有線數字電視機卡分離技術及其標準分析

宗佳琦

摘 要：數字電視發展戰略以科技進步、全民信息化的角度制定，機卡分離技術有助于解決區域差異和應用多樣性問題。本文通過概述電視機卡分離技術的現狀，圍繞國內外技術、效益分析、機頂盒CA模塊和機卡接口等方面分析數字電視機卡分離技術和標準的具體內容，進而促進我國有線數字電視行業的發展。

關鍵詞：有線數字;電視機卡;分離技術

中圖分類號：TN949.197 文獻標識碼：A 文章編號：2096-5079 （2020） 10-00-02

一、前言

目前，我國有線數字電視正在由單向廣播、模擬轉向轉變為雙向互動模式變化，基本業務逐漸優化、增值服務逐漸增加。由于CA系統是有線數字電視的關鍵設備，對于收費模塊、增值服務以及運營商的經濟收益至關重要。因此，探究CA技術思想和標準對于促進數字電視、機頂盒產業的發展十分重要。

二、有線數字電視機卡分離技術現狀

CA系統在最初屬于完全私有技術，機頂盒內必須具備含有特制的軟硬件解密節目。同時，在歐洲發達國家普遍使用智能卡的CA同密方案，能夠對加密的形式建立并健全相關標準。借助通用加擾箅法，可以確保機頂盒中的硬件結構被普遍應用，廠家能夠將自家軟件植入到智能卡中，避免機頂盒對CA技術的過分依賴[1]。中國有線電視市場降低了CA廠商的準入門檻，大部分廠商借助歐淋同密的標準，因此在機頂盒的硬件結構方面千篇一律。此外，機頂盒廠商有必要移植CA模塊，才可以進入有線數字電視市場。因此，研究CA技術實際內容和標準是數字電視發展的關鍵。

三、有線數字電視機卡分離技術及其標準分析

（一）有線數字電視機卡分離技術分析

（1） DVB-C1標準。為了解決機頂盒行業和市場被各種CA技術進行分割的問題，使數字電視的接收機能夠在市場上進行正常銷售，完成公平交易。DVB制定同時頒布機卡分離的DVB-C1標準。為了滿足數字電視在運行中對于高速傳輸流的技術需要，應用了PCCardType接口，將其作為DVB-CI物理接口。此技術主要是將CAM模塊應用于CA系統中，實現PCMCIA大卡。DVB-CI標準同時也在中國進行大規模的推廣工作，不過DVB-CI功能較為單一，價格成本較高。

（2） 美國Cablelabs借鑒了DVB-C1標準，研究并開發了POD技術，此技術依托PCMCIAPCCard接口，加設了相關的內容保護技術。通過頒布POD標準，使有線電視的運營商逐漸開始使用POD、IEEE134技術對安全模塊進行機卡分離。此外，通過將PCMCIA原有并行標準接口替換為Express-Card標準，使PCMCIA接口時代逐漸轉變為以USB為代表的串行接口時代，該標準主要通過USB20的協議和PCIExpress協議制定。

（3） 高速接口標準。數字電視產業的創新發展使得新式數字電視應用規模擴大，對于系統提出了新要求。當前我國市場中包含多種CA系統，如下載器、EPG、數據廣播等。不過若想提升有線數字電視的接收機的平均銷售水平，有必要對這些部分進行分離工作。因此，我國在研發并制定接收機機卡分離技術與標準時需要結合實際情況，滿足我國市場的需求和應用環境。認真分析國內外數字電視應用現狀與發展趨勢，借鑒國際先進的機卡分離技術、高速接口技術。側重對技術的先進性、可實現功能、知識產權、技術可實現性等方面編制技術方案、標準草案。此為，高速接口標準能夠對兩根數據線實現480Mbps傳輸速率，傳輸速率和實用性較高、具備低成本機械結構，同時具備良好擴展性、兼容性[2]。因此，USB接口已經成為數字電視接收機與機頂盒的普遍接口。具體內置功能如下：系統滿足主要的運營要求，無需發送UTI卡。不過需要在該機頂盒上預留一個UT擴展接口，進而實現增值應用。當前此功能已經在UTI接口中得以實現。USB技術應用包含：借助硬盤完成數字錄像機、MP3播放功能、PVR功能、連接讀卡器瀏覽、數碼相機功能。

