CZ20002381A3 - Kódovací jednotka a systém pro digitální audiovizuální vysílací systém - Google Patents

Abstract

Kódovací jednotka (1) pro digitální audiovizuální vysílací systém zahrnuje vstup pro přijetí sestaveného transportního paketového toku z fyzicky samostatného multiplexoru (4), kódovací zařízení pro kódování přijímaného transportního toku podle náhodného řídícího slova, a výstup pro vysílání kódovaného transportního toku vysílacího prostředku po následné vysílání pro umožnění kódování transportního paketového toku kódovací jednotkou nezávisle na činnostech multiplexoru.

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká kódovací jednotky pro digitální audiovizuální vysílací systém, zejména pro digitální televizní vysílací systém, a rovněž se týká kódovacího systému, který obsahuje takovou kódovací jednotku.

Dosavadní stav techniky

Vysílání kódovaných (šifrovaných) dat je velmi dobře známé v oblasti systémů placené televize, kde kódované audiovizuální informace jsou přenášeny k množství účastníků, přičemž každý účastník má v držení dekodér nebo přijímač/dekodér schopný dekódování vysílaného programu pro následné sledování.

Kódování (šifrování) dat se obvykle provádí multiplexním zařízením rovněž odpovědným za sestavování vysílaného transportního toku dat. Muítiplexor přijímá digitální video, audio nebo jiná digitální data a sestavuje jeden transportní paketový tok. Každý paket v transportním toku má obvykle předem stanovenou délku a obsahuje záhlaví a užitečný obsah.

Záhlaví paketu obsahuje ID paketu-nebo PID, identifikující paket a odpovídající typu dat (video, audio a podobně) uvnitř paketu. Užitečný obsah paketu obsahuje audio, video nebo jakákoliv další data, jako jsou data aplikací, zpracovávaná přijímačem/dekodérem pro zajištění speciálních funkcí, například pro generování programového průvodce a podobně.

• · • · · · · · · · • ·· ··· ··· · ··

Obvykle jsou užitečná data kódována rychle se měnícím náhodným řídícím slovem generovaným multiplexorem. Toto řídící slovo je potom vysíláno do přijímače/dekodéru uvnitř zprávy ECM (opravňovací řídící zpráva) vložené do transportního paketového toku ve spojení s kódovanými daty. Zpráva ECM obsahuje další informace, jako jsou přístupová práva, a je sama kódována (šifrována) vhodným kódovacím klíčem před vysíláním.

Kódovaná zpráva ECM je obvykle připravena samostatným θ řídícím systémem přístupu, který patří k určitému kanálu nebo poskytovateli služby. Řídící systém přístupu přijímá z multiplexoru kódovací řídící slovo, vkládá toto řídící slovo do zprávy ECM, kóduje celou zprávu ECM s aktuálním kódovacím klíčem a vysílá kódovanou zprávu ECM zpět do multiplexoru.

Multiplexor potom vkládá kódovanou zprávu ECM do transportního toku společně s kódovanými daty.

Kódovaná data a kódovaná zpráva ECM jsou vysílány do přijímače/dekodéru, který má přístup k ekvivalentu kódovacího klíče tak, aby dekódoval zprávu ECM a tudíž získal řídící slovo pro dekódování vysílaných dat. Exploatační klíč se mění pravidelně a dekodér patřící účastníkovi, který platí předplatné, bude obvykle přijímat v měsíční zprávě EMM (opravňovací ovládací zpráva) exploatační klíč potřebný pro dekódování zprávy ECM pro tento měsíc.

Výhodou kódování dat řídícím slovem generovaným multiplexorem je to, že systém může být rozšířen pro současné kódování dat pro množství řídících systémů přístupu paralelně. To může být potřebné, například tam, kde q poskytovatel vysílání přenáší pro smíchanou skupinu dekodérů různého stáří, vlastností a podobně. Každý řídící systém • * • ··

9tt ♦·· přístupu přijímá řídící slovo použité v tomto okamžiku multiplexorem a potom vytváří svoji vlastní zprávu ECM, která je vysílána do multiplexoru pro začlenění do transportního paketového toku. Takové simultánní kódovací systémy používají stejné řídící slovo pro kódování všech dat.

Zatímco systémy tohoto typu jsou relativně jednoduché, pokud se týká jejich realizace, správa komunikací mezi multiplexorem a řídícími systémy přístupu může být na realizaci velmi obtížná. Navíc úroveň zabezpečení je často omezená složitostí algoritmu použitého multiplexorem pro

Λ -w, Λ TT A. V-, A IrÁrJ ΛΤΤ -> y-, π V·, í< 1 /\TT 1

J CilC kJ V Clil X v Qk-XiiU r±U±O_LilU o _L O V LA .

Cílem předkládaného vynálezu je v různých aspektech a provedeních překonat některé nebo všechny z problémů systémů podle dosavadního stavu techniky.

Podstata vynálezu

Podle předkládaného vynálezu je vytvořena kódovací jednotka pro digitální audiovizuální vysílací systém, přičemž tato kódovací jednotka zahrnuje vstup pro přijetí sestaveného transportního paketového toku z fyzicky samostatného multiplexoru, kódovací zařízení pro kódování přijímaného transportního toku podle náhodného řídícího slova, a výstup pro vysílání kódovaného transportního toku do vysílacího prostředku po následné vysílání pro umožnění kódování transportního paketového toku kódovací jednotkou nezávisle na činnostech multiplexoru.

