Настоящее изобретение относится к способу присваивания адресной информации в системе цифровой передачи, в частности в системе цифрового вещания, такой как система цифрового телевидения.
В известных системах цифрового телевидения данные передаются в виде отдельных пакетов транспортных потоков, или транспортных пакетов, каждый из которых имеет некоторую заранее заданную длину и содержит заголовок и полезную нагрузку. В системе передачи центральная передающая станция передает один или несколько потоков пакетов "через эфир" на множество декодеров, которые принимают и восстанавливают поток пакетов. Каждая станция может передавать несколько потоков пакетов на нескольких различных частотах.
Заголовок пакетов такого потока содержит описательные данные общего характера, касающиеся пакета, тогда как полезная нагрузка содержит данные, подлежащие обработке в приемнике. Заголовок пакета содержит по меньшей мере идентификатор пакета (PID), идентифицирующий данный пакет. Полезная нагрузка может содержать аудио-, видео- или другие данные, такие как данные, полученные центральной передающей станцией через канал соединения с Internet. Кроме этого, сами подобного рода данные, содержащиеся в полезной нагрузке пакета с идентификатором PID, могут быть разбиты на несколько таблиц или секций, идентифицируемых значением идентификатора таблицы (TID), и, на следующем уровне, значением расширения TID. В настоящее время наиболее распространенным стандартом в этой области является стандарт MPEG-2, который задает предопределенный формат таких пакетов.
В системах цифрового вещания декодеры, ранее использовавшиеся лишь для условного доступа или декодирования закодированных в формате MPEG-2 сигналов, в настоящее время снабжаются рядом функций все возрастающей степени сложности. В частности, были предложены несколько систем, в которых используется декодер, обеспечивающий, функционируя независимо или в сочетании с ПК, соединение с Internet, позволяя пользователю просматривать ресурсы Internet. Часто используется гибридная (комбинированная) вещательно-телекоммуникационная конфигурация, при которой декодер передает центральной станции запросы на Web-страницы по телекоммуникационному каналу, а центральная станция принимает и передает их на декодер по каналу вещания.
Данные в самой сети Internet организованы в соответствии с протоколом TCP/IP, который задает, помимо прочего, предопределенный формат таких данных (так называемые "дейтаграммы"). Чтобы обеспечить свободную циркуляцию информации дейтаграмм между сетями, пакет с дейтаграммой включает в себя адреса нескольких уровней. В частности, каждая дейтаграмма на сетевом уровне обычно адресуется с помощью IP-адреса, а на канальном уровне - с помощью адреса уровня управления доступом к среде, известного как МАС-адрес.
Передача какого-либо сообщения некоторому определенному пользователю сети обычно предполагает адресацию этого пользователя с помощью его MAC- и IP-адресов, хотя существуют способы, позволяющие в подсетях определять МАС-адреса с использованием IP-адресов. В отличие от IP-адреса, который присваивается администратором сети, МАС-адрес обычно фиксировано присваивается устройству при его изготовлении.
Включение дейтаграмм Internet-формата в вещательные транспортные пакеты потребовало развития ряда стандартов, для регулирования этого процесса инкапсуляции. В связанном со стандартом MPEG стандарте ISO 13818-6 определяется формат для таких данных с использованием в потоке DSM-CC-"каруселей".
Другие группы, особенно экспертная группа по цифровому телевидению (экспертная группа DVB), работают над дополнением и развитием указанного стандарта. В частности, предложенный экспертной группой DVB стандарт Европейского института стандартов по телекоммуникациям (ETSI) EN 301 192 задает стандартный формат таблицы или секции транспортного пакета формата MPEG-2, приспособленный для транспортировки IP-дейтаграмм. Этот стандарт указывает, каким образом, такие дейтаграммы, адресованные пользователю с помощью MAC- и IP-адресов, включаются в таблицу или секцию, инкапсулируемую в транспортный пакет транспортного потока, и указывает, какая другая информация обычно должна присутствовать в таких секциях.
Первый вариант осуществления настоящего изобретения касается оптимизированного способа передачи адресованных сообщений, инкапсулированных в вещательном транспортном потоке, в частности (но не исключительно) IP-дейтаграмм, размещенных в секции транспортного потока, соответствующего стандарту MPEG-2.
Согласно настоящему изобретению предлагается способ передачи цифровой информации в системе цифрового вещания, содержащей центральную передающую станцию и по меньшей мере один декодер, в котором упомянутая центральная станция передает по меньшей мере один транспортный поток, содержащий поток пакетов, в полезных нагрузках которых инкапсулированы секции данных, по меньшей мере одна из которых включает в себя адрес уровня управления доступом, используемый для управления ее получением по меньшей мере одним декодером, причем упомянутый адрес уровня управления доступом задается упомянутой центральной передающей станцией и передается на упомянутый по меньшей мере один декодер в сообщении присваивания адреса.
Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения предлагается способ передачи цифровой информации в системе цифрового вещания, содержащей центральную передающую станцию и один или несколько декодеров, причем упомянутая центральная станция передает по меньшей мере один транспортный поток, содержащий поток пакетов, внутри полезных нагрузок которых инкапсулированы таблицы или секции данных, одна или несколько из которых включают в себя адрес уровня управления доступом, используемый для управления получением этой секции одним или несколькими декодерами, отличающийся тем, что упомянутый адрес уровня управления доступом задается упомянутой центральной передающей станцией и передается на каждый из упомянутых декодеров в сообщении присваивания адреса.
В традиционных вещательных и сетевых системах обычно используется постоянный адрес уровня управления доступом к среде. Он может соответствовать, например, МАС-адресу, «зашиваемому» в модемную карту декодера при его изготовлении. В такой системе центральная передающая станция не может влиять на это значение, которое передается с декодера на центральную станцию или ближайший маршрутизатор, ответственный за маршрутизацию данной дейтаграммы.
Напротив, согласно настоящему изобретению центральная передающая станция наделяется функцией присваивания декодерам, входящим в систему, значений адресов уровня управления доступом, что делает возможным динамическое присваивание таких значений и более полный контроль на уровне центральной передающей станции над количеством и форматом адресов, с которыми работает данная система.
