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1、翻过三座技术大山 一体机将进入坦途,山东泰信电子有限公司广西广电网络公司研发中心一体机项目组,陶圣华,2009,引 言,连上电视信号线和网线，只用一个遥控器，就可以收看、点播自己喜爱的高清电视节目。用户选用了这种电视机之后运营商就不用再送高清机顶盒，而由电视机厂家负责硬件服务，广电只需把运营服务做好，就可以有丰厚的利润，这是很多广电多年来心中的梦想。自DVB标准在欧洲诞生至今已经有十几年了都没能实现这个理想。这个问题值得深思，很多资深的专业人士都认为，这个问题的核心是标准问题。要实现这个梦想，要跨越三座技术大山。,三座技术大山,第一，CA标准混乱第二、浏览器、中间件混乱第三、数字电视前端设备技
2、术落后,前两座技术大山已经让所有电视机生产厂家望而却步,第一座大山：CA标准混乱,CA标准混乱的形成，起因是在DVB标准中没有定义详尽的CA接口，结果使得私有不透明的标准把持市场，而后造成了机顶盒的混乱。机顶盒尚且混乱，普及一体机更是奢望。,CA公司和运营商不能协调发展的悖论,这个难题的出现，应该“归功于”私有封闭CA技术的成功推销。CA不是简单意义上的产品，实质上是一个不透明的技术标准。,CA公司和运营商不能协调发展的悖论,技术封闭导致的恶性循环 CA技术越封闭，信息就越不对称，CA技术就越容易被夸大，广电相信了夸大的CA技术，跟风的机顶盒厂家就越多，机顶盒就越混乱，升级就越困难，私有黑盒C
3、A标准市场越稳固越成功，然后又可以继续被夸大 这对广电来说，机顶盒越来越混乱，是一个恶性循环；而对CA公司而言则市场越稳固，却是一个良性循环。有的CA公司利用信息不对称的优势，让广电吃尽了苦头，巨额的投资不能发挥效益。多年来，混乱的机顶盒让广电运营商的包袱越背越重，离一体机的梦想越来越远，普及一体机成了世界性的难题。,统一CA标准利益和风险并存,日本的一体机市场成为例外 比中国起步稍晚的日本数字电视，因为强行统一了CA接口标准，一些私有封闭的CA神话没有在那里发生，如今几乎全部是一体机的天下。得益于透明开放的规范，机顶盒和一体机厂家可以根据自己的方案独立开发，没有软件移植和集成的概念，没有造成
4、市场混乱。但统一开放的智能卡CA接口标准，也带来了严重的CW共享漏洞，现在日本的年轻人在电脑上看高清电视，几乎全部都是采用的CW网络共享，同时还可以录下来和朋友共享，这点值得我们在统一CA接口时引起重视。,数字电视走向开放，下载CA是必由之路,封闭之路使智能卡CA进退两难 数字电视技术的开放是大势所趋。这让智能卡CA走进了一个进退两难的死胡同：开放就意味着不安全，甚至于形同虚设。不开放，机顶盒将继续混乱，一体机市场化也永远是一个梦。更重要的是整个广电行业错过了一个靠一体机低成本发展高清电视的良机。必须寻找一条技术标准开放统一之路 既不再让CA给机顶盒市场添乱，又不因技术开放对CA安全造成影响，
5、下载CA是一条可行之路。,什么是下载式CA？,下载CA就是CA软件不再作为机顶盒内的一个固定软件，机顶盒中只保留统一开放的CA接口，由CA公司独立开发而不通过机顶盒厂家集成，直接由运营商通过前端独立下载。没有CA软件的机顶盒就可以变成一个通用透明的产品，在到达广电网络后，由各个广电运营商把自己所用的CA软件下载到机顶盒中。,下载CA的安全性和平台化,下载CA接口开放透明，CA接口和CA软件之间因没有机顶盒厂家集成CA时的适配层，也无法捕获CW，因而可以增强安全性。在这种开放模式下，CA软件就变成了一个可以随时更换的软件模块，通过下载可以兼容所有CA，也包括智能卡CA，这就是CA的平台化。,下载
6、CA的开放性,在下载CA平台上，CA软件变成了一个可替换的活动部件，可以引入有效的竞争，而不是象现在一样在使用了一个CA之后，版本常年不变，即使被破解也束手无策。另外更重要的是，CA的开发就不仅仅局限于原来的CA公司，甚至可以由运营商根据自己的需求独立开发，例如像广西广西广电。,无卡下载CA的开放性,下载式无卡CA的安全保障主要依靠半导体芯片不被复制，辅助动态更新无卡CA技术的密钥和算法，而不是像传统智能卡CA那样依靠对算法和密钥的刻意保密，是可以开放的。使用无卡CA的运营商可以亲眼看到正在使用的是哪一种算法和那一组密钥。这些算法和密钥可以由运营商生成，没有数量限制，从而完全掌握了自己的命运。