Oproti systémům podle dosavadního stavu techniky, ve kterých se kódování dat provádí prostřednictvím multiplexoru ve stejném okamžiku, ve kterém tento multiplexor multiplexuje dohromady různé datové toky pro vytvoření jednoho • · «« ·· « ··· * · · • « · · • · ♦♦ transportního toku, navrhuje předkládaný vynález zcela odlišné řešení, ve kterém diskrétní kódovací jednotka přijímá přes přidělený vstup již sestavený transportní tok.

Toto řešení usnadňuje správu komunikací mezi každým z $ prvků systému prostřednictvím rozdělení funkcí mezi oddělené kódovací a multiplexní části systému. Navíc, protože kódovací jednotka není omezena obvyklými omezeními multiplexních kódovacích zařízení, může být zvýšena úroveň složitosti kódovacího algoritmu.

Kódovací zařízení může být upraveno pro provádění kódování na části nebo celém užitečném obsahu zvolených paketů transportního paketového toku. Při vysoké kódovací úrovni transportního toku může být, například, kódován veškerý užitečný obsah daného transportního paketového toku. Alternativně může být kódována pouze část užitečného obsahu paketu.

Kromě kódovacího zařízení může kódovací jednotka rovněž zahrnovat zaváděcí prostředek paketů pro zavádění

2o transportních paketových dat do transportního toku. Například tak může být kódovací jednotka použita pro zavádění paketů obsahujících kódovací řídící slovo uvnitř kódovaných zpráv ECM. Stejně tak mohou být do transportního toku zaváděny jiné typy dat pro zajištění úplného využití dostupné šířky pásma bez ohledu na omezení multiplexoru před kódovací jednotkou.

V jednom provedení zaváděcí prostředek paketů může působit pro zavádění paktu dat do transportního toku prostřednictvím detekování přítomnosti prázdného paketu a nahrazením tohoto paketu paketem, který má být zaveden.

Prázdný paket je paket, generovaný během pracovního cyklu

9 4

9 « » 9 9 4 • 9 99 multiplexoru, který neobsahuje data. Obvykle je tento paket identifikován charakteristickou hodnotou PID.

Kódovací jednotka může dále zahrnovat filtrační prostředek paketů pro identifikování a kopírování do paměti části nebo všech z předem určených transportních paketů. Například může být tento filtr předem naprogramován pro identifikování určitých transportních paketů prostřednictvím jejich hodnoty PID, které obsahují data určená k modifikaci prostřednictvím kódovací jednotky (kodéru), jako jsou specifické tabulky uživatele nebo podobně. Filtrování muže být stejně tak prováděno na části paketu, například prostřednictvím hledání v ID tabulek uvnitř užitečného obsahu transportního paketu a podobně.

Výhodně může kódovací jednotka rovněž zahrnovat rušící prostředek paketů pro vypuštění předem určeného paketu, například změnou PID tohoto paketu na PID pro prázdný paket. Například, když má být paket filtrován prostřednictví jeho PID hodnoty a nahrazen modifikovaným paketem se stejnou PID hodnotou, bude potřebné vypustit původní paket s tímto PID pro zamezení vytvoření více paketů se stejným PID. Paket určený k vypuštění se potom stane prázdným paketem, který potom bude ignorován nebo nahrazen dalším paketem zaváděným zaváděcím prostředkem paketů.

Výhodně kódovací jednotka rovněž zahrnuje citaci prostředek paketů pro čítání počtu paketů s předem stanovenou PID hodnotou v přijímaném transportním datovém toku.

Například může být tento čítači prostředek paketů použit pro čítání počtu prázdných paketů v datovém toku pro umožnění vyhodnocení prostoru dostupného v transportním toku pro zavedení ECM paketů a podobně. Tento prostředek může být fc · « * « 4 > fcfc <

fc· ·· fc · rovněž použit pro zjištění přítomnosti určitého PID nebo pro výpočet přenosové rychlosti PID.

Výhodně kódovací jednotka rovněž zahrnuje prostředek změny mapování PID pro změnu PID hodnoty přidělené předem určenému paketu nebo sadě paketů. To může být využito pro odstranění rizika jakéhokoliv konfliktu mezi PID hodnotou zaváděného paketu a PID hodnotou paketu již přítomného v transportním toku prostřednictvím změny PID hodnoty toho paketu, který se nevyskytuje v příchozím toku, nebo toho paketu, který je filtrován.

Kódovací jednotka popisovaná výše může pracovat v samostatném režimu. Alternativně tato jednotka může tvořit součást kódovacího systému, přičemž tento systém dále zahrnuje centrální řídící prostředek pro generování řídícího slova vysílaného do a přijímaného kódovací jednotkou pro kódování transportního toku. Centrální řídící prostředek může být realizován jedním PC nebo PC pracujícím jako centrální řídící sanice v kombinaci s druhým PC a inteligentní kartou pro generování řídícího slova.

Výhodně kódovací systém dále zahrnuje jeden nebo více řídících systémů přístupu, spojených s centrálním řídícím prostředkem a upravených pro přijetí řídícího slova dodaného centrálním řídícím prostředkem a pro vyslání zpět do centrálního řídícího prostředku kódované zprávy, například zprávy ECM obsahující řídící slovo.

Tímto způsobem může centrální řídící prostředek koordinovat generování zprávy ECM na základě stejného řídícího slova prostřednictvím množství řídících systémů přístupu, v souladu se simultánním kódovacím principem, a • 0 * ·

0 0 · • ·· 0

0 00 • 0

0 • •0 vysílat zprávy ECM a jejich přidružené řídící slovo do kodéru (kódovací jednotky) pro synchronizované zavádění zpráv ECM do transportního toku a kódování transportních dat v souladu s řídícím slovem.

