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芯片数字电视接口便携设备中的CA及高级安全实现探讨

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摘要:CA及高级安全特性是数字电视在便携领域中开展的难题,本文针对此问题提出了一种解决方案及其实现方式。并介绍了基于此方案的各种产品应用,及其对整个产业的促进作用。

数字电视全面进军便携设备市场

近年来数字电视产业一直高速发展,除了在传统的机顶盒和一体机领域继续高歌猛进外,现在已经很明显的看出数字电视正全面进军便携设备市场。电视无处不在的概念,似乎已成厂家与消费者的共识。电脑,手机,PMP,GPS……只要有屏幕的地方就可以开展数字电视业务,随着中国移动多媒体广播(CMMB)和地面国标数字电视(DTMB)的全面铺开,这个市场变的更加火热和迫切。

CA及高级安全带来新难题

  便携市场是个很大的蛋糕,同时也是一个全新的阵地。虽然以公益为目的,部分节目会以清流的形式传送,但是如何在便携市场进行CA移植与商业化开发仍是整个产业共同关心的话题。便携设备中的软硬件环境与机顶盒里的完全不一样,在技术层面上,我们可以分为两种典型情况:其一,以USB为接口,PC作为解码和播放主体的电视棒形式;其二,以设备中多媒体芯片或应用处理器(AP)作为解码和播放主体的形式,手机,PMP,GPS等都属于这一类。如果把CA集成在PC上,显然是不可行的,因为PC过于灵活的环境无法保证其安全性。而通常的USB接口芯片也没有能力很好的完成CA工作的。同样在手机和PMP中,主芯片在设计之初没有充分考虑将来要进行CA集成,有的不支持,有的支持的不好,特别是不能满足CA厂家的一些高级安全特性。

  此外,如何支持无线广播的安全接收(例如CMMB安全广播),以及业务开展中的通信安全、内容版权保护等都是今后会面临的新课题。

高级安全芯片呼之欲出

  面对这样的现状,我们需要一座能连接原有的CA及安全系统与便携设备的桥梁,这个桥梁就是一颗高级安全芯片。如图1所示,它是一个小型的SoC芯片,具备CPU,安全模块,各种接口等功能,以此实现以下特性:

  * 可支持各种CA集成

  芯片可运行嵌入式操作系统,以支持各种CA库的集成。 配备ISO7816接口,可与smart card进行通信和密钥传输。再加上一个灵活的解复用和解扰模块,完成信息提取和节目解扰,即可实现普通的CA系统。

  * 具有高级安全特性

  在普通的CA系统基础上,为了防止CA破解、共享等问题,CA厂家通常提出了很多高级安全特性。为此芯片设计中包含了多标准的硬件加解密引擎,支持AES/DES/3DES/MULT2/SMS4等各种加解密标准及衍生算法。同时进行全面的安全接口和通路设计,包括安全JTAG,安全启动,关键数据防捕获等各种手段,确保CA系统牢不可破。

  * 接口灵活多样

  针对便携市场上各种各样的产品和应用,多样化的接口必不可少。一方面支持各种信道解调器的接入,另一方面将解扰后的内容输出到各种终端,包括电脑、手机、MP4、GPS等。

  * 低功耗、低成本

  在原有的便携设备中增加数字电视模块后,如何降低整机功耗和成本是大家都迫切想解决的问题。在这颗安全芯片中,采用了先进的多级时钟门控,频率动态调整,超级休眠等技术,将动态功耗和待机功耗都降到了较低的水平;同时竭力控制面积和封装尺寸,使整机成本增加有限。


图1:高级安全芯片的整体结构图。

全面助力产业发展

  凭借着这样一颗芯片,我们在便携市场遇到的很多问题便可以迎刃而解,同时各种差异化的应用也都清晰可见。下面将对各种可能的应用方式进行阐述:

  * 多制式的USB PC电视

  笔记本电脑或普通台式PC,拥有强大的解码能力及较大的屏幕,可实现高清播放、视频录制等各种高端应用,是收看电视的优秀平台。CMMB或DTMB无线接收,更是笔记本电脑的绝配。针对目前CMMB的CA系统,不论是Nagravision还是永新视博,这样一颗安全芯片都能轻松集成和完美支持,而且是采用成本更低的SMD或多芯片封装方式。借助芯片的多标准接口,甚至可以组成一个CMMB和DTMB双模电视棒,两个制式的信号和节目互补,解决目前节目源少和信号覆盖的问题。


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