7、整个CW解密过程和CW设置操作被完全封闭在主芯片内瞬间完成，从外部无法探测到芯片内部的活动。下载式无卡CA同时满足了开放性和高安全性。,可下载式无卡CA原理,下载式CADownloadableCAS技术,算法N,算法4,算法3,算法2,算法1,1、每提供一种算法,2、运营商就会以此算法为基础，独自生成并更换无数个密钥,有条件的运营商还可以自己设计算法，完全掌握自主权。,3、连CA运行环境也可以更换,技术封闭造成落后,靠封闭获得安全性的CA，只能靠采取低级的封闭保密措施。有的CA甚至于还要用胶水把芯片封住，或用铁盒子把芯片罩住，还有的甚至把加密CW的黑盒子算法嵌入到机顶盒芯片中，表面上看似高级，
8、但却没有换来更高的保密性。这种靠技术封闭获取安全性的CA如果用在一体机上，所带来的麻烦是不可想象的。智能卡CA和机顶盒之间是低速的通讯，黑客用简单的工具就可以很容易捕捉这个通讯过程，低级的封闭措施让数字电视黑客破解技术门槛大大降低。,有卡CA和无卡CA和谐发展,无卡CA优势很多，不代表智能卡CA过时 泰信从做卫星上使用的CA起步，因为卫星数字电视安全性要求很高，于是就一头钻进了极力提高CA安全性的牛角尖，并带着这个执着进入有线电视市场。现在回过头来看，泰信在安全方面直接与主芯片捆绑，走得有些太超前了：有线电视对CA的安全性要求其实不高。如果有线电视像卫星电视那样被黑客围攻的话，很多有线电视运营
9、商早就关门了。因为有线电视吸引力不大，消费群体主要集中在收入比较高的城市，收费也不高，使得破解有线电视CA变得没有意义。所以，在标清电视方面，即使智能卡有安全隐患，但总的来说还是安全的。,下载技术让智能卡CA安全性提高,智能卡CA的使用习惯已经让广电接受，这种技术必须继续发展下去，以继续保护已经采用这种技术运营商的利益。所以，无卡CA不一定要革有卡的命。如果智能卡CA采用了下载技术，可以不需要大量扩散CA库文件，不再要机顶盒厂家编写CA适配层软件，还可以降低CW共享风险。所以，利用下载CA技术，还可以帮助智能卡CA提高安全性。,下载式无卡CA最适合一体机,无卡CA因安全性高，在高清机顶盒上有优
10、势，也因为不用智能卡，进而不影响电视机的美观，在数字一体机上更有优势。所以，高清一体电视机优选无卡CA技术加密，而智能卡CA还可以继续加密原来的标清节目。,机卡分离不适合一体机（1）,制造和成本方面 为了解决CA混乱的问题，早在1997年DVB组织就借鉴PCMCIA接口定义了DVB-CI机卡分离的接口，由于这种接口标准太老，占用的连线太多，故障率高，于是后来出现了USB连接的接口。但这两种都是将机顶盒芯片中的解复用、解密器移植到了外部的大卡芯片中，为了维持和机顶盒芯片的TS流接口不变，还要增加一个接口芯片，解密芯片里还要增加码流复用功能，另外还要增加一个系统控制CPU。这些都会造成成本增加，比
11、机顶盒芯片成本都高，从工程上讲完全本末倒置。在成本效益上不适合推广。而且即使使用了这种接口，使用率也很低。,机卡分离不适合一体机（2）,安全方面 数字电视的这种机卡分离方式实际上是将机顶盒CA软件转移到了大卡中，用于屏蔽和小卡之间的私有化通讯，而这种私有通讯的保密性一般遵从ISO7816接口协议，命令格式是很容易被破解的。大卡的作用就是单一的CA解密，目标集中，给黑客破解CA提供了方便，从大卡里出来的是清流，这对节目版权保护十分不利，安全性反而降低。国外就有专门针对这种大卡的黑客破解群体，进入门坎很低，所以收费较高的运营商一般不会使用这种机卡分离的方式。,用CA平台化、接口透明化统一各种CA,
