收看的产品。节目提供商添加相应的授权，通过EMM发送到用户的智能卡中，智能卡存储该授权。用户收看节目时只有节目的类等于卡中授权的类，并且小于等于卡中授权的级时，才可以收看该节目。节目提供商需要定义的不同产品来对应各类各级。分类分级方式虽然可以提供给用户比较自由的选择空间，但还是不够灵活。节目组合的方式应运而生，节目提供商可以把他的节目分成不同的节目列表。

(2)节目分次预订(PPV)

分次预订的节目是基于节目号实现的条件接收。节目提供商为每个将要播出的节目定义一个节目事件号。在节目播出前节目提供商通过EMM消息或其他的方式通知用户将要播出的节目及播出时间。用户通过打电话点播想要收看的节目，节目提供商添加对应的节目事件授权。通过EMM授权发送出去。用户接收到EMM后把授权存入卡中。到节目播出时，只要用户卡中存储的事件号和节目的事件号相同，用户即可收看。

(3)节目即时购买(IPPV)

不同的节目号及价格，按次记费方式。IPPV数据可经电话或电缆回传。即时购买的节目是最灵活的收看方式，节目提供商可以为每个即时购买的节目定好收看的费用，预览时间长度(以控制字计)。节目播出时用户可以收看一段预览节目，预览结束后会在屏幕上显示该节目的价钱，并询问用户是否购买收看该节目。如果用户选择购买，并输入正确的用户密码，就完成了节目的购买，而无需提前打电话预定节目。

以上的三种基本形式实际上可以将节目源进行任意定制组合，为不同爱好的观众提供最适合其特点的个性化的服务。

2. 实现地区的阻塞

节目提供商可以通过使用地区阻塞，禁止指定地区内的用户收看节目，尽管他们有授权，这种方式是地区阻塞。一般情况下，地区是基于智能卡所有者所在的地理位置来划分的，智能卡中的每个密钥集都有自己的GCA，用来指明地理位置。

3. 发送EMM消息

EMM消息可以分为惟一寻址的消息和全局消息。全局消息发给所有属于该节目提供商的用户，这个消息将通过在屏显示(OSD)显示在用户的电视上，一般用于发送第二天的节目预报，或者新节目的介绍等内容。

惟一寻址消息意思是这个消息将通过惟一的ID发送给指定的用户。只在这个用户的屏幕上显示节目提供商发送出的消息，其他用户无法收到这个消息。这种消息适用于通知用户交费等用途。 节目提供商可以设定消息显示的时间，比如60秒，用户可以手动取消它。实际上这是一种广告或节目通知的手段。 4. 发送邮件

邮件可以分为惟一寻址的邮件和全局邮件。用户收到邮件后，邮件并不马上显示在屏幕上而只是提醒用户有新邮件。只有用户手动查看邮件时，邮件的内容才会显示在屏幕上。唯一寻址邮件意思是这个邮件将通过惟一的ID发送给指定的用户。用户查看后，邮件并不会丢失而是存储在机顶盒中，直到用户手动删除邮件或者存储达到最大数目的限制而又收到新邮件时删除最旧的邮件。

5. 不同层次的加扰方式

分别对PES层(Program Elementary Stream)和TS层(Transport Stream)加扰。当对TS加扰时，对视音频和数据都采用同一个控制字(CW)进行加扰，CW在一个相同PID的ECM流中传输;如果对PES加扰，视音频和其他数据流分别在最基本层次被不同的控制字加扰，而且在不同PID标识的ECM中传输。这种不同层次的加扰方式为用户提供了更多的选择和灵活性，例如可以在同套流中加入多国语言的支持，满足不同要求。

