专利名称：用于按照时间单位控制广播服务的计费的方法
技术领域：
本发明涉及条件式存取(conditional access)服务的接收机/解码器领域，尤其涉及关于条件式存取内容的接收和使用的会计(accounting)程序。
背景技术：
依据内容，我们了解到关于证券交易、气象、一般电视、体育事件、或者其他的资讯等的资讯服务。可将这些内容传送到诸如付费电视解码器、电脑、乃至移动电话、掌上型电脑、PDA、收音机、电视、或者多媒体工作站的用户单元。
将数字流加密，以便能够控制其使用，并能够规定此种使用的条件。借由在一固定的时间间隔(介于5秒和30秒之间)上改变的控制字，执行该加密，以便阻挡任何试图发现该控制字的入侵。
对于能够将由一个控制字加密的数字流进行解密的用户单元而言，将该控制字独立地从以一个密钥加密的一个控制信息(ECM)流发送给该用户单元，其中该密钥为操作中心(CAS)和该用户单元的安全模块之间的传输系统所独有的。事实上，是在形式上通常为被认为是安全的智能卡的安全模块(SC)中执行安全操作。该单元可以是抽取式，或者可被直接集成到诸如付费电视解码器或DAB接收机等的用于处理信号的用户单元。
在控制信息(ECM)的解密期间，要在安全模块(SC)中验证是否存在存取所考虑的数字流的权利。该权利可由将此种权利载入模块(SC)的授权信息(EMM)进行管理。也可能会有其他的可行方式，如解密密钥的发送。
目前，对于使用此种内容的记帐方式是基于订阅或事件购买的原则。订阅规定了与一个或数个传输信道相关联的权利，且在用户的安全模块中存在该权利时，容许用户以明文获得这些信道。
同时，可能规定诸如电影或橄榄球赛的内容所特有的权利。用户可以取得该权利(例如，购买该权利)，并且该内容将特别地由该权利所管理。该方法被称作付费节目(PPV)。
在控制字的解密期间，将验证在安全模块中是否存在与存取条件相关联的权利。
只有在比对结果为肯定时，才将该控制字以解密的形式送回到用户单元。
这种运作方式符合许多应用的要求，但是无法满足某些需求。例如，对于特性为不具有规定的持续时间的证券交易资讯或者音乐的传输而言，上述的解决方案不容许以订阅方式进行记帐。此外，诸如数字域广播(DAB)或在线游戏等的新支持项目，对采用非订阅的计帐方式有类似的需求。
因此，偶尔对其较喜欢的节目询问价格的用户将必须以与经常使用这种工具的用户的条件相同的条件进行订阅。
这就是为什么本发明的目的在于将对在一确定的持续时间中使用的管理整合到条件式存取系统中。目前，与付费电视的加密传输系统相关的几项限制不容许将同等原则应用到例如电话中。
事实上，安全模块(SC)不具有内部时钟，而且还被置于解码器之外，这意味着安全模块无法使用解码器的功能。该模块仅具有供其使用的控制字，以授权(或不授权)对数据的解密。
此外，在可能与计帐期间无任何关系的一固定时间间隔上改变控制字。
在下面的说明中，将把短语“解密期间”用于控制字可对到达用户单元的内容解密的一段时间，并将短语“发票单位”用于最小计帐期间。
解密期间可在0.5与30秒之间变化，并响应于安全准则，而计帐单位本身可被固定在如10至24小时之间，并响应于销售准则。必须知道，一旦在解密期间有效的控制字被解密，安全模块(SC)就不再有办法来验证实际的使用是否持续到该解密期间的全部或部分。
发明内容
本发明的目的在于可进行计帐单位的发票操作，同时考虑到解密期间与发票单位之间可能没有任何关系。