Výhodně některá nebo všechna z dat vysílaných z centrálního řídícího prostředku jsou ověřována centrálním řídícím prostředkem prostřednictvím generování podpisu podle tajného kódovacího klíče. V případě, že je použito kódovacího uspořádání veřejného/privátního klíče, má kódovací jednotka v držení ekvivalentní veřejný klíč umožňující kodéru ověřovat původ dat. Přesněji by mčla být všechna data s řídícím slovem, vysílaná do kodéru, ověřována pro zabránění možnosti zfalšování řídícího slova průnikem do spojení mezi těmito dvěma prvky.

Mohou být rovněž zavedena další bezpečnostní opatření, například prostřednictvím kódování všech vysílaných dat podle symetrického algoritmu, přičemž centrální řídící prostředkem a kódovací jednotka mají každý v držení potřebné klíče pro kódování a dekódování zpráv.

Provedení kódovacího systému byla výše popsána ve spojení s jednou kódovací jednotkou, jedním centrálním řídícím prostředkem a podobně. Z důvodů spolehlivosti může být ale žádoucí mít alespoň jeden pohotovostní nebo záložní prvek pro každý z prvků systému a, ve výhodném provedení, systém zahrnuje množství kódovacích jednotek a přidružených centrálních řídících prostředků sdružených s generováním transportního toku. Tímto způsobem systém může přepojovat mezí řídícími prostředky a kódovacími jednotkami v případě selhání nebo chybné činnosti příslušné části systému.

• * * · • · « · • · · · ·· ·· ·· * • * • · • · · ··· ·· ··· ··♦

Výhodně uvedená jedna nebo každá kódovací jednotka v takovém systému je upravena pro autonomní provoz v případě odpojení od centrálního řídícího prostředku, například prostřednictvím periodického ukládání vlastností svojí pracovní konfigurace a/nebo aktuální hodnoty řídícího slova (nebo implicitní hodnoty řídícího slova),

V kontextu předkládané přihlášky vynálezu termín digitální audiovizuální vysílací systém označuje všechny vysílací systémy pro vysílání nebo přenos primárně audiovizuálních nebo multimediálních digitálních dat. Ačkoliv předkládaný vynález je zejména použitelný pro přenosový (vzduchem) digitální televizní systém, může být tento předkládaný vynález stejně tak použit při filtrování dat vysílaných pevnou telekomunikační sítí pro multimediální internetovské aplikace a podobně.

Termín MPEG označuje standardy datového přenosu, vyvinuté Mezinárodní Standardizační Organizací v pracovní skupině Expertní skupina pro film a zejména, ale ne výhradně, standard MPEG-2 vyvinutý pro digitální televizní aplikace a definovaný v dokumentech ISO 13818-1, ISO 13818-2, ISO 13818-3 a ISO 13818-4. V kontextu s touto přihláškou předkládaného vynálezu tento termín zahrnuje všechny varianty, modifikace nebo rozvinutí MPEG formátů použitelných pro oblast digitálního datového přenosu.

V následujícím popisu bude pouze prostřednictvím příkladu podrobněji popsáno množství provedení předkládaného vynálezu ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

9

9 9 9 «

9 9 9 9 9

99* > · 9999

999 9« 999 99* 99 9t

Přehled obrázků na výkresech

Obr.l znázorňuje prvky kódovacího systému v provedení podle vynálezu;

Obr.2 znázorňuje detail kódovací jednotky podle obr. 1; a

Obr. 3 znázorňuje další provedení předkládaného vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn kódovací systém pro digitální televizní vysílací systém, který zahrnuje centrální řídící stanici 2 a generátor 1 řídícího slova. Jak je znázorněno, může být generátorem 2 řídícího slova počítač typu PC, který obsahuje čtecí zařízení inteligentních karet, upravené pro přijetí inteligentní karty obsahující kódovací klíč pro podpisová data (viz níže). Alternativně může být generátor řídícího slova jednotkou rámového typu, přídavnou kartou pro zasunutí do řídící stanice 2. a podobně.

Kódovací jednotka 1 přijímá na svém vstupu nekódované transportní pakety z multiplexoru A a předává kódovaný transportní tok do modulátoru A P^r° přípravu před vysíláním přes vhodný satelitní vysílací spoj nebo podobně.

Multiplexor A může být jakýkoliv běžný multiplexor 25 vyhovující standardu MPEG a schopný přijímat digitální video, audio, teletextové a podobné informace a vytvářet nekódovaný transportní paketový tok z těchto dat. V běžném MPEG přenosovém systému mohou být audio a podobná data přiváděna do multiplexoru ve formě paketového základního toku (PES).

*« • Β • φ φ

φφφ φφφ φφ • φ φ φ φ • Φ · Μ · • Φ Φ Φ · « · · »Φ ΦΦ

Další paketová data mohou být stejně tak multiplexována do transportního toku.

Výstup multiplexoru zahrnuje sekvenci transportních paketů zahrnujících záhlaví a užitečný obsah obsahující PES nebo jiná data. V závislosti na datech dodávaných do multiplexoru a na účinnosti multiplexoru může paketový tok rovněž zahrnovat větší či menší počet tak zvaných prázdných paketů neobsahujících data.

