摘要： CA及高級安全特性是數字電視在便攜領域中開展的難題，本文針對此問題提出了一種解決方案及其實現方式。并介紹了基于此方案的各種產品應用，及其對整個產業(yè)的促進作用。

       關鍵字： CA, 高級安全特性，CMMB，安全廣播，安全芯片

       數字電視全面進軍便攜設備市場
 

       近年來數字電視產業(yè)一直高速發(fā)展，除了在傳統(tǒng)的機頂盒和一體機領域繼續(xù)高歌猛進外，現在已經很明顯的看出數字電視正全面進軍便攜設備市場。電視無處不在的概念，似乎已成廠家與消費者的共識。電腦，手機，PMP，GPS……只要有屏幕的地方就可以開展數字電視業(yè)務，隨著中國移動多媒體廣播（CMMB）和地面國標數字電視（DTMB）的全面鋪開，這個市場變的更加火熱和迫切。

       CA及高級安全帶來新難題
 

       便攜市場是個很大的蛋糕，同時也是一個全新的陣地。雖然以公益為目的，部分節(jié)目會以清流的形式傳送，但是如何在便攜市場進行CA移植與商業(yè)化開發(fā)仍是整個產業(yè)共同關心的話題。便攜設備中的軟硬件環(huán)境與機頂盒里的完全不一樣，在技術層面上，我們可以分為兩種典型情況：其一，以USB為接口，PC作為解碼和播放主體的電視棒形式；其二，以設備中多媒體芯片或應用處理器（AP）作為解碼和播放主體的形式，手機，PMP，GPS等都屬于這一類。如果把CA集成在PC上，顯然是不可行的，因為PC過于靈活的環(huán)境無法保證其安全性。而通常的USB接口芯片也沒有能力很好的完成CA工作的。同樣在手機和PMP中，主芯片在設計之初沒有充分考慮將來要進行CA集成，有的不支持，有的支持的不好，特別是不能滿足CA廠家的一些高級安全特性。
 

       此外，如何支持無線廣播的安全接收（例如CMMB安全廣播），以及業(yè)務開展中的通信安全、內容版權保護等都是今后會面臨的新課題。

       高級安全芯片呼之欲出
 

面對這樣的現狀，我們需要一座能連接原有的CA及安全系統(tǒng)與便攜設備的橋梁，這個橋梁就是一顆高級安全芯片。如圖1所示，它是一個小型的SoC芯片，具備CPU，安全模塊，各種接口等功能，以此實現以下特性：

可支持各種CA集成 

       芯片可運行嵌入式操作系統(tǒng)，以支持各種CA庫的集成。 配備ISO7816接口，可與smart card進行通信和密鑰傳輸。再加上一個靈活的解復用和解擾模塊，完成信息提取和節(jié)目解擾，即可實現普通的CA系統(tǒng)。 

       具有高級安全特性 

       在普通的CA系統(tǒng)基礎上，為了防止CA破解、共享等問題，CA廠家通常提出了很多高級安全特性。為此芯片設計中包含了多標準的硬件加解密引擎，支持AES/DES/3DES/MULT2/SMS4等各種加解密標準及衍生算法。同時進行全面的安全接口和通路設計，包括安全JTAG,安全啟動，關鍵數據防捕獲等各種手段，確保CA系統(tǒng)牢不可破。 

       接口靈活多樣 

       針對便攜市場上各種各樣的產品和應用，多樣化的接口必不可少。一方面支持各種信道解調器的接入，另一方面將解擾后的內容輸出到各種終端，包括電腦、手機、MP4、GPS等。      

低功耗、低成本 

       在原有的便攜設備中增加數字電視模塊后，如何降低整機功耗和成本是大家都迫切想解決的問題。在這顆安全芯片中，采用了先進的多級時鐘門控，頻率動態(tài)調整，超級休眠等技術，將動態(tài)功耗和待機功耗都降到了較低的水平；同時竭力控制面積和封裝尺寸，使整機成本增加有限。

圖1：高級安全芯片的整體結構圖。

全面助力產業(yè)發(fā)展

　　憑借著這樣一顆芯片，我們在便攜市場遇到的很多問題便可以迎刃而解，同時各種差異化的應用也都清晰可見。下面將對各種可能的應用方式進行闡述：

多制式的USB PC電視

       筆記本電腦或普通臺式PC，擁有強大的解碼能力及較大的屏幕，可實現高清播放、視頻錄制等各種高端應用，是收看電視的優(yōu)秀平臺。CMMB或DTMB無線接收，更是筆記本電腦的絕配。針對目前CMMB的CA系統(tǒng)，不論是Nagravision還是永新視博，這樣一顆安全芯片都能輕松集成和完美支持，而且是采用成本更低的SMD或多芯片封裝方式。借助芯片的多標準接口，甚至可以組成一個CMMB和DTMB雙模電視棒，兩個制式的信號和節(jié)目互補，解決目前節(jié)目源少和信號覆蓋的問題。
 