Хотя в данном тексте упоминается центральная передающая станция, необходимо иметь в виду, что присвоение адресных сообщений на практике может осуществляться физически отдельным маршрутизирующим устройством, подотчетным передающей станции, ответственной за вещание информации.
Предпочтительно, упомянутая секция соответствует содержащей дейтаграмму секции, используемой для передачи данных протокола Internet, причем данные, размещенные в этой секции, включают в себя также IP-адрес. Однако будет очевидным, что настоящее изобретение в равной степени может быть применено и к другим типам данных, размещенных в таблице или секции, инкапсулированной в потоке транспортных пакетов, и адресуемых одному или нескольким декодерам с помощью адреса уровня управления доступом.
Как упоминалось выше, в гибридных (комбинированных) вещательно-телекоммуникационных системах декодер обычно передает запрос, например, запрашивающий данные протокола Internet, по телекоммуникационному каналу, и принимает загружаемую информацию по вещательному каналу, в секции данных, обозначенной некоторым адресом уровня управления доступом и инкапсулированной в потоке транспортных пакетов.
Однако в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения некоторые или все секции данных, предназначенные для одного или нескольких декодеров и обозначенные адресом уровня управления доступом, могут также передаваться с центральной передающей станции на каждый из упомянутых декодеров через телекоммуникационную сеть. В частности, Internet-данные могут передаваться через телекоммуникационную сеть с использованием упомянутого адреса уровня управления доступом.
Предпочтительно декодер также может передавать через такую телекоммуникационную сеть на упомянутую центральную станцию запрос, запрашивающий адрес уровня управления доступом. Аналогичным образом, упомянутое сообщение присваивания адреса также может возвращаться с упомянутой центральной передающей станции на данный декодер с использованием канала телекоммуникационной сети.
Использование телекоммуникационного канала для запрашивания и получения присваиваемого адреса уровня управления доступом позволяет декодеру быстро получать адрес уровня управления доступом, который затем может быть использован для передачи информации, получаемой во время сеанса просмотра ресурсов Internet.
Предпочтительно упомянутое передаваемое декодером сообщение запрашивания адреса включает в себя IP-номер, позволяющий упомянутой центральной передающей станции идентифицировать этот декодер. Этот IP-номер обычно присваивается администратором сети или оператором вещания; он может использоваться для идентификации декодера, дополнительно к значению идентификатора, присваиваемому оператором своим абонентам, или вместо него.
Предпочтительно упомянутое сообщение запрашивания адреса, передаваемое декодером, включает в себя также указание на то, желает ли данный декодер получать сообщения в режиме индивидуальной или групповой адресации. В зависимости от этого центральная передающая станция передаст в сообщении присваивания адреса индивидуальный или коллективный адрес уровня управления.
Индивидуальный адрес может потребоваться, например, в случае сеанса просмотра ресурсов Internet, во время которого центральная станция будет передавать пользователю определенные Web-страницы в ответ на конкретные запросы пользователя; групповой адрес может быть использован для адресации информации, предназначенной некоторой группе пользователей.
Индивидуальный адрес может быть динамическим адресом, присвоенным в начале сеанса в ответ на запрос адреса, полученный с декодера. В качестве альтернативного варианта, адрес может присваиваться при первом подключении пользователя к центральной передающей станции и использоваться после этого при всех последующих сеансах передачи информации.
Помимо информации, касающейся запроса индивидуального или группового адреса, упомянутое сообщение запрашивания адреса может также включать в себя указание на то, останется ли данный декодер подключенным для приема данных через телекоммуникационную сеть после передачи сообщения запрашивания адреса, или нет.
Как было описано выше, упомянутая центральная передающая станция может передавать данные путем вещания в нескольких потоках транспортных пакетов, и в нескольких сервисах в каждом потоке транспортных пакетов. Предпочтительно упомянутое сообщение присваивания адреса дополнительно включает в себя информацию, позволяющую каждому декодеру выбрать из множества потоков транспортных пакетов тот поток транспортных пакетов, который содержит данные, ассоциированные с данным адресом уровня управления доступом.
Кроме того, упомянутое сообщение присваивания адреса может дополнительно включать в себя информацию, позволяющую каждому из упомянутых декодеров выбрать из множества сервисов некоторого потока транспортных пакетов тот сервис, который содержит данные, ассоциированные с данным адресом уровня управления доступом.
Поскольку один сервис может быть ассоциирован с разнообразными типами данных или потоками данных (аудиоданные, визуальные данные, IP-данные и т.п.), упомянутое сообщение присваивания адреса может также включать в себя информацию, касающуюся потоков данных, передаваемых в данном сервисе, и идентифицирующую тот поток данных, который содержит пакетированные данные, ассоциированные с присваиваемым адресом уровня управления доступом.
Упомянутая центральная передающая станция может также динамически управлять потоком транспортных пакетов и/или сервисом, в котором будут транспортироваться адресованные данные, оптимизируя вещание информации, распределяя ее между одним или несколькими транспортными потоками.
В случае, например, системы цифрового вещания, связанной с системой условного доступа, некоторые или все данные секций, передаваемых центральной управляющей станцией, могут шифроваться.
Приведенные выше варианты осуществления настоящего изобретения были описаны применительно к системе цифрового вещания, такой как система цифрового телевидения. Однако динамическое присваивание МАС-адресов может быть также применено и в других системах, например, в тех системах, где используется исключительно специализированная телекоммуникационная сеть.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ передачи содержащих дейтаграммы пакетов в цифровой сети, содержащей по меньшей мере одну центральную управляющую станцию и некоторое множество удаленных терминалов, причем упомянутые содержащие дейтаграммы пакеты включают в себя по меньшей мере адрес уровня управления доступом к среде, ассоциированный с некоторым первым уровнем передачи данных упомянутой сети, и адрес протокола Internet, ассоциированный с некоторым вторым уровнем передачи данных упомянутой сети, в котором адреса уровня управления доступом к среде динамически присваиваются упомянутой центральной управляющей станцией в ответ на запрос с удаленного терминала.
