Можно выделить три основные функции систем доступа, применяемых в цифровых кабельных сетях.
Первая — шифровка аудио- и видеоматериала, называемая скремблированием (перемешиванием). Так как аудио и видео в DVB сетях передается в виде цифровых потоков, то для их скремблирования используются типовые алгоритмы шифровки данных. Для начала шифровки используется внешний ключ, добавляемый к скремблируемому массиву. Этот ключ, называемый контрольным словом, должен быть передан декодеру для дескремблирования видео и аудио. Оно также шифруется и передается декодерам вместе с информаций о критериях доступа к каналам (например, о географических или возрастных ограничениях).
Система шифровки ключа является второй составляющей системы доступа. На практике используется иерархия алгоритмов шифрования, и, соответственно, формируются несколько ключей, подлежащих передаче.
Третья функция системы доступа — формирование, хранение и передача абонентским декодерам информации об условиях подписки абонента на услуги. Эта информация хранится в базе управления подписчиками SMS (Subsribment Management System), а за пересылку нужной информации декодерам отвечает система авторизации абонентов SAS (Subscribment Authorization System). SAS и SMS являются компонентами системы доступа, причем последняя должна быть еще сопряжена с биллинговой системой, которая, как правило, не входит в состав CAS. Предполагается, что в сети уже есть собственный биллинг.
Зашифрованные ключи вместе с информацией о дате и критериях доступа (возрастных и географических) передаются в сообщениях ECM (Еntitlement Control Message). Информация о правах доступа к услугам передается в сообщениях EMM (Entitlement Management Message). Скремблер, как стандартное устройство, в большинстве случаев интегрирован в головной мультиплексер, то есть в аппаратуру стороннего производителя. SAS и генератор EMM установлены на одном сервере, а SMS, как правило, на другом. В небольших системах оба сервера могут быть совмещены, но это, скорее, исключение.
Стандарт DVB, определяющий архитектуру головной станции с системой доступа и принципы формирования и введения в поток необходимой служебной информации, называется Simulcypt’ом.
А алгоритм скремблирования, заданный в рамках отдельного стандарта, Common Scrambling Algorithm (CSA). Расшифровка сигнала, закодированного стандартизированной системой доступа, как правило, выглядит следующим образом. CSA дескремблер аппаратно реализован в чипсете приставки. Что же касается алгоритма декодирования ключей, то он занесен в память смарт-карты, с аппаратной защитой от считывания. В памяти смарт-карты сохраняются также полученные через EMM условия подписки и редко сменяемые ключи высокого уровня. При получении потока, подлежащего декодированию, процессор приставки извлекает данные, переданные в EMM: зашифрованное контрольное слово, дату, информацию о территории, для которой она предназначена, и передает их карте. Карта проверяет соблюдение условий доступа абонента к данной услуге, и если они соответствуют принятым, то расшифровывает CW и отправляет его назад процессору.
Интерфейс обмена между картой и приставкой стандартизирован на физическом уровне (используется стандартная схема синхронизации и передачи сигналов), но сам протокол обмена определяется поставщиком системы доступа. В случае использования CAM он обеспечивает требуемый интерфейс обмена между картой и приставкой, а сам подключается к приставке через стандартный интерфейс СI – технологии, широко поддерживаемой разработчиками DVB-оборудования. Доступ к кодированным сервисам осуществляется с использованием дополнительного декодера, устанавливаемого в предусмотренный для этой цели в приемнике разъем. За этим устройством закрепилось название “ Модуль условного доступа” – Conditional Access Module (CAM). В европейском стандарте цифрового вещания DVB заложен принцип аппаратной совместимости модулей условного доступа, предназначенных для различных типов кодировки. Эта возможность реализуется в наличии универсального интерфейса в большинстве цифровых приемников (ресиверов). Таким образом, для просмотра программ в различных системах условного доступа необходимо заменить только модуль условного доступа одной системы кодирования на другой. CI-модули условного доступа производятся для большинства типов систем кодирования, использующихся для дескремблирования DVB-трансляций (Irdeto, Betacrypt, Viaccess, Mediaguard/Seca, CryptoWork, Nagravision, Conax). Абонентская смарт-карта устанавливается в модуль и хранит секретную информацию. Модуль условного доступа является электронным устройством, функционирующим в соответствии с заложенной в нем программой. Программные и технические средства модуля условного доступа обеспечивают выполнение следующих операций:
· дескремблирование сервисов, транслируемых в определенной кодировке;
· контроль прав пользователя и управление подпиской, осуществляемые посредством обмена информацией со смарт-картой (рис.12).
| Рис. 12 Взаимодействие модуля CAS с приёмником и декодером |
1.9. Принцип построения системы кабельного телевидения ССМ Калининград и пути её модернизации.
