专利名称：用于处理广播电视信号的方法、系统和设备的制作方法
用于处理广播电视信号的方法、系统和设备本发明一般涉及用于处理通过广播介质传送的广播电视信号的方法、系统和/或设备。本发明特别地，但非排他地，优选关于在广播介质的用户前端处处理数字广播电视信号。本发明可进一步涉及一旦加密的广播电视信号在广播介质的所述用户端处被处理就保持该加密广播电视信号的安全性。本发明可能发现在用户的前端处接收到的、和传送到各用户前端互联网协议“IP”使能设备或系统或者在所述各用户前端互联网协议“IP”使能设备或系统之间传送的安全广播电视信号中的特殊应用，所述用户前端互联网协议“IP”使能设备或系统特别是在家庭IP网络中联网的这些设备或系统。电视信号通过许多形式的广播介质广播。这样的广播介质可包括如有线电视网络的物理介质、或如空气的非物理介质、或物理和非物理介质的组合。在一些实例中，用户通过卫星电视广播系统接收到该广播电视信号，借此该用户具有卫星天线接收装置，例如安装在他们的用户前端处的碟形卫星天线。传统地，该用户还将已经安装的接收装置(诸如机顶盒)用来在所接收的广播卫星电视信号被输出到电视接收机以用于观看之前处理该接收到的广播卫星电视信号。在另外其它传统广播电视方案中，用户可在安装在他们的用户前端处的常规电视天线处，通过空中接收该广播电视信号。这样的天线典型地能够接收数字和模拟广播电视信号二者，但是在数字广播电视信号的情况中，该用户经常具有适当适配的电视接收机和/或机顶盒，以用来在数字电视信号被提供给电视接收机用于观看之前处理该数字电视信号。如上所述的广播电视方案的一个问题是，一旦该广播电视信号在用户前端处被处理以便在传统电视接收设备上观看时，该广播电视信号无法与用于在如个人计算机‘PC’、 个人数字助理‘PDA’或其他类似物的IP使能装置上进行观看兼容。许多用户将喜爱这种能力，即，也在IP使能装置上观看接收到的广播电视信号，而不仅仅在传统的TV接收机上观看。该问题的一种解决方案被公知为IPTV，借此订户通过数字TV信号供应商和订户的家庭前端之间的IP宽带连接接收编码的数字TV信号。已经研发出通过宽带网络使用双向IP(有时集成有一系列其它IP功能)来递送TV的多种技术解决方案。但是，该解决方案拒绝在该订户的家庭前端处使用传统广播TV信号接收系统或设备。还需要在该供应商的前端处安装新的系统和设备，在通常的商业模式下，其成本不能立即和直接从订户扣除。 而且，该解决方案无法直接应用于更常规或传统广播电视系统，因为该解决方案需要适合于在该供应商的前端处的IP格式的电视信号和将地址提供给IP订户的IP格式内容以用于传送到在他们的宽带IP连接上的订户。广播电台(broadcaster)经常例如基于订购而提供关于“按次付费” ‘PPV，的一个或多个服务。将服务访问限制给授权PPV用户的一种已知方式是通过公用密钥加密将服务密钥分配给授权的用户。随后，该服务密钥用来为该授权的用户的解扰器发送控制字以解扰(解密)该广播服务。例如，可以如国际数字视频广播(DVB)或ATSC标准所描述的那样对这些服务进行加扰和解扰。该DVB加扰算法被称为“通用加扰算法”(DVB-CSA)，其通常要求在该广播电台(此后为头端(headend))处和接收机(典型地以机顶盒的形式)处的特定硬件。因此，将他们的内容通过常规或传统广播媒介如通过空中、有线或卫星网络广播给订户的数字TV供应商所面对的另一个问题是需要保持以安全方式将内容传送给使用点，即观看点。在传统的广播TV信号环境中，该订户在他的用户前端机顶盒处接收加密的广播TV信号，该机顶盒被配置用来在将输出端上的解密信号传送到TV接收机之前解密 (即解扰)接收到的加密广播TV信号。以这种方式，保持以安全方式使该广播内容到达观看点。但是，在订户希望也观看到在IP使能装置上提供的内容，特别是在这样的装置被联网到家庭IP网络中时，出现下述问题，所述问题关于如何在这样的解密内容从机顶盒传送到(一个或多个)IP使能装置和/或IP家庭网络的情况下保持到达该观看点的内容的安全性。