高清衛(wèi)視節(jié)目異地加密本地上行系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

王書華

摘 要：在社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展下，高清電視得到了快速發(fā)展，衛(wèi)視高清節(jié)目也逐漸成為趨勢。為了向人們廣播出高質(zhì)量節(jié)目，適應(yīng)時代發(fā)展需求，本次主要對高清衛(wèi)視節(jié)目異地加密本地上行系統(tǒng)進行設(shè)計，為了避免非法接收，必須及時對衛(wèi)星節(jié)目進行加密，實現(xiàn)短時間多套節(jié)目的播出。由于信號源傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)較多，存在較多的安全隱患，必須借助異地高清頻道異地加密完成傳輸。本文重點介紹了系統(tǒng)的工作原理，系統(tǒng)構(gòu)成、關(guān)鍵技術(shù)和測試運行狀況，希望可以給相關(guān)研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：高清衛(wèi)星電視 異地加密 本地上行 系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TN943 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）6（a）-0000-00

1 系統(tǒng)主要構(gòu)造和技術(shù)原理

該項高清上行系統(tǒng)設(shè)備采用1：1熱備份，主要選擇知名度高、穩(wěn)定性好的設(shè)備進行操作。與原有上行系統(tǒng)相比，此種上行鏈路在信源前增加了電視信號干擾，信號源為分辨率在1920×1080，幀頻為25的視頻編碼，可以借助QPSK方式調(diào)制，單路單載波為上行傳輸方式。

2 加密系統(tǒng)

2.1 工作原理

完成數(shù)字電視信號加密，通常利用授權(quán)終端和接受系統(tǒng)實現(xiàn)。前端主要負(fù)責(zé)廣播電視信號干擾并生成授權(quán)信息，可以對解擾密鑰進行加密。智能卡和解擾器可以完成解密和解擾。

第一，對發(fā)生器產(chǎn)生的CW進行控制，生成偽隨機虛列完成加擾，輸出加擾流；第二，用戶授權(quán)系統(tǒng)可以生成SK對CW進行加密，生成授權(quán)控制信息ECM。第三，用戶授權(quán)系統(tǒng)可以借助PDK對SK進行加密，然后形成信息EMM。第四，前端可以將ECM和EMM同步混合并發(fā)送到終端。第五，終端接受到的EMM和ECM都可以送往智能卡完成解密，產(chǎn)生的CW可以解擾。由于智能卡完成PDK解密后可以自動保存SK，所以SK每月會變化一次，EMM在每個月變化的幾天中重復(fù)發(fā)送，之后不再發(fā)送。

2.2 異地加密地上行原理

高強頻道原始節(jié)目主要借助本地MPEG-2編碼的高清信號，使用國干網(wǎng)傳送到異地平臺，然后與企業(yè)信號統(tǒng)一打包并將其傳送到衛(wèi)星。由于傳輸距離短、干擾因素多，所以此傳輸對廣播電視安全播出會產(chǎn)生很大影響。

2.3 異地加密本地上行原理

異地加密的加擾復(fù)用器主要作用在本地，將CAS條件接收系統(tǒng)置于本地系統(tǒng)，借助國干網(wǎng)完成節(jié)目信號遠(yuǎn)程加密，可以將其理解為異地集中平臺和本地地球站使用的擾度運行都可以借助2Mbps轉(zhuǎn)線完成通道連接。首先，異地集中平臺的SCS可以生成控制字CW，將其發(fā)送給授權(quán)控制信息生成器ECMG，完成CW加密。生成的ECM可以會轉(zhuǎn)到SCS。之后SCS將CW和ECM發(fā)送加擾復(fù)用器，完成節(jié)目清流加擾成密流。SMS系統(tǒng)生成的授權(quán)信息，發(fā)送到授權(quán)管理信息生成器EMMGG上，產(chǎn)生EMM并將其送往加擾復(fù)用器。最后將ECM和EMM同步達(dá)到輸出。

3 本地上行系統(tǒng)

3.1 信號源系統(tǒng)

總控機房可以完成高清頻道播出編碼，完成編碼的TA流經(jīng)適配轉(zhuǎn)換后，可以發(fā)送到地球站機房。主路1#與主路2#可以經(jīng)過不同路由借助HD-SDI接口以CWDM方式傳輸?shù)降厍蛘緳C房；另外兩路可以借助光纜和數(shù)字光纖設(shè)備及數(shù)字微波傳輸?shù)降厍蛘緳C房。主備信號源的1#輸出請頻道節(jié)目信號的一路開關(guān)可以傳輸?shù)街饔眉訑_復(fù)用器，另一路可以給ASI切換開關(guān)3#的1號接口；2#一路給備用甲容器，另一路給ASI切換開關(guān)的3#2號接口。ASI切換開關(guān)的3#主要進行清流調(diào)度，信號傳至到備用調(diào)制器的清流信號輸入口。

3.2 中頻系統(tǒng)