Настоящим изобретением предлагается также устройство для передачи на некоторый декодер транспортного потока, содержащего поток пакетов, в полезных нагрузках которых инкапсулированы секции данных, по меньшей мере одна из которых включает в себя адрес уровня управления доступом, используемый для управления ее получением декодером, причем упомянутое устройство содержит средство, например сервер, для задавания упомянутого адреса уровня управления доступом, и средство, например передатчик, для передачи на упомянутый декодер упомянутого адреса уровня управления доступом в сообщении присваивания адреса.
Признаки, раскрытые выше при описании аспектов настоящего изобретения, касающихся способа, могут быть также применены к аспектам, касающимся устройства, и наоборот.
Используемый в этом тексте термин "приемник-декодер" или "декодер" может обозначать приемник для приема как закодированных, так и незакодированных сигналов, например телевизионных и/или радиосигналов, которые могут передаваться путем вещания или другими способами. Этот термин может также обозначать декодер для декодирования принимаемых сигналов. Примерами исполнения подобных приемников-декодеров могут служить декодер, совмещенный с приемником для декодирования принимаемых сигналов, например, в приставке к телевизору (set-top box - STB), декодер, функционирующий в сочетании с физически отдельным приемником, декодер, снабженный дополнительными функциями, такими как Web-браузер, или декодер, совмещенный с другими устройствами, такими как видеомагнитофон или телевизор.
Термин "декодер" или "приемник-декодер" в контексте данного текста включает в себя также конфигурации с декодером и ПК, в которых некоторые или все функции, относящиеся к настоящему изобретению, могут выполняться ПК, например передача запрашивающего адрес сообщения через модем ПК, и т.д.
Используемый в настоящей заявке термин "система цифрового вещания" включает в себя любую цифровую систему, вещающую информацию с центральной станции множеству пользователей в каком-либо известном формате вещания, в том числе любую спутниковую, наземную, кабельную или иную систему цифрового телевидения.
Термин "MPEG" обозначает стандарты передачи данных, разработанные Экспертной группой по кинематографии Международной организации стандартизации (ISO), и, в частности (но не исключительно), к стандарту MPEG-2, разработанному для применения в системах цифрового телевидения и изложенному в документах ISO 13818-1, ISO 13818-2, ISO 13818-3 и ISO 13818-4, а также смежный стандарт DSM-CC ISO 13818-6. В контексте данного текста этот термин включает в себя все варианты, разновидности и усовершенствования форматов MPEG, которые могут применяться в области цифровой передачи данных.
Что касается DVB- или ETSI-стандартов, то они включают в себя все стандарты, предложенные экспертной группой DVB и/или принятые Европейским институтом стандартов по телекоммуникациям (ETSI), относящиеся к области цифрового телевидения, а также все их варианты, разновидности и усовершенствования. В частности, в настоящей заявке имеется ссылка на стандарт Европейского института стандартов по телекоммуникациям EN 301 192.
Ниже будет описан, исключительно в качестве иллюстративного примера, предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, со ссылками на следующие чертежи, на которых:
фиг.1 - общая архитектура известной системы цифрового телевидения, в которой может найти применение настоящее изобретение;
фиг.2 - архитектура системы условного доступа, представленной на фиг.1;
фиг.3 - иерархия MPEG-2-пакетов в потоке транспортных пакетов;
фиг.4 - синтаксис содержащей дейтаграмму DSM-CC-секции, используемой для инкапсуляции IP-данных;
фиг.5 - размещение МАС-адреса в содержащей дейтаграмму секции, представленной на фиг.4;
фиг.6 - архитектура гибридной вещательно-телекоммуникационной сетевой системы в соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения; и
фиг.7 - элементы содержащего адрес обслуживания сообщения, передаваемого из центра вещания пользователю в соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Система цифрового телевидения
Перед подробным описанием одного из вариантов осуществления настоящего изобретения ниже будет рассмотрена одна из известных из уровня техники систем.
Система 1 цифрового телевизионного вещания и приема, представленная на фиг.1, содержит главным образом обычную систему 2 цифрового телевидения, в которой для передачи сжатых цифровых сигналов используется система сжатия стандарта MPEG-2. В частности, MPEG-2-компрессор 3 в центре вещания принимает поток цифровых сигналов (например, поток аудио-, видеосигналов или просто информационных сигналов). Компрессор 3 подключен к мультиплексору и скремблеру 4 посредством канала 5. Мультиплексор 4 получает несколько дополнительных входных сигналов, компонует один или несколько транспортных потоков и передает сжатые цифровые сигналы на передатчик 6 центра вещания по каналу 7.
Передатчик 6 передает электромагнитные сигналы по каналу 8 "Земля-спутник" на спутниковый транспондер 9, где они подвергаются электронной обработке и затем вещаются по виртуальному каналу 10 "спутник-Земля" на наземный приемник 11, обычно выполненный в виде тарелки, принадлежащий или арендуемый конечным пользователем. Сигналы, принятые приемником 11, передаются на совмещенный приемник-декодер 12, принадлежащий или арендуемый конечным пользователем и подключенный к телевизору 13 конечного пользователя. Приемник-декодер 12 декодирует сжатый MPEG-2-сигнал в телевизионный сигнал для телевизора 13.
Как будет описано ниже, декодер 12 может быть также соединен с ПК, в частности, в том случае, когда пользователь использует декодер для получения доступа к Internet. Как будет понятно, хотя настоящее изобретение будет описываться главным образом применительно к системе спутникового вещания, оно может быть в равной степени использовано в системе кабельного телевидения или в системе, основанной на наземном телевидении.
С мультиплексором 4 и приемником-декодером 12 соединена система 20 условного доступа, частично размещенная в центре вещания и частично - в декодере. Она обеспечивает конечному пользователю возможность получения доступа к программам цифрового телевидения одного или нескольких операторов вещания. В приемник-декодер 12 может быть установлена смарт-карта, способная дешифрировать сообщения, относящиеся к коммерческим предложениям (то есть к одной или нескольким телевизионным программам, продаваемым оператором вещания). Используя декодер 12 и смарт-карту, конечный пользователь может покупать передачи либо в режиме подписки, либо в режиме оплаты за каждый отдельный просмотр (PPV-режим).
