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中图分类号：TM553 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0134-02
一、DTMB发展背景及功能特点
2006年，国家标准化管理委员会发布了强制性国家标准GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构，信道编码和调制》，并明确该标准于2007年8月1日实施，自此，我国开始正式实施地面数字电视（DTMB）系统的建设。经过近些年的发展，我国的地面数字电视系统逐步开始普及，最先在2008年奥运会期间进行试点开播，并于2011年开始向我国的县级城市进行扩展。
为进一步推进无线广播电视数字化转换工作，加快构建技术先进、传输快捷、覆盖广泛的无线数字广播电视公共服务体系，保障全国城乡居民更好地收听收看广播电视节目，2014年12月30日，国家开始实施了中央广播电视节目无线数字化覆盖工程。该工程确定在全国3000多个广播电视发射台站，安排6230部地面数字电视发射机转播12套中央电视节目，同时安排330部调频频段数字音频广播发射机转播1套中央模拟广播节目和3套数字广播节目。这项工程的实施进一步加快了无线广播电视由模拟到数字的战略转型，是广電行业传输发射系统的一次技术升级，将极大提升广播电视公共服务的质量和水平
我国的地面数字电视系统（DTMB）是融合了多载波DMB-T方案和单载波ADTB-T方案，该系统的其主要特点和优势表现在：
①高信息容量：为HDTV节目提供大于24Mbp/s的单信道码率。
②高度灵活的操作模式：通过选择不同的调制方式和地址信息，系统能够支持固定、便携、步行或高速移动接收。
③高度灵活的频率规划和覆盖区域：使用单频网和同频道覆盖扩展器/缝隙填充器的概念，通过选择不同保护间隔的工作模式可构建16公里和36公里覆盖范围的单频网。
④支持不同的应用： HDTV、SDTV、数据广播、互联网、消息传送等。
⑤在OFDM 調制系统（TDS-OFDM）中实现了先进的信道编码和时域信道估计/同步方案，降低了系统 C/N 门限，以便降低发射功率的情况达到理想覆盖效果。
⑥支持便携终端低功耗模式。
⑦支持多种工作模式，传输速率可选范围5.414～32.486 Mbps；调制方式可选QPSK、16QAM、64QAM；保护间隔可选55.6ms、125ms；内码码率可选0.4、0.6、0.8。
二、DTMB系统中进行增值业务介绍
根据国家地面数字电视发展的规划和要求，广播电视节目无线数字化的发射和覆盖是大势所趋，原有的模拟电视发射系统必将被淘汰。有线数字电视、网络电视等新兴多媒体的出现对传统广电业务形态造成了重大影响，同时也制约了广播电视行业的可持续发展。
DTMB系统增值业务主要是指通过中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的实施，继续增加投入，进一步正确合理的充分利用频率资源，丰富节目内容。在保证免费公益服务的基础上，运用CA技术通过条件接收访问系统的建设进而规范用户管理。即满足了广大人民群众的精神文化需求，又增加了收入来源，实现广播电视运营管理的良性发展。
三、DTMB系统增值业务的技术实施
1、技术设计原则
基于DTMB系统增值业务的技术实现主要通过在发射机房的系统前端部署地面数字电视CA系统，与加扰复用器和BOSS系统对接进行数据库管理，同时保证系统运行的稳定可靠。
该技术设计运用加解密、加解扰技术进行数字电视前端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，以实现地面数字电视的用户管理、节目管理和收费管理等功能。即构成地面数字电视的条件接收系统（CAS）。