通过一种存取数据流的时间计帐方法达到了该目的，其中以在代表解密期间(CP)的时间间隔上修改的控制字(CW)将数据流加密，连接到负责验证用户权利并将控制字(CW)解密的安全模块(SC)的用户单元(UU)接收该数据流，该计帐基于在一段指定的时间(AT)中授权使用服务的计帐单位(CT)，该方法包含以下步骤a.用户在构成按照时间单位接取服务的加密流上进行交换；b.安全模块(SC)接收包含控制字(CW)的经过加密的信息(ECM)，以及与所述服务相关且可确定指定时间(AT)及计帐单位的成本(CT)的数据；c.读取代表授权使用该服务的一段时间的时间变量(Rdate)；d.根据当前时间(TC)，确定是否在由该时间变量(Rdate)所规定的授权时间期间中订阅了该服务，如果确实如此，则通过将控制字(CW)重新发送到用户单元(UU)而授权该服务；e.如果并非如此，则扣抵(debit)一个计帐单位(CT)，并确定当前时间(TC)是否被包含在与该时间变量(Rdate)所界定的持续时间相邻的一指定时间(AT)内，如果确实如此，则确定新的时间变量(Rdate)值，以便自一指定的时间(AT)移动该新的时间变量(Rdate)，并通过将控制字(CW)重新发送到用户单元(UU)授权该服务；f.如果并非如此，则对自该当前时间(TC)开始计算的一指定时间(AT)的时间变量(Rdate)进行收费。
这种方法考虑到过去的事件，即考虑到该服务的上次使用，以确定每个发票单位的指定时间。事实上，当发票时间接近解密期间的时间时，例如当解密期间有20秒且发票单位有1分钟时，仍然采用授权的上一次到期和加入新取得的每一计帐单位的指定时间的原则可解决所有的不确定性。
显然，在返回控制字(CW)之前，其中一个中间阶段控制字(CW)验证用户是否具有足够的额度(credit)以接受一个记帐单位的扣抵。
务必注意，即使用户改变服务，时间变量(Rdate)依然有效。该变量对于一个服务或一组服务是特定的。当回到先前所计帐的服务时，将该变量与当前时间进行比较，如果由该时间变量所界定的时间中包含该当前时间，那么，在无需对补充单位进行计帐的情形下，立即授权该服务。
存在几种用于通过时间变量完成目标功能的方式。第一种方式是使用计时器，该计时器包含服务授权结束的时刻。如果当前时间小于该计时器，将认为该服务被授权。对于该计时器的每次超时，我们增加指定时间(AT)。我们以这种方式移动通常被存储于EEPROM存储器中的该指针。这种方式允许断开用户单元(UU)不会丢失授权终止时刻的记忆。
根据另一实施例，该时间变量包含已经扣抵一个计帐单位的时刻。然后，由Rdate变量和指定时间AT所界定的窗口构成该授权时间。
一实施例在于使用负责界定授权期间的计数器。根据该实施例，该计数器可以是由安全模块递增的计时器，或者是ECM信息计数器。事实上，在解密期间为系统的已知参数的情形下，可规定该计帐单位授权对150个ECM信息的解密。然后，该指定时间(AT)将对应于多个ECM信息。
借助于参阅作为非限制性实例给出的附图的以下面详细说明，将更易于理解本发明，这些附图即-图1示出以时间单位计帐时在对服务进行数据交换期间的时间图。
-图2示出在加密流中向前或向后移动的情形。
-图3示出尤其适于DVR反转模式的另一实施例。
具体实施例方式
在图1中，由粗体黑线示出控制字CW。箭头ES标示了关于该服务的交换时刻。在该时刻，包含在该期间内有效的控制字CW的ECM信息被传送到安全模块SC。第一控制将知道时间变量Rdate是否在未来。如果确为如此，则不执行任何扣款，并将控制字CW送回到解码器。对于名称为CWA的控制字呈现这种情形。
根据第一实施例，利用ECM信息传输当前时间。在这种情形下，必须引入一预备阶段，即要控制Rdate变量在未来是否不太够用。当重传相同的节目时，例如由于采用数字录像机(DVR)，这种情形是可能的。未经该验证时，可能对节目传输的最后几秒进行传输，以将该变量固定在对应于该节目传输结束的时刻，然后从头开始对所有的节目传输进行传输。由于Rdate变量尔后总是在未来与该节目传输的开始处进行比较，所以在无需任何计帐单位的情形下对授权的控制是肯定的。
在这种方式下，如果Rdate变量大于当前时间和指定时间的总和(Rdate＞TC+AT)，则认为Rdate变量是无效的，并且安全模块将纪录一个计帐单位CT，并根据公式Rdate＝TC+AT计算新的变量。