Для предоставления конечному пользователю возможности интерактивного взаимодействия с различными приложениями через модемный обратный канал 16 может быть предусмотрена интерактивная система 17, также подключенная к мультиплексору 4 и приемнику-декодеру 12, и также размещенная частично в центре вещания и частично - в декодере. В частности, в том случае, когда декодер используется для получения доступа к Internet, информация между декодером и центром вещания может передаваться по упомянутому модемному каналу, а также путем вещания по спутниковому каналу. Гибридная вещательно-телекоммуникационная система такого типа известна специалистам в данной области.
Система 20 условного доступа ниже будет описана более подробно. Как показано на фиг.2, в общих чертах система 20 условного доступа включает в себя систему 21 санкционирования подписчиков, SAS (Subscriber Authorization System). SAS 21 подключена к одной или нескольким системам 22 управления подписчиками, SMS (Subscriber Management System), по одной SMS для каждого оператора вещания, посредством соответствующего TCP/IP-канала 23 (хотя в качестве альтернативного варианта могут быть использованы и каналы других типов). В альтернативном варианте одну систему SMS могут совместно использовать два оператора вещания, либо один оператор может использовать две системы SMS, и т.д.
Первые устройства шифрования в виде шифрующих блоков 24, использующих "материнские" смарт-карты 25, подключены к SAS посредством канала 26. Вторые устройства шифрования, также в виде шифрующих блоков 27, использующих материнские смарт-карты 28, подключены к мультиплексору 4 посредством канала 29. В приемник-декодер 12 устанавливается "дочерняя" смарт-карта 30, для дешифрирования декодером сообщений, зашифрованных "материнской" смарт-картой. Он подключен непосредственно к SAS 21 с помощью коммуникационных серверов 31 через модемный обратный канал 16. Система SAS, наряду с другой информацией, по запросу передает дочерней смарт-карте права подписки.
Первый и второй шифрующие блоки 24 и 27 содержат шасси, электронную VME-плату с программным обеспечением, записанным в ЭСППЗУ, до 20 электронных плат и одну смарт-карту 25 и 28 соответственно, для каждой электронной платы, одну карту 28 для шифрования сообщений ЕСМ и одну карту 25 для шифрования сообщений EMM.
Мультиплексор и скремблер
Обратимся к фиг.1 и фиг.2; в центре вещания цифровой видеосигнал сначала сжимают (или уменьшают скорость передачи) с помощью MPEG-2-компрессора 3. Сжатый сигнал затем передают в мультиплексор и скремблер 4 по каналу 5, для того чтобы мультиплексировать его с другими данными, такими как другие сжатые данные.
Скремблер формирует управляющее слово, используемое в процессе скремблирования и включаемое в MPEG-2-поток данных в мультиплексоре. Управляющее слово формируется внутри системы и позволяет совмещенному приемнику-декодеру 12 конечного пользователя дескремблировать программу.
В MPEG-2-поток данных добавляются также критерии доступа, указывающие, каким образом программа предлагается потребителям. Программа может предлагаться как в одном из многих режимов "подписки", так и/или в одном из многих PPV-режимов. В режиме подписки конечный пользователь подписывается на одно или несколько коммерческих предложений, или групп каналов ("букетов"), получая таким образом права на просмотр любого канала из этих групп каналов. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения из одной группы каналов можно выбрать до 960 коммерческих предложений.
Сообщения управления правами (ЕСМ)
Как управляющее слово, так и критерии доступа используются для формирования сообщения управления правами (ЕСМ). ЕСМ - это сообщение, передаваемое вместе со скремблированной программой; оно содержит управляющее слово (которое позволяет дескремблировать программу) и критерии доступа к вещаемой программе. Критерии доступа и управляющее слово передаются во второй шифрующий блок 27 по каналу 29. В этом блоке сообщение ЕСМ формируется, шифруется и передается в мультиплексор и скремблер 4. На протяжении вещательной передачи управляющее слово обычно изменяется через каждые несколько секунд, и потому сообщения ЕСМ также передаются периодически, чтобы дать возможность дешифрировать изменившееся управляющее слово. В целях резервирования каждое сообщение ЕСМ обычно включает в себя два управляющих слова: текущее управляющее слово и следующее управляющее слово.
Сообщения управления предоставлением прав (EMM)
EMM (также называемые сообщениями условного доступа) - это сообщение, предназначенное для индивидуального конечного пользователя (подписчика) или группы конечных пользователей. Каждая группа может состоять из некоторого определенного количества конечных пользователей. Такая организация в виде группы имеет целью оптимизировать использование полосы пропускания; то есть, обращаясь к одной группе, можно обеспечить доступ к большому количеству конечных пользователей. Возможны различные специальные типы сообщений EMM. Индивидуальные EMM предназначены для индивидуальных подписчиков и обычно используются при предоставлении PPV-услуг; они содержат идентификатор группы подписчиков и местоположение данного подписчика в этой группе. Другие типы EMM включают в себя групповые и аудиторные сообщения EMM.
Система управления подписчиками (SMS)
Система 22 управления подписчиками (SMS) включает в себя базу данных 32, которая обрабатывает, помимо прочего, все файлы конечных пользователей, коммерческие предложения, подписки, подробные сведения об оплате в PPV-режиме и данные, касающиеся потребления услуг конечным пользователем и его прав. SMS может быть физически удалена от SAS.
SMS 22 также передает в SAS 21 сообщения, которые не предполагают каких-либо изменений в существующих EMM или создание новых, но предполагают только изменение статуса конечного пользователя (относительно прав на доступ, предоставленных конечному пользователю при заказе продукции, или суммы, на которую конечному пользователю будет выставлен счет).
SAS 21 передает сообщения (обычно запрашивающие информацию, такую как информация обратного вызова или биллинговая информация) в систему SMS 22, так что очевидно, что связь между этими двумя системами является двухсторонней.