本发明寻求避免和/或减轻与在由用户前端IP使能装置、系统、设备或网络所使用的用户/订户的前端处通过广播介质接收到的适应数字广播TV信号相关的问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，可提供一种用来在用户的前端处处理数字电视‘TV’信号的方法、系统和/或设备，该方法包括步骤通过诸如有线、卫星或陆地广播网之类的数字 TV广播介质接收数字TV信号；将包括所述接收到的数字TV信号的分组数据转换成互联网协议‘IP’数据分组；以及将所述IP数据分组传送给用户IP装置和/或IP网络。优选地，本发明的该方面导致通过广播介质广播数字TV信号以使得最终用户能够观看到IP装置上信号的服务供应商不需要投资或投资很少。而且，用于处理接收到的广播数字TV信号的具有传统机顶盒的服务供应商的广播系统的使用者/用户/订户能够继续接收到传统服务，而希望改变或更新到加强服务的其他使用者/用户/订户能够购买合适的用户前端设备以用来将该接收到的广播数字TV信号转换成适合的IP分组数据格式以由IP使能装置使用。因此，本发明的该方面给予通用广播TV系统的供应，其仅仅在广播TV 信号介质的用户前端处需要某些附加或替换的设备。根据本发明的另一方面，可在将该IP数据分组传送到订户IP装置或IP网络的步骤之前加密该接收到的数字TV信号的一个或多个部分。优选地，本发明的该另一方面导致通过广播介质广播数字TV信号以使得最终用户观能够看到IP装置上信号的服务供应商不需要投资或投资很少。根据本发明的又一方面，在通过该数字TV广播介质接收到的数字TV信号已经使用数字TV加密算法被加密的情况下，该接收到的数字TV信号可能在其被转换前被解密。优选地，本发明的该又一方面允许订户观看到加扰的数字TV服务，如在他们的IP 网络装置上的“按次付费”服务。
现在将参照附图，仅以示例的方式来描述本发明的其他方面，在附图中图1是示出根据本发明的第一方面的用于数字TV广播的系统的概观的功能框图；图2是示出根据本发明的第二方面的用于数字TV广播的系统的概观的功能框图； 以及
图3示出根据本发明的第三方面的分配集线器。
具体实施例方式图1给出了根据本发明的第一实施例的数字TV广播系统的操作的概观。头端广播电台100传送包括使用标准DVB方法的一个或多个服务的数字TV信号，尽管将会认识到， 本发明不仅限于基于DVB的广播数字TV系统。数字视频广播‘DVB’是一套数字电视的开放标准，其由DVB项目所维护。DVB广播系统使用广播媒体传送数据，包括通过卫星(DVB-S、 DVB-S2和DVB-SH ；也可以是用于经由SMATV分配的DVB-SMATV)；有线电视(DVB-C)；陆地电视(DVB-T，DVB-T2)和用于手持的数字陆地电视(DVB-H、DVB-SH)；以及经由微波使用 DTT (DVB-MT)、MMDS (DVB-MC)、和/或MVDS标准(DVB-MS)。该标准定义了该分配系统的物理层和数据链路层。以带有一些附加约束的MPEG-2传输流(DVB-MPEG)来传送所有数据。在接收端处，在用户前端B处的合适设备(诸如典型的用户的机顶盒102)被用于接收该广播信号，在适当的情况下解码该广播信号并将其传送给TV以用于观看。任何具有合适设备的用户可以接收到该信号，以及假定他具有该合适设备，可以解码并观看其包括的服务。相反，IPTV(互联网协议电视)是一种使用互联网协议通过IP网络基础结构递送数字电视服务的系统。IPTV由少数作为服务供应商的公司使用封闭式网络基础结构和IP 多播技术提供。如此，IPTV要求，在通过合适的宽带IP连接将数字TV内容传送给用户之前，该服务供应商在该供应商的头端转换广播TV信号。在该实施例中，条件访问(CA)系统101能够用来使用该“通用加扰算法”DVB-CSA 来加扰一个或多个服务，使得仅仅授权的用户可以解密并观看在授权装置上的一个或多个服务，如按次付费的服务。该DVB-CSA信号包括分割成188字节的组块的MPEG PES分组。 在头端广播电台100处，生成随机代码字，并且其用于加扰每组块的多达184字节；该组块的剩余部分是未加扰的传输分组报头(header)。将错误校正信息的16字节添加到188字节的MPEG传输分组中。