如果该Rdate变量是在过去，则安全模块SC确定是否方便使用上一个已知的Rdate变量来界定授权的起始点，或者确定是否必须采用当前时间TC。对此而言，可方便地知道该Rdate变量在过去是否足够地接近，因而指定时间(AT)的加入容许超出当前时间。
在任何先前时间使用该相同服务期间，将呈现这种情形。如上所述，当包含一个控制字的一个新的ECM信息到达时，执行该验证。
安全模块SC没有办法来确定用户在由Rdate变量所规定的授权时间结束与新的控制字到达之间是否使用了该服务。
图1中以RT区示出这种情形。在这个实例中，因为以ES箭头示出该服务中的开始点，所以已以三个计帐单位(CT1、CT2、CT3)对用户进行计费，该三个计帐单位对应于连续地将Rdate变量移到值Rdate1、Rdate2和Rdate3的三个指定时间(AT1、AT2、AT3)。控制字CWA并未对记帐产生影响，这是因为Rdate变量，与已计费一个计帐单位的控制字CWB到达期间的情形相反，是在未来。
根据这个实例，如果用户在新的控制字CWC的到达之前用户进行数据交换，则在AT3期间结束与新的控制字CWC的到达之间，没有事物指示用户仍然使用该服务。
因此，存在一个不确定区，如果解码期间很长，则该不确定区可能变得很重要。这就是为什么在该服务的开始期间还采用先前的时间变量Rdate0，这是因为当前的时间变量根据下列公式接近过去的时间变量Rdate1＝Rdate0+AT；只要Rdate1＞TC(TC＝当前时间，AT＝每个发票单位的指定时间)。
根据本发明的一个特定实施例，包含控制字的ECM信息容许界定当前时间TC。因此，当前时间在两个ECM之间并未改变。当利用诸如数字录像机DVR重新播放此种传输时，可易于使这种实施方式同步。
根据本发明的一个实施例，ECM信息中包含了发票单位的时间和指定时间。根据需要和所要传输的对象的价值，这种方式可改变发票操作。因此，对于一场著名表演节目的索价可能高于对于新闻或天气预报的索价。
如果使用此种选项，除了时间变量Rdate，还要存储在节目时刻来到时置入该变量的条件、以及其中包含发票单位和指定时间的条件。当接收到ECM信息时，除了验证当前时间TC是否是在Rdate时刻之前，还要验证同意的条件是否不变。如果没有经过该验证，则可能接收廉价的服务而固定了未来的Rdate变量，然后接收所加入的昂贵服务，但是直到由Rdate变量所界定的授权期间结束后才会授权该昂贵服务。
如果假定解密期间的时间可长于发票单位的时间，则必须进行补充测试。事实上，结果Rdate2＝Rdate1+AT可能小于TC(当前时间)。然后，必须计算Rdate2′＝Rdate2+AT，并记入两个发票单位。
在某些应用中，指定时间(AT)相比解密期间大很多。在这种情形中，得知在解密期间时间是否超过时限的问题就不重要了。在这种实施方式中，我们将仅使用当前时间，以根据公式Rdate2＝TC+AT确定新的时间变量，而不考虑先前的Rdate值。
随着数字录像机的出现，新的限制条件也出现了。事实上，可能重传内容，以正常速度或快速前移或后移。因而必须预知所有这些实例中的每一时间单位的发票操作。
如上所述，根据本发明的优选实施例，ECM信息中包含当前时间。因而，当我们以例如5倍的速度快速前进时，时间也以5倍的速度消逝。根据上述的模式，我们以5倍的速度到达时间变量Rdate，结果付费将是原始速度的5倍。这种功能是必需的，以便防止第三者在一计帐单位期间解密所有的ECM信息，然后以正常的速度重新播放，而使得整个所选事件只有其正常价位的几分之一。
这就是上述两种解决方案解决该问题的原因，这两种解决方案是时间变量使用信息的时间来界定授权时间以及使用信息计数器。
所要考虑的另一方面是反向读取的模式。在这种情形下，提出两种可能方式。