Система санкционирования подписчиков (SAS)
Сообщения, формируемые SMS 22, передаются по каналу 23 в SAS 21, которая, в свою очередь, формирует сообщения, подтверждающие прием сообщений, формируемых SMS 22, и передает эти подтверждения в SMS 22.
В общем, SAS содержит область ветви подписки, для предоставления прав в режиме подписки и для ежемесячного автоматического возобновления прав, область ветви PPV для предоставления прав на PPV-передачи, и инжектор EMM для передачи сообщений EMM, создаваемых в областях ветвей подписки и PPV, в мультиплексор и скремблер 4, тем самым обеспечивая подачу сообщений EMM в поток данных MPEG. Если должны быть предоставлены другие права, такие как права пофайловой оплаты (PPF - Pay Per File) в случае загрузки компьютерного программного обеспечения в персональный компьютер пользователя, предусматриваются также другие области такого типа.
Одна из функций SAS 21 состоит в управлении правами доступа к телевизионным программам, доступным как коммерческие предложения в режиме подписки или продаваемым в режиме PPV-передач в соответствии с различными коммерческими режимами (режим предварительного заказа, импульсный режим). SAS 21, в соответствии с этими правами и информацией, принимаемой от SMS 22, совместно с шифрующим блоком 24, генерирует для подписчика сообщения EMM.
Трансляция программ
Мультиплексор 4 принимает электрические сигналы, содержащие зашифрованные EMM - из SAS 21, зашифрованные ЕСМ - из второго шифрующего блока 27, и сжатые программы - от компрессора 3. Мультиплексор 4 скремблирует программы и передает скремблированные программы, зашифрованные EMM и зашифрованные ЕСМ в виде электрических сигналов на передатчик 6 центра вещания по каналу 7. Передатчик 6 передает электромагнитные сигналы на спутниковый транспондер 9 через канал 8 "Земля-спутник".
Прием программ
Спутниковый транспондер 9 принимает и обрабатывает электромагнитные сигналы, передаваемые передатчиком 6, и передает эти сигналы на наземный приемник 11, обычно имеющий форму тарелки, принадлежащий конечному пользователю или арендуемый им, по каналу 10 "спутник-Земля". Сигналы, принимаемые приемником 11, передаются в совмещенный приемник-декодер 12, принадлежащий конечному пользователю или арендуемый им, и подключенный к телевизору 13 конечного пользователя. Приемник-декодер 12 демультиплексирует сигналы с целью получения скремблированных программ с зашифрованными EMM и ЕСМ.
Если программа скремблированная, приемник-декодер 12 извлекает из MPEG-2-потока данных соответствующее ЕСМ и передает его в "дочернюю" смарт-карту 30 конечного пользователя. Она устанавливается в гнездо в корпусе приемника-декодера 12. Дочерняя смарт-карта 30 проверяет, имеет ли этот конечный пользователь права на дешифрирование данного ЕСМ и на доступ к данной программе. Если нет, то в приемник-декодер 12 передается отказ, указывающий, что программа не может быть дескремблирована. Если конечный пользователь такие права имеет, ЕСМ дешифрируется и извлекается управляющее слово. Приемник-декодер 12 может затем, используя это управляющее слово, дескремблировать программу. После этого выполняется декомпрессия MPEG-2-потока данных и его преобразование в видеосигнал для дальнейшей передачи в телевизор 13.
Как будет очевидным, те же самые принципы условного доступа, которые используются при шифровании и дешифрировании аудиовизуальных данных, могут быть использованы для шифрования других данных, таких как данные файлов, предназначенных для ПК, подсоединенного к декодеру, а также данных, обнаруженных в Internet и переданных по спутниковому каналу, и т.п.
Организация таблиц данных внутри транспортного потока
Как показано на фиг.3, передаваемый путем вещания транспортный поток MPEG-2-данных содержит некоторое количество пакетов стандартного формата, включая таблицу 40 доступа к программам, называемую также таблицей программ ("PAT"). PID в заголовке данного пакета стандартом MPEG-2 устанавливается равным 0х00. Таблица 40 доступа к программам предоставляет точку входа для доступа к данным программ и содержит таблицу со ссылками на значения PID таблиц 41, 42 распределения программ, называемых также таблицами структуры программ ("РМТ"), каждая из которых ассоциирована с определенным сервисом или каналом данного потока. Каждая таблица 41, 42 распределения программы, в свою очередь, ссылается на значения PID потоков пакетов таблиц 43 аудиоданных и таблиц 44 видеоданных, ассоциированных с данным сервисом.
Как показано, таблица 42 распределения программы также содержит ссылки на значения идентификаторов PID других пакетов 45, 46, 47, содержащих дополнительные данные, относящиеся к данному сервису, такие как данные сообщений ЕСМ 45, 46. В частности, IP-данные 47 могут транспортироваться в некотором сервисе в пакетах, доступ к которым осуществляется через таблицу PAT 40. В транспортном потоке стандарта MPEG-2 такие данные организованы в DSM-CC "карусели данных" (data carousels) и "объектные карусели" (object carousels) в специальных секциях транспортного потока. Подробнее о формате DSM-CC можно узнать из смежного со стандартом MPEG стандарта ISO 13818-6.
Помимо таблицы PAT 40 транспортный поток стандарта MPEG содержит также таблицу 51 условного доступа ("CAT"), значение идентификатора PID которой установлено равным 0х01. Таким образом, любые пакеты, заголовки которых содержат это значение PID, автоматически идентифицируются как содержащие информацию управления доступом. Таблица CAT 51 содержит ссылки на значения PID MPEG-пакетов 48, 49, 50, ссылающиеся на данные сообщений EMM, ассоциированных с одной или несколькими системами условного доступа. Как и в случае пакетов с РМТ, значения PID пакетов с EMM, на которые содержатся ссылки в таблице CAT 51, не являются фиксированными; они могут задаваться оператором системы по собственному усмотрению.
Помимо значения PID для таблицы PAT и значения PID для таблицы CAT, упоминавшихся выше, стандарт MPEG-2 определяет очень небольшое количество фиксированных значений для идентификатора PID. Поэтому большинство значений PID могут задаваться, в определенном диапазоне, оператором.
