[发明专利]一种数字机顶盒

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字机顶盒。

背景技术

CAS（ConditionalAccess System，条件接收系统）是付费数字电视广播的核心技术，其主要功能是阻止非法入侵数字广播网络，并允许被授权的用户收看特定的节目，而使未被授权的用户无法收看。CAS的主要任务是阻止用户接收未被授权的节目和解决如何从用户处收费的问题。在广播电视系统中，CAS由前端（发送端）和终端（接收端）两个部分组成：前端用控制字（CW：Control word）完成对节目数据的加扰（Scrambling），从而将被传送的节目数据由明码变为密码，加扰后的数据对未授权的用户无用，而向授权用户提供解扰用的CW；前端把CW加密（Encryption），然后放在授权控制信息（ECM）数据包中，再把ECM数据包复用到MPEG-2的传送流。终端接收网络中的ECM数据包，由智能卡（或其他CA卡）和解扰器完成解密和解扰，对用户进行寻址控制和授权解密，授权用户对MPEG-2传送流中的加密信息进行解密后即可得到解扰密钥（即控制字）并实现对节目数据的解扰，之后就可以对节目数据进行解码操作了。CAS是实现付费电视广播的技术保障。为了安全，防止控制字被非法破解，控制字需要频繁变化（一般CA系统10秒更新一次）。

数字机顶盒STB（Set Top Box）接收来自广播网络的业务数据，通过音视频方式表现出业务的内容。其前端传输模式包括有线网络，地面广播，卫星广播等方式。普通用户通过换台操作，可以实现选择观赏不同业务内容。换台在技术上包含以下几方面的步骤和内容：

1）信源锁定：通过控制调谐器等锁定信道，解调器进行信源解码；

2）解复用：根据业务配置解复用模块，筛选分组数据包；

3）CA解扰：获取授权控制字，对数据包进行解扰；

4）解码输出：对视音频数据进行解码并输出。

其中，对于同信源内换台操作，步骤1）信源锁定可以忽略；对于未加扰数据，步骤3）CA解扰可以忽略。

数字机顶盒换台分为同频点换台和跨频点换台两种模式。通常在同频点内传输流由于内部复用以及带宽条件约束，可以传输7－8路左右的视频节目，或者更多路的音频节目。以有线数字机顶盒为例，如果广播电视局的有线数字电视网络包括150套的视频节目和音频节目，分布在20个频点上，则用户进行一轮全部节目的切换，在最有利的情况下，包括20次跨频点的换台，和130次的同频点换台。对于视频节目，换台后第一帧图像的输出依赖于以下条件：

1）在视频PES（Packet Elementary Stream，分组原始流）中寻找到GOP头，进而获得第一幅GOP数据，在基于MPEG-2编码条件下，被称为I帧。I帧由于带宽传输限制，不会在广播网络里高频率播发，通常视频节目每秒只有约2幅的I帧数据，该限制导致同频点换台的传统做法最不利的换台速度接近0.5秒。

2）对于采用CAS的广播网络，由于视频分组原始流在获得CAS正确配置解扰器后，才能够获得。一个典型的流程是CAS接收到ECM数据，并且解密出控制字，再配置解扰器，需要0.4秒左右的时间。

3）由于视频节目的音视频需要作同步，采用不同的同步算法，一般需要3-6帧视频数据才能够实现音视频同步输出。在中国PAL制模式下，一帧视频数据输出耗时40ms，3-6帧视频数据耗时0.12-0.24秒。

由条件1）和条件2）可知，传统的换台流程，导致同频点未加扰业务切换的时间不会短于0.5秒，加扰业务间切换的时间不会短于0.8秒，而在实际平台上，考虑到条件3）的影响，未加扰业务切换的时间不会短于0.6秒，加扰业务切换的时间甚至可能达到1秒或更长。

以上分析即可解释为何在有线数字电视模转数过程中，许多用户反映数字化后换台速度变慢。

为了解决上述情况，现有技术中通常采用“获取最大数量授权控制字”来是实现快速解扰，进而加快换台速度；具体来说，通过数字机顶盒中的CAS解扰模块一次解密出同一个信源中的多个控制字，其中包括当前节目的控制字，也可能包括当前信源中其他节目的控制字（如果当前节目所用控制字数量小于可解密的控制字数量），这样换台时，如果将要切换到的节目刚好有对应的已经解密出的控制字即可直接进行解扰，实现快速解扰，从而加快换台速度。