第一种解决方案被称作自动式，因为它是基于由安全模块执行的内部确定。如果在前一授权时间之后的一指定时间中包含当前时间，则我们处于前移模式中，且将新的授权时间界定为Rdate2＝Rdate1+AT在处于前一时间至上次授权时间的情形中，这意味着我们处于反移模式中。将新的授权时间界定为Rdate2＝Rdate1-AT。
图2中示出了这种机制，当前授权时间由AT2表示。在前移的情形中，下一ECM信息由CW5表示。如果在时间＝Rdate2+AT中包含CW5，则采用了前移模式，且由Rdate3＝Rdate2+AT确定新的授权时间。
在包含CW2的信息存在于安全模块中的情形中，如果CW2是在授权期间的前一期间里，则我们根据值Rdate1＝Rdate2-AT确定新的Rdate变量。
第二种解决方案在于提取伴随着ECM信息的资讯。该资讯中有关于被传输或被记录的数据起源的方向，在被记录的情形中，该资讯中包含了录像机处于前移或反移模式。根据这种状态，我们将应用上述方法的一种或另一种。
根据尤其适于数字录像机的另一实施例，以一种不同的方式载入后移模式中的Rdate变量。
根据上述的方法，如果用户在扣款步骤附近来回进行时，即使这种返回只持续几秒钟，也将收取一个计帐单位的费用。为了解决这个问题，本发明建议产生与如图3中所示的前一授权区重叠的一个区域。期间AT2是当执行返回所在的期间AT1之后的授权时间。在这种情形中，并不载入用于相同长度的前一期间AT1的变量Rdate，而是载入该变量使授权期间AT1′与前一计帐步骤重叠。因而来回地移动不会触发计帐扣款。为了不让用户受损，仅对成本CT的一部分进行扣款，根据重叠部分与未重叠部分之间的比率确定该部分，该部分即为图3所示的阴影部分。在这个实例中，阴影部分代表这段时续时间的50％，因而将仅对初始成本CT的50％扣款。然后，比照持续时间AT收取成本CT的方式，以传统方式处理下一期间AT2′。
在以上说明中，变量Rdate被描述为一单个时间指针。事实上，该变量可以具有数种配置。
通过一对指针和持续时间(Rdate和AT)，或者通过一对起始指针和终止指针(Rdatel和Rdateh)可完成授权持续时间的确定。虽然本发明为了避免使用EEPROM存储器详细描述了第一解决方案，但是本发明也涵盖了使用两个指针的实施例。
在第二种情形中，可能减少存储中的写入/擦除周期的次数，并且每个期间仅改变一个指针。
参阅图2，在AT1期间中，第一指针Rdatel＝A，第二指针Rdateh＝B(A、B、C和D是在该位置上的时间)。
当到达点B时，指针Rdatel＝C，指针Rdateh保持不变。因而，将授权期间界定在这两个指针之间。在计算该时间间隔之前，我们应该首先确定哪个指针界定起始及哪个指针界定终止。
在使用这两个指针的特定模式中，可将起始指针(Rdatel)保持在相同的位置，并在每个计帐期间中前移终止指针(Rdateh)。
只要新的期间接着前一期间，一方面保持起始指针，另一方面推进终止指针(Rdateh＝Rdateh+AT)。
这种模式表现出在该时间间隔内授权前后移动而不要求额外付费的优点。考虑到如果已对该时间间隔付费，即使该时间间隔几次持续了数次的计帐单位，也可能返回到该时间间隔，而无需支付新的费用。
反过来，如果离开了该时间间隔而进入一个未授权区域，该未授权区域又超出了接下来的新的计帐期间(TC＞Rdateh+AT)，则两个指针被重新初始化，将当前时间载入起始指针(Rdatel＝TC)，将当前时间和授权期间的总和载入终止指针(Rdateh＝TC+AT)。
权利要求