Формат транспортных пакетов и данных приватных секций
Как известно, транспортные MPEG-пакеты имеют фиксированную длину в 188 байтов, включая заголовок. В стандартном пакете три байта заголовка, следующие за данными синхронизации, содержат:
Формат этих полей определяется главным образом стандартом MPEG.
Приведенные выше показатели описывают формат заголовка транспортного пакета. Согласно стандарту MPEG-2 информация, содержащаяся в полезной нагрузке пакета, подлежит дальнейшему структурированию в зависимости от типа транспортируемых данных. В случае аудио- и видеоданных, телетекста, субтитров или других так же быстро сменяющихся синхронизированных данных информация компонуется в форме так называемого пакетированного элементарного потока, или PES. Этот поток данных, образованный путем объединения полезных нагрузок передаваемых пакетов, сам по себе также включает в себя последовательность пакетов, каждый из которых имеет заголовок пакета и полезную нагрузку. В отличие от пакетов, передаваемых в транспортном потоке, длина PES-пакетов не является фиксированной.
В случае данных других типов, таких как IP-данные или данные сообщений ЕСМ и EMM, предписывается иной формат, отличающийся от PES-пакетирования. В частности, данные, содержащиеся в полезной нагрузке транспортного пакета, разделяются на последовательность секций или таблиц, причем заголовок таблицы или секции включает в себя идентификатор таблицы, или TID, идентифицирующий данную таблицу.
В зависимости от размера данных, таблица может быть либо полностью помещена в полезную нагрузку пакета, либо распределена по нескольким секциям, по нескольким транспортным пакетам. В таком случае каждая секция будет включать в себя значение расширения TID. В контексте стандарта MPEG-2 термин "таблица" часто используется для обозначения одиночной таблицы данных или объединенной группы секций с одинаковыми значениями TID, образующих одну таблицу, тогда как термин "секция" обычно обозначает одну из нескольких таблиц с одинаковыми значениями TID.
Конкретные значения TID, используемые для ссылки на информацию, содержащуюся в этих таблицах или секциях, стандартом MPEG-2 не устанавливаются и обычно могут определяться по усмотрению оператора сервиса или группы сервисов. Однако, как будет описано ниже, в случае DSM-CC-секции это значение TID стандартом ETSI EN 301 192, предложенным экспертной группой DVB, устанавливается равным некоторому наперед заданному значению.
Как и в случае данных транспортных пакетов и данных PES-пакетов, структура данных или синтаксис таблицы или секции также определяется стандартом MPEG-2. Предлагается две возможные формы синтаксиса для данных приватной таблицы или секции: длинный формат и короткий формат. Более подробную информацию о синтаксисе таблицы можно узнать, обратившись к стандарту MPEG-2.
Инкапсуляция IP-данных в транспортный поток
Для того чтобы лучше понять принципы применения различных адресов при передаче IP-данных, может оказаться полезным рассмотреть традиционные специализированные сети, например, используемые в стандартной сетевой конфигурации ПК/сервер. В такой сети обычно определяются несколько уровней, в соответствии с моделью организации сети OSI, где три нижние уровня обычно представляют собой физический уровень, канальный уровень и сетевой уровень.
Физический уровень (physical layer) представляет собой самый нижний уровень и соответствует физическим модемным/кабельным соединениям, используемым для передачи информации.
Канальный уровень (datalink layer) соответствует формату данных, используемому аппаратными компонентами в сети; примерами являются хорошо известные форматы Ethernet и Token Ring. На этом уровне сообщения передаются с использованием адресов уровня управления доступом к среде, или МАС-адресов. Традиционно МАС-адреса являются 6-байтовыми адресами с постоянными значениями. Эти адреса встраиваются в устройства при их изготовлении и сохраняются неизменяемыми, например, в Ethernet- или Token Ring-адаптере аппаратного устройства, подключенного к сети.
Сетевой уровень (network layer) соответствует уровню, расположенному над канальным уровнем. Сообщения, передаваемые на этом уровне, инкапсулируются в сообщения канального уровня описанного выше типа. В случае IP-данных этот уровень соответствует протоколу IP, причем получатель сообщений на этом уровне идентифицируется IP-адресом. Длина этих IP-адресов составляет 4 байта, и, в отличие от значений МАС-адресов, они присваиваются каждому пользователю администратором сети.
В качестве примера IP-сообщения, передаваемого по сети Ethernet, рассмотрим следующую структуру сообщения:
Ethernet-заголовок
(с 6-байтовым МАС-адресом)
IP-заголовок
(с 4-байтовым IP-адресом)
Полезные данные
IP-трейлер
Ethernet-трейлер
В случае IP-сообщений или дейтаграмм, инкапсулированных в таблице или секции вещательного транспортного потока формата MPEG, применяется структура аналогичного типа. Это отчасти отражает гибридную природу большинства вещательных систем, в которых декодер может передавать и принимать сообщения либо по телекоммуникационным линиям, либо через эфир. При таких обстоятельствах, естественно, желательно наличие согласованной стратегии адресации IP-дейтаграмм, передаваемых по любой из ветвей системы.
Стандарт ETSI EN 301 192, предложенный экспертной группой DVB, устанавливает стандартный формат для MPEG-секций, транспортирующих данные IP-дейтаграмм. Синтаксис такой секции представлен на фиг.4.
Хотя значение идентификатора PID такой секции определяется присвоением, сделанным в таблице РМТ, значение TID для случая IP-дейтаграмм фиксируется упомянутым стандартом, равным 0х3Е, что соответствует DSM-CC-секции с приватными данными.
Как показано на фиг.4, 6 байтов значения МАС-адреса конкретного устройства, которому адресована данная секция, распределены по секции 47. Восстановление МАС-адреса 52 из секции 47 показано на фиг.5.
Как также показано на фиг.4, стандарт предусматривает возможность скремблирования IP-данных, транспортируемых в этой секции, на что указывает наличие поля управление_скремблированием_полезной_нагрузки (payload_scrambling_control). Сам МАС-адрес также может быть скремблирован, на что указывает наличие поля управление_скремблированием_адреса (address_scrambling_control). В зависимости от значений этих полей приемник-декодер будет (если это необходимо) осуществлять дескремблирование данных адреса или полезной нагрузки, аналогично тому, как производится дескремблирование аудиовизуальных программ с использованием системы условного доступа, см. описание фиг.1 и фиг.2.