12、在CA已经混乱的现实下，不能简单地从应用层将CA从机顶盒里分离出来，必须从靠近底层的接口层面分离，才能包容上层各种私有CA的多样性。这就必须实现靠近底层的CA平台化，在这个平台之上，兼容具有可下载功能的无卡和有卡CA的接口必须是开放透明的。只有在统一了CA接口之后才能实现机顶盒的市场化，进而一体机的市场化就有了可能。可下载CA的最重要的贡献就是在统一的CA接口上，通过下载不同公司的CA软件兼容各种CA，下载CA就像下载网页一样方便，不再给机顶盒造成混乱。在目前技术水平下，搭建一个开放的CA平台，使统一CA变成可能。,广电运营商也应反省,运营商在规划数字化的流程存在问题 之前几乎所有的广电在数字
13、化之前，都是先落实CA、浏览器等前端软件标准，再选择机顶盒，而很多广电选择CA就是以支持的机顶盒多寡为标准，CA公司也是以支持其标准机顶盒的数量众多作为宣传点。当广电从不同的机顶盒厂家进货，多厂家、多芯片、多品种，混乱局面就开始了。由于机顶盒内嵌入的CA软件无法被替换，软件无法升级更新，绝大多数的广电所使用的CA版本和刚开始平移时的版本一样。在确立了私有标准之后，来自各个机顶盒厂家的硬件不一致的机顶盒让广电眼花缭乱，这看似是广电有更多的机顶盒可供选择，有市场化的景象，其实是个麻烦。,对以后进行数字化的广电的建议,1、先确定机顶盒硬件的统一平台，再确定CA、浏览器、股票等软件，并要求这些软件不需
14、要机顶盒软件重新移植集成就能在线替换。2、建议标清机顶盒平台的档次要求依次是：最低成本的标清单向单MPEG2解码，双向互动标清要用MPEG2/H.264/VC1/AVS等多解码，多解码还可以避免被同一个专利组织勒住脖子。、MPEG2的高带宽导致已经发放的标清单解码双向机顶盒利用率很低，所以标清双向如果没有多解码意义不大。、有条件的广电直接就上高清双向，一步到位，高清机顶盒CPU一定要选用开放的ARMCPU平台，并从ARM11开始起步。,一体机错过了标清，不要再错失高清,在标清时代，机顶盒的混乱已经到了无可挽回的地步，在标清机顶盒平台上因为清晰度、速度的限制，也无法开展更多地增值应用。所以有必要
15、在高性能的高清机顶盒平台上完成统一，进而实现一体机的市场化。选择高性的高清机顶盒硬件平台，建立开放的高清软硬件分离平台，有完备的CA软件开发API接口，任何第三方软件公司都可以在这个接口之上独立开发机顶盒CA软件，这个CA软件既可以是智能卡CA，也可以是无卡CA。开放的下载式无卡CA技术是在软硬件分离基础上实现的，泰信有一系列的安全措施，在开放环境县保障无卡CA的安全。,第二座大山：浏览器、中间件标准混乱,很多广电运营商在数字化时，都习惯把浏览器也当作一个必备的条件，有的还包括股票广播。他们意想不到的是，这种私有标准的采用，给数字一体机的普及制造了第二座技术大山。,浏览器、股票广播所占资源不可
16、释放,这些前端软件只要在前端部署采用，占用了频点，哪怕只发了几千台盒子，只要通过机顶盒厂家的移植集成与机顶盒硬件捆绑，以后的任何升级如果没有原浏览器供应商和机顶盒厂家的配合，都是不能办到的。于是这个网络就被定型了，频率资源被占用后，这个运营商就成了浏览器供应商长期不变的地盘，除非把它停掉。一体机要进入这些市场，也需要对应这些标准。,中间件是软件，不宜用标准限制,很多人在等待出台中间件标准，或许这种等待没有尽头。中间件实际上就是一个软件，而开放环境下的软件的发展变化是很迅速的，如果给这个软件订一个标准，无疑是给它套上了一个框框，一定会限制创新、对技术的进步和发展不利，甚至变成个别利益集团圈钱的工
17、具。这也许就是中间件标准迟迟没有出台的原因。,浏览器和中间件可下载分离,既然CA软件可以通过运营商直接独立下载，实现软硬件分离，那么浏览器和中间件软件在机顶盒端的性质是一样的，也同样可以通过下载实现。因为浏览器软件版本不会经常改变，给第三方软件公司独立开发兼容这些标准的软件提供了机会。广电也可要求原来的浏览器提供商在这个开放平台上进行补充开发，然后通过广电的独立下载同样可以对应。困扰人们多年的浏览器和中间件混乱现象也可以通过下载解决，实现浏览器、中间件靠近底层开放接口标准的统一。,下载技术不同于Loader升级,软件的独立替换升级和通过Loader 进行OTA升级机顶盒软件不是一回事。通过Lo