Další typy dat v datovém toku přiváděném do multiplexoru mohou být děleny do úseků. Navíc nebo alternativně mohou být do multiplexoru rovněž přiváděna data ve formě množství tabulek nebo modulů, přičemž tabulky jsou stahovány (zaváděny) a sestavovány přijímačem/dekodérem na druhém konci vysílacího systému pro vytvoření úplné aplikace. Podobným způsobem jako pakety v transportním paketovém toku, mohou být tabulky identifikovány prostřednictvím ID tabulky nebo tedy hodnoty TID.

V datovém toku jsou pakety dat identifikovány jejich ID paketu nebo jinak PID, přičemž video data mají jednu hodnotu PID, audio data jinou hodnotu PID a tak dále. Ve standardu MPEG mají prázdné pakety dat předem určenou hodnotu PID OxlFFF. Naproti tomu hodnota PID přidělená danému typu dat (audio, video a podobně) může být určena poskytovatelem obsahu. Pro další detaily týkající se struktury paketů v MPEG transportním toku, formy PES a dat dělených na úseky a tabulky lze odkázat na dokumenty mezinárodního standardu ISO 13818-1, ISO 13818-2, ISO 13818-3 a ISO 13818-4. Tyto standardy rovněž uvádějí vlastnosti vrstvy fyzického rozhraní, potřebné pro zajištění kompatibility mezi MPEG zařízeními a uvádějí jako jeden příklad asynchronní sériové • · •titi ti· • ti titititi ti ti ti titititi·· ti ti * ti ti ti ti •titi ti·· ti* titi rozhraní (ASI). Jiná propojení nebo rozhraní jsou rovněž možná, například SPI, LVDS, G703 a podobně.

Modulátor 5. může být jakéhokoliv běžného typu potřebného pro přeměnu digitálního transportního paketového toku do formy vhodné pro vysílání přes telekomunikační spojení, jako je satelitní, kabelové, síťové spojení a podobně.

Kódovací jednotka 1 je navíc zapojena pro příjem zpráv ECM a dat řídícího slova z centrální řídící stanice 2, která je dále spojena s generátorem 3. řídícího slova a s jedním nebo více systémy podmíněného přístupu 6., J_. Generátor 3 řídícího slova zahrnuje počítač typu PC, který je schopen generovat tok náhodných řídících slov a obsahuje čtecí zařízení karet pro čtení inteligentní karty obsahující privátní klíč pro podpis dat náhodného řídícího slova, která jsou takto vytvořena.

Centrální řídící stanice 2 může rovněž zahrnovat PC nebo podobně a ve skutečnosti může být dokonce integrována s generátorem 2 řídícího slova. Podle principů simultánního kódovacího systému je stejné řídící slovo použito pro kódování vysílání pro množství řídících systémů přístupu. Každý řídící systém přístupu kóduje řídící slovo a další data svým vlastním kódovacím klíčem, aby připravil zprávu ECM pro přenos k účastníkům využívajícím tento řídící systém přístupu.

Centrální řídící stanice 2 je tudíž uspořádána pro předávání dat řídícího slova přes vhodné komunikační spojení do systémů 6, 2 přístupu, které připravují kódované ECM zprávy, které jsou vysílány zpět do centrální řídící stanice ♦ φ ♦ · φ φ • · · φ * • ·ΦΦ «Φ ·4

2. Centrální řídící stanice 2 potom vysílá zprávy ECM (ve formě jednoho nebo více transportních paketů) a přidružená data řídícího slova přes, například, TCP/IP spojení do kódovací jednotky i.

Aby se zamezilo možnosti narušení komunikační linky a nahrazení dat řídícího slova jinými daty pocházejícími z vnějšku systému, jsou data řídícího slova podepisována v okamžiku generování prostřednictvím privátního klíče drženého na inteligentní kartě sdružené s generátorem 3., jak j^e popisováno výše. Kódovací jednotka i má v držení ekvivalentní veřejný klíč, který může být použít pro ověření podepsanýoh dat v souladu se známými ověřovacími postupy privátního a veřejného klíče. V případě, že data řídícího slova nejsou správně ověřena, může kódovací jednotka odmítnout provedení kódování transportního paketového toku.

Další kódování komunikací předávaných mezi řídící stanicí 2 a kódovací jednotkou 1. může být rovněž provedeno, například, prostřednictvím použirí symetrického kódovacího schématu a dvojice privátních klíčů držených centrálním řídícím prostředkem a kódovací jednotkou.

Nyní bude ve spojení s odkazy na obr. 2 podrobněji popsána struktura kódovací jednotky podle obr. 1. Jak by mělo být zcela zřejmé, některé ze zde znázorněných prvků reprezentují funkční bloky uvnitř dekodéru, které mohou být realizovány bud’ ve formě hardwaru nebo ve formě softwaru nebo v kombinaci obou těchto forem.

Kódovací jednotka 1 přijímá přes vstupy 10., 11. nekódovaný transportní tok vystupující z multiplexoru. Aby se zajistil určitý stupeň zabezpečení proti problémům ve spojení • · • · * · · · ··· ·«· ·· · · mezi multíplexorem a kódovací jednotkou, je vytvořeno dvojité spojení, jak je znázorněno, přičemž v každém ze vstupů 10, 11 je přijímán stejný transportní tok. Toto spojení může být rovněž použito pro správu redundance datových toků pocházejících z různých multiplexních zdrojů.