调制结果得到的204字节MPEG传输分组，并由头端广播电台100 广播结果得到的数字TV信号。使用授权密钥来加密代码字，并且结果得到的授权控制消息 (ECM)形成到一个MPEG传输分组或多个MPEG传输分组中。每秒将ECM插入该信号中10次。 典型地，每10秒由新的代码字来替换该代码字(这个公知为加扰周期)。每新的加扰周期形成并插入新的ECM。在其它实施例中，该加扰周期和ECM插入该信号的速率可以不同。典型的用户的机顶盒102(如图1中在用户前端A和用户前端B处所示的那些)接收所传送的DVB-CSA信号，并且调谐和解复用单元103起到从该信号选择服务的作用。如果授权这样做，则CA子系统105解密对应于该服务的ECM并将该代码字传递给解扰块104。 (为了简单化，将图1中的CA子系统105示为机顶盒102的一部分，但在大多数情况中，其将部分地位于可移动地插入该机顶盒102的智能卡上)。假定该用户被授权观看该服务，该解扰块104使用由CA子系统105所提供的代码字来解扰用户选择的服务，准备传送给TV 以用于观看。授权管理消息(EMM)被用来关于用户被授权解扰哪些服务而更新该CA子系统105。应当清楚，利用所述的现有技术系统，如果用户希望能够通过多于一个TV独立地访问加密的服务，则每一个TV将需要各自的机顶盒。而且，DVB-CSA信号根本上不与IP网络装置兼容，这归因于在软件中算法的计算开销以及将各个专用硬件单元提供给各自网络装置的不切实际。根据本发明的该实施例，可将用户前端A处的分配集线器112连接到标准机顶盒102以便接收该未更改的数字TV服务并转换它们使得能够通过用户IP网络117传达它们。将参照图3在下面更详细地描述通过用户IP网络117传达该服务的方式。转到图2，根据本发明的另一实施例，在连接到用户的IP网络217的分配集线器 212处直接接收该DVB-CSA信号。如将参照图3进行描述的那样，该分配集线器212在该 IP网络上与各种装置213-216交互以使得各种装置能够互相独立地单独访问、选择和观看各种服务。如将描述的那样，本发明的特征是采用与IP网络根本不兼容的DVB信号并将其通过IP网络递送到多个网络装置的设施。与以前的实施例相比，在该实施例中，在该分配集线器212内以与上述参照图1中标准机顶盒102的类似方式，执行需要转换要被传送到 TV以便显示的接收到的数字TV服务的操作。在该实施例中，连接到IP网络217的各种装置包括混合有线机顶盒216，其能够通过该广播介质接收数字TV服务，以及另外地通过IP 网络217接收一些信息。这样的混合有线机顶盒在本领域中是公知的。现在转到图3，根据本发明的另一实施例，该分配集线器312接收由头端广播电台 100传送的数字TV信号，并且能够使用调谐和解复用块调谐到所选的加扰服务。该分配集线器312包括用来在授权处解密对应于所选服务的ECM的CA安全性管理块303，以及用来使用由该CA安全性管理块303提供的代码字来解扰所选服务的CSA解扰块304。以与参照图1的典型机顶盒102所述的类似方式来执行这些动作。该分配集线器112的目的之一是用来按照需要跨越IP网络117将服务分配给连接于其的各种装置113-115。该调谐和解复用块301包括一组或多组调谐器、解调器和解复用器单元。该调谐器中的每一个能够每次调谐到单个服务，使得各个IP装置能够同时请求不同的服务。需要智能控制来促进对于不同服务的同时请求，其由该调谐和解复用管理块302提供。该调谐和解复用管理块302也通过IP网络117提供通过该接收到的数字TV信号可获得的服务的指示，使得连接到IP网络117的各种装置113-116能够从该服务中进行选择。在已知的DVB广播系统中，在包括于数字TV信号中的标准表组中传递关于可获得服务的信息(帮助跨越服务的导航的节目特定信息(PSI)和服务信息(Si))。在安装时间处，该调谐和解复用管理块302扫描接收到的数字TV信号中的所有可获得的服务并在分析每一个中的PSI/SI数据以便编辑可获得服务的数据库(以一般的方式，其中DVB或ATSC STB执行该功能)。在其它实施例中，该调谐和解复用管理块302可周期性地或响应于通过该网络接收到的请求来扫描所有可获得的服务。