1.一种用于存取数据流的时间计帐方法，所述数据流以在代表解密期间(CP)的时间间隔上修改的控制字(CW)进行加密，所述数据流由连接到一个负责验证用户的权利并将包含该控制字(CW)的信息(ECM)进行解密的安全模块(SC)的用户单元(UU)进行接收，所述计帐基于授权使用该服务一段指定时间(AT)的计帐单位(CT)，所述方法包含以下步骤a.用户在构成每一时间单位的存取服务的一个加密流上进行信息交换；b.安全模块(SC)接收包含控制字(CW)的加密信息(ECM)以及针对所述服务且允许确定指定时间(AT)及计帐单位的成本(CT)的数据；c.读取代表授权使用所述服务的一段时间的时间变量(Rdate)；d.根据当前时间(TC)确定是否在由该时间变量(Rdate)所界定的授权时间期间中订阅了该服务，如果确实如此，则通过将该控制字(CW)重新发送到该用户单元(UU)授权该服务；e.如果并非如此，则扣抵一个计帐单位(CT)，并确定该当前时间(TC)是否被包含在与该时间变量(Rdate)所界定的时间间隔相邻的指定时间(AT)内，如果确实如此，则确定时间变量(Rdate)的新值，以便自一指定时间(AT)移动该新的时间变量(Rdate)，并通过将该控制字(CW)以明码形式重新发送到用户单元(UU)授权该服务；f.如果并非如此，则载入自该当前时间(TC)开始计算的指定时间(AT)的时间变量(Rdate)，并通过将该控制字(CW)以明码形式重新发送到用户单元(UU)授权该服务。
2.根据权利要求1的时间计帐方法，其特征在于，验证包含在该安全模块(SC)中的信用额度，以便确定该信用额度是否至少等于该计帐单位(CT)。
3.根据权利要求1或2的时间计帐方法，其特征在于，该新的授权时间(Rdate′)根据该经过加密的数据流中的时间移动的感觉而置于上一授权期间(Rdate)之后或置于上一授权期间(Rdate)之前。
4.根据权利要求3的时间计帐方法，其特征在于，该移动感觉连同该信息(ECM)由该用户单元(UU)传送到该安全模块(SC)。
5.根据权利要求3的时间计帐方法，其特征在于，该当前时间被从该信息(ECM)中提取，并且，如果该当前时间是在这个期间中，则将该授权时间(Rdate′)置于上一授权期间(Rdate)之后，或者，如果该当前时间(TC)是在这个期间中，则将该授权时间(Rdate′)置于上一授权期间(Rdate)之前。
6.根据权利要求3至5任何一项的时间计帐方法，其特征在于，当该新的授权期间是在该当前授权期间之前时，该方法包含以下步骤-移动该时间变量(Rdate)，以便该新的授权期间与该前一期间部分重叠，该重叠区域和该新的区域之间的比率被用来确定所扣抵成本(CT)的减少。
7.根据权利要求1至6任何一项的时间计帐方法，其特征在于，该时间变量(Rdate)包含一个时间指针和一个持续时间(AT)，因而允许界定该授权期间。
8.根据权利要求7的时间计帐方法，其特征在于，该信息(ECM)包含一个用于界定该当前时间(TC)的时基，并且，该时间变量(Rdate)包含根据这个时基终止对使用该服务的授权的时刻。
9.根据权利要求7或8的时间计帐方法，其特征在于，在与该当前时间(TC)相比时该时间变量(Rdate)是在未来的情形下，验证这个时间变量(Rdate)是否在由该当前时间(TC)和该指定时间(AT)的总和所界定的时刻之外，并且，如果确实如此，则将该时间变量(Rdate)视为在该授权时间之外。
10.根据权利要求1至6任何一项的时间计帐方法，其特征在于，该时间变量(Rdate)包含两个用于界定该服务被授权的期间的起始和终止的指针(Rdatel，Rdateh)。
全文摘要
本发明的目的在于提出一种使用将按照时间单位计价的服务传输到一个系统中的解码器的服务的计帐方法，该系统提供由控制字加密的内容，根据被称为解密期间的期间来修改该控制字。该方法在于验证代表使用该服务的授权时间的一个时间变量(Rdate)中是否包含当前时间(TC)，如果确实如此，则将该控制字解密并送回到该解码器，如果并非如此，则扣除对应于使用时间(AT)的一个量(CT)，并以一个对应的时间对该时间变量(Rdate)重新收费。
文档编号H04N7/16GK1633810SQ03803918
公开日2005年6月29日 申请日期2003年2月7日 优先权日2002年2月15日
发明者吉米·科沙尔, 亨丽·库德洛斯基, 马尔科·撒西尔利 申请人:纳格拉卡德股份有限公司