Informace týkající se synchronizace a časování paketů v MPEG paketovém toku se přivádějí do centrálního mikroprocesoru 15 prostřednictvím dekódovacích a synchronizačních prvků 12., 13. Tyto dekódovací a synchronizační prvky detekují, že data odpovídají MPEG toku na fyzická úrovni (přítomnost hodin, správní vlastnosti ast nebo jiného rozhraní, a podobně). Synchronizační prvek obnovuje MPEG synchronizační byte pro zajištění následného synchronního zpracování dat. Tyto prvky jsou běžné a lze je nalézt, například v jednotkách MPEG přijímače/dekodéru jako prvky dekódovací linky.

V případě jakékoliv chyby v toku přijímaném přes jeden ze vstupů mikroprocesor řídí přepojovací prvek 14 pro změnu na tok přijímaný přes druhý vstup. Jak bude dále patrné, vzhledem k nutnosti udržet kontinuální tok vysílaných dat může být tento druh redundance opakován na dalších úrovních v kódovacím systému.

Jak bude popsáno v následujícím popisu, transportní tok vystupující přes výstupy 18. 19 je obvykle kódován. Aby se ale zajistil nekódovaný a nezměněný výstup z jednotky, buď pro testovací účely nebo pro přemostění kódovacích obvodů v případě poruchy, jednotka dále obsahuje nouzové přemosťující spínače 16, 17, které jsou ručně ovladatelné a které umožňují transportnímu paketovému toku (přijímanému přes kterýkoliv z

0· • ·

0 • 0 0 » · 0 0 0» 00 obou vstupů), aby byl přímo předáván jednotkou v nezměněné podobě.

Jak je znázorněno prostřednictvím propojení 2.0 vstupně/výstupní spojení v přemosťujícím režimu může být přepnuto tak, že tok přijímaný přes vstup 10 vystupuje z výstupu 18., zatímco tok přijímaný přes vstup 11 vystupuje přes výstup 19. Alternativně změnou uspořádání propojení 20 může být vstup 10 spojen s výstupem 19 a vstup 11 může být spojen s výstupem 18. Propojení 20 může být realizováno, například, prostřednictvím vnějších vodičů zasunutých do

-1 I*. /4 ΤΛ Λ t 1. J CUilU U J\.

V Ťcíichž usoořádání mŮŽ° menínn ηΓ,ΗΙί rrnž^davkn.

Toto propojení umožňuje, aby bylo snáze prováděno ověřování jednotlivých komunikačních kanálů.

Výhodou takovéto realizace je to, že přemostění je zcela pasivní, takže signál může procházet skrz jednotku dokonce i v případě výpadku napájení. Pokud je aktivováno prostřednictví relé, může být toto přemostění automaticky aktivováno, když nastane výpadek napájení.

Nyní budou popsány funkce prvků: PID čítače 21, PID filtru 22, PID mazací jednotky 23, jednotky 24 změny mapování PID, paketové zaváděcí jednotky 25 a kodéru 26. Jak by mělo být zcela zřejmé, jsou některé z těchto prvků, jako je PID filtr 22 a PID čítač 21, známé ve spojení s přijímačem/dekodérem, kde jsou používány při operacích demultiplexování a dekódování, které jsou prováděny na přijímaném transportním toku.

Podobně prvky, jako je kodér 26, paketová zaváděcí jednotka 25, jednotka 24 změny mapování PID a PID mazací jednotka 23, známé ve spojení s běžným kombinovaným « 4 · 4 4 * ► 44 ♦· ·· multiplexním/kódovacím zařízení, . Ačkoliv tedy z tohoto důvodu pravděpodobně osoba v oboru znalá nebude mít žádné potíže při sestavování a konstruování těchto prvků, je třeba nicméně přesto uvést, že specifická kombinace a použití těchto prvků ve spojení s vnější jednotkou, jak je popisováno, je zcela původní.

PID čítač 21, programovatelný mikroprocesorem 15, může být použit pro ověření přítomnosti nebo absence aktů s předem stanovenou hodnotou PID v transportním paketovém toku a rovněž pro čítání počtu paketů nesoucích tuto hodnotu PID, které jsou přítomné v daném bloku transportních paketů. Přesněji, například, PID čítač 21 může být použit pro čítání počtu prázdných paketů přítomných v transportním toku (MPEG hodnota PID: OxlFFF) tak, aby vyhodnotil přenosovou rychlost dosažitelnou pro vložení dalších paketů (viz níže). Alternativně může být čítač 21 použit pro detekci přítomnosti paketu, jako je privátní datový paket nebo podobně, který má být jednotkou modifikován nebo vymazán.

Aby se úplněji analyzoval datový tok, je PID filtrační a demultiplexní jednotka 22 použita pro odfiltrování paketových sekvencí s danou hodnotou PID a pro kopírování těchto paketů do paměti 27. Filtrační jednotka 22 může být rovněž použita pro provádění filtrování na nižší úrovni v transportním paketovém toku, například filtrování úseků a/nebo tabulek dat uvnitř užitečného obsahu transportního paketu. Jako u běžných filtračních jednotek v přjímači/dekodéru, může být filtr 22 naprogramován pro rozpoznání Hodnot ID tabulek, hodnot ID tabulkových rozšíření, úseků dat a podobně.

• 4 4 4 4 4 4 4 • ·« 4 4 * 4 4 4 *4« · * *444 ··· 44 «44 44* 44 ·«

Konfigurace filtru 22 je nastavena mikroprocesorem 15, který je dále spojen přes síťový adaptér 28 a TCP/IP spojení s centrální řídící stanicí, znázorněnou na obr. 2. Centrální řídící stanice tudíž může zvolit které pakety mají být odfiltrovány z datového toku.