在该发明的本实施例中，该调谐和解复用管理块302持续地从所接收到的数字TV信号提取PSI和SI信息以便提供在IP网络117 上的可获得服务的指示。在本实施例中，该指示将包括对应于能够发现一个或多个服务的一个或多个IP地址。当IP接收机从那些被指示为可获得的服务选择服务时，其使用IP协议将请求跨越IP网络117传送到分配集线器112。该请求可通过传达从PSI或SI信息提取到的服务编号来实现(在这种情况下本发明将使用将要传送该服务的IP地址来进行回复)，或通过传达包括在该指示中的IP地址来实现(如，使用IGMP多播加入请求)。一旦接收到该请求，该调谐和解复用块302配置可获得的调谐器以接收所选服务。该所选服务被转发到要被解扰的CSA解扰块。CSA解扰块需要代码字(解扰密钥)的流，以便解扰从该调谐和解复用块301接收到的所选服务。如在典型DVB-CSA系统中执行解扰，现在将对其进行概述。
该条件访问安全性管理块303接收对应于包括在所接收到的数字TV信号中的服务的ECM。该调谐和解复用块301从该信号提取在该头端广播电台100处已插入该数字TV 信号中的ECM。将对应于所选服务的ECM传递到要被解密的条件访问安全性管理块303。 (在商业实施中，保护ECM的方法对于每一个条件访问解决方案来说是专有的)。将在ECM 中的信息与存储到条件访问安全性管理块303中的数据进行比较以看是否已经给予授权来解扰所选服务。如果已经给予授权，则通过解密检索到的代码字被转发给CSA解扰块304以便实时解扰服务。持续地提取并处理该ECM以便将所需代码字的流提供给CSA解扰块304。该 CSA解扰块304产生对应于所选服务的MPEG PES数据的188字节分组，其被传送到AES加扰块305。在另一实施例中，如果尚未给予授权，则条件访问安全性管理块303可能为了 EMM 将请求传送到头端广播电台100处的条件访问(CA)系统101来准许授权解扰所选服务。一般地，广播电台需要他们的付费TV服务被正确保护直到显示点为止。因此，如果已经通过图1所示的网络117传送了所选服务，则该所选服务必须处于加密格式。本申请人已经意识到，将在IP网络117上的各种装置113-116装备有解扰DVB-CSA服务所需的专用硬件是不实际的。因此期望不仅以符合广播电台对于要加密的服务的要求的方式来加密该信号，而且以允许在IP网络117上的各种装置113-116能够在不需要附加硬件的情况下解密该服务的方式来加密信号。为了实现这样的解决方案，在该发明的本实施例中，该分配集线器112包括AES加扰块305，其使用公知AES算法来加密解扰的DVB-CSA服务。在本实施例中，通过专用硬件来执行所选服务的AES加密，但是在其它实施例中，可以以软件来执行该操作，或可以以硬件或软件来使用和实施替换的IP兼容加密算法，例如3DES。标准的1 位AES算法使用长度多达1 位的密钥来加密16字节组中的数据。将由该条件访问安全性管理块303来产生密钥并将密钥递送给AES加扰块305。在该发明的本实施例中，随机生成密钥；在其它实施例中，可以利用安全密钥导出函数(例如散列函数)，从利用其来加密所选服务的代码字导出所述密钥。每10秒由新生成的密钥来替换密钥。AES加扰块305使用该条件访问安全性管理块303所提供的密钥，加密从CSA解扰块304接收到的MPEG PES数据的188字节分组。加密的服务随后被提供给流和IP传输处理块306以跨越IP网络117进行分配。流和IP传输处理块306将多个(在该实施例中是7个)加密分组一起聚集到IP 传输帧中。该条件访问安全性管理块303产生适于通过IP网络117传送的ECM (IP-ECM)，其对应于提供给该AES加扰块305的密钥。将该IP-ECM提供给流和IP传输处理块306。在可替换实施例中，从接收到的数字TV信号中提取的ECM被用于代替所生成的1P-ECM。AES 加密算法是私有(对称的)密钥算法，所以加密和解密需要相同的密钥。在该实施例中，由条件访问安全性管理块303所产生的密钥通过具有它们所加密的服务的网络递送。