       一旦高級安全芯片解決了CA問題，其他各種制式的數字電視也可以進入PCTV領域。特別是擁有豐富節(jié)目源的有線電視和衛(wèi)星電視，雖然不能移動，但作為家庭電視的一種補充，可以吸引更多的消費群體購買。

圖 2 多種制式的USB PCTV應用示意

•        手機電視、車載電視、PMP

         PC的觀看效果雖然好，但要實現隨時隨地收看電視，則是手機，PMP，GPS等設備的天下。高級安全芯片可以和信道接收芯片形成獨立的模組，也可進行多芯片封裝，這樣主芯片看到的就是一個簡單的數據接口，通常為SPI或SDIO，只要給出簡單的控制命令就可以接收到清流節(jié)目。這將大大簡化手機、PMP、GPS等廠家的工作，只需要芯片公司提供這樣的套片或模組，然后做簡單的驅動移植即可幫助普通的手機、PMP、或GPS實現

  一旦高級安全芯片解決了CA問題，其他各種制式的數字電視也可以進入PCTV領域。特別是擁有豐富節(jié)目源的有線電視和衛(wèi)星電視，雖然不能移動，但作為家庭電視的一種補充，可以吸引更多的消費群體購買。

  
  圖2：多種制式的USB PCTV應用示意。

  
  　　* 手機電視、車載電視、PMP

  　　PC的觀看效果雖然好，但要實現隨時隨地收看電視，則是手機，PMP，GPS等設備的天下。高級安全芯片可以和信道接收芯片形成獨立的模組，也可進行多芯片封裝，這樣主芯片看到的就是一個簡單的數據接口，通常為SPI或SDIO，只要給出簡單的控制命令就可以接收到清流節(jié)目。這將大大簡化手機、PMP、GPS等廠家的工作，只需要芯片公司提供這樣的套片或模組，然后做簡單的驅動移植即可幫助普通的手機、PMP、或GPS實現數字電視功能（如圖3所示） 。

  
  圖3：手機、GPS、PMP等設備中的數字電視接收。

  
  　　* CMMB安全廣播

  　　在2009年1月，廣電總局頒布了《移動多媒體廣播第10部分：安全廣播》，正式定義了CMMB業(yè)務中的安全廣播協(xié)議。它通過在移動多媒體廣播信號中插入安全廣播信息，使得終端設備能夠鑒別當前業(yè)務的接收合法性，以此來阻止非法分子私自發(fā)射非法信號來獲得不良目的。

  　　CMMB安全廣播非常之重要，但現在并沒有全面進行開展，這與當前大部分終端不支持安全廣播復雜的運算及要求不無關系。而通過這樣的一顆安全芯片，憑借高效的加解密引擎和強勁的CPU，可以在CA接收的同時進行安全廣播的簽名校驗和運算（256位橢圓曲線DSA算法）。如此一來，在不增加成本的情況下，就對CMMB安全廣播進行了支持，對安全廣播在全國的開展起到很大的促進作用。

  　　* 無卡CA

  　　為了增加安全性和降低成本，無卡CA的方式在很多機頂盒中得到了應用。在便攜領域，同樣可以用安全芯片實現無卡CA，使用集成的OTP存儲器，每個設備都有唯一的ID號，再使用加解密引擎進行CW解密及碼流解擾，整個過程全部在芯片內部完成，既安全又經濟。

  　　* 增值服務

  　　除了基礎的電視廣播服務外，我們也可以在便攜設備中開展各種增值服務。像CMMB中就定義了“擴展業(yè)務平臺”，它可根據不同消費需求向用戶提供擴展廣播電視服務和綜合信息服務。這其中的關鍵在于，我們要解決電子錢包和雙向網絡授權問題，而通過安全芯片可實現賬戶管理，內容授權等操作，再利用PC或便攜終端的網絡進行雙向安全通信和交互。

  　　這樣就可以通過互聯(lián)網訂購，實現視頻點播，信息投遞等服務。像每日新聞，天氣預報等視頻節(jié)目可進行定制，每天只要用戶開機就準時自動傳遞到終端。也可以進行綜合信息實時播報，像股市行情，外匯期貨牌價，球賽戰(zhàn)況等可實時授權投遞。

  　　通過賬戶授權和綁定，更可進行電子支付。用戶使用與移動電視綁定的賬號在網絡或商店進行消費，通過回傳通道提交消費金額和內容，經主機和客戶端授權驗證后，扣除賬戶費用，非常的方便實用。

  全文小結

  　　數字電視在便攜領域的開拓才剛剛開始，本文針對目前的實際情況，提出了一種解決方案。希望能給整個產業(yè)從業(yè)者帶來一些啟發(fā)，共同克服當前的一些困難，走出一片新的天地。使得“數字電視無處不在”的美好愿望早日實現。