Přistoupený nebo filtrovaný paket v datovém toku je kopírován prostřednictvím filtru 22 do paměti 27 sdružené s mikroprocesorem 15. Paket uložený v paměti potom může být vysílán přes TCP/IP spojení do centrální řídící stanice pro další analýzu nebo modifikaci. Centrální řídící stanice může rozhodovat, například, o odfiltrováni určitých privátních datových paketů s danou hodnotou PID pro modifikaci nebo může vyžadovat modifikaci paketů použitých pro popis obsahů datového toku v případě, že zcela nové pakety a novou PID hodnotou mají být zavedeny do transportního toku.

Jak by mělo být zcela zřejmé, skutečnost, že daný paket byl filtrován a kopírován do paměti, neznamená, že paket již byl fyzicky vyjmut z transportního toku. Podle toho tedy v případě, že pakety s danou hodnotou PID mají být zavedeny do transportního toku, bude potřebné vymazat přítomné pakety mající tuto hodnotu PID, aby se tak zabránilo kolizi. Pro provádění této úlohy je paketová mazací jednotka upravena pro přeměnu paketů s danou hodnotou PID na prázdné pakety prostřednictvím, kromě jiného, změny PID hodnoty těchto paketů na PID hodnotu prázdných paketů. Specificky v případě MPEG standardního paketu budou na záhlaví paketu provedeny následující změny:

PID hodnota uvedena na OxlFFF

Transport_kódování_řízení uvedeno na 00 • · • · 4

44« 4·

Úprava_pole_řízení uvedeno na 01

Indikátor_startu_jednotek_užitečného obsahu uveden na 0

Čítač kontinuity uveden na 0 (doplňkové)

Jak by mělo být zcela zřejmé, prázdné pakety v transportním toku nejsou čteny, protože se předpokládá, že neobsahují užitečný obsah, pakety takto změněné jsou pro všechny záměry a účely vymazány. Navíc, jak bude popsáno, je paketová zaváděcí jednotka 25 ve skutečnosti upravena pro detekování a nahrazování jakýchkoliv prázdných paketů pakety drženými v paměti pro zavedení do.transportního toku.

Navíc a stejným způsobem, kterým mazací jednotka 23 vymazává určité PID pakety na prázdné pakety změnou jejich PID hodnoty, může být jednotka změny mapování PID vytvořena pro změnu jakékoliv dané hodnoty PID na novou hodnotu PID. To může být vyžadováno pro obejití omezení původního multiplexoru, který dodává multiplexovaný transportní tok do kódovací jednotky, a/nebo pro zabránění konfliktů mezi PID s novými pakety, které mají být zavedeny do transportního toku. Například může být tato jednotka konfigurována následovně:

Příchozí PID hodnota PID hodnota se změněným

	mapováním
0x20	0x0100
0x21	0x0101
0x22	0x0200
0x23	0x0201

* * I · » * · · fc · fc ··· · · · · · · *fcfc »· ·*· ··· «· ··

Modifikováno je pouze pole PID v záhlaví transportního paketu. Transportní pakety, které nejsou označeny těmito PID hodnotami zůstávají nezměněné. Jako u mazací jednotky, je uspořádání jednotky změny mapování PID v praxi určeno centrální řídící stanicí. V případě že paketová zaváděcí jednotka 25 byla naprogramována pro zavedení paketů s PID hodnotou, která není přítomná v původním transportním toku, nemusí být změna mapování PID hodnot potřebná. Naproti tomu v případě, že byl detekován potenciální konflikt, změní jednotka změny mapování PID mapování konfliktní PID hodnoty v původním transportním toku na novou hodnotu.

Pokud se týká paketové zaváděcí jednotky 25., je tato jednotka upravena pro zavádění transportního paketu drženého v paměti 27 pro nahrazení jakéhokoliv prázdného paketu 15 přítomného v transportním toku. Zadná změna nebo sprava PID hodnot zaváděných paketů není prováděna touto jednotkou 25 Jak bylo zmiňováno výše, potenciální konflikty PID jsou zpracovány prostřednictvím jednotky 24 změny mapování PID a PID mazací jednotky 23.

Pakety mohou být zaváděny do transportního toku množstvím různých způsobů:

1. cyklické zavádění dat. To může být použito, například, pro zavádění statických tabulek dat. V tomto případě jsou pakety uloženy ve frontě v paměti 27, rozvrhovací prostředek čte každou z front v pravidelných intervalech pro zavedení paketových dat cyklickým způsobem do toku, přičemž paket je zaváděn při každém výskytu prázdného paketu. Rozvrhovací prostředek zpracovává čítač kontinuity (to jest sekvenční číslo paketu) uvnitř paketové sekvence pro zajištění správného číslování vysílané sekvence.

· • · 9 · · * · · 9 · · · • 99 · 9 9 · · » ·· 99 ··» ·99 «· 9·

2. ECM synchronizované zaváděni. V tomto případě jsou ECM zprávy přijímány z řídící stanice společně s přidruženými daty řídícího slova. ECM zprávy jsou zaváděny jako cyklická data a synchronizovány s kódovací operací prováděnou kodérem

26 využívajícím data· řídícího slova.