通过包括有对应于加密密钥的分组ECM、加密分组的安全方式来完成这些。于是该分组的组具有所添加的相关IP报头(如UDP)信息并经由以太网插孔通过IP网络117传送。包括ECM以使得以十分之一秒的间隔在IP网络数据传递中重复他们。为了解密通过IP网络117传送的加密服务，连接于其的各种装置113-116必须每一个都包括条件访问客户端解决方案和对每一个所需服务的实现。该条件访问安全性管理块303，该相同的块生成适合于使得该各种装置113-116能够解密授权它们这样做的所选服务的EMM。在其它实施例中，可以实施替换条件访问系统，如使用密钥分配方法例如 Diffie-Hellman密钥交换；本领域那些技术人员将认识到其它替换方式。
权利要求
1.一种在用户前端的系统处处理数字电视‘TV’信号的方法，包括步骤通过数字TV广播介质接收数字TV信号；将包括所述接收到的数字TV信号的分组数据转换成互联网协议‘IP’数据分组；以及将所述IP数据分组传送给用户前端的IP装置或IP网络；其中，在将所述IP数据分组传送给用户IP装置或IP网络的步骤之前，使用IP兼容的加密算法来对所述接收到的数字TV信号加密。
2.权利要求1的方法，其中在将包括所述数字TV信号的分组数据转换成IP数据分组的步骤之前，使用IP兼容的加密算法对所述接收到的数字TV信号加密。
3.权利要求1或2中任一项的方法，其中所述用户前端的系统以加密格式通过所述数字TV广播介质接收所述数字TV信号，已经使用数字TV加密算法对所述数字TV信号加密， 并且在所述转换步骤之前所述用户前端的系统使用数字TV加密算法对所述数字TV信号解密。
4.权利要求1到3中任一项的方法，其中所述IP兼容的加密算法是AES算法。
5.权利要求3的方法，其中所述数字TV加密算法是通用加扰算法‘CSA’。
6.一种用于处理数字电视‘TV’信号的用户前端的设备，包括用于通过数字TV广播介质接收数字TV信号的装置；用于将包括所述接收到的数字TV信号的分组数据转换成互联网协议‘IP’数据分组的处理装置；用于将所述IP数据分组传送给用户IP装置或IP网络的装置；以及用于在将所述IP数据分组传送之前使用IP兼容的加密算法来对所述接收到的数字TV 信号加密的装置。
7.权利要求6的设备，配置用来在将包括所述数字TV信号的分组数据转换成IP数据分组之前对所述接收到的数字TV信号加密。
8.权利要求6或7的设备，进一步包括用于解密所述接收到的数字TV信号的装置，其中所述接收到的数字TV信号在通过广播介质被广播之前已使用数字TV加密算法被加密， 所述装置用于使用数字TV加密算法来对所述接收到的数字TV信号解密。
9.权利要求8的设备，其中所述解密装置能够操作用来对所述接收到的数字TV信号解密，其中已使用通用加扰算法‘CSA’方法对所述接收到的数字TV信号加密。
10.权利要求6到9中任一项的设备，其中所述加密装置能够操作用来使用AES算法对所述接收到的数字TV信号加密。
11.一种包含计算机可执行指令的计算机可读介质，当由处理器执行时，所述计算机可执行指令使得所述处理器执行权利要求1到5中的任何一项的方法的步骤。
全文摘要
本发明一般地涉及一种用来处理通过广播介质传送的广播电视信号的方法、系统和/或设备。一种在用户前端系统处处理数字电视‘TV’信号的方法包括步骤通过数字TV广播介质接收数字TV信号；将包括所述接收到的数字TV信号的分组数据转换成互联网协议‘IP’数据分组；以及将所述IP数据分组传送给用户前端；IP装置或IP网络。一种用于处理数字电视‘TV’信号的用户前端设备包括用于通过数字TV广播介质上接收数字TV信号的装置；用于将包括所述接收到的数字TV信号的分组数据转换成互联网协议‘IP’数据分组的处理装置；和将所述IP数据分组传送给用户IP装置或IP网络的装置。
文档编号H04N7/24GK102326401SQ200980151346
公开日2012年1月18日 申请日期2009年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者J-P·赫伦, 保罗·詹森·罗杰斯 申请人:保罗·詹森·罗杰斯