CAS系统支持多种安全体系，既支持基于单向广播的多层分组密钥加密体系，也支持基于双向通信的PKI公钥基础设施体系，系统终端采用CAS安全芯片进行身份认证和授权管理，安全芯片可直接放置在机顶盒等终端的电路板上。内置CAS系统的EMM/ECM解密器和DVB解扰器，CW控制字只在安全芯片内部进行解密，软件或各种物理接口出不会出现透明的CW控制字，CAS系统的在终端上的安全由终端的UCAS安全芯片保证，可以彻底解决传统CA系统广泛存在的CW控制字共享和泄露的问题。
2、系统总体方案
CAS 系统必然是满足支持数字电视基本业务要求的系统技术方案，其前端系统主要由一台或两台（双机备份）CAS服务器构成，CAS服务器的主机和备份机通过交换机与前端系统中的复用器和BOSS系统连接。
CAS终端设备可以是集成CAS安全芯片的数字电视机顶盒，也可以是任何带有集成过本系统CA数据库的芯片的终端设备，从而完成对机顶盒的授权管理。系统结构图如图1：
3、系统构成
上图黄色图框是机CAS主要设备，在中心机房部署两台CAS服务器构成的双机热备份系统，两台服务器由心跳线连接，用户双机的服务及进程监控，其中任意一台服务器的网络、进程、服务或者系统出现故障，双机软件会自动将CAS系统切换到另外一台服务器上运行，以保证运营不受影响。
两台服务器的网卡均连接到用户加扰复用器的交换机上，在运行的机器会与加扰复用器进行通信，接收加扰复用器产生的CW控制字并对其进行加密后，产生ECM报文传输给加扰复用器，加扰复用器会将ECM报文复用到TS中流通过调制器传输到大网中。
两台服务器还要连接到用户BOSS交换机上，在与BOSS对接完成后，实时接收BOSS发送的授权数据，将数据打包成EMM报文发送到加扰复用器中，加扰复用器会将EMM报文复用到TS中流通过调制器传输到大网中。
CAS终端设备可以是集成该系统安全芯片的数字电视机顶盒电视网关等终端产品；也可以是非本系统芯片但集成过本系统CA数据库芯片的终端设备，只要在主芯片的高级安全区域写入用户ID和密钥等信息即可。
四、系统可实现的功能
①前端管理和开户、销户功能
CAS系统的前端管理功能包括系统管理、业务管理和SMS接入管理。
CAS终端上的安全芯片在使用之前必须进行开户，只有开户之后才能进行授权等操作，支持挂起用户/重新激活用户。销户是禁止用户继续观看加密节目的操作，销户会取消所有授权加密节目的授权。
②用户属性定义及用户寻址
在CAS系统上可以根据每个订户的不同情况设置订户属性，如区域属性等。
CAS系统支持灵活的寻址方式，采用表达式技术支持逻辑寻址、个人寻址和组寻址，也支持分区域和分卡号范围等。寻址功能在授权、邮件和短消息、区域禁播和条件禁播等功能中广泛使用。
③PIN码功能
CAS系统支持PIN码保护用户终端上业务功能的使用和参数的设置。用户需要输入正确的PIN码才能修改特定的功能参数或观看指定级别的广播内容。若用户PIN码丢失后从CAS系统前端进行重置。
④应急广播功能
在发生重大事件情况下，运营商可以启动应急广播功能，机顶盒接收到应急广播后，不管机顶盒是否有授权按都能够自动解锁加扰节目。
⑤父母锁控制
CAS系统支持采用基于节目的有密码保护的父母锁功能。CAS系统可以配置每套节目的观看级别，当父母设置了PIN码和终端观看级别后，子女在观看超过级别的节目时需要输入PIN码才能观看。这个功能可以使得家长可以控制子女的收视行为。
⑥区域控制和条件禁播和条件准播
CAS系统支持运营商控制用户和机顶盒只在指定的区域中使用，不能随意流动。CAS系统支持运营商根据各类用户属性的进行逻辑组合，当某个业务设置了区域禁播，该逻辑区域内的用户无论是否拥有该业务的授权都无法收看该业务。
CAS系统支持在广播节目的ECM报文中设置条件禁播和禁播寻址表达式，表达式中的订户禁止播放该广播节目。也可以支持设置条件准播和准播寻址表达式。
⑦广播节目付费业务