6. 成人级分类

智能卡严格按照成人级分类对密码进行验证，保证适当年龄的人群收视适当的节目。

7. 指定一机一卡方式

默认情况下，一般不指定这种方式，但如果想禁止用户持自己的卡而借用他人的机顶盒收看节目，就可以以这种一机一卡方式进行匹配验证。

8. 智能卡认证

智能卡和机顶盒之间的通信是加密的。用来保护智能卡解密出来的传输给机顶盒的控制字。此功能将智能卡和机顶盒之间的通信又加了一把锁，严格控制着通信的安全性。

结束语

条件接收系统是电视运营商依照广泛多样的商业规则对广播节目的接收进行控制的工具。条件接收系统虽然是付费电视系统的关健技术，但是并不是技术完成了，付费电视就能顺利实施，这还需要各方面的全面配合，如运营商的配合，机顶盒生产商的配合等等。国外的CA系统经历多年的发展，技术比较成熟并形成一定市场，国内的CA系统研究起步比较晚，起点比较高，同时借鉴了国外的经验，发展很快，已经形成了初具规模的国内市场，同时积极开展与国外CA系统实现同密。

数字电视条件接收系统是数字电视广播系统建设的重要基础设施，又是涉及信息安全的核心设备，因而在数字电视系统中地位重要，在数字电视产业的发展中意义不可低估。同时数字电视条件接收标准也是数字电视的核心标准之一，它是数字电视网络运营商增值服务的必要保障。数字电视中条件接收系统正以特有的方式推动中国广播电视事业的发展，将来这种条件接收系统还有可能为人类展现新形式的数字通信。

CA的运行模式

CA有两种运行模式：同密和多密。同密这种方式允许在DVB传输的一套节目中携带由不同的CA系统生成的多个CA信息给不同CA系统的机顶盒用户，在同密方式下，CA系统设计了一个通用加扰算法(CSA)系统供MPEG复用，所有CA厂商可以开发各自不同加密的ECM和EMM，但都要遵循通用加扰算法。信号源可以由某一个CA系统产生的控制字(CW)，通过一个通用的加扰算法系统去控制加扰过程，这个CW再由不同的CA厂商的加密器产生出授权控制信息ECM，会同它们不同的EMM和数据流一起复用进TS流中。在同密方式中所发送的每项业务均带有适用于各种不同CA系统的加密信息，因此需要有一个同步器来统一时序。在接收端机顶盒中已集成有CSA系统，在智能卡中根据授权信息将CW解出来，再送回机顶盒中通过CSA解扰数据。这样智能卡中只有控制加密部分，所以成本低。

同密是基于CA今后的技术升级，它对付费电视的经营无直接的关系。当运营商发现自己选择的CA不满足需要时，会考虑用新的CA来取代，由于老用户还使用旧的机顶盒，所以旧的CA还不能撤下来，这时新的CA就要和旧的CA进行同密，让一个数字广播平台同时运行两个CA，原来的老用户继续使用原来的机顶盒，新发展的用户就采用新的机顶盒，两个CA在平台上有个交互期，直到新的CA被普遍使用，老的机顶盒逐渐减少直到被完全替换。

多密是基于运营的模式，它对付费电视的经营有直接关系。在多密的情况下，多个不同的CA同时运行在数字前端，为多个节目商建立平台。每个节目商对自己的内容和模式都有自己的不同定义，各节目商通过CA来保护自己的利益。比如：中央的付费频道和省的付费频道都不想由当地的运营商控制，运营商也很难要求所有的节目商都使用自己的CA，节目商和运营商通过协议进行收益分账，这就是CA的多密运行模式。这种模式要求在机顶盒集成多个解扰器和解密算法，这样一来使机顶盒的成本大幅增加。另外，机顶盒生产厂家在生产机顶盒时要和多家CA厂商协调，给生产带来诸多不便，所以，多密模式不适宜推广应用。

作者：林建俊

加扰数字电视论文 篇3：

用FPGA实现数字电视条件接收系统

[摘要] 数字电视的条件接收系统gAS就是对视频、音频和数据等信息加密、传输并为合法用户接收解密的过程，由加扰器、解扰器、加密器、控制字产生器、用户授权系统、用户管理系统和条件接收系统子系统等部分组成。用FPGA实现方法使条件接收系统不受复接的约束，实现起来比较灵活，这种结构采用空包替换，容易实现加解扰的同步。