第一，優(yōu)化滾降參數(shù)。DVB-S調(diào)制系統(tǒng)和QPSK調(diào)制是中頻主要傳輸方式，某地高強頻道上行系統(tǒng)滾降系數(shù)取值為0.2，根據(jù)濾波特性理論函數(shù)可以得到占用帶寬和滾降系數(shù)的關(guān)系。經(jīng)過相關(guān)分析，當(dāng)α=0時，濾波為理想低通濾波器；當(dāng)α=0.34時，為α=0的1倍，通頻帶越小，頻帶利用率越高，可以節(jié)約傳輸帶寬、減少了費用。第二，進行中頻調(diào)制。地球站配置的遠(yuǎn)端復(fù)用加擾設(shè)備可以對主備信號和清流信號監(jiān)控，保證了復(fù)用加擾設(shè)備的運行。地球站可以借助專業(yè)檢測對比分析復(fù)用器輸出碼流的加擾。將沒有CA卡的高清衛(wèi)星接收器連接到調(diào)制器的L-Band輸出，加擾正常將無法解擾，輸出黑屏；電視畫面正常，表示加密以上或調(diào)制器切換為清流播出。為了處理自動倒換裝置故障，可以在調(diào)試器、設(shè)備前后級等利用跳線連接，必要時使用手動方式調(diào)節(jié)故障。

3.3 射頻系統(tǒng)

主備上變頻器互為備份，可以將中頻切換開關(guān)輸出的射頻信號及備份上的變頻器輸出信號連接起來，實現(xiàn)在線備份。在系統(tǒng)鏈路中，備份變頻器可以實現(xiàn)邏輯切換，系統(tǒng)能夠?qū)︽溌分械闹饔米冾l器狀態(tài)和參數(shù)進行檢測，當(dāng)上變頻器或者高功放有故障，可自動切換。

3.4 天饋系統(tǒng)

很多衛(wèi)星地球站都使用Φ7. 3m 備用天線和Φ9m 主天線。為了保證天線的EIRP值符合總局要求，配有地球站實施了機房至天線的機房方案。根據(jù)相關(guān)分析結(jié)算可知，建設(shè)和清除機房費用超過了配置天線和基礎(chǔ)建設(shè)費用。實際測試證明，此種方案所選取的所有參數(shù)都具有經(jīng)濟高校的特點，完成主備切換時不用頻繁調(diào)整高功放參數(shù)，保證了播出穩(wěn)定性。

3.5 供配電系統(tǒng)

高清系統(tǒng)主備播出鏈路都由供配高壓的10kv高壓進線，主路故障自動讓備路供電。同時而配備型號為500kw柴油發(fā)電機和140kw的柴油發(fā)電機。一旦主備兩路高壓線路出現(xiàn)故障，500kw發(fā)電機自動啟動，可以利用聯(lián)絡(luò)開關(guān)方式接入供電線路。

低壓尤其是UPS部分，兩套均由UPS系統(tǒng)組成，由兩臺60kVA UPS供電，電池組配有60個100AH的12v電池，后備時間必須維持在30分鐘以上。

4 高功放自動增益系統(tǒng)

嚴(yán)格按照配置高功放自動檢測控制系統(tǒng)進行操作，記錄在線高功放的參數(shù)狀態(tài)，可以利用手動方式提高上行功率；配置自環(huán)接受等措施，利用相關(guān)技術(shù)對異態(tài)信號進行控制，正確及時的判斷異態(tài)信號，防止功率上升。

5 集中監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)錄系統(tǒng)可以從接入電視墻顯示，值班人員可以根據(jù)衛(wèi)視節(jié)目中不同路由的信號源、調(diào)制器輸出和不同天線接受等控制實時畫面，可以直觀的查看下行接受頻譜和伴音音量柱。一旦監(jiān)控環(huán)節(jié)出現(xiàn)終端、畫面靜止和無伴音等問題，必須及時報道給值班人員。高清信號監(jiān)錄告警系統(tǒng)主要對鏈路中關(guān)鍵節(jié)點視音頻TS碼流中的PID碼進行實施檢測，記錄并查詢態(tài)信號。碼流和音頻是信號源的記錄方式。本轉(zhuǎn)發(fā)器接受信號頻譜并利用音頻方式記錄。

6 結(jié)語

本文主要對高清衛(wèi)視節(jié)目異地加密本地上行系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)進行分析，經(jīng)過相關(guān)測試發(fā)現(xiàn)，高清頻道異地加密本地上行測試運行較正常符合相關(guān)要求，促進了廣播電臺的發(fā)展。在未來發(fā)展中，還需要不斷對供電選擇和IP化監(jiān)控完了實施改造，實現(xiàn)三網(wǎng)結(jié)合，保證高清電視的安全播出。

參考文獻(xiàn)

[1] 范濤，毛繼曙，王國中.基于硬件信息的軟件加密系統(tǒng)在數(shù)字電視中的應(yīng)用[J].電視技術(shù).2012，36（22）：23-26.

[2] 廉剛.淺析MMDS數(shù)字電視系統(tǒng)中節(jié)目的傳輸和加密[J].有線電視技術(shù).2011，18（5）：37-38.

[3] 彭克發(fā)，趙順洪.基于有線電視的加密與解密分析[J].課程教育研究（新教師教學(xué)）.2015（32）：294.