Известны три основных структуры построения СКТВ: древовидная, радиальная, кольцевая. Древовидная схема распределительной сети СКТВ, обеспечивающая экономное расходование кабеля, по своей структуре напоминает крону дерева. При радиальном построении распределительной сети СКТВ от головной станции (ГС) к каждому абоненту прокладывается специальный кабель, по которому организуется передача телевизионных сигналов нескольких программ (схема подключения «основная звезда»). По конфигурации распределительная сеть СКТВ радиального типа аналогична телефонной сети, поэтому появляется возможность их объединения. Для организации двустороннего обмена между абонентами может применяться система с кольцевой схемой распределения телевизионных сигналов. В этом случае магистральный кабель прокладывается по кольцевой трассе, т.е. вход и выход кабеля заводится на ГС. При этом один и тот же магистральный кабель может использоваться для организации двусторонней связи. Основной недостаток СКТВ кольцевого типа заключается в невозможности одновременной передачи по магистральному кабелю достаточно большого количества различных телевизионных сигналов.
Конкретное техническое решение СКТВ во многом определяется типом используемых кабельных линий связи. В распределительных сетях современных СКТВ в основном применяются коаксиальные и волоконно–оптических линий связи. Возможно создание как комбинированных, так и полностью волоконно–оптических СКТВ. В комбинированных СКТВ в качестве магистральных кабелей используются ВОЛС, а домовая распределительная сеть выполняется на коаксиальном кабеле. Такая сеть называется HFC-сеть.
В действующих СКТВ в основном применяется и аналоговый, и цифровой способ передачи телевизионных сигналов, так как при длине распределительной сети в пределах нескольких десятков километров обеспечивается достаточная помехоустойчивость систем благодаря достаточно высокой помехозащищенности, как коаксиального кабеля, так и ВОЛС.
СКТВ компании ССМ Калининград представляет собой гибридную HFC-сеть с древовидной структурой. Есть несколько возможных сценариев для развития и модернизации такой сети.
Любая сеть в первую очередь базируется на транспортной среде (ТС), поэтому от качества построенной ТС будет зависеть качество и количество предоставляемых услуг, а соответственно и позиции оператора на рынке. В настоящее время все большую популярность набирают телевизионные сети с архитектурой FTTB/FTTH и параллельной сетью MetroEthernet для предоставления услуг передачи данных. При таком подходе к модернизации оператор получает основное преимущество – надежную транспортную среду с большой пропускной способностью, которая позволит ему в дальнейшем предоставлять все новейшие услуги.
Главной отличительной особенностью такой архитектуры является сведение к минимуму коаксиального сегмента (до иерархии дома), что позволяет снизить требования как к головному оборудованию, так и к оптическому. Достоинства такой сети сложно переоценить. Это и огромная пропускная способность оптических волокон, и устойчивость ТС к температурным колебаниям, и большие возможности резервирования.
Единственным недостатком сети с архитектурой FTTB/FTTH с параллельной сетью MetroEthernet на сегодняшний день является довольно высокая стоимость её реализации. Это связано с затратами на волоконно-оптический кабель, оборудование для сетей MetroEthernet, а главное, на строительно-монтажные работы, так как модернизация по такому сценарию является фактически новым строительством.
Представляется перспективным и другой вариант модернизации, без реконструкции транспортной среды. При этом нововведения складываются из нескольких составляющих. Первый состоит в наращивании числа транслируемых ТВ-каналов в аналоговом виде и улучшении качества головного каналообразующего оборудования, а, следовательно, и качества получаемого телевизионного сигнала.
В результате анализа транспортной сети установлено, что второй вариант является более приемлемым для компании, т.к. существующее магистральное оборудование отвечает всем стандартам и может быть использовано для передачи сигнала в цифровой форме. Существующая HFC-сеть не требует каких-либо модификаций в плане оборудования, нужны только модификации существующей аналоговой головной станции.