CAS系统支持多种付费广播业务，包括PPC按频道订阅业务、PPV按次购买业务和IPPV即时按次购买业务（包括预先订购、扣点PPV以及PPT按时长购买业务）。
一、DTMB发展背景及功能特点
2006年，国家标准化管理委员会发布了强制性国家标准GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构，信道编码和调制》，并明确该标准于2007年8月1日实施，自此，我国开始正式实施地面数字电视（DTMB）系统的建设。经过近些年的发展，我国的地面数字电视系统逐步开始普及，最先在2008年奥运会期间进行试点开播，并于2011年开始向我国的县级城市进行扩展。
为进一步推进无线广播电视数字化转换工作，加快构建技术先进、传输快捷、覆盖广泛的无线数字广播电视公共服务体系，保障全国城乡居民更好地收听收看广播电视节目，2014年12月30日，国家开始实施了中央广播电视节目无线数字化覆盖工程。该工程确定在全国3000多个广播电视发射台站，安排6230部地面数字电视发射机转播12套中央电视节目，同时安排330部调频频段数字音频广播发射机转播1套中央模拟广播节目和3套数字广播节目。这项工程的实施进一步加快了无线广播电视由模拟到数字的战略转型，是广電行业传输发射系统的一次技术升级，将极大提升广播电视公共服务的质量和水平
我国的地面数字电视系统（DTMB）是融合了多载波DMB-T方案和单载波ADTB-T方案，该系统的其主要特点和优势表现在：
①高信息容量：为HDTV节目提供大于24Mbp/s的单信道码率。
②高度灵活的操作模式：通过选择不同的调制方式和地址信息，系统能够支持固定、便携、步行或高速移动接收。
③高度灵活的频率规划和覆盖区域：使用单频网和同频道覆盖扩展器/缝隙填充器的概念，通过选择不同保护间隔的工作模式可构建16公里和36公里覆盖范围的单频网。
④支持不同的应用： HDTV、SDTV、数据广播、互联网、消息传送等。
⑤在OFDM 調制系统（TDS-OFDM）中实现了先进的信道编码和时域信道估计/同步方案，降低了系统 C/N 门限，以便降低发射功率的情况达到理想覆盖效果。
⑥支持便携终端低功耗模式。
⑦支持多种工作模式，传输速率可选范围5.414～32.486 Mbps；调制方式可选QPSK、16QAM、64QAM；保护间隔可选55.6ms、125ms；内码码率可选0.4、0.6、0.8。
二、DTMB系统中进行增值业务介绍
根据国家地面数字电视发展的规划和要求，广播电视节目无线数字化的发射和覆盖是大势所趋，原有的模拟电视发射系统必将被淘汰。有线数字电视、网络电视等新兴多媒体的出现对传统广电业务形态造成了重大影响，同时也制约了广播电视行业的可持续发展。
DTMB系统增值业务主要是指通过中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的实施，继续增加投入，进一步正确合理的充分利用频率资源，丰富节目内容。在保证免费公益服务的基础上，运用CA技术通过条件接收访问系统的建设进而规范用户管理。即满足了广大人民群众的精神文化需求，又增加了收入来源，实现广播电视运营管理的良性发展。
三、DTMB系统增值业务的技术实施
1、技术设计原则
基于DTMB系统增值业务的技术实现主要通过在发射机房的系统前端部署地面数字电视CA系统，与加扰复用器和BOSS系统对接进行数据库管理，同时保证系统运行的稳定可靠。
该技术设计运用加解密、加解扰技术进行数字电视前端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，以实现地面数字电视的用户管理、节目管理和收费管理等功能。即构成地面数字电视的条件接收系统（CAS）。