3. Jednorázové zavádění dat. V tomto případě je paketová sekvence zaváděna pouze jednou do transportního toku. Sekvence je uložena v EIFO frontě paměti, přičemž příští paket ve fortně je zaváděn při výskytu příštího prázdného paketu. V tomto případě může být čítač kontinuity paketů v sek-vAnr.i předem nastaven před přijetím kódovací jednotkou. Jednorázové zavádění dat může být použito pro zavádění dat přijímaných z řídící stanice 2 nebo z jiných zdrojů, jako jsou generátory zpráv EMM.

¹⁵

Pakety nebo sekvence paketů, vysílané z centrální řídící stanice 2 do kódovací jednotky A v kterékoliv z těchto operací, mohou být identifikovány přidruženou identifikační hodnotou, takže centrální řídící stanice může přeskočit nebo odvolat zavedení paketu nebo sekvence paketů do transportního toku.

Transportní paketový tok, modifikovaný a obsahující požadované zprávy ECM, je potom předán do kodéru 26. Kodér 26 může odpovídat digitálnímu kodéru, jako je kodér používaný v jakémkoliv běžném multiplexním/kódovacím zařízení. Aby se provedlo kódování transportovaných dat (ale ne zpráv ECM) je kodéru poskytnuta potřebná PID informace pro přípravu skupin paketů majících PID hodnoty indikující, že mají být kódovány.

Kódování může být provedeno na úrovni transportního toku, to jest na celém užitečném obsahu transportního paketu, • ♦ · ·

9 9 4

4 4 4

94 • 9

9 9 • 99 99 ·

• 9 • 9

999 499 nebo (například pro audiovizuální typ dat) na úrovni PES toku, to jest na užitečném obsahu PES paketů obsažených uvnitř transportních paketů. Jakýkoliv typ kódování může být žádoucí podle požadavků poskytovatele služeb.

Kodér provádí kódování dat podle řídícího slova poskytnutého centrální řídící stanicí 2.. Jak je popsáno výše, data řídícího slova jsou podepsána v centrální řídící stanici prostřednictvím privátního klíče a řídíc slovo a podpis jsou vyslány do jednotky £. Jednotka 1 obsahuje čtecí zařízení inteligentních karet, upravené pro čtení inteligentní katy 29 obsahující ekvivalentní veřejný klíč. Ve stejném okamžiku, ve kterém je řídící slovo předáno do kodéru 26, mikroprocesor 15 ověřuje podpis s využitím veřejného klíče, jak je znázorněno. V případě, že dojde k selhání při ověřovacím procesu, může být kodér 26 instruován pro ukončení kódovacího procesu nebo pro ignorování řídícího slova, které bylo přijato.

Jak bylo zmiňováno výše, komunikace mezi centrální řídící stanicí a kódovací jednotkou mohou být dále kódovány prostřednictvím symetrického algoritmu, přičemž v tomto případě inteligentní karta 29 může rovněž obsahovat klíč potřebný pro dekódování komunikovaných dat před krokem ověřování. .

Navíc v případě, kdy kódovací jednotka je upravena pro přijetá dat vysílaných z jiných zdrojů nezávislých na centrální řídící stanici (například zdroj zpráv EMM), může být síť, použitá pro vysílání zpráv z centrální řídící stanice do kódovací jednotky, fyzicky oddělená od sítě, použité pro příjem zpráv přijímaných z jiných zdrojů. V tomto případě bude síťový adaptér 28 obsahovat dvě oddělená síťová rozhraní, přičemž rozhraní pro příjem dat z jiných zdrojů je * · ♦ k · · • · · · · ···« ··· ·· ··· ··· ♦· ·· pouze pro čtení (příjem), aby se zabránilo přeprogramování jednotky zdroji vně kódovacího systému.

Jak je znázorněno, kódovací jednotka 1. dále obsahuje výstupy 30, 31 pro umožnění čtení z jednotky nekódovaného transportního toku. Oproti výstupu, získanému přemosťujícími spínači 16, 17, výstupy 30, 31 reprezentují transportní tok po modifikaci zavedením/vymazáním paketů a podobně, ale před provedením kódování. Tyto výstupy mohou být použity pro kontrolu činnosti jednotky a monitorování výsledků činností v nekódované formě. Navíc jednotka může zahrnovat standardní rozhraní 3? RS232 pro umožnění dotazování mikroprocesorem pro testovací účely, konfigurování sítě, nebo zavádění základních dat (funkce přenosu souborů) prostřednictvím terminálu.

Obr. 3 znázorňuje další provedení předkládaného vynálezu, ve kterém byl počet prvků systému podle obr. 1 zdvojnásoben, aby se zajistil určitý stupeň zabezpečení prostřednictvím redundance těchto prvků. Zejména jsou na obrázky vyznačeny záložní centrální řídící jednotka 2a, záložní generátor 3a řídících slov společně se záložní kódovací jednotkou la.