18、ader的升级实际上是在机顶盒、浏览器和CA厂家通力合作，机顶盒厂家对所有软件重新编译之后的整体升级，耗时很长，必须所有家积极积极配合。技术开发封闭在原来少数的厂家之间，是封闭的。而可下载独立更新，允许不同的厂家开发软件，即使原厂倒闭也不会受影响，是开放式的。,泰信软硬件分离平台不同于其他中间件,在泰信开放的软硬件分离平台是建立在高性能机顶盒硬件平台上的，不是人们理解的只开放上层Java应用接口的中间件，它有完备的底层API开发接口，有点类似PC机上的BIOS。任何第三方软件公司都可以在这个接口之上独立开发任何形式的软件，其中包括CA、浏览器、中间件等等。,“中间件”容易导致封闭造成技术落后,
19、只开放Java API的中间件，所有用C语言编写的软件部分，全都被封闭起来，必须由中间件厂家编写。而这部分用C语言编写的软件部分，正是优秀人才发挥作用的地方，如果将其封闭，将导致数字电视技术的封闭落后。类似PC机的软硬件分离可以保留更大的开放性。,泰信软硬件分离平台,第三座大山：前端设备技术落后,因为广电以前数字化时所采用的设备是十年前的技术，技术落后、集成度很低、占用了很大的设备空间，很多地方数字化后的机房已经很拥挤，不能再用传统的方式增加大量的设备。如果没有足够的广播频点传输高清节目，一体机的发展也会受到影响。电信行业都已经实现了高速光纤连接，而广电的机房里还是靠一大堆铜缆连接，不但设备可
20、靠性差，指标也低，而且还是一个耗电大户，机房空间已被占满。每当安全播出期，广电老总经常是提心吊胆，如临大敌。开展高清业务需要增添高集成高可靠的前端备份，将原来的老设备作为备份。,数字电视前端设备也与“摩尔定律”无缘,从事过电信设备生产的人都知道，电信设备的技术进步十分迅速，对应的半导体和光纤传输技术发展速度符合“摩尔定律”。因而极大地推动了IT产业的快速发展。而数字电视技术的发展，除了给老百姓留下涨价的深刻印象，其它的好处似乎并不明显。,广电前端设备开始与NGB对接,泰信经过近三年的艰苦努力，成功地将最先进的半导体器件引入了广电，开发出了高密度的双向NGB数字电视前端，实现了全双向。这种前端设
21、备的集成度比传统的设备高出很多倍，分为前端输入处理，媒体处理加密和高密度IPQAM调制群三个部分，每部分都是一个U的设备。以上三个设备全部实现了高速光纤连接，可以作为远端备份，增加可靠性。其中TXM32G媒体处理路由器可以通过软件升级改变用途，例如升级成口OLT等等。泰信前端设备可实现与双向高带宽电视网络的无缝对接。,QAM调制达到创纪录的高指标,泰信IPQAM调制群本身也是双向的，既可以在机房使用，也可以部署在小区或楼头，实现双向VOD点播功能。IPQAM调制群可输出16-64路256QAM频点，可在40-860MHz之间自由配置。特别指出的是，该设备没有上变频器，直接用软件合成，在128Q
22、AM和256QAM条件下，到户端MER40dB，降低了对线路的要求。小空间大容量，可以满足对高清节目传输的需求，不用压缩转码就可以传输高清节目。,为数字电视向纵深发展创造条件,我国有1.6亿有线电视用户，还有一亿左右的用户还没有实现数字化，这些用户一般分散在县级城市和农村，这些运营商拥有的用户规模不大，难以承担动辄数百万的前端设备费用，但这也是一体机的重要市场，由于经济实力较弱，对用一体机低成本发展数字电视的需求更迫切。泰信高密度NGB前端不但降低了成本，而且功耗也很低，32个频点地设备总耗电不到300瓦，大幅度降低维护费用，为县级市建设高水平的前端提供了可能性。在解决了高密度、高性能多频点广播设备难题之后，可以让数字电视向纵深发展，让县级市也有机会获得高水平的数字电视前端设备，加速普及高清电视业务，促进高清一体机的销售。,总 结,由于泰信长期致力于无卡CA技术，倡导开放的软硬件分离技术，既不捆绑机顶盒，也不捆绑智能卡，摒弃依靠技术封闭来保证安全性的发展老路。完善了下载CA技术同样可以应用于独立下载中间件、机顶盒软件，并形成了数十项国际和国内专利，为数字电视技术深层次的开放统一扫清了障碍。走出了一条数字电视技术开放之路，为数字一体机的发展创造了可能，帮助广电运营商实现技术变革。与具有技术实力的广电合作，建立一体机项目组，为推动数字电视健康快速发展做出贡献。,谢谢大家！,