Обычно в секции также указывается ее номер-расширение, в поле номер секции (section number), а также общее количество секций, составляющих полную таблицу, в поле номер последней секции (last section number).
Архитектура системы и работа с адресами
Ниже, со ссылкой на фиг.6, будет описана архитектура гибридной вещательно-телекоммуникационной системы, приспособленной к работе с непостоянными МАС-адресами.
Как и прежде, в центре вещания расположен передатчик 6, передающий цифровой телевизионный сигнал через спутник 9 на приемник 11 и декодер 12. В рассматриваемом примере домашняя система дополнительно включает в себя устройство-ПК 55, подключенное к декодеру 12. Этот ПК связан через модемный канал 56 с центральной передающей станцией 60, содержащей в центре вещания сервер 57 присваивания адресов обслуживания и сервер 58 вещания IP-данных.
Ниже будут описаны более подробно функции серверов 57, 58, относящиеся к работе с данными непостоянных адресов и включению IP-данных в транспортный поток. Хотя разделение этих функций между двумя серверами представляет собой эффективный способ работы с такими данными, разумеется, возможны и другие конфигурации, например, задействующие для реализации всех функций один сервер.
Конфигурация, включающая ПК 55 и декодер 12, является особенно удобной для пользователя, который желает просматривать Web-ресурсы, поскольку большая вычислительная мощность ПК позволяет эффективнее обрабатывать IP-данные, которые могут быть загружены через спутниковый канал или прямое модемное соединение. В то же время использование ПК не является обязательным, особенно если декодер снабжен собственным модемом и обладает вычислительной мощностью, достаточной для самостоятельного функционирования.
Как упоминалось выше, система, представленная на фиг.6, имеет гибридную вещательно-телекоммуникационную архитектуру. В процессе функционирования поток данных в этой системе проходит, в основном, по часовой стрелке: запросы на Internet-данные от соединенных ПК 55 и декодера 12 передаются по телекоммуникационному каналу 56 на серверы 57, 58 в центре вещания, которые обрабатывают запрос и загружают Internet-данные по спутниковому каналу вещания 9. Система может быть также сконфигурирована для загрузки данных в соединенные ПК и декодер через телекоммуникационную сеть 56, например, в случае возникновения "заторов" или неисправностей при передаче данных по спутниковому каналу 9. Как показано стрелкой 59, сервер 58 вещания IP-данных собирает Internet-данные (или IP-данные), например, с любого количества внешних серверов, и подготавливает эти данные для введения в вещательный транспортный поток.
В традиционных системах для адресации при передаче информации из центра вещания на соединенные ПК и декодер на канальном уровне обычно используются заданные производителем и записанные в карту модемной связи ПК или декодера МАС-адреса. Эти фиксированные адреса передаются ПК/декодером в центр вещания; после этого они вставляются в содержащие дейтаграммы секции транспортного потока, предназначенные для какого-либо конкретного ПК или декодера.
В рассматриваемом варианте предлагается несколько иная система. После того как ПК/декодер в начале сеанса устанавливают соединение, ПК 55 через телекоммуникационную сеть 56 передает в центр вещания запрашивающее МАС-адрес сообщение. Это сообщение включает в себя по меньшей мере IP-адрес пользователя, позволяющий центру вещания идентифицировать данного пользователя. Как известно, IP-адрес обычно представляет собой уникальный адрес сетевого уровня, присвоенный администратором сети (или оператором вещания) при открытии подписки на Internet-услуги.
Помимо упомянутого IP-адреса упомянутое запрашивающее сообщение может также включать в себя идентификатор, присвоенный оператором, соответствующий основному абонентскому идентификатору пользователя, используемому для доступа к сервисам данного оператора вещания.
Упомянутое запрашивающее сообщение может также включать в себя указание на запрашиваемый вид обслуживания. Как будет описано ниже, обычно предусматриваются три вида обслуживания: (i) обслуживание с индивидуальной адресацией и поддержанием соединения, при котором модемное соединение с пользователем поддерживается на протяжении всего сеанса; (ii) обслуживание с индивидуальной адресацией без поддержания соединения, при котором, за исключением начального конфигурирующего сообщения, ПК/декодер не подключен с помощью своего модема, и (iii) обслуживание с групповой адресацией. Эти различные виды обслуживания будут представлены присвоением различных МАС-адресов.
В режиме обслуживания с индивидуальной адресацией и поддержанием соединения пользователю предоставляется полный спектр Internet-услуг; пользователь может запрашивать Internet-данные по телекоммуникационному каналу 56, причем эти данные передаются исключительно данному пользователю. В режиме обслуживания с индивидуальной адресацией без поддержания соединения пользователь может получать данные, передаваемые вещательным центром самостоятельно, но все же предназначенные исключительно для данного пользователя. В режиме обслуживания с групповой адресацией пользователь включается в состав некоторой группы пользователей (которая может быть образована всеми пользователями данной сети или их некоторым подмножеством), которые получают одни и те же сообщения.
После получения упомянутого запрашивающего сообщения упомянутый сервер присваивания адресов обслуживания формирует содержащее адрес обслуживания сообщение, типа показанного на фиг.7, которое затем передается пользователю. Как показано на фиг.7, упомянутое сообщение включает в себя несколько элементов данных, которые понадобятся ПК/декодеру для доступа к вещаемым данным, включая так называемый DVB-triplet (тройку значений): идентификатор 60 "родной" сети (01 D), идентификатор 61 транспортного потока (TSID) и идентификатор 62 сервиса (SID). Сообщение включает в себя также поле 63 описания данных (data list descriptor), содержащее перечень типов данных, транспортируемых в данном сервисе, и значения их PID (PID видеоданных, PID аудиоданных, PID IP-данных, PID сообщений ЕСМ и т.п.). Используя эти значения, идентифицирующие сеть, транспортный поток и сервис, а также информацию, содержащуюся в поле описания данных, декодер с помощью таблиц PAT и РМТ, упомянутых выше, сможет получить доступ к сервису, содержащему требуемые данные.