Části řídících systémů přístupu, spojené s generováním zpráv ECM byly rovněž zdvojeny a byly označeny jako záložní systémy 6a, la přístupu. Audio, video a podobné signály mohou být rovněž předávány prostřednictvím záložního multiplexoru 4a. Navíc může být předkládaným systémem rovněž zpracováván druhý vysílací kanál pro generování MPEG transportního toku. To je na obrázku znázorněno prostřednictvím multiplexoru 40 (a jeho záložního multiplexoru 4Qa) kódovací jednotky 41 (a její záložní kódovací jednotky 41a) a modulátoru 42. Redundance různých • » 0 · 0 0 0 * • 00 0 0*0000 •00 0 » 0000

000 00 000 000 00 00 prvků v systému může být spravována komunikačním spojením mezi řídícími stanicemi 2, 2a a/nebo spojení s řídícím operátorem nebo vzdáleným terminálem, jak je naznačeno spojením 43.. Zejména může být ze stanice 2 do stanice 2a předáván tepový signál, přičemž řídící stanice 2a působí pro převzetí řízení generování ECM zpráv a dat řídících slov v případě jakéhokoliv přerušení tohoto signálu. Podobně kódovací jednotky 1 a la mohou být podřízené řídícím stanicím pro umožnění převodu funkcí mezi těmito dvěma jednotkami v případě selhání jedné 'nebo druhé kódovací jednotky.

navíc každá kódovací jednotka 1 a la může být upravena pro zapamatování, například v paměti FLASH, provozního uspořádání jednotky a/nebo hodnoty řídícího slova v předem stanovených intervalech, takže jednotky 1 a la mohou pokračovat v činnosti v případě odpojení od řídících stanic 2 a 2a a/nebo po přerušení zdroje napájení.

Alternativně může být do paměti zadáno pevné předem nastavené uspořádání a hodnota řídícího slova pro použití v případě odpojení a/nebo vypadnutí zdroje napájení.

Hodnoty uspořádání mohou obsahovat detaily o ID paketů, které jednotka měla potlačit nebo nahradit a podobně.

Zastupuje :

• 4 4 * 4 · 4 4 • »4 « 4 4 4 ···

4 4 4 4 4444 »44 44 444 4*4 »4 44

Claims (16)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Kódovací jednotka pro digitální audiovizuální vysílací systém, vyznačující se tím, že zahrnuje vstup pro přijetí sestaveného transportního paketového toku z fyzicky samostatného multiplexoru, kódovací zařízení pro kódování přijímaného transportního toku podle náhodného řídícího slova, a výstup pro vysílání kódovaného transportního toku do vysílacího prostředku po následné vysílání pro umožnění kódování transportního paketového toku kódovací jednotkou nezávisle na činnostech multiplexoru.
2. 2. Kódovací jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že kódovací zařízení je upraveno pro provádění kódování části nebo celého užitečného obsahu zvolených paketů transportního paketového toku.
3. 3. Kódovací jednotka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále zahrnuje paketová zaváděcí prostředek pro zavádění transportních paketových dat do transportního toku.
4. 4. Kódovací jednotka podle nároku 3, vyznačující se tím, že paketový zaváděcí prostředek zavádí paket dat do transportního toku prostřednictvím detekování přítomnosti prázdného paketu a nahrazení prázdného paketu paketem, který má být zaveden.
5. 5. Kódovací jednotka podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dále zahrnuje paketový filtrační prostředek pro identifikaci a kopírování do paměti části nebo celého předem určeného transportního paketu.

   •

   9 9

   999 999 • · · • 9« ·· • «9

   9 9 9

   9 9 9
6. 6. Kódovací jednotka podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dále zahrnuje paketový mazací prostředek pro vymazání předem určeného paketu nebo sady paketů.
7. 7. Kódovací jednotka podle nároku 6, vyznačující se tím, že paketový mazací prostředek vymazává paket prostřednictvím změny PID tohoto paketu na PID prázdného paketu.
8. 8. Kódovací jednotka podle kteréhokoliv z předcházejících ]_0 nároků, vyznačující se tím, že dále zahrnuje -paketový čítači prostředek pro čítání počtu paketů s předem danou hodnotou Piů v přijímaném transportním datovém toku.
9. 9. ' Kódovací jednotka podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dále zahrnuje prostředek změny

   1 5 mapování PID pro změnu hodnoty PID, přidělené k předem určenému paketu nebo sadě paketů.
10. 10. Kódovací systém, vyznačující se tím, že zahrnuje kódovací jednotku podle kteréhokoliv z předcházejících nároků

    2Q společně s centrálním řídícím prostředkem pro generování řídícího slova vysílaného a přijímaného kódovací jednotkou pro kódovaní transportního toku.
11. 11. Kódovací systém podle nároku 10, vyznačující se tím, že dále zahrnuje jeden nebo více řídících systémů přístupu,

    25 spojených s centrálním řídícím prostředkem a upravených pro přijetí řídícího slova dodávaného centrálním řídícím prostředkem a pro vyslání zpět do centrálního řídícího prostředku kódované zprávy obsahující řídící slovo.

    Φ φ φ · φφφ* • · · * · · φ φ φ · φφφ φ φ φφφφ • ΦΦ ·· φφ» φφφ φφ φφ
12. 12. Kódovací systém podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že část nebo veškerá data vysílaná z centrálního řídícího prostředku do kódovací jednotky jsou ověřována centrálním řídícím prostředkem prostřednictvím generování

    5 podpisu podle tajného kódovacího klíče.
13. 13. Kódovací systém podle kteréhokoliv z nároků 10, 11 nebo 12, vyznačující se tím, že zahrnuje množství kódovacích jednotek a přidružených centrálních řídících prostředků sdružených s generováním jednoho transportního toku.
14. 14. Kódovací systém podle kteréhokoliv z nároků 10 až 13, vyznačující se tím, že uvedená jedna nebo každá kódovací jednotka je upravena pro uložení vlastností svého pracovního uspořádání a/nebo aktuální hodnoty řídícího slova.

    1 s
15. 15. Kódovací jednotka v podstatě podle zde uvedeného popisu s odkazy na připojené výkresy.
16. 16. Kódovací systém v podstatě podle zde uvedeného popisu s odkazy na připojené výkresy.