[关键词]　条件接收　信息加密　FPGA　控制字

一、条件接收系统的工作原理

数字电视是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成二进制数代表的数字式信号，然后进行各种功能的处理、传输、记录、存储，监测和控制的一种全数字处理过程的端到端系统。数字电视的条件接收系统CAS就是对视频、音频和数据等信息加密、传输并为合法用户接收解密的过程，由加扰器、解扰器、加密器、控制字产生器、用户授权系统、用户管理系统和条件接收系统子系统等部分组成。

工作原理：在信号的发送端，首先由控制字发生器产生控制字(CW)，将它提供给加扰器和加密器A。加扰器对来自复用器的传送比特流进行加扰运算，控制字就是加扰器加扰所用的密钥。加密器接收到来自控制字发生器的控制字后对控制字进行加密运算，输出经过加密以后的控制字。业务密钥在送给加密器A的同时也被提供给了加密器B，加密器B产生密钥，并用此密钥对业务密钥sK(Service Key)进行加密，输出加密后的业务密钥。经过这一个过程产生的信息均被送至复用器，与被送至同一复用器的图像、声音和数据信号比特流一起打包成传送比特流输出。

在信号的接收端，经过解调后的加扰比特流通过解扰器送到解复用器。从解复用器出来的信号，被分别送至智能卡中的解密器A和解密器B，解密器A和解密器B与智能卡中的安全处理器共同工作，从而恢复出控制字CW，并将它送至解扰器。一旦在接收端恢复出正确控制字以后，解扰器便能正常解扰，将加扰比特流恢复成正常比特流。

二、条件接收系统的FPGA实现

FPGA有丰富的触发器和I/O口可以满足完成CAS功能，开发周期短，可以反复修改，特别适合需不断完善电路的开发阶段。要实现CAS硬件设计，首先要理解程序特殊信息PSI。PSI能从多节目的TS流中找出所需要的节目码流和条件接收信息等。PSI必须以一定的频率不断发送，以便新开的接收机能及时解释传送流的性质。解扰只是加扰的逆过程，并且相对简单，所以下面只对条件接收系统加扰过程的FPGA实现进行讨论。

(一)加扰器的FPGA实现

加扰器在条件接收中是一个关键部分，关系到整个系统的保密程度，所以需要一个安全性较高的加扰器。图1所示加扰器是在FPGA内部实现，它以可预置线性反馈寄存器(LFSR)为基础，与数据选择器共同形成。总线是控制码发生器产生的选择器控制码。有8个抽头并行输出，每2位对应一个选择器的选择端。每个选择器的输出是选出的4个LFSR反馈之一，作为与之相连的LFSR时钟。通过数字选择器选取4个LSFR输出的XOR的输出之一作为加扰。

序列的输出。选择码生成器可由CW产生器代替，CW一部分作为选择器的选择码，一部分写入4个可预置的LFSR。

(二)条件接收发送端的FPGA实现

图2为条件接收发送端的FPGA实现。用户管理信息需要PC机处理和保存，服务密钥SK和控制字CW发生器初始值可以在PC机中通过伪随机序列生成程序生成。TS流是连续不断的实时信号，可以通过空包替换的方法实现条件包的加入。CW的加密采用DES算法，DES

速度快，加密强度较高，硬件容易实现，适合CW变化较快的要求。SK的加密采用RSA算法可以满足SK变化频率低，安全性要求高，使用时间长等要求。

三、结语

本文介绍了条件接收系统的基本原理，并提出一种用FPGA实现方法。这种方法使条件接收系统不受复接的约束，实现起来比较灵活。并且这种结构采用空包替换，容易实现加解扰的同步。

作者：丁群燕　曾　鑫