Упомянутое содержащее адрес обслуживания сообщение включает в себя также значение 64 идентификатора TID секции данных, предназначенной данному декодеру/ПК. Однако, как указывалось выше, в случае передачи IP-данных в формате DSM-CC это значение обычно жестко задано упомянутым стандартом ETSI равным 0х3Е.
Наконец, содержащее адрес обслуживания сообщение включает в себя значение присваиваемого МАС-адреса, обозначенное позицией 65. В отличие от известных систем, в которых ПК или декодер обычно передает в центр вещания свое заданное производителем значение МАС-адреса, МАС-адрес 65 формируется сервером 57 присваивания адресов обслуживания, в котором ведется база данных присвоенных значений МАС-адресов, вместе с соответствующими значениями IP-адресов и идентификаторов, присвоенных оператором.
Присваиваемый МАС-адрес будет зависеть в том числе и от типа запрашиваемого обслуживания: с индивидуальной адресацией и поддержанием соединения, с индивидуальной адресацией без поддержания соединения или с групповой адресацией. Адрес для обслуживания с индивидуальной адресацией и поддержанием соединения присваивается для каждого конкретного сеанса и изменяется от сеанса к сеансу. Адрес для обслуживания с индивидуальной адресацией без поддержания соединения может быть непостоянным, но может иметь и постоянное значение, присваиваемое в момент открытия подписки или после первого подключения пользователя и оставляемое таковым на весь срок, в течение которого этот пользователь является подписчиком (абонентом). Наконец, адрес для обслуживания с групповой адресацией - это адрес, который присваивается упомянутым сервером некоторому IP-сервису, который может принимать любой декодер в группе, получившей доступ к этому МАС-адресу. В эту группу могут входить даже декодеры или соединенные ПК/декодеры, не имеющие модемного обратного канала или телекоммуникационного соединения с центром вещания.
Присваиваемый МАС-адрес может также зависеть от других параметров обслуживания, таких как зарезервированная полоса пропускания, наличие или отсутствие условного доступа и т.п.
Присваивание МАС-адресов, осуществляемое подобным образом, позволяет серверам 57, 58 центра вещания динамически перераспределять IP-данные, передаваемые какому-либо конкретному декодеру или группе декодеров, а также минимизировать количество МАС-адресов, с которыми система работает и которые она адресует в каждый момент времени. Это позволяет избежать проблемы, связанной с наличием большого количества неактивных МАС-адресов, зарезервированных для данного транспортного потока, а также дает возможность центральным серверам администрировать меньшее количество непостоянных пользователей.
Использование группового МАС-адреса в режиме групповой адресации позволяет обеспечить доступ к определенным IP-данным, представляющим интерес для всех декодеров в некоторой группе (например, к домашней страничке (home page) оператора вещания), через одну точку входа, и избежать дублирования информации, возникающего при использовании множества предназначенных для конкретных пользователей таблиц.
Кроме того, предлагаемая система позволяет динамически распределять данные по нескольким MPEG-сервисам некоторого транспортного потока. Как показано на фиг.7, содержащее адрес обслуживания сообщение также включает в себя нефиксированный адрес DVB-triplet, позволяя серверам центра вещания размещать IP-данные в неиспользуемых сервисах транспортного потока, по мере появления таковых. При выборе MPEG-сервиса могут учитываться, например, права пользователя на доступ к некоторым или всем сервисам транспортного потока, задаваемые соответствующей системой условного доступа. Таким образом можно также обеспечить безопасность передачи данных.
Такая динамическая реорганизация сервисов и данных, осуществляемая сервером 58 вещания и сервером 57 присваивания адресов обслуживания, позволяет оптимально использовать имеющуюся полосу пропускания. Хотя предлагаемая система была описана в отношении системы спутникового вещания, те же принципы применимы и в системах кабельного или цифрового телевидения, а также в практически любой системе, передающей данные в потоке пакетов вещательного формата, таком как транспортный поток формата MPEG.
В еще более широком контексте настоящее изобретение даже может быть применено в любой системе, использующей адресную информацию на канальном уровне и сетевом уровне, в которой обычно используются фиксированные адреса уровня управления доступом к среде на канальном уровне, в том числе в сетях, использующих лишь телекоммуникационные линии связи.
Изобретение относится к способу присваивания адресной информации в системе цифровой передачи, в частности в системе цифрового телевидения. Техническим результатом является разработка оптимизированного способа передачи адресованных сообщений, в частности IP-дейтаграмм, размещенных в секции транспортного потока, соответствующего стандарту MPEG-2. Технический результат достигается тем, что центральная передающая станция, которая является частью системы цифровой передачи, наделена функцией присваивания декодерам, также входящим в систему, значений адресов уровня управления доступом, что делает возможным динамическое присваивание таких значений и более полный контроль над количеством и форматом адресов, с которыми работает данная система. Кроме того, центральная передающая станция может передавать данные путем вещания в нескольких потоках транспортных пакетов, и в нескольких сервисах в каждом потоке транспортных пакетов, при этом сообщение присваивания адреса дополнительно содержит информацию, позволяющую каждому декодеру выбрать тот из множества поток пакетов, который содержит данные, ассоциированные с данным адресом уровня управления доступом. 5 с. и 36 з.п.ф-лы, 7 ил.
| Стабилизированный преобразователь напряжения | 1979 |
|
SU877499A1 |
| Способ управления микроканальной пластиной и устройство для его осуществления | 1980 |
|
SU866611A1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДАЧИ СЖАТОГО ВИДЕОСИГНАЛА (ВАРИАНТЫ) | 1994 |
|
RU2115261C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМАТИРОВАНИЯ ПАКЕТИРОВАННОГО ЦИФРОВОГО ПОТОКА ДАННЫХ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ | 1994 |
|
RU2121235C1 |
| Способ создания гравийного фильтраВ СКВАжиНЕ | 1979 |
|
SU844766A1 |