CAS系统支持多种安全体系，既支持基于单向广播的多层分组密钥加密体系，也支持基于双向通信的PKI公钥基础设施体系，系统终端采用CAS安全芯片进行身份认证和授权管理，安全芯片可直接放置在机顶盒等终端的电路板上。内置CAS系统的EMM/ECM解密器和DVB解扰器，CW控制字只在安全芯片内部进行解密，软件或各种物理接口出不会出现透明的CW控制字，CAS系统的在终端上的安全由终端的UCAS安全芯片保证，可以彻底解决传统CA系统广泛存在的CW控制字共享和泄露的问题。
2、系统总体方案
CAS 系统必然是满足支持数字电视基本业务要求的系统技术方案，其前端系统主要由一台或两台（双机备份）CAS服务器构成，CAS服务器的主机和备份机通过交换机与前端系统中的复用器和BOSS系统连接。
CAS终端设备可以是集成CAS安全芯片的数字电视机顶盒，也可以是任何带有集成过本系统CA数据库的芯片的终端设备，从而完成对机顶盒的授权管理。系统结构图如图1：
3、系统构成
上图黄色图框是机CAS主要设备，在中心机房部署两台CAS服务器构成的双机热备份系统，两台服务器由心跳线连接，用户双机的服务及进程监控，其中任意一台服务器的网络、进程、服务或者系统出现故障，双机软件会自动将CAS系统切换到另外一台服务器上运行，以保证运营不受影响。
两台服务器的网卡均连接到用户加扰复用器的交换机上，在运行的机器会与加扰复用器进行通信，接收加扰复用器产生的CW控制字并对其进行加密后，产生ECM报文传输给加扰复用器，加扰复用器会将ECM报文复用到TS中流通过调制器传输到大网中。
两台服务器还要连接到用户BOSS交换机上，在与BOSS对接完成后，实时接收BOSS发送的授权数据，将数据打包成EMM报文发送到加扰复用器中，加扰复用器会将EMM报文复用到TS中流通过调制器传输到大网中。
CAS终端设备可以是集成该系统安全芯片的数字电视机顶盒电视网关等终端产品；也可以是非本系统芯片但集成过本系统CA数据库芯片的终端设备，只要在主芯片的高级安全区域写入用户ID和密钥等信息即可。
四、系统可实现的功能
①前端管理和开户、销户功能
CAS系统的前端管理功能包括系统管理、业务管理和SMS接入管理。
CAS终端上的安全芯片在使用之前必须进行开户，只有开户之后才能进行授权等操作，支持挂起用户/重新激活用户。销户是禁止用户继续观看加密节目的操作，销户会取消所有授权加密节目的授权。
②用户属性定义及用户寻址
在CAS系统上可以根据每个订户的不同情况设置订户属性，如区域属性等。
CAS系统支持灵活的寻址方式，采用表达式技术支持逻辑寻址、个人寻址和组寻址，也支持分区域和分卡号范围等。寻址功能在授权、邮件和短消息、区域禁播和条件禁播等功能中广泛使用。
③PIN码功能
CAS系统支持PIN码保护用户终端上业务功能的使用和参数的设置。用户需要输入正确的PIN码才能修改特定的功能参数或观看指定级别的广播内容。若用户PIN码丢失后从CAS系统前端进行重置。
④应急广播功能
在发生重大事件情况下，运营商可以启动应急广播功能，机顶盒接收到应急广播后，不管机顶盒是否有授权按都能够自动解锁加扰节目。
⑤父母锁控制
CAS系统支持采用基于节目的有密码保护的父母锁功能。CAS系统可以配置每套节目的观看级别，当父母设置了PIN码和终端观看级别后，子女在观看超过级别的节目时需要输入PIN码才能观看。这个功能可以使得家长可以控制子女的收视行为。
⑥区域控制和条件禁播和条件准播
CAS系统支持运营商控制用户和机顶盒只在指定的区域中使用，不能随意流动。CAS系统支持运营商根据各类用户属性的进行逻辑组合，当某个业务设置了区域禁播，该逻辑区域内的用户无论是否拥有该业务的授权都无法收看该业务。
CAS系统支持在广播节目的ECM报文中设置条件禁播和禁播寻址表达式，表达式中的订户禁止播放该广播节目。也可以支持设置条件准播和准播寻址表达式。
⑦广播节目付费业务
CAS系统支持多种付费广播业务，包括PPC按频道订阅业务、PPV按次购买业务和IPPV即时按次购买业务（包括预先订购、扣点PPV以及PPT按时长购买业务）。