（二）機卡分離技術的相關標準分析

（1） 機卡完全分離標準。此標準幾乎完全剝離了CA模塊的標準化接口，將機頂盒內CA模塊除去，取消機頂盒、CA之間的聯系。徹底開放CA標準。為CA技術發展提供了廣闊的空間，為提升CA的安全性創造條件。具體的機卡分離方案特點包含以下方面：節目解擾操作需要在CA卡中進行;機頂盒可以將碼流傳輸到CA卡中，由CA廠商直接決定并負責解擾算法。同時，CA卡能夠在解析碼流CA數據后，得到用戶授權、節目控制字。一般機頂盒具備調制接收功能，可以及時對音視頻完成解碼。完全機卡分離技術可以被推廣和應用，在技術應用與開發過程中，能夠普及使用范圍，這是當前大規模使用、推廣的標準。不過，該方案的重點是CA卡成本。而完全分離技術的CA卡模塊中成本較高，會導致標準應用的范圍窄，且普及的速度較慢。因此，若想在我國大規模應用這一標準，應降低CA卡造價，通過新技術的開發和發展，健全、制定有關的標準，盡量減少CA卡制造成本。

（2） 標準方案。機卡分離主要目標是將CA模塊自機頂盒內分離出，同時將其置于智能卡內，盡量減少并完全去除機頂盒中相關CA軟件。具體標準如下：將標準化機頂盒內機卡接口、CA模塊置于機頂盒內，實現CA模塊的標準化，使得機頂盒無需對CA軟件進行移植。此方案可以對如下內容完成標準制定：智能卡、機頂盒的物理層、應用層、接口協議;機頂盒內CA模塊的主要功能;這些標準主要依托CA技術，不必進行機頂盒硬件的改造，因此對于機頂盒廠商的不良影響較小。此外，標準化CA模塊的實現成本較低，極大程度地減少機頂盒造價，有助于向各種機頂盒廠商進行推廣。具體可以應用于以幾方面：在機頂盒內使用標準解擾算法完成解擾工作，或者是通用加擾算法;在智能卡內解析節目控制字;在智能卡內解析用戶授權;在機頂盒過濾掉智能卡數據進而減輕智能卡運算負荷;這些內容和當前CA實現技術差異性較低，通過機頂盒中的CA模塊和機卡間接口協議標準化。

在智能卡中，CA秘鑰的安全性能夠得到保障，而公開接口協議一般不會存在較多安全漏洞。當其與DVB標準結合后，不會對前端CA技術完成調整或改動，或者改動極小。但此方案的不足是不能突破原有CA技術對今后機卡分離技術發展的約束，需要依靠部分CA知識產權。通過使用與CA相似的通用加擾算法，以及對CA實現方式的局限都在一定程度上限制了CA未來的發展。不過，此問題與技術方案無直接關系，這是國內采用CA技術的共通問題。

（3） 機卡分離技術關于標準層面的挑戰。第一，技術挑戰。機卡分離標準的制定應滿足多種要求：需要保證CA系統穩定性與安全性;具備預先技術能力，可以滿足CA技術的發展規律，并避免CA系統設計對于當前市場機頂盒兼容能力的不良影響。第二，應用挑戰。當前對于CA廠商，先進的機卡分離技術并不具備短期、巨大的經濟收益，但是會對相關行業的人員收入產生影響。因此，CA技術的廠商在應用機卡分離技術時主要的挑戰是機頂盒廠商已經進入早期市場，并得到一定的市場份額，因此很難適應開放的市場環境。所以，開放運行環境中，由于互利范圍的限制許多運營商在決策領域會被設備提供商限制，不能有序完成標準制定、推動和實施，因此需要結合政府和有關單位的力量，優化標準的制定相關工作。

四、結論

在引入新開放標準后會扭轉當前數字電視發展現狀，促進數字電視產業的持續、穩定發展。因此，相關部門有必要制定并推行健全完善的標準。基于政府和國家政策和法律的指導下，與數字電視的網絡運營商、機頂盒制造商、CA廠家、家電型的廠商合作形成的產業聯盟，促進機卡分離數字電視系統的創新開發。

參考文獻：

[1]王偲.探析有線電視網絡中數字電視技術應用及發展[J].傳媒論壇，2019，2（24）：108+110.

[2]張慶錦.有線數字電視安裝調試與維護[J].中國新通